測量員在對長大水工隧道進行測量時，如何消除隧洞貫通誤差?

1隧道貫通誤差的來源

目前，隧道外平面控制測量一般采用GNSS網(wǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)線網(wǎng)和三角網(wǎng)，隧道內(nèi)平面控制測量一般采用導(dǎo)線網(wǎng)或角網(wǎng);隧道內(nèi)外高程控制測量一般采用精密電子水準(zhǔn)測量或光電測距三角高程測量。在隧道測量過程中，由于地面和地下控制測量誤差的影響，隧道貫通面的中心線偏離設(shè)計，即貫通誤差。隧道的貫通誤差包括橫向、縱向和豎向的貫通誤差。根據(jù)源環(huán)境可分為洞外貫通誤差和洞內(nèi)貫通誤差?？v向和橫向貫通誤差主要由隧道外GNSS網(wǎng)絡(luò)誤差、隧道內(nèi)連接測量誤差和導(dǎo)線測量誤差引起。其中，縱向貫通誤差主要由隧道外GNSS網(wǎng)絡(luò)測量和隧道內(nèi)測距引起，對工程貫通影響不大，可以很好地控制。本文未對其進行分析。采用精密電子水準(zhǔn)測量時，垂直穿透誤差主要由水準(zhǔn)儀精度、大氣折射等因素引起;采用三角水準(zhǔn)測量時，垂直穿透誤差主要由準(zhǔn)直誤差、折射系數(shù)誤差和地球曲率引起。由于水工隧洞的特殊性，如果豎向誤差超過限值，水流將減慢或反向傾斜，導(dǎo)致隧洞溢流和承壓的變化，甚至隧洞無法順利通過。橫向貫通誤差主要由隧道外GNSS網(wǎng)絡(luò)測量、隧道內(nèi)連接測量和導(dǎo)線測量引起。主要誤差包括測距誤差、測角誤差、垂直偏差、定心誤差和側(cè)折射誤差。其中，測距誤差對橫向誤差影響不大，測角誤差和定心誤差對橫向誤差影響較大。當(dāng)隧道主支洞高差較大時，垂直偏差對方位角有影響，氣象因素引起的側(cè)向折射也對控制網(wǎng)的橫向誤差有一定影響。

2隧洞貫通誤差值得確定

一般情況，根據(jù)隧洞相向開挖長度(包括支洞長度)來確定橫向、縱向及豎向相應(yīng)的貫通中誤差值的大小，最新的《水利水電施工測量規(guī)范》(SL52-2015)是國內(nèi)首個對長度超過20km的隧洞貫通精度做出明確要求的規(guī)范，給出了相向開挖長度50km以下水利工程隧洞貫通容許誤差值的分配。如相向開挖長度大于50km的隧道則需做專門技術(shù)設(shè)計。當(dāng)在主斜洞內(nèi)貫通時，縱向誤差按橫向誤差值的大小確定，對于上下兩端相向開挖的豎井，其極限誤差值不超過±200mm。橫向和縱向貫通容許極限誤差取值相同，豎向貫通要求極其嚴(yán)格，極限誤差值為橫向及縱向貫通極限誤差值的三分之一左右。進行隧道貫通測量設(shè)計時，一般取極限誤差的二分之一作為貫通面上的貫通中誤差。在《水利水電施工測量規(guī)范》(SL52-2015)中，根據(jù)隧洞相向開挖的長度，橫向、豎向及縱向的貫通容許極限誤差值和貫通測量中誤差值按權(quán)函數(shù)法進行分配并做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。地面、地下及貫通面的中誤差分配值滿足式(1)：M貫通面=±M2地面+M2地下如顧及聯(lián)系測量時，則貫通面的中誤差分配值滿足式(2)：M貫通面=±M2地面+M2聯(lián)系+M2地下

3減小貫通誤差影響的方法

對于隧道外的GNSS網(wǎng)絡(luò)，通過優(yōu)化控制點布置、采用雙頻三星接收機、星歷預(yù)測、增加觀測周期、提高觀測精度等措施，可以大大降低隧道外GNSS網(wǎng)絡(luò)對水平貫通誤差的影響，增加觀測時間，采用精密星歷解算。水工隧洞斷面一般較小，在測量過程中會受到高溫、高壓、高濕度、多粉塵的影響。隧道內(nèi)的平面控制只能布置成長邊和短邊的狹長導(dǎo)線網(wǎng)。在測量過程中，可通過增加照明、通風(fēng)和降塵、保持儀器干燥、嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化操作和增加檢查條件來減少穿透誤差的影響。操作儀器時，檢查并確認(rèn)各工位的公差合格后，移動工位。為增加檢查條件，隧道內(nèi)平面控制網(wǎng)可布置為隧道內(nèi)交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)或自由測站轉(zhuǎn)角交叉網(wǎng);布置點時，盡量避開隧道壁側(cè)面，以減少側(cè)面折射的影響。連接測量時，洞外至少有一個高層控制點與洞內(nèi)通視，高差不得過大，定向邊應(yīng)有足夠的長度，以減少洞內(nèi)橫向貫通誤差的影響。為避免施工影響，洞口控制點應(yīng)布置在不受施工影響的位置，并埋設(shè)強制定心觀測墩。洞內(nèi)導(dǎo)線點埋設(shè)貫通基本導(dǎo)線點和放樣施工導(dǎo)線點?；緦?dǎo)線的邊長應(yīng)盡可能長且大致相等。施工期間應(yīng)定期檢查基本控制點的精度。當(dāng)隧道單向開挖長度大于8km時，可通過測量陀螺方位角來減小橫向誤差的影響。采用光電測距三角高程觀測時，對向觀測可有效消除球面氣差的影響;往返調(diào)查在氣象條件相似的時期進行，可減弱大氣折射的影響。

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