浅谈经纬仪镜上对中法在隧洞施工中的应用

索志明

（洋县卡房水库建设局 陕西 洋县 723300）

1 前言

在外业测量施工中，用经纬仪进行操作无论是测控还是测设，其三角点和导线点通常都是基于实际地面而言的。而在隧洞施工中，特别是在小断面隧洞施工过程中，由于洞内工作场地狭窄，在行人的来回走动影响下、在出碴车辆的出进碾压干扰的影响下，如果采用传统的施工测量方法，即将测量导线点布设在洞内底板上，经常会出现导线点被行人或车辆破坏，或被开挖石渣掩埋而难以寻找的现象，这可能给施工测量工作人员带来非常的不便。经验认为，用经纬仪测量采用经纬仪镜上对中法可以解决小断面隧洞施工中对导线点位的寻找、保护及使用不便等问题，具有通视效果好，寻找、保护、使用方便等特点，可大大降低测量工作人员的劳动强度、提高工作人员的劳动效率。

2 工程概况

洋县卡房水库坝后电站工程隧洞总长度约4km，根据全程山势地形情况，隧洞开挖施工按沟道条数共分为三段，五个开挖工作面，隧洞比降为1/1000。该隧洞地质岩性为中生代燕山期侵入花岗岩，细粒结构，局部夹有石英云母片岩捕掳体及混染花岗岩。洞内局部裂隙渗水量较大。在洋县卡房水库坝后电站隧洞工程施工过程中就是采用经纬仪镜上对中法，将导线点布设在隧洞洞顶上，随着隧洞开挖掘进的深入，导线点不断向前加密延续，从而保证隧洞开挖掘进的正常进行。通过使用此测量方法，该工程施工测量速度明显加快，此方法为该工程节约了时间，赢得了工期，取得了较好的测量效果。

3 经纬仪镜上对中法施测

3.1 导线点的布设

在洞外与洞内互相通视的地方（距离要尽可能的远）布置一控制点，作为近洞点。由该点控制隧洞开口、进钻。当进尺到达一定位置，掌子面距近洞点较远，或到达由近洞点观测的视野之外时，用经纬仪顺着洞轴线的方向，在洞顶用手风钻打一15cm左右的深孔，孔内楔紧木桩，桩面（最好与岩石面相齐平，以防止放炮飞石破坏）顶一小钉，在小钉上系紧一细线绳，线绳末端吊上垂球，保证垂球能够自由摆动。用经纬仪再次校正小钉，直至使小钉上所吊垂球线与洞轴线在同一垂直面上为止，以此作为洞内第一控制点。之后，仪器就可由该点控制，开挖、凿进继续进行。当进尺每50m左右（考虑到用钢圈尺量距，导线点不宜过长）照此方法再设一点，依次类推，导线点就可这样继续向前不断布设，隧洞就可不断向前开挖掘进。但注意，隧洞在弯道处导线点应根据情况适当加密。

3.2 施测方法

洋县卡房水库坝后电站隧洞工程隧洞断面为圆形断面，断面直径为2.4m。洞内岩层为中生代燕山期侵入花岗岩，细粒结构，局部夹有石英云母片岩捕掳体。因隧洞开挖洞径较小，仪器架立较为容易。具体施测步骤如下：

（1）在洞顶桩面小钉所系的细线绳上用细线栓吊一垂球，将垂球线绑成活结。

（2）撑开仪器架腿，使架腿基本水平，并使架腿顶面中心基本与垂球线重合。如图Ⅰ所示。

（3）安上经纬仪，并使望远镜垂角处于90°位置（对J2、J6仪器须如此）。

（4）用经纬仪脚螺旋一次性精平照准部（注意不必用三角架进行粗平）。

（5）小心拉下垂球，使垂球尖端和望远镜上的对中标志几乎接触在一起，如图Ⅱ所示。待垂球摆动停稳时观察其尖端的位置，看垂球尖端是否在对中标志正垂线之上，这时观察到的垂球尖端可能与镜上对中标志不重合。

