引水隧洞TBM法施工中的测量技术研究

梁武

摘 要：以广西桂中治旱乐滩水库引水灌区工程为例，本文先阐述了在引水隧洞法施工过程中提高施工测量技术的意义，然后详细分析了法施工过程中的测量技术，最后探讨了法施工中出现的测量偏差及其补救措施。

关键词：引水隧洞；TMB法；测量技术

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

1 工程简介

广西桂中治旱乐滩水库引水灌区地处红水河中下游两岸，涉及广西4个县（市）、27个乡镇，分别为：南宁市宾阳县、来宾市忻城县、合山市和兴宾区。灌区涉及灌溉面积为128.79万亩，其中新增灌溉面积55.17万亩，改善灌溉面积23.07万亩，恢复灌溉面积40.11万亩，保障当地存贮、引用水源灌溉面积10.45万亩，由乐滩水库通过总干渠引水灌溉。本次研究工程为一期工程，包括总干渠和北干渠片，范围为广西桂中治旱乐滩水库引水灌区一期工程北干渠一标北干渠起点至屯武渡槽进口段（桩号B0+000～B29+444.732）工程，采用TBM法施工。

2 提高 施工测量技术的意义

为协助施工中挖掘进程快、精确度高的特点，需要大力提高施工中的测量技术。本次施工中采用隧道导向系统，其型号为，并相应配备了型号为的测距仪、型号为的水准仪和经纬仪。施工时需要采用传统导线测量方法为隧道导向系统提供坐标。由于隧道导向系统具有高效、快捷、精准的优势，可以将刀盘位置偏差，以隧道设计轴线与其轴线对应关系的形式直观准确地显示在操作室，操作人员以此掌握时空位置并及时根据显示结果适当调整方向，从而达到精准挖掘前进的目的。

3 施工测量技术

3.1 导向系统的构成及其安装准备工作

3.1.1 导向系统的构成

本次工程施工过程中包括连接电缆、靶单元（组合式目标）、接口单元、重复单元、个人微机和打印机、手提式终端和工具及检验仪器[1]。

3.1.2 导向系统安装准备工作

第一，检查导向设备及其配备设备是否完好，能否正常投入使用；第二，将仪器保护罩、设备支架、设备单元等进行安装处理，安装过程中确保操作无误，避免操作失误导致设备无法正常使用；第三，将激光目镜取代经纬仪目镜，安装控制单元，并将电缆进行连接；第四，将洞内外各计算机系统联网；第五，将隧道设计轴点以散点分布图形式计算出表列。

3.2 测量经纬仪坐标（X，Y，Z）

由于配置较长，因而选择通视性高、处在慢掘进或者不掘进状态、无后配套机车的运行时段开展测量工作，一般在隧洞左侧边缘安装经纬仪组合设备，采用导线测量法来求得坐标[2]。具体测量过程如下：第一，操作人员实地勘察隧洞现场，选择较为平稳的地方固定经纬仪支架，并观察记录上次控制单位显示的各项空间数据；第二，向后查看洞内的导线点，并牵引至经纬仪上，并由此测出洞内高度；第三，连接已安装好的各单元，并检查激光目镜与视线、测距仪与经纬仪的平行关系；第四，输入经纬仪坐标（X，Y，Z），向后视察导线点，估测方位角并输入；第五，找准靶单元，适当调节激光光斑，将设备保护壳安装，使系统进入待机状态，并仔细核对两次测量结果。

3.3 导向系统工作原理

隧道导向系统以安装在隧洞右侧洞壁边缘的经纬仪发出的激光为方向参考标准，其接口单元把经纬仪发出的激光数据、经纬仪坐标、距离与控制系统进行整合，并将信息发送给控制单元。目标单元获取激光束，并以此测量出激光点在靶点上的平面空间位置，靶单元能够感应出激光束轴线与自身轴线的对应关系，从而可以精准测量出的仰角和滚动角。电缆是信息输送通道，可将上述数据传达给控制单元，然后运用控制单元中的计算机系统进行一系列的计算操作处理，综合考虑靶单元与轴线之间的组合误差，可计算与靶单元对应的轴线的实际平面位置，也能计算出引水隧道设计轴线偏差的实际平面位置。根据与引水隧洞之间的角度关系，可大致评估刀盘平面位置的偏差，这些数据均可直观、数字化反映在显示屏上，由此，操作人员即可根据显示屏数据来合理调整掘进方向，提高设备施工效率。

3.4 测量偏差控制

影响掘进偏差的主要因素有：第一，在引水隧洞中进行掘进工作时，由于温度较高、水汽较重，饮水隧洞中的空气分布不均匀，激光束在发射过程中，易产生折射现象，因而在处理数据时发生误差。这种误差难以避免，因而在测量过程中，选择引水隧洞内温度正常、水汽较低的时段来进行测量工作，以此来提高测量结果的精准度；第二，引水隧洞深处地质条件不好，有岩石塌落现象，并且、不能稳定支撑，因而无法正常转移方向。在实际操作中，可以采取加垫实木等手段，协助、稳定支撑。例如，在本次施工过程中，由于隧洞含水砂层、粉质壤土强度较低，且超前支护管棚搭设密度欠缺，隧洞在开挖之后，围岩在地心引力作用下形成松散体，沿着超前支护的缝隙塌落，给的施工带来严重影响，无法根据操作盘来正确转变方向，因而施工人员采用实木加垫在设备中，帮助设备稳定支撑，从而正确调整方向；第三；操作人员技术不够纯熟，责任意识薄弱，因而需要提高操作人员的职业素养和专业能力。可以督促操作人员学习关于隧洞规范测量这方面书籍，并在实践中加以指导，适当进行思想教育，提高操作人员的工作责任心，以此可减少因人为因素产生的测量偏差事件，为高效、精准的掘进施工提供保障。

4 结束语

在广西桂中治旱乐滩水库引水灌区工程中，在TMB法施工中很好的运用到了隧道导向系统、测距仪、水准仪和经纬仪。操作人员严格按照各测量设备的技术要求规范操作，以为导向系统，其他设备提供坐标（X，Y，Z），建立全面、精准的掘进方向偏差控制系统，为提供其轴线与隧洞设计轴线的对应关系，并将偏差具体信息数据显示在操作屏上。当方向不在操作范围内时，可以精准调整方向，使其在正确方向上开展施工，提高施工效率。

参考文献：

[1]施建军.大伙房输水工程TBM法施工同步衬砌技术的应用[J].中国农村水利水电，2013，15（06）：141-144.

[2]杨继华，齐三红，郭卫新等.厄瓜多尔CCS水电站TBM法施工引水隧洞工程地质条件及问题初步研究[J].隧道建设，2014，34（06）：513-518.