一等水准控制网在瀑布沟水电站安全监测中的应用

李先能

(国电大渡河流域水电开发有限公司检修安装分公司，四川乐山614900)

1 工程概况

瀑布沟水电站是大渡河干流水电梯级规划的第17个梯级，坝址位于大渡河中游尼日河汇口上游觉托附近，地跨四川省汉源县和甘洛县，坝址距成昆铁路汉源车站9km，距汉源县城28km，对外交通条件良好。坝址控制集水面积为68512 km2，占大渡河流域面积的88.5%。

瀑布沟水电站为大渡河干流中游河段控制性水库，工程开发主要任务是发电，兼有防洪、拦沙等综合效益。水库正常蓄水位高程850m，汛期运行水位高程841m，死水位高程790m，总库容53.37亿m3，其中调洪库容10.53亿m3、调节库容38.94亿m3，为不完全年调节水库。电站安装6台单机容量600MW的混流式水轮发电机组，总装机容量3600MW，保证出力926MW，多年平均年发电量147.9亿kW·h。

枢纽工程主要由砾石土心墙堆石坝、左岸地下引水发电系统、左岸溢洪道和泄洪洞、右岸放空洞、尼日河引水建筑物等组成，最大坝高186m。

在坝顶上游(坝0－005.2)、坝顶下游(坝0+005.2)和心墙顶部分别布置一条纵剖面，其余纵剖面分别布置在上游坝面高程795m马道、坝顶防浪墙上游侧0－018.35坡面、下游坝面高程806m、756m、731m上。每条纵剖面上位移标点大致间隔50～70m，其中上游坝面高程795m马道布置的纵剖面为临时观测标点，只在施工期和蓄水前进行观测，各位移标点大致按等距分布。该坝面共布置8条纵剖面，沉降标点与水平位移标点同墩布置。

在左岸高程797.83m、733.54m、672.67m的灌浆平洞和右岸高程791m、731m、673m的灌浆平洞内沿廊道底板布置垂直位移标点，标点间距约50m，主要观测心墙部位不同高程两岸坝肩岩体在水库蓄水初期和运行期的垂直位移。水准工作基点定期通过垂直位移基准网和双标倒垂系统进行校核。

为使坝体表面垂直位移能够正常观测，必须设置校核基点和起测基点(亦分别称水准基准点和水准工作基点)。根据有关规范和设计要求，本着点位地基坚实稳固、安全僻静，兼顾正常观测方便的原则，选定合适位置建校核基点和起测基点，且均为基岩标，具体分布如下所述，示意位置见图1。

在左岸大坝下游距离坝轴线约2.5km处设置垂直位移监测控制网基准点BM02(采用基岩标，成组设置，每组三个标志)。为校核监测控制网基准点的稳定性，在左岸下游距离坝轴线约4.3km处设置校核基准点BM01(采用基岩标，成组设置，每组三个标志)。在大坝附近设置3个垂直位移监测工作基点，即坝顶左右岸灌浆。

在平洞内各布设1个岩石标，按主、副标设置，编号为B07、B08。在大坝下游右岸距离坝脚350m处设置一个双金属标B03。在坝下游主要沿上坝公路布置12个水准测点，标型根据地质情况可采用岩石标志、混凝土标志或单金属钢管标志。采用精密水准法将它们组成垂直位移监测控制网(图1)，垂直位移监测控制网由17个测点(组)组成。

2 水准控制网观测目的和内容

瀑布沟水电站水准控制网观测的目的是从附近已有的水准基点(BM02水准点)引至各水准点，水准校核基点与各工作基点组成水准控制网进行联测。

整个水准路线从BM02出发，以B03、B07为结点，经坝顶及左右岸上坝公路回到BM02，形成闭合水准环线。从BM01出发，沿公路测至BM02，形成单一水准检核路线。垂直位移监测网水准路线全长约11km。

水准控制网按一等水准测量控制，引测段采用往返二测回进行观测，支水准线和环线均采用往返一测回进行观测。

3 水准控制网观测的基本要求

观测所用仪器为徕卡DNA03数字水准仪及配套铟瓦条形码标尺。水准控制网测量过程中，按照《国家一、二等水准测量规范》GB12897－2006、《土石坝安全监测技术规范》SL60－94等有关规范要求进行操作。

3.1 一般规定

水准测量采用单路线往返观测。一条路线的往返测使用同一类型的仪器和转点尺桩或尺台沿同一道路进行。尺台的重量不轻于5kg，所用尺台数为4个，分别在观测测站的前后线路上各安置2个，滚动向施测方向移动。

(1)同一测段的往测(或返测)与返测(或往测)分别在上午与下午进行，在阴天情况下可以放宽要求。

(2)测站的视线长度、前后视距差、视线高度须符合表1规定。

表1 视线长度观测限差表/m

(3)观测程序采用BFFB。往测时，奇数测站:后视标尺，启动测量;前视标尺，启动测量;前视标尺，启动测量;后视标尺，启动测量。偶数测站:前视标尺，启动测量;后视标尺，启动测量;后视标尺，启动测量;前视标尺，启动测量。

