对水电站高边坡混凝土喷护工程量计算方法探讨

龙 国（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）



对水电站高边坡混凝土喷护工程量计算方法探讨

龙 国
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：探讨了水电站高边坡混凝土喷护表面积的计算方法，举例介绍了高边坡表面积的三种计算方法，并将其结果进行比较。结论是三角形计算法的计算方便、快速、高效、准确。

关键词：竖直断面法；平切断面法；三角形法；表面积计算

1 工程简介

某水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内大渡河上游干流上，为大渡河干流河段梯级开发规划的第十个梯级电站，是一座以发电为主，兼有防洪等综合利用效益的特大型水利水电枢纽工程。

坝址控制流域面积为56 648 km2，占全流域面积的73．2%，多年平均流量843 m3／s。电站采用砾石土心墙堆石坝、首部式地下引水发电系统开发。电站总装机容量为2 600 MW，水库正常蓄水位1 690 m，正常蓄水位以下库容为10．15亿m3，总库容为10．75亿m3，调节库容4．15亿m3，具有季调节能力。

大坝右岸坝前卸荷拉裂岩体位于笔架沟上、下支沟之间，高程约为1 720～1 842 m、桩号约（坝）0 －130 m～（坝）0－240 m，山脊单薄，三面临空，地形陡峻，坡度65°～75°，卸荷强烈，岩体多呈块裂结构，裂隙一般微张至张开，多构成不利组合面，天然状态下崩塌时有发生。在暴雨、地震、爆破震动等情况下，易产生裂隙及崩塌破坏。因此，对卸荷拉裂体必须进行开挖、喷护处理。

对F0断层以下，上游侧向坡开挖线以外的环境边坡，该区域边坡处在单薄山脊影响范围内，两面临空，岩体卸荷强烈，长大裂隙较发育，裂面多锈染，平直光滑，多张开，岩体以块裂结构为主，边坡易产生较大的滑塌破坏。总体边坡稳定性差，岩体为Ⅳ类，针对现场开挖揭示的地质情况，对影响施工安全的确定性危石进行加固处理或清除。为了保障大坝施工及运行期安全，必须清坡、支护，表面进行混凝土喷护处理。

2 探讨混凝土喷护面积计算方法

在工程监理测量过程中，工程计量是一项非常复杂而重要的工作，对工程月底的计量及竣工计量需花费大量时间，业主不仅要求出具的资料真实、准确，而且要求施工单位计量资料具有时效性，监理单位要及时审批。

某水电站高边坡混凝土喷护后的凹凸不平局部曲面形状，收方计量利用全站仪在混凝土喷护范围内采集地形点数据。如果数据采集点过于密集，会加大测量的工作量以及计算工作难度；如果数据采集点太稀，对计算的混凝土喷护工程量不准确。按测量规范要求采集地形点的间距控制在2～5 m内，能满足工程计量要求。

那么，采用什么方法来计算混凝土喷护表面积，才更接近实际喷护工程量是值得测量技术人员探讨的问题。本文就常用竖直断面法、平切断面法、三角形法来计算混凝土喷护表面积，并分别进行探讨。

2．1 竖直断面法计算表面积

将混凝土喷护范围内实测的坐标数据点用南方成图软件生成等高线，在喷护范围内确定一条水平基准线，垂直于基准线按3～5 m间距剖断面，断面线上按1 m间隔取点。当然也可以直接按桩号实地进行断面测量，喷护面是凹凸不平的曲面，生成的断面线是折线。两断面之间喷护表面积Si＝相邻两断面线平均长度乘以断面间距。则：喷护范围内总表面积

2．2 平切断面法计算表面积

将混凝土喷护范围内实测的坐标数据点用南方成图软件生成等高线，按5 m等高距水平平切，相邻

两平切断面面积之差为Si，斜坡面与水平面的夹角φ＝

式中 h——为顶部与低部平切断面的高程之差；

D——为顶部与低部平切断面范围线的水平距离。

2．3 三角形计算法计算表面积

利用采集实测点组成三角形的三个顶点A、B、C，坐标分别为：A（x1，y1，H1），B（x2，y2，H2），C（x3，y3，H3）根据立体几何分别计算三角形的三边斜长：

