在水利水電工程建設(shè)中為了施工導流、引水發(fā)電或修灌溉渠道，常常要修建隧洞。施工測量是隧洞按設(shè)計精度貫通的重要保證。隧洞施工前要進行貫通誤差設(shè)計和施工控制網(wǎng)的布設(shè)、測量，并以此為依據(jù)把設(shè)計圖紙上隧洞的平面位置和高程，按精度要求測設(shè)到地面上，作為施工的依據(jù)。施工測量貫穿于隧洞施工的全過程，施工測量工作直接影響隧洞工程的質(zhì)量及施工進度。隨著科技的進步，測量技術(shù)和裝備有了很大的發(fā)展，全站儀和GPS的普遍使用使隧洞施工測量效率和質(zhì)量有了很大的提高。本文就新的測量技術(shù)和儀器條件下，對隧洞控制測量和隧洞掘進中的測量方法進行探討。
1、工程概況
    永泰縣丹云九老溪二級生態(tài)電站位于葛嶺鎮(zhèn)溪西村枝柄，如附圖所示，隧洞總長3700多米，總水頭300米，不設(shè)壓力管道，總裝機1600KW。   
2、設(shè)備及功能簡介
2．1電子全站儀三維坐標測量
電子全站儀集光電測距儀和電子經(jīng)緯儀、微處理器、存儲器于一體，具有精度高、速度快、操作簡便等特點，可在同一測站同時測距和測角，并能計算顯示出測點的三維坐標并自動存儲，具體操作步驟如下：
（1） 架設(shè)三角架。三角架頂面近似水平，且位于測站點的正上方，把其中一條腿踩一下固定。
（2） 安置儀器和對點。安置好儀器后，調(diào)節(jié)全站儀的三個腳螺旋，使光學對點器精確對準測站點。
（3） 利用圓水準器粗平儀器。調(diào)整三角架三條腿的長度，使全站儀圓水準氣泡居中。
（4） 利用管水準器精平儀器。通過旋轉(zhuǎn)三個腳螺旋，使管水準器氣泡在兩條相互垂直的線上都居中。
（5） 精確對中與整平。儀器精平后，通過對光學對點器的觀察，地面點會偏離光學對點器中心，需平移儀器，使儀器精確對準測站點，再擰緊中心連接螺旋，再次精平儀器。此項操作重復至儀器精確對準測站點為止。
（6）設(shè)置全站儀（不同的品牌略有不同，下面以賓得R200為例）
    打開儀器電源開關(guān)，設(shè)定現(xiàn)場的溫度、濕度和氣壓自動進行氣象改正，通過菜單項選擇，創(chuàng)建一個文件，然后選中這個文件，再選擇測距功能，輸入測站點坐標和儀器高，然后輸入后視點坐標或方位角，接著照準后視點的反射棱鏡，按“確定”鍵。修改“P/N”點編號，輸入“1或A1”，再修改棱鏡高，按“測距”鍵，儀器將會選用自身內(nèi)存的計算程序自動計算并瞬時顯示出后視點的三維坐標(X，Y，Z)，核對后視點坐標值，如在誤差范圍內(nèi)，就可以測量前視坐標了。
2．2  AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司開發(fā)的專門用于計算機繪圖設(shè)計的軟件，自面世以來一直以其簡便快捷、精確無誤等優(yōu)點深受廣大工程技術(shù)人員的青睞。隨著AutoCAD軟件的不斷更新和推廣，AutoCAD軟件已不再是單純的繪圖工具，而是可以用來指導工程施工的管理軟件。在現(xiàn)代建筑施工中，會遇到許多不規(guī)則的建筑物和構(gòu)筑物，而這些不規(guī)則的建筑物和構(gòu)筑物在施工測量、放樣、工程量計算、工程資料的收集和整理等施工過程中存在許多問題。如果運用傳統(tǒng)的施工技術(shù)處理這些問題，將要花費大量的人力、物資和時間，而且精度和效果也難以滿足現(xiàn)代工程建設(shè)的需要。AutoCAD技術(shù)的運用，傳統(tǒng)工藝存在的問題均可以迎刃而解，并且可以達到事半功倍的效果。
