超长隧洞坐标小数、边长方位角的精度对贯通误差的影响

2015-03-27徐忠涛

黑龙江水利科技 2015年3期

徐忠涛

(辽宁润中供水有限责任公司，沈阳110000)

1 工程概况

大伙房水库输水工程为大型水利工程，工程主体是一条长达85.32 km 的超长隧洞，开挖洞径为8.0 m，隧洞底坡降为1/2380。根据现有资料统计，本工程从规模及施工难度上位居国内外在建隧洞工程之首，另外还有各支洞总长度为13.8 km，堪称世界之最。

2 问题的提出

工程规模为Ⅰ级，隧洞施工以TBM 工法为主，隧洞的最大相向开挖长度为14 km，最大单向开挖长度为12.8 km，最大开挖深度为255 m，隧洞的平面为直、曲、折形状，其中有5 段曲线，圆弧半径分别为800 ～100 m，根据以上数据显示，大伙房水库输水隧洞的相向开挖长度远远超出现行的《水利水电施工测量规范》的要求，如表1 所示，隧洞相向开挖长度最大为8 km 的标准，规范最大的单向开挖长度为4 km，此工程的最大单向开挖长度为12.8 km，超出现行规范的2 倍［1］。

表1 水工隧洞开挖极限贯通误差

根据大伙房水库输水工程的特点，认真研究、探讨，尽可能消除影响隧洞贯通精度的非直接测量因素，因此，对隧洞洞线坐标的精度及坐标方位角的精度进行了研究探讨，目的是得出的贯通误差数据一定要真实可靠，即有理论依据又有实践检验，总结出适应我国超大型隧洞开挖测量的技术标准，为本行业的技术进步及修订测量规范提供一个难得的宝贵的第一手资料，同时培养和锻练一批测量人才［2］。

3 隧洞坐标小数精度的研究

在超长遂洞施工测量中，每一小环节如果考虑不周，都会给工程造成无法弥补的损失。在此工程中，本着从“整体到局部，从局部到碎部”的基本原则，仔细分析每一环节可能影响测量贯通的因素，进行认真审查、校对、研究、讨论。首先对设计提供85.3 km的隧洞特征点坐标值进行往返验算，也就是坐标反算及用反算的边长和方向角再推算坐标值，通过计算发现反推坐标值时，发现与原坐标值有变化，变化值一般在5 ～10 mm，又经过大量验算证明计算无误，经过认真分析，发现设计提供坐标值小数保留精度不够，设计坐标值小数保留3 位，同时设计主洞线上采集的坐标精度还较低，造成以上提出的问题［3］。

通过计算得出坐标小数点的位数应该保留到5～6 位数，小数点的调整应从第三位就开始修定优化，才能满足这超长隧洞开挖测量贯通的精度要求，因为贯通误差控制都是在mm 之间，不考虑测量过程误差就存在着这些差值，在最终的贯通误差中，夹杂着非测量误差，测得的贯通误差不是真值，不能给以后工程提供借鉴参考作用，所以，最终设计采用了该意见，进行了坐标小数点位数更正，这样在进行坐标反算及推算中数据非常吻合，在工程测量中避免了此项误差的出现，得到很好的结果。

4 坐标方位角精度的研究

在解决了保留小数点位数问题之后，发现隧洞轴线边长方位角还存在着零点几秒的情况，这对几十年的水利枢纽工程来说根本不是问题，不存在此项系统误差，测量可直接消除，但这零点几秒对这超长隧洞来说就存在较大问题，因为在地下超长边长传递，自然形成了系统误差的积累，同时很难解决，因为现在工程测量仪器不能测量到零点几秒，通过验算从隧洞进口到隧洞出口，这零点几秒影响贯通值282 mm，再加上进洞导线的测量误差，远远超出测量规范要求的贯通误差值，同时得的贯通值也不真实，为消除这些影响因素，经认真分析，探索，在不影响设计确定的隧洞走向情况下，对每条边方位角的零点几秒进行四舍五入，采取单进双不进的原则进行调整(调整到整秒)，把85.3 km隧洞轴线的方位角都调整到整秒数，很自然地消除了这零点秒所带来的影响，最终设计采用了上述意见，进行了坐标的进一步优化，得到很好的效果［4］。隧洞洞线特征点调整后最终成果表见表2。隧洞洞线特征点调整后最终成果见表2。