根据（1）、（2）、（3）、（4）式，利用海伦公式计算三角形的表面积：

3 某水电站右岸环境边坡混凝土喷护表面积计算实例

3．1 竖直断面法计算表面积实例（见图1、表1）

图1 部份竖直断面示意

表1 竖直断面法计算表面积

本例用竖直断面图法计算表面积，在混凝土喷护范围内，根据表1计算总表面积8 591．68 m2。存在的问题主要有：

（1）剖面线上的取点稀密直接导致剖面线的长度变化；

（2）两断面间理论距离与实地距离的间距系数难以确定，而且间距系数每段不同，误差较大。

多数施工单位按此方法计算，但均未乘间距系

数，比实际喷护的表面积偏小。

3．2 平切断面法计算表面积实例（见图2、表2）

本例用平切断面法计算表面积，在混凝土喷护范围内，根据表2计算总表面积11 450．08 m2。存在的问题主要有：

（1）斜坡面是凹凸不平的曲面，标定的位置不同，斜坡面与水平面的夹角就不同；

（2）平切断面等高距的取值不同，均影响表面积最终结果。

图2 部份平切断面

表2 平切法计算表面积

少数施工单位按此方法计算。比实际喷护的表面积偏大。

3．3 三角形法计算表面积实例

方法：打开南方成图软件CASS70，用采集的数据成图→工程应用→计算表面积→根据坐标文件→组成三角形→表面积计算。表面积计算结果用Excel打开Program Files→CASS70→System→Surface．log文件如表（3）。

本例在混凝土喷护范围内由440个三角形组成，最大面积50．67 m2，最小面积0．58 m2，平均面积为23．02 m2，喷护总表面积10 127．35 m2。

用三角形法计算表面积有如下优点：

（1）按测量规范要求的间距均匀采集喷护面的地形点，方便、快速、准确，计算的表面积接近实际喷护的表面积；

（2）表面积计算过程清楚、详细。

三角形法计算表面积已用于某水电站大坝左右岸坝肩高边坡、拉裂体、环境边坡、料场及公路的高边坡喷护面积计算。受到业主及各施工单位的好评。本例中表3共59页。为了降低纸张成本，可通过Excel VBA编一小程序排版打印，可减少纸张三分之二。三角形编号为1、440的三角形表面积计算示例见图3。

4 结束语

本例是针对环境边坡混凝土实际喷护面计算的表面积。通过上述三种方法对喷护表面积计算结果进行比较，采用三角形法计算表面积准确可靠、计算过程清晰。同时，业主、监理、施工单位在计量审核过程中能统一计算方法，做到无争议的规范计量，可为其它工程广泛应用。

事实上，有些重要部位开挖是有设计坡比要求的，但在施工中难免局部有严重超欠挖，而不满足设计坡比要求的混凝土喷护面，并经相关专业签字认可，但又要按设计坡比计算，同时还要考虑开挖的允许误差值，混凝土喷护的表面积用三角形法又该如何计算呢？本文意在抛砖引玉，还需进一步探讨。

图3 三角形网平面

表3 用三角形法计算表面积　m2

参考文献：

［1］ 顾孝烈，鲍峰，程效军．《测量学》［M］．同济大学出版社，2006（8）．

［2］ 《水电水利工程施工测量规范》（DL／T 5173－2012）［S］．国家能源局发布，中国电力出版社，2012．

简讯

我院取得工程勘察劳务类（工程钻探）资质证书

根据《工程勘察资质标准》、《工程勘察资质标准实施办法》和四川省住房和城乡建设厅相关规定，我院市场经营部会同人力资源部与勘察中心等部门，于2015年8月正式启动工程勘察劳务类（工程钻探）资质申报工作。2016年1月13日，四川省住房和城乡建设厅发布了《关于建设类企业行政许可审批决定的通告》，我院通过审核并取得证书。

（本刊编辑部）

作者简介：龙 国（1965－），男，四川安岳人，高级工程师，从事水电工程监理工作。

收稿日期：2015-04-09

中图分类号：TV544

文献标志码：B

文章编号：1003－9805（2016）01－0080－04