摘要：介紹YBT-A型激光指向儀在水工隧洞施工中的安裝、調試方法，在直線隧洞中的應用及注意事項。
　　關鍵詞：水工隧洞；激光指向儀；五寸臺法；放樣
　　
　　一、前言
　　水工隧洞是指在山體中或地下開鑿的過水洞，可用于灌溉、發電、供水、泄水、輸水、施工導流和通航。隧洞洞身斷面多為圓形、城門洞形或馬蹄形，其斷面較一般公路、鐵路隧道斷面更為狹小（如本人目前從事的工程為2.5m×2.5m馬蹄形輸水隧洞），給洞內施工造成極大不便，同時也給洞內施工測量增加了一定難度。隧洞中光線弱、空間小、氣象差、紅外線測量儀器的反射信號太弱等不利的測量條件都會對測量放樣的時間產生較大的影響。但若測量工作占用時間過長，將直接影響工程進度和經濟效益，這就要求在進行隧洞施工測量時，必須要快速、準確、及時，有效控制隧洞掘進方向，并有效控制隧洞的超欠挖。
　　用常規方法進行隧洞測量時，需要洞內停工、通風并加強照明，占用了寶貴的洞內施工時間。近年來，隨著激光技術的不斷發展，激光指向儀在地下工程中已經得到了廣泛的應用。由于激光具有良好的方向性，發散角很小，能以大致恒定的光束直線傳播相當長的距離，所以它就成為地下工程施工中一種良好的指向工具。目前，激光指向儀已被廣泛應用于指示地下工程掘進的中心線和坡度線中，它具有體積小、重量輕、結構簡單、光束質量好、工作穩定、安裝調試方便等優點。在隧洞中合理使用激光指向儀，能大大提高隧洞施工質量和速度。本文主要介紹激光指向儀在隧洞直線部分的應用方法。
　　二、激光指向儀的安裝和調試
　　1、激光指向儀的安裝
　　YBJ-A隔爆型激光指向儀采用懸掛方式安置在隧洞內的錨桿上，其技術參數為：
　　有效射程：600~800m可調光斑直徑：＜50mm(600~800m處)
　　工作電壓：DC3V水平調節距離：15mm
　　水平調節角度：≥±5°垂直調節角度：≥5°
　　工作環境溫度：-20℃~40℃重量：4.5kg
　　激光指向儀既可以安裝在隧洞頂部，也可以安裝在隧洞邊墻上，因為輸水隧洞斷面空間狹小，為避免施工過程中發生碰動或施工人員隨意操作，所以選擇將激光指向儀安裝在隧洞頂部中線處或中線附近。安裝在中線處時，激光光束與隧洞中線重合；安裝在中線附近時，應使激光光束與隧洞中線平行。如圖一所示：
　　                          

                                                                                           圖1
　　安裝前需事先在隧洞頂部安裝2根直徑為22mm的錨桿，埋設深度不宜小于50cm，錨桿間距為30~40cm即可，錨桿外露的長度以不影響激光指向儀的安裝、調試和洞內施工即可。待錨桿穩定后方可按圖1所示的方法安裝激光指向儀。將激光指向儀通過接合器懸掛在錨桿下方并固定，再用拉桿將兩根錨桿連接在一起，以增強激光指向儀的穩定性。
　　2、激光指向儀的調試
　　激光指向儀安裝好后，接通電源，使激光光束照射到掌子面上，調整激光指向儀上的豎直水平調節器，使激光光束與隧洞中線大致平行。
　　在隧洞內控制點上安置具有免棱鏡功能的全站儀，測定圖1中激光指向儀尾部的中心點A的三維坐標（XA，YA，ZA），計算點A距隧洞中線的偏距dxA及A點與其所在里程的隧洞頂點間的高差dyA，然后測定掌子面上激光點B的三維坐標（XB，YB，ZB），并計算dxB、dyB。
　　則豎直方向修正值為△dy=dyA-dyB
　　水平方向修正值為△dx=dxA-dxB