 3、隧洞外施工控制測量
3.1隧洞施工控制測量的特點
隧洞施工控制測量的目的，在于保證隧洞兩相向開挖方向在貫通面按設(shè)計要求正確貫通，即橫向貫通誤差和高程貫通誤差在規(guī)定的限差內(nèi)。隧洞施工控制測量的設(shè)計、實施和數(shù)據(jù)處理與隧洞的長度、形狀、施工方法、實地地形地貌、儀器設(shè)備等條件有關(guān)。隧洞外控制測量應在隧洞施工前完成，它以統(tǒng)一的平面、高程系統(tǒng)將布設(shè)在隧洞口附近的控制點連接起來，并根據(jù)隧洞中線上點的設(shè)計坐標，建立起它們與控制點的坐標關(guān)系。由于隧洞是一個狹長的建筑物，兩開挖洞口之間的控制點之間一般互不通視，故還要布設(shè)中間點。在全站儀問世以前，平面控制測量多采用三角網(wǎng)或?qū)Ь€測量，高程控制測量一般采用水準測量或三角高程測量，存在許多限制條件，如三角網(wǎng)角度限制，需要多邊通視，在山高路陡的地方水準測量相當困難等。當今隧洞控制測量中新技術(shù)不斷得到應用，如全站儀用于洞內(nèi)外三維導線測量，它只需單邊兩兩通視，再加上計算機輔助設(shè)計和數(shù)據(jù)處理等，不僅提高了測量精度，而且具有顯著的經(jīng)濟效益。
3.2隧洞洞外三維控制導線測量
（1）選點
選點的原則：相鄰兩點要相互通視，兩點間距離一般不超過600米，總點數(shù)要盡量少。洞口或支洞口附近的點要選在不容易被破壞的地方，其附近的兩點距離要控制在100米左右。
（2）埋點
先用鋤頭在選好點的位置挖一個25cm×25cm深度40cm～50cm左右的坑，接著將拌好的砼倒入其中，搗實抹平，然后再將長約35cm的Φ16鋼筋埋入砼中，并應將有打“十”字叉的一端朝上，待砼凝固后用油漆寫上點的編號。如果選的點在巖石上，就用鋼釬和錘子在巖石上打個“十”字叉，并用油漆寫上點的編號。
（3）測量
測量天氣盡量選在陰天進行，采用支導線測量。如附圖所示，導線點起點高程可以是假設(shè)高程或者套用1：1萬陸軍地形圖上的特征高程點（近似值），起點坐標為假設(shè)坐標。起始邊方位角用羅盤儀測定：先把羅盤儀放在儀器頂上，其側(cè)邊方向與望遠鏡軸線方向平行，水平轉(zhuǎn)動儀器直到羅盤儀指針白色那端指向“N”時，鎖緊水平制動螺旋，把全站儀水平度盤置零（賓得R-200全站儀是置零鍵連續(xù)按兩下），再順時針轉(zhuǎn)動儀器瞄準后視點，此時儀器顯示的水平角度就是測站點起始邊的方位角，參照上述2.1的步驟（6）設(shè)置儀器，就可以開始導線測量了。
如果直線隧洞長度小于1000m，則直接用全站儀測量導線點的三維坐標，每一測站要通過變動儀器高測三次坐標，每次三維坐標讀數(shù)差控制在5mm以內(nèi)，最終坐標取三次的平均值作為下一測站的原始數(shù)據(jù)。如附圖所示，直線隧洞長度大于1000m，地形較復雜的，可采用GPS衛(wèi)星定位測量。只須在洞口或支洞口選兩點可相互通視的控制點（附圖中紅色連線兩點）即可，控制點距離要在100米左右，點的周圍不能有大樹或灌木叢覆蓋，點的上空不能有高壓線路經(jīng)過。
