工程测量在白鹤滩水电站洞室群中的应用

2014-12-02陈连明曹官军

四川水力发电 2014年2期

陈连明，曹官军

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 611730)

1 工程概述

白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效用，是西电东送骨干电源点之一，电站装机容量约16000MW。导流隧洞进口高程585m，出口高程574m。其中1#导流洞开挖长度为2007．63m、2#导流隧洞开挖长度为1791．31 m、3#导流隧洞开挖长度为1584．82m。开挖断面为城门洞形，宽×高分别为:进口渐变段(22．5～28．5)m ×27m、19．7m ×24．2m、20．5m ×25 m、21．5m ×26m，共计7 种类型。

我单位承建的导流洞土建及金属结构安装工程具有以下特点:导流洞开挖长度长、断面尺寸大、开挖、支护和混凝土工程量大、开工晚、工期紧、施工强度极大、地质条件复杂。

在高强度、高质量的施工环境下，测量工作作为工程的关键服务性工作必须提前规划，从而为工程的规划、设计、施工、竣工及运营管理各个阶段做好服务，满足工程服务要求。

2 控制点的布设

工程测量的内容包括控制网的建立、地形图测绘、施工放样、质量检测及变形监测，控制网的建立是测量工作中最重要的工作。洞室施工控制网的特点:施工控制网要求精度高、控制点的密度大、控制范围小、受施工干扰大，使用频繁。白鹤滩水电站两岸地形高差大，地貌呈典型的V型山谷，洞内线路长、施工机械多，通风条件差，烟尘、噪音、震动、视线遮挡、地下洞室交叉开挖施工等对控制网点的埋设和观测影响较大。

导线控制网的特点:单线推进速度快，布设灵活，容易克服地形障碍和穿过隐蔽地区，边长直接测定，精度均匀，能够满足洞室开挖的特点及精度。针对白鹤滩水电站导流洞工程的特点，首先选择布设了导线控制网，布设形式见图1、2。在确定好控制网的形式后，通过图上选点、现场踏勘，首先保证进、出洞口有三个已知点，进出洞口点与相应的定向点通视，然后其他控制点根据隧洞的轴线及现场情况逐步布设，原则上直线段按150m左右布设，曲线段根据曲线半径布设。另外，在距边墙位置50cm左右并避开管线等遮挡物以及考虑变压器和空压机对测量精度的影响，当洞室开挖至导线设计边长的2～3倍时进行一次延伸测量。由于白鹤滩水电站地应力较高，经常出现掉块及岩爆现象，因此，选点、埋点一定要找有经验的测绘人员选设，当有横洞连接时可连接成闭合环进行闭合导线测量。首级控制网采用业主提供的二等控制点(观测墩)，施工导线控制网等级为四等。

3 导线控制网作业技术要求

(1)作业技术依据。

①《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012。

②《国家三、四等水准测量规范》GB/T 12898—2009。

③《中、短程光电测距规范》GB∕T16818-2008。

④《国家三角测量规范》GB∕T17942-2000。

图2 交叉双导线网示意图

⑤按合同要求执行业主、监理所指定的技术要求。

(2)采用的基准和系统。

坐标系统:白鹤滩平面直角坐标系。

高程系统:1985年国家高程基准。

投影面:680m。

(3)相关技术要求见表1～3。

表1 所使用的仪器名称、型号、检验情况及主要技术要求表

表2 内业计算数字取位要求表

表3 水平角方向观测法技术要求表

(4)观测情况。

在白鹤滩水电站导流洞工程中，导线控制网采用徕卡TCRA1201+自动马达进行施测。实测前，对仪器进行检校，观测前30min将仪器凉置，使仪器与外界气温趋于一致，严格进行对中整平，检查测站、后视、前视脚架的扭转受压情况，避免受力作业，水平角观测一般采用方向观测法、分组方向观测法、全组合测角法;导线控制网主要采用方向观测法或左右角法;垂直角采用三丝法或中丝法(髙程控制测量采用全站仪测量垂直角及边长解算，其成果精度可以达到四等水准精度，满足施工需要)，观测前认真丈量仪器高，丈量误差在1mm内，测站观测完成后在检查测量数据满足规范要求的情况下再丈量一次仪器高，若两次丈量误差在允许范围内则进行下一测站的施测，测量记录应按照规范要求进行，施测完成后进行测量平差，平差完成若满足规范要求，则将控制点资料上报监理，经批复后使用，并定期维护、复测。

4 施工测量

导线控制网完成之后，应定期对控制网进行维护及复测，施工过程中因受施工工序及施工环境影响，控制点的布设及维护难度相当大，因此，在施工过程中一定要加强对施工主控制点的维护。在白鹤滩水电站导流洞工程中，因为工期紧，开挖过程中采用了相向开挖、单向开挖及同向开挖(追随开挖)，开挖形式见图3，开挖的形式也决定了洞室的贯通形式。因此，在如此高强度及环境差的条件下，对测量的组织、管理是一个很大的挑战。