　　根據修正值，調整激光指向儀的水平、豎直調節器，使激光點在水平、豎直方向分別移動△dx、△dy。重新測定激光點B的三維坐標，直至△dy和△dx均等于0，此時應再次測定點A的三維坐標，重新計算△dx、△dy，如△dx、△dy均等于0則調試結束，如不為零，則需重復上述步驟，直至滿足要求為止。調試完成后在激光指向儀和隧洞掌子面之間設置檢查點，要求激光光束通過該檢查點。
　　激光指向儀經過調試后，滿足了激光光束與隧洞中線平行或重合，激光光束的坡度與隧洞坡度一致的條件。所以任意斷面上激光點和隧洞中線的距離dx、激光點和隧洞拱頂間的高差dy均為定值，如圖2所示。
　　                            
　　激光指向儀的指向誤差主要來源于激光光束標定誤差和激光光斑的直徑大小。激光光束的標定誤差受控制點點位誤差和全站儀測量誤差的共同影響。在激光指向儀調試過程中，應使全站儀嚴格對中，同時將激光光斑調至最清晰，最小狀態，以減小對激光指向儀的指向精度的影響（使用精度為2″的全站儀進行測量，激光指向儀的指向誤差不超過±30mm）。
　　三、利用激光指向儀結合五寸臺法放樣開挖斷面
　　五寸臺法是施工放樣中常用的放樣方法，具體做法為從隧洞頂部向下每間隔50cm繪制一條水平線，然后標注出每條水平線從隧洞中線到開挖邊線的橫向支距，所有支距端點的連線即為隧洞斷面開挖的輪廓線。
　　利用激光指向儀結合五寸臺法的方法對隧洞斷面進行放樣前，先在計算機上利用CAD軟件繪制出隧洞五寸臺法放樣的橫斷面圖。施工放樣時，由激光點沿激光光束的垂線方向量取水平距離dx，確定隧洞中線點。確定中線點后此中線點沿鉛垂線方向量取dy，得到隧洞的拱頂高程。最后，根據隧洞橫斷面的五寸臺尺寸確定隧洞的開挖輪廓線，從而對隧洞的開挖斷面進行控制。
　　四、注意事項
　　1、儀器安裝時應接牢地線，帶電時不準打開電源后蓋。外接電源電壓要與激光指向儀的額定電壓一致；
　　2、儀器安置點距隧洞掘進工作面一般不應小于70m，以防爆破引起儀器振動或損壞；
　　3、在保證激光光斑清晰和穩定的前提下，可延長儀器的指向距離，但不能超過其最大指向距離；
　　4、儀器安置完畢后，應鎖緊調節裝置，以免碰動；
　　5、每次使用前須檢查激光光束是否通過檢查點，發現問題應及時進行調整；
　　6、定期進行檢查測量，并根據測量結果調整隧洞中線和坡度；
　　7、儀器使用時，嚴禁用眼盯視激光光束，避免傷害眼睛；
　　8、為延長儀器壽命，使用之后要及時關閉電源。
　　五、結束語
　　針對隧洞的斷面尺寸和開挖施工方法，如何快速、及時、準確地提供測量成果，以有效提高開挖輪廓線放樣的精度和效率，采用何種放樣方法顯得尤為重要。因為在隧洞施工中，對掌子面開挖輪廓線的放樣是一道關鍵步驟，它直接影響到襯砌質量和施工成本費用，放樣時間的長短也直接影響到施工進度。利用常規方法對隧洞斷面進行放樣時，每次放樣時都需要架設儀器，其放樣時間一般為30~40分鐘，甚至更長；而利用激光指向儀結合五寸臺法的方法對隧洞斷面進行放樣，放樣時間一般為10~15分鐘，并且不需要每次放樣均架設儀器，只需定期進行復核檢查即可，同時減少了測量人員的工作量。由此可知，利用激光指向儀結合五寸臺法的放樣方法，可以大大縮短放樣時間，并且能有效的控制隧洞掘進方向，即提高了施工質量，又加快了施工進度，從而創造更大的經濟效益。
　　參考文獻：
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