4、隧洞內(nèi)施工測量
在隧洞進口和出口（或支洞口）之間的洞外控制導線測量完成之后，再進行洞內(nèi)測量。
先用全站儀將導線點支到離洞口較近的地方，用全站儀放樣功能將洞口中心設(shè)計坐標放出來，然后在AutoCAD上1：1000的隧洞平面布置圖上獲取離設(shè)計洞口1m、3m、5m中心線上3點的設(shè)計坐標（也可用計算器通過洞線的方位角計算出來），在實地上再放樣出這三點坐標，并用油漆在巖石上做標記以指示隧洞開挖掘進方向。待隧洞在指示方向掘進約15米后，再用全站儀把導線點支到洞口，用前面的方法獲取離洞口5米（A點）、10米（B點）隧洞中心線的坐標，在隧洞地面把這兩點坐標放樣出來，用風鉆分別鉆孔，在孔上打入木樁，木樁頂面高程要與隧洞地面高程大約持平，再通過全站儀的望遠鏡的觀察（需開啟十字絲照明功能和礦燈照明），左右移動鐵釘，將鐵釘準確地釘在木樁上，通過測距功能測出地面上兩固定點的坐標，作為以后隧洞中心繼續(xù)放樣的導線點。
將全站儀排在埋設(shè)好的固定點A上，照準后視點B，鎖定儀器的水平制動螺旋，在全站儀激光指示下，轉(zhuǎn)動望遠鏡在隧洞頂上再做兩個標記，兩點相距10米左右，其中離工作面較近的一點要距工作面5米左右。用風鉆在標記上鉆孔，在孔上打入木樁，在全站儀的激光指示下，在木樁上釘上鐵釘，通過望遠鏡觀察，用錘子微調(diào)鐵釘，使兩垂線方向分別與設(shè)計隧洞中心線相吻合，以供施工人員控制掘進方向。
待隧洞掘進50米左右后，需再次測量放樣。可重復上述步驟，在洞頂做兩個固定點用于掛垂球，供開挖隧洞工人目測對中用，在隧洞地面中心線上做兩個固定點用于測量。
在開挖坡度大于30°的斜洞時，由于洞底坡度變化大，洞底高程施工不易控制，常出現(xiàn)超挖或欠挖的情況，影響隧洞的貫通精度。為此，在開挖斜洞時，每打10米長左右就必須放樣一次，嚴格控制施工誤差。
5、需注意事項
由于隧洞處于地下，陰暗潮濕，操作面較狹窄，開炸后空氣中又含有有毒氣體，有時還有大量地下水冒出，除了施工人員和測量人員要緊密配合、團結(jié)協(xié)作外，還需注意以下事項：
（1）要往洞里送新鮮空氣半個鐘頭～一個鐘頭以后（視隧洞距離長短），才能進入洞內(nèi)。
（2）要準備好以下幾件物品：全站儀設(shè)備、安全帽、水鞋、礦燈（要充足電能）、擦鏡紙或棉簽（用于擦拭儀器對中器和望遠鏡上的目鏡和物鏡由于洞內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的水氣）、筆和筆記本、油漆（用于標記隧洞里程和控制點的位置）、木樁、鐵釘。
（3）全站儀最好用測角精度為2”的儀器。
（4）在輸入坐標數(shù)據(jù)時一定要核對后才可進行下一步操作。
（5）隧洞地面和洞頂上的固定點要釘牢固，點離工作面要大于5米，并在洞壁上做易辨認的標記。
6、結(jié)束語
隨著電子全站儀的普及，及AutoCAD的廣泛應用，對于工程測量和放樣的速度和精度的進一步提高，創(chuàng)造了有利的條件。使用電子全站儀的三維坐標測量功能、和AutoCAD的全面、快速、精確的繪圖及查詢功能，在隧洞的測量和放樣施工中，可以直觀、準確的進行任意斷面中心、放樣及測控任意點超欠挖情況，為隧洞工程施工提供了全面、快速、精確的測控服務。