引水隧洞TBM法施工中的測量技術研究

梁武

摘 要：以廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區工程為例，本文先闡述了在引水隧洞法施工過程中提高施工測量技術的意義，然后詳細分析了法施工過程中的測量技術，最后探討了法施工中出現的測量偏差及其補救措施。

關鍵詞：引水隧洞；TMB法；測量技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.093

1 工程簡介

廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區地處紅水河中下游兩岸，涉及廣西4個縣（市）、27個鄉鎮，分別為：南寧市賓陽縣、來賓市忻城縣、合山市和興賓區。灌區涉及灌溉面積為128.79萬畝，其中新增灌溉面積55.17萬畝，改善灌溉面積23.07萬畝，恢復灌溉面積40.11萬畝，保障當地存貯、引用水源灌溉面積10.45萬畝，由樂灘水庫通過總干渠引水灌溉。本次研究工程為一期工程，包括總干渠和北干渠片，范圍為廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區一期工程北干渠一標北干渠起點至屯武渡槽進口段（樁號B0+000～B29+444.732）工程，采用TBM法施工。

2 提高 施工測量技術的意義

為協助施工中挖掘進程快、精確度高的特點，需要大力提高施工中的測量技術。本次施工中采用隧道導向系統，其型號為，并相應配備了型號為的測距儀、型號為的水準儀和經緯儀。施工時需要采用傳統導線測量方法為隧道導向系統提供坐標。由于隧道導向系統具有高效、快捷、精準的優勢，可以將刀盤位置偏差，以隧道設計軸線與其軸線對應關系的形式直觀準確地顯示在操作室，操作人員以此掌握時空位置并及時根據顯示結果適當調整方向，從而達到精準挖掘前進的目的。

3 施工測量技術

3.1 導向系統的構成及其安裝準備工作

3.1.1 導向系統的構成

本次工程施工過程中包括連接電纜、靶單元（組合式目標）、接口單元、重復單元、個人微機和打印機、手提式終端和工具及檢驗儀器[1]。

3.1.2 導向系統安裝準備工作

第一，檢查導向設備及其配備設備是否完好，能否正常投入使用；第二，將儀器保護罩、設備支架、設備單元等進行安裝處理，安裝過程中確保操作無誤，避免操作失誤導致設備無法正常使用；第三，將激光目鏡取代經緯儀目鏡，安裝控制單元，并將電纜進行連接；第四，將洞內外各計算機系統聯網；第五，將隧道設計軸點以散點分布圖形式計算出表列。

3.2 測量經緯儀坐標（X，Y，Z）

由于配置較長，因而選擇通視性高、處在慢掘進或者不掘進狀態、無后配套機車的運行時段開展測量工作，一般在隧洞左側邊緣安裝經緯儀組合設備，采用導線測量法來求得坐標[2]。具體測量過程如下：第一，操作人員實地勘察隧洞現場，選擇較為平穩的地方固定經緯儀支架，并觀察記錄上次控制單位顯示的各項空間數據；第二，向后查看洞內的導線點，并牽引至經緯儀上，并由此測出洞內高度；第三，連接已安裝好的各單元，并檢查激光目鏡與視線、測距儀與經緯儀的平行關系；第四，輸入經緯儀坐標（X，Y，Z），向后視察導線點，估測方位角并輸入；第五，找準靶單元，適當調節激光光斑，將設備保護殼安裝，使系統進入待機狀態，并仔細核對兩次測量結果。

3.3 導向系統工作原理

隧道導向系統以安裝在隧洞右側洞壁邊緣的經緯儀發出的激光為方向參考標準，其接口單元把經緯儀發出的激光數據、經緯儀坐標、距離與控制系統進行整合，并將信息發送給控制單元。目標單元獲取激光束，并以此測量出激光點在靶點上的平面空間位置，靶單元能夠感應出激光束軸線與自身軸線的對應關系，從而可以精準測量出的仰角和滾動角。電纜是信息輸送通道，可將上述數據傳達給控制單元，然后運用控制單元中的計算機系統進行一系列的計算操作處理，綜合考慮靶單元與軸線之間的組合誤差，可計算與靶單元對應的軸線的實際平面位置，也能計算出引水隧道設計軸線偏差的實際平面位置。根據與引水隧洞之間的角度關系，可大致評估刀盤平面位置的偏差，這些數據均可直觀、數字化反映在顯示屏上，由此，操作人員即可根據顯示屏數據來合理調整掘進方向，提高設備施工效率。

3.4 測量偏差控制

影響掘進偏差的主要因素有：第一，在引水隧洞中進行掘進工作時，由于溫度較高、水汽較重，飲水隧洞中的空氣分布不均勻，激光束在發射過程中，易產生折射現象，因而在處理數據時發生誤差。這種誤差難以避免，因而在測量過程中，選擇引水隧洞內溫度正常、水汽較低的時段來進行測量工作，以此來提高測量結果的精準度；第二，引水隧洞深處地質條件不好，有巖石塌落現象，并且、不能穩定支撐，因而無法正常轉移方向。在實際操作中，可以采取加墊實木等手段，協助、穩定支撐。例如，在本次施工過程中，由于隧洞含水砂層、粉質壤土強度較低，且超前支護管棚搭設密度欠缺，隧洞在開挖之后，圍巖在地心引力作用下形成松散體，沿著超前支護的縫隙塌落，給的施工帶來嚴重影響，無法根據操作盤來正確轉變方向，因而施工人員采用實木加墊在設備中，幫助設備穩定支撐，從而正確調整方向；第三；操作人員技術不夠純熟，責任意識薄弱，因而需要提高操作人員的職業素養和專業能力?？梢远酱俨僮魅藛T學習關于隧洞規范測量這方面書籍，并在實踐中加以指導，適當進行思想教育，提高操作人員的工作責任心，以此可減少因人為因素產生的測量偏差事件，為高效、精準的掘進施工提供保障。

4 結束語

在廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區工程中，在TMB法施工中很好的運用到了隧道導向系統、測距儀、水準儀和經緯儀。操作人員嚴格按照各測量設備的技術要求規范操作，以為導向系統，其他設備提供坐標（X，Y，Z），建立全面、精準的掘進方向偏差控制系統，為提供其軸線與隧洞設計軸線的對應關系，并將偏差具體信息數據顯示在操作屏上。當方向不在操作范圍內時，可以精準調整方向，使其在正確方向上開展施工，提高施工效率。

參考文獻：

[1]施建軍.大伙房輸水工程TBM法施工同步襯砌技術的應用[J].中國農村水利水電，2013，15（06）：141-144.

[2]楊繼華，齊三紅，郭衛新等.厄瓜多爾CCS水電站TBM法施工引水隧洞工程地質條件及問題初步研究[J].隧道建設，2014，34（06）：513-518.