（6）松开照准部固定螺旋，在架腿面上小心平移照准部，直至垂球尖端与照准部镜上对中标志重合时为止。但这时的操作可能又破坏了照准部的平整度，那么，重复(4)～(5)步骤，直到垂球对中和照准部整平都满足要求时为止。

（7）镜上对中法和用光学对点器对中法一样，都需要耐心反复地进行。下来的测量工作和常规测量相比，除了对中点位在经纬仪顶上之外，其余施测方法与常规测量方法完全相同。

4 优越性及其局限性

（1）减少了对坐标点位的寻找和保护的麻烦。

在小断面洞室开挖浇筑混凝土的过程中，若把导线点位布置在洞底，经常会被进出的行人及出碴运输的车辆碾压破坏，或被石碴掩盖，难以寻找，可能影响测量的精度。如若洞内有地下水涌出，洞内底板会处于水下位置，甚至泥泞之中，使我们在对导线点的使用时显得极为不便。而将导线点布置在洞顶，在使用过程中既方便寻找又便于保护，显得比较方便。

（2）降低了测量人员野外作业的劳动强度，提高了劳动效率。

镜上对中法与传统的地面布设导线点位测量法比较起来，测量人员不用作对导线点的埋设、维护，使用前刨去点位表面覆盖的泥碴、清除点表面积水以使其充分暴露等一系列麻烦、费时的工作。小断面洞室开挖施工过程中，由于工作环境的局限性，即使将点位布置在洞底靠边处，也经常会被石碴掩盖或遭到破坏。因此，经纬仪测量镜上对中法在小断面洞室开挖施工过程中其优越性特别明显。

图Ⅰ

图Ⅱ

当时，洋县卡房水库坝后电站隧洞工程在施工过程中最初使用的就是传统的地面布设导线点位测量法，但后来由于洞内渗水量较大，地下出现涌水，又加开挖工作人员需要每排炮一次轴线对中的需要，经过摸索学习，测量人员便将导线点布置在洞顶上，这样既给开挖施工人员粗略对中提供了方便又给测量人员减少了刨点、保护的劳动强度。其次，在此法使用之后，测量工作人员每次测量由原来的每次一个循环占取1小时的时间，现在只需大约半小时即可完成，大大减少了工作时间，提高了工作效率。

（3）适用范围和局限性。

经纬仪镜上对中法在小断面隧洞施工中贯通测量之前使用起来比较省时省力，值得我们参考和使用。但在隧洞贯通之后，由于洞内通风速度增大，垂球的稳定性变差，使用此法作业时一定要注意垂球的稳定性，否则可能会出现较大的偏差。在大断面隧洞施工中，由于洞内施工场面较为宽敞，如果将导线点布置在洞顶，导线点可能会因开挖断面的扩大，点位显得越来越高，测量使用时显得较为不便。而这时将导线点布置在洞底，测量时除了有时会受积水的影响之外，对于导线点的保护和寻找都不会有太大的困难，因此使用传统的地面导线点测量法又显得较为优越。

5 其他应注意的几个问题

（1）经纬仪测量镜上对中法是借助于线绳和垂球直接进行仪器对中的，使用时要求线绳在垂球重力的作用下，线绳与垂球顶尖处于同一条作用线上，否则此法就不能使用。因此，我们在使用镜上对中法前要对线绳和垂球进行一次严格的检查。

（2）经纬仪镜上对中的标志是附着在照准部望远镜之上的一个小圆点，用目镜可以对中其上空的悬物，仪器水平度盘中心在过该点的铅垂线上。这一点，仪器在出厂时已予以保证，不必再此进行检验，但在施工测量时，观测者必需要保证经纬仪固定螺旋的牢固性。

6 结语

经纬仪测量镜上对中法在洋县卡房水库坝后电站隧洞工程施工中实践产生，该施测方法的应用为本工程施工缩短了工期，节省了劳动力，同时为本工程投资节约起到了较大的促进作用。这一技术值得我们在以后各项工程施工建设中推广和应用。因此，在用经纬仪普通地面测量的同时不要忽视经纬仪测量镜上对中法的特殊作用，以便让我们在特殊地方、关键时刻发挥经纬仪镜上对中的巧妙用途。陕西水利