图3 开挖形式图

在施工放样前，首先组织图纸会审，对图纸及相关技术修改通知单进行审核，审核无误后对测量资料及测量程序(CASIO5800)进行整理、编辑、校核，校核无误后进行施工放样，放样主要采用极坐标放样或后方交会法放样，放样成果经校核无误签字后进行移交和存档。

5 开挖贯通测量

在施工前应进行贯通误差分析，对贯通误差进行预计，进一步对测量方案及精度进行调整，保证准确贯通。

贯通测量包括平面测量和高程测量两个部分。贯通误差分为纵向贯通误差、横向贯通误差和髙程贯通误差三部分，其中水平面内沿中心线方向的纵向贯通误差分量仅对贯通有距离上的影响，对其要求较低;水平面内垂直于中心线方向的横向贯通误差分量对隧洞的质量有直接影响，因此，要重点控制横向贯通误差;铅垂线方向的髙程贯通误差分量对坡度有影响，现阶段均采用2s及以上精度的仪器作为放样及控制点加密的主要工具，因此，髙程贯通误差一般比较容易控制。由此可见，横向贯通误差作为考虑贯通的重要方向，一定要对横向贯通误差进行充分的误差分析、预计、评估，选择最优方案，保证贯通质量。贯通情况见图4。

图4 测量贯通示意图

一般来说，考虑地面测量条件要优于地下，故对地面控制测量的精度要求可高一些。因此，我们将地面控制测量误差对贯通的影响作为一个独立的因素予以考虑，将地下两端相向掘进的隧洞中导线测量的误差对贯通的影响各作为一个独立因素。设隧洞设计的贯通横向误差为△，根据测量中的等影响原则，则各独立因素测量误差的允许值为。

在贯通测量中，为了保证贯通测量的精度，应注意以下几个问题:

(1)注意原始资料的可靠性，对起算控制点首先要进行复测并保证准确无误。

(2)各项测量工作都要有可靠的独立检验，要进行复测复算，防止产生粗差。

(3)对于精度要求高的重大贯通工程，要采取提高精度的必要措施，例如:尽可能增大导线的边长，设法提高仪器和目标的对中精度，或采用三联脚架法等

(4)及时对观测成果进行精度分析，并与预计的贯通误差进行分析、对比，必要时返工重测。

(5)开挖过程中要及时进行测量，并根据测量成果调整开挖方向及坡度。

洞室开挖完成后进行贯通测量，对贯通测量进行精度分析与精度评定，编写技术总结。隧洞贯通后实际偏差的测定是一项重要的工作，贯通后要及时地测定实际的横向和竖向贯通偏差，以对贯通结果作出最后评定，验证贯通误差预计的正确程度，总结贯通测量的方法和经验。

若贯通偏差在设计允许范围之内，则认为贯通测量工作成功地达到了预期目的;若存在贯通偏差，将影响隧洞断面的修整。因此，应采用适当的方法对贯通后的偏差进行调整。

在测定贯通隧洞的实际偏差后，须对中线和腰线进行调整。

①中线的调整。

隧洞贯通后，如果实际偏差在设计允许范围之内，可用贯通相遇点一端的中线点与另一端的中线点的连线代替原来的中线，作为衬砌和铺轨的依据，而且应尽量在隧洞未衬砌洞段内进行调整，从而不牵动已衬砌洞段的中线。

当贯通面位于曲线上时，可将贯通面两端各一中线点和曲线的起点、终点用导线连测得出其坐标，再用这些坐标计算交点坐标和转角，然后在隧洞内重新放样曲线。

②腰线的调整。

在实际测得隧洞两端腰线点的高差后，可按实测高差和距离算出坡度。在水平隧洞中，如果算出的坡度与原设计坡度的相差在允许范围内，则按实际算出的坡度调整腰线;如果坡度的相差超过规定的允许范围时，则应延长调整坡度的距离，直到调整后的坡度与设计坡度相差在允许范围内为止。

控制测量作为贯通测量的重要组成部分，贯通偏差的调整关系到衬砌体型的质量，因此，一定要加强控制测量的质量控制。

6 工程竣工测量

工程竣工测量是在工程竣工时对建筑物或管线等实地平面位置、髙程进行的测量工作。其目的是为了检查施工是否符合设计要求，其对工程质量的评定将起到关键性作用。工程及单项工程完成后，施工单位必须进行竣工测量。竣工测量的工作内容包括控制测量、细部测量、竣工图编绘等。竣工测量一般采用现行的《工程测量规范》、《城市测量规范》和相应的专业测量规范作技术标准。