工程測(cè)量在白鶴灘水電站洞室群中的應(yīng)用

陳連明，曹官軍

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 611730)

1 工程概述

白鶴灘水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發(fā)展庫區(qū)航運(yùn)和改善下游通航條件等綜合利用效用，是西電東送骨干電源點(diǎn)之一，電站裝機(jī)容量約16000MW。導(dǎo)流隧洞進(jìn)口高程585m，出口高程574m。其中1#導(dǎo)流洞開挖長(zhǎng)度為2007．63m、2#導(dǎo)流隧洞開挖長(zhǎng)度為1791．31 m、3#導(dǎo)流隧洞開挖長(zhǎng)度為1584．82m。開挖斷面為城門洞形，寬×高分別為:進(jìn)口漸變段(22．5～28．5)m ×27m、19．7m ×24．2m、20．5m ×25 m、21．5m ×26m，共計(jì)7 種類型。

我單位承建的導(dǎo)流洞土建及金屬結(jié)構(gòu)安裝工程具有以下特點(diǎn):導(dǎo)流洞開挖長(zhǎng)度長(zhǎng)、斷面尺寸大、開挖、支護(hù)和混凝土工程量大、開工晚、工期緊、施工強(qiáng)度極大、地質(zhì)條件復(fù)雜。

在高強(qiáng)度、高質(zhì)量的施工環(huán)境下，測(cè)量工作作為工程的關(guān)鍵服務(wù)性工作必須提前規(guī)劃，從而為工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工及運(yùn)營管理各個(gè)階段做好服務(wù)，滿足工程服務(wù)要求。

2 控制點(diǎn)的布設(shè)

工程測(cè)量的內(nèi)容包括控制網(wǎng)的建立、地形圖測(cè)繪、施工放樣、質(zhì)量檢測(cè)及變形監(jiān)測(cè)，控制網(wǎng)的建立是測(cè)量工作中最重要的工作。洞室施工控制網(wǎng)的特點(diǎn):施工控制網(wǎng)要求精度高、控制點(diǎn)的密度大、控制范圍小、受施工干擾大，使用頻繁。白鶴灘水電站兩岸地形高差大，地貌呈典型的V型山谷，洞內(nèi)線路長(zhǎng)、施工機(jī)械多，通風(fēng)條件差，煙塵、噪音、震動(dòng)、視線遮擋、地下洞室交叉開挖施工等對(duì)控制網(wǎng)點(diǎn)的埋設(shè)和觀測(cè)影響較大。

導(dǎo)線控制網(wǎng)的特點(diǎn):單線推進(jìn)速度快，布設(shè)靈活，容易克服地形障礙和穿過隱蔽地區(qū)，邊長(zhǎng)直接測(cè)定，精度均勻，能夠滿足洞室開挖的特點(diǎn)及精度。針對(duì)白鶴灘水電站導(dǎo)流洞工程的特點(diǎn)，首先選擇布設(shè)了導(dǎo)線控制網(wǎng)，布設(shè)形式見圖1、2。在確定好控制網(wǎng)的形式后，通過圖上選點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)踏勘，首先保證進(jìn)、出洞口有三個(gè)已知點(diǎn)，進(jìn)出洞口點(diǎn)與相應(yīng)的定向點(diǎn)通視，然后其他控制點(diǎn)根據(jù)隧洞的軸線及現(xiàn)場(chǎng)情況逐步布設(shè)，原則上直線段按150m左右布設(shè)，曲線段根據(jù)曲線半徑布設(shè)。另外，在距邊墻位置50cm左右并避開管線等遮擋物以及考慮變壓器和空壓機(jī)對(duì)測(cè)量精度的影響，當(dāng)洞室開挖至導(dǎo)線設(shè)計(jì)邊長(zhǎng)的2～3倍時(shí)進(jìn)行一次延伸測(cè)量。由于白鶴灘水電站地應(yīng)力較高，經(jīng)常出現(xiàn)掉塊及巖爆現(xiàn)象，因此，選點(diǎn)、埋點(diǎn)一定要找有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)繪人員選設(shè)，當(dāng)有橫洞連接時(shí)可連接成閉合環(huán)進(jìn)行閉合導(dǎo)線測(cè)量。首級(jí)控制網(wǎng)采用業(yè)主提供的二等控制點(diǎn)(觀測(cè)墩)，施工導(dǎo)線控制網(wǎng)等級(jí)為四等。

