测量员在对长大水工隧道进行测量时，如何消除隧洞贯通误差?

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1隧道贯通误差的来源

目前，隧道外平面控制测量一般采用GNSS网代替传统的导线网和三角网，隧道内平面控制测量一般采用导线网或角网;隧道内外高程控制测量一般采用精密电子水准测量或光电测距三角高程测量。在隧道测量过程中，由于地面和地下控制测量误差的影响，隧道贯通面的中心线偏离设计，即贯通误差。隧道的贯通误差包括横向、纵向和竖向的贯通误差。根据源环境可分为洞外贯通误差和洞内贯通误差。纵向和横向贯通误差主要由隧道外GNSS网络误差、隧道内连接测量误差和导线测量误差引起。其中，纵向贯通误差主要由隧道外GNSS网络测量和隧道内测距引起，对工程贯通影响不大，可以很好地控制。本文未对其进行分析。采用精密电子水准测量时，垂直穿透误差主要由水准仪精度、大气折射等因素引起;采用三角水准测量时，垂直穿透误差主要由准直误差、折射系数误差和地球曲率引起。由于水工隧洞的特殊性，如果竖向误差超过限值，水流将减慢或反向倾斜，导致隧洞溢流和承压的变化，甚至隧洞无法顺利通过。横向贯通误差主要由隧道外GNSS网络测量、隧道内连接测量和导线测量引起。主要误差包括测距误差、测角误差、垂直偏差、定心误差和侧折射误差。其中，测距误差对横向误差影响不大，测角误差和定心误差对横向误差影响较大。当隧道主支洞高差较大时，垂直偏差对方位角有影响，气象因素引起的侧向折射也对控制网的横向误差有一定影响。

2隧洞贯通误差值得确定

一般情况，根据隧洞相向开挖长度(包括支洞长度)来确定横向、纵向及竖向相应的贯通中误差值的大小，最新的《水利水电施工测量规范》(SL52-2015)是国内首个对长度超过20km的隧洞贯通精度做出明确要求的规范，给出了相向开挖长度50km以下水利工程隧洞贯通容许误差值的分配。如相向开挖长度大于50km的隧道则需做专门技术设计。当在主斜洞内贯通时，纵向误差按横向误差值的大小确定，对于上下两端相向开挖的竖井，其极限误差值不超过±200mm。横向和纵向贯通容许极限误差取值相同，竖向贯通要求极其严格，极限误差值为横向及纵向贯通极限误差值的三分之一左右。进行隧道贯通测量设计时，一般取极限误差的二分之一作为贯通面上的贯通中误差。在《水利水电施工测量规范》(SL52-2015)中，根据隧洞相向开挖的长度，横向、竖向及纵向的贯通容许极限误差值和贯通测量中误差值按权函数法进行分配并做了适当的调整。地面、地下及贯通面的中误差分配值满足式(1)：M贯通面=±M2地面+M2地下如顾及联系测量时，则贯通面的中误差分配值满足式(2)：M贯通面=±M2地面+M2联系+M2地下

3减小贯通误差影响的方法

对于隧道外的GNSS网络，通过优化控制点布置、采用双频三星接收机、星历预测、增加观测周期、提高观测精度等措施，可以大大降低隧道外GNSS网络对水平贯通误差的影响，增加观测时间，采用精密星历解算。水工隧洞断面一般较小，在测量过程中会受到高温、高压、高湿度、多粉尘的影响。隧道内的平面控制只能布置成长边和短边的狭长导线网。在测量过程中，可通过增加照明、通风和降尘、保持仪器干燥、严格标准化操作和增加检查条件来减少穿透误差的影响。操作仪器时，检查并确认各工位的公差合格后，移动工位。为增加检查条件，隧道内平面控制网可布置为隧道内交叉双导线网或自由测站转角交叉网;布置点时，尽量避开隧道壁侧面，以减少侧面折射的影响。连接测量时，洞外至少有一个高层控制点与洞内通视，高差不得过大，定向边应有足够的长度，以减少洞内横向贯通误差的影响。为避免施工影响，洞口控制点应布置在不受施工影响的位置，并埋设强制定心观测墩。洞内导线点埋设贯通基本导线点和放样施工导线点。基本导线的边长应尽可能长且大致相等。施工期间应定期检查基本控制点的精度。当隧道单向开挖长度大于8km时，可通过测量陀螺方位角来减小横向误差的影响。采用光电测距三角高程观测时，对向观测可有效消除球面气差的影响;往返调查在气象条件相似的时期进行，可减弱大气折射的影响。

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