(4)返测时，奇、偶测站照准标尺的程序分别与往测偶、奇测站相同。采用DNA03数字水准仪。为使观测程序得以实施，在返测时先安置水准仪在同一支水准标尺上连续4次启动测量测读BFFB(或FBBF)4个数据作为往返测观测程序的转变，再进行返测。如在测站观测时因碰触仪器、标尺未稳等导致该测站作废，也可按此方法转变为规定的观测程序。

3.2 观测方法

某一测站的操作程序:

(1)首先将仪器整平。用仪器望远镜照准明亮的背景，转动目镜使十字丝线最黑、最清晰，用瞄准器瞄准标尺，转动仪器调焦螺旋使影像清晰(上下移动眼睛，标尺和十字丝的影像不相对移动方可)。

(2)用水平微动螺旋精确照准后视标尺(利用标尺上圆水准器整置标尺垂直)，检查仪器气泡是否居中，启动测量。

(3)旋转望远镜，精确照准前视标尺(利用标尺上圆水准器整置标尺垂直)，检查仪器气泡是否居中，启动测量。

(4)精确照准前视标尺(利用标尺上圆水准器整置标尺垂直)，检查仪器气泡是否居中，启动测量。

(5)旋转望远镜，精确照准后视标尺(此时，利用标尺上圆水准器整置标尺垂直)，检查仪器气泡是否居中，启动测量。

3.3 间歇与检测

(1)观测间歇时，原则上在水准点上结束。

(2)间歇后应对间歇点进行检测，比较任意两尺承点间歇前后所测高差，若符合限差要求，即可由此起测;若超过限差，可变动仪器高度再检测1次;如仍超限，则须从前一水准点起测。

(3)检测成果保留，但计算高差时不采用。

3.4 测站观测限差

每测站观测时标尺2次读数之差、高差之差及间歇点高差之差等符合表2规定。

水准网观测其往返测不符值采用测段长度进行控制。测站观测误差超限，在本站发现后立即重测，若迁站后才检查发现，则从水准点或间歇点(须经检测符合限差)起始，重新观测。

表2 标尺读数之差等观测限差表/mm

3.5 观测中其它应遵守的事项

(1)观测前10min应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温相近;设站时，若有强烈阳光照射须用测伞遮蔽;迁站时，应罩以仪器罩。

(2)自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。

(3)在进行连续水准测量时，应使水准仪三角架的其中两脚与水准路线的方向平行，而第三只脚轮换置于路线方向的左侧与右侧。

(4)除路线转弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的3个位置应接近一条直线。严禁为了增加标尺读数而把尺桩(台)安置在壕坑中。

(5)在同一测站上观测时，不得2次调焦。

(6)每一测段的往测与返测其测站数均应为偶数。由往测转向返测时，2支标尺须互换位置，并应重新整置仪器。

3.6 观测记录

采用DNA03数字水准仪进行数据录入时，仪器与计算机的串口连接后打开计算机中的Leicasurveyoffice端口设置中选择相应的端口(COM1或COM2)及相应的仪器(DNA)，通讯参数选择默认;在数据交换管理的相应端口中打开内存(采用仪器与计算机串口连接时使用仪器内存)或内存卡(仪器PCM卡)，打开作业组，打开选定的作业项目，将作业项目中的相应测量数据移到计算机中相应的目录中进行编辑计算。

确认该作业组的数据编辑完毕，在计算机中删除该作业组的数据。亦可在DNA03数字水准仪中进行操作，按DATA进入［数据管理］选择“初始内存”在“Job:(作业项目)”，选择相应的作业，在“Date:(数据)”，选择“Fixpoints＆Measurements(已知点和测量点)”，按“删除”键，删除所选取的内容。

4 水准控制网成果整理

水准控制网成果整理按相关规范进行。该次控制网测量经过对观测原始数据进行整理和计算，所有采用的观测数据各项限差均满足规范要求，往返不符值和环线闭合差亦满足规范要求。水准环线精度值见表3，环线测量高程计算见表4。

按照《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T5178—2003，近坝区岩体垂直位移量中误差±2 mm，反算出高程中误差允许值为1.41mm，表中高程中误差均未超出此值，高程闭合差和单位权中误差也未超过其允许值，均满足设计要求。

5 结语

水准控制网观测用于大坝垂直位移校核基点和起测基点校测，对大坝垂直位移观测具有重要意义，因此，做好该项工作非常重要。

此次水准网施测过程中笔者有以下几点体会:

表3 水准环线精度值表

表4 一等水准网(环线)成果表

(1)测前须对所用仪器进行检定，并对水准尺进行标定，这是工作顺利进行的首要条件。

(2)施测过程中要尽量做到仪器由专人操作，定人、定岗位，避免因不同人员操作习惯不一样而引起较大误差。

(3)在线路条件差的路段尽可能多做一些间歇点，以减少重测工作量。

(4)在正式进行控制网测量前，先进行草测，对测站点和立尺点用油漆等作出明显标志，避免正式施测时的频繁超限。

［1］国家一、二等水准测量规范，GB－T－12897－2006［S］.