3 導(dǎo)線控制網(wǎng)作業(yè)技術(shù)要求

(1)作業(yè)技術(shù)依據(jù)。

①《水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范》DL/T5173-2012。

②《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》GB/T 12898—2009。

③《中、短程光電測(cè)距規(guī)范》GB∕T16818-2008。

④《國家三角測(cè)量規(guī)范》GB∕T17942-2000。

圖2 交叉雙導(dǎo)線網(wǎng)示意圖

⑤按合同要求執(zhí)行業(yè)主、監(jiān)理所指定的技術(shù)要求。

(2)采用的基準(zhǔn)和系統(tǒng)。

坐標(biāo)系統(tǒng):白鶴灘平面直角坐標(biāo)系。

高程系統(tǒng):1985年國家高程基準(zhǔn)。

投影面:680m。

(3)相關(guān)技術(shù)要求見表1～3。

表1 所使用的儀器名稱、型號(hào)、檢驗(yàn)情況及主要技術(shù)要求表

表2 內(nèi)業(yè)計(jì)算數(shù)字取位要求表

表3 水平角方向觀測(cè)法技術(shù)要求表

(4)觀測(cè)情況。

在白鶴灘水電站導(dǎo)流洞工程中，導(dǎo)線控制網(wǎng)采用徠卡TCRA1201+自動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行施測(cè)。實(shí)測(cè)前，對(duì)儀器進(jìn)行檢校，觀測(cè)前30min將儀器涼置，使儀器與外界氣溫趨于一致，嚴(yán)格進(jìn)行對(duì)中整平，檢查測(cè)站、后視、前視腳架的扭轉(zhuǎn)受壓情況，避免受力作業(yè)，水平角觀測(cè)一般采用方向觀測(cè)法、分組方向觀測(cè)法、全組合測(cè)角法;導(dǎo)線控制網(wǎng)主要采用方向觀測(cè)法或左右角法;垂直角采用三絲法或中絲法(髙程控制測(cè)量采用全站儀測(cè)量垂直角及邊長(zhǎng)解算，其成果精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)精度，滿足施工需要)，觀測(cè)前認(rèn)真丈量?jī)x器高，丈量誤差在1mm內(nèi)，測(cè)站觀測(cè)完成后在檢查測(cè)量數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求的情況下再丈量一次儀器高，若兩次丈量誤差在允許范圍內(nèi)則進(jìn)行下一測(cè)站的施測(cè)，測(cè)量記錄應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行，施測(cè)完成后進(jìn)行測(cè)量平差，平差完成若滿足規(guī)范要求，則將控制點(diǎn)資料上報(bào)監(jiān)理，經(jīng)批復(fù)后使用，并定期維護(hù)、復(fù)測(cè)。

4 施工測(cè)量

導(dǎo)線控制網(wǎng)完成之后，應(yīng)定期對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)及復(fù)測(cè)，施工過程中因受施工工序及施工環(huán)境影響，控制點(diǎn)的布設(shè)及維護(hù)難度相當(dāng)大，因此，在施工過程中一定要加強(qiáng)對(duì)施工主控制點(diǎn)的維護(hù)。在白鶴灘水電站導(dǎo)流洞工程中，因?yàn)楣て诰o，開挖過程中采用了相向開挖、單向開挖及同向開挖(追隨開挖)，開挖形式見圖3，開挖的形式也決定了洞室的貫通形式。因此，在如此高強(qiáng)度及環(huán)境差的條件下，對(duì)測(cè)量的組織、管理是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

圖3 開挖形式圖

在施工放樣前，首先組織圖紙會(huì)審，對(duì)圖紙及相關(guān)技術(shù)修改通知單進(jìn)行審核，審核無誤后對(duì)測(cè)量資料及測(cè)量程序(CASIO5800)進(jìn)行整理、編輯、校核，校核無誤后進(jìn)行施工放樣，放樣主要采用極坐標(biāo)放樣或后方交會(huì)法放樣，放樣成果經(jīng)校核無誤簽字后進(jìn)行移交和存檔。

5 開挖貫通測(cè)量

在施工前應(yīng)進(jìn)行貫通誤差分析，對(duì)貫通誤差進(jìn)行預(yù)計(jì)，進(jìn)一步對(duì)測(cè)量方案及精度進(jìn)行調(diào)整，保證準(zhǔn)確貫通。

貫通測(cè)量包括平面測(cè)量和高程測(cè)量?jī)蓚€(gè)部分。貫通誤差分為縱向貫通誤差、橫向貫通誤差和髙程貫通誤差三部分，其中水平面內(nèi)沿中心線方向的縱向貫通誤差分量?jī)H對(duì)貫通有距離上的影響，對(duì)其要求較低;水平面內(nèi)垂直于中心線方向的橫向貫通誤差分量對(duì)隧洞的質(zhì)量有直接影響，因此，要重點(diǎn)控制橫向貫通誤差;鉛垂線方向的髙程貫通誤差分量對(duì)坡度有影響，現(xiàn)階段均采用2s及以上精度的儀器作為放樣及控制點(diǎn)加密的主要工具，因此，髙程貫通誤差一般比較容易控制。由此可見，橫向貫通誤差作為考慮貫通的重要方向，一定要對(duì)橫向貫通誤差進(jìn)行充分的誤差分析、預(yù)計(jì)、評(píng)估，選擇最優(yōu)方案，保證貫通質(zhì)量。貫通情況見圖4。

圖4 測(cè)量貫通示意圖

一般來說，考慮地面測(cè)量條件要優(yōu)于地下，故對(duì)地面控制測(cè)量的精度要求可高一些。因此，我們將地面控制測(cè)量誤差對(duì)貫通的影響作為一個(gè)獨(dú)立的因素予以考慮，將地下兩端相向掘進(jìn)的隧洞中導(dǎo)線測(cè)量的誤差對(duì)貫通的影響各作為一個(gè)獨(dú)立因素。設(shè)隧洞設(shè)計(jì)的貫通橫向誤差為△，根據(jù)測(cè)量中的等影響原則，則各獨(dú)立因素測(cè)量誤差的允許值為。

在貫通測(cè)量中，為了保證貫通測(cè)量的精度，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:

(1)注意原始資料的可靠性，對(duì)起算控制點(diǎn)首先要進(jìn)行復(fù)測(cè)并保證準(zhǔn)確無誤。

(2)各項(xiàng)測(cè)量工作都要有可靠的獨(dú)立檢驗(yàn)，要進(jìn)行復(fù)測(cè)復(fù)算，防止產(chǎn)生粗差。

(3)對(duì)于精度要求高的重大貫通工程，要采取提高精度的必要措施，例如:盡可能增大導(dǎo)線的邊長(zhǎng)，設(shè)法提高儀器和目標(biāo)的對(duì)中精度，或采用三聯(lián)腳架法等

(4)及時(shí)對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行精度分析，并與預(yù)計(jì)的貫通誤差進(jìn)行分析、對(duì)比，必要時(shí)返工重測(cè)。

(5)開挖過程中要及時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量成果調(diào)整開挖方向及坡度。

洞室開挖完成后進(jìn)行貫通測(cè)量，對(duì)貫通測(cè)量進(jìn)行精度分析與精度評(píng)定，編寫技術(shù)總結(jié)。隧洞貫通后實(shí)際偏差的測(cè)定是一項(xiàng)重要的工作，貫通后要及時(shí)地測(cè)定實(shí)際的橫向和豎向貫通偏差，以對(duì)貫通結(jié)果作出最后評(píng)定，驗(yàn)證貫通誤差預(yù)計(jì)的正確程度，總結(jié)貫通測(cè)量的方法和經(jīng)驗(yàn)。

若貫通偏差在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，則認(rèn)為貫通測(cè)量工作成功地達(dá)到了預(yù)期目的;若存在貫通偏差，將影響隧洞斷面的修整。因此，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)貫通后的偏差進(jìn)行調(diào)整。

在測(cè)定貫通隧洞的實(shí)際偏差后，須對(duì)中線和腰線進(jìn)行調(diào)整。

①中線的調(diào)整。

隧洞貫通后，如果實(shí)際偏差在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，可用貫通相遇點(diǎn)一端的中線點(diǎn)與另一端的中線點(diǎn)的連線代替原來的中線，作為襯砌和鋪軌的依據(jù)，而且應(yīng)盡量在隧洞未襯砌洞段內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，從而不牽動(dòng)已襯砌洞段的中線。

當(dāng)貫通面位于曲線上時(shí)，可將貫通面兩端各一中線點(diǎn)和曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)用導(dǎo)線連測(cè)得出其坐標(biāo)，再用這些坐標(biāo)計(jì)算交點(diǎn)坐標(biāo)和轉(zhuǎn)角，然后在隧洞內(nèi)重新放樣曲線。

②腰線的調(diào)整。

在實(shí)際測(cè)得隧洞兩端腰線點(diǎn)的高差后，可按實(shí)測(cè)高差和距離算出坡度。在水平隧洞中，如果算出的坡度與原設(shè)計(jì)坡度的相差在允許范圍內(nèi)，則按實(shí)際算出的坡度調(diào)整腰線;如果坡度的相差超過規(guī)定的允許范圍時(shí)，則應(yīng)延長(zhǎng)調(diào)整坡度的距離，直到調(diào)整后的坡度與設(shè)計(jì)坡度相差在允許范圍內(nèi)為止。

控制測(cè)量作為貫通測(cè)量的重要組成部分，貫通偏差的調(diào)整關(guān)系到襯砌體型的質(zhì)量，因此，一定要加強(qiáng)控制測(cè)量的質(zhì)量控制。

6 工程竣工測(cè)量

工程竣工測(cè)量是在工程竣工時(shí)對(duì)建筑物或管線等實(shí)地平面位置、髙程進(jìn)行的測(cè)量工作。其目的是為了檢查施工是否符合設(shè)計(jì)要求，其對(duì)工程質(zhì)量的評(píng)定將起到關(guān)鍵性作用。工程及單項(xiàng)工程完成后，施工單位必須進(jìn)行竣工測(cè)量?？⒐y(cè)量的工作內(nèi)容包括控制測(cè)量、細(xì)部測(cè)量、竣工圖編繪等?？⒐y(cè)量一般采用現(xiàn)行的《工程測(cè)量規(guī)范》、《城市測(cè)量規(guī)范》和相應(yīng)的專業(yè)測(cè)量規(guī)范作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)語

工程施工測(cè)量作為工程施工的基礎(chǔ)性測(cè)量，貫穿于工程建設(shè)的前后。我們要充分認(rèn)識(shí)到工程測(cè)量的重要性，做好事前方案討論及分析、過程檢查及糾偏、事后統(tǒng)計(jì)及分析，只有這樣，才能做好測(cè)量服務(wù)工作。

［1］ 水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范，DL/T5173-2012［S］．