金沙江烏東德水電站工程施工中的測繪保障

杜正喬，杜俊鳳，袁瑞紅

(長江三峽技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展有限公司，北京 101100)

1 概 述

1.1 烏東德水電站工程在施工測量上的特點

金沙江烏東德水電站裝機規(guī)模位居中國第四、世界第七，在四川省會東縣與云南省祿勸縣交界的金沙江河道上，是三峽集團開發(fā)建設(shè)金沙江下游河段4個巨型水電站——烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩水電站中的最上游一級。烏東德水電站左右岸地下工程各布置6臺單機容量85萬kW的水輪發(fā)電機組，共安裝12臺水輪發(fā)電機組，裝機總?cè)萘? 020萬kW，多年平均發(fā)電量389.1億kWh，保證出力315萬kW。其施工分類測量工作具有如下特點：

(1) 施工區(qū)范圍廣。烏東德水電站工程建設(shè)征地總面積139.89 km2，水庫淹沒區(qū)125.00 km2，壩區(qū)征地面積為12.32 km2，其中陸域為10.95 km2，水域為1.37 km2[1]。在施工區(qū)占地面積大的情況下，控制網(wǎng)的覆蓋范圍要大。

(2) 工程項目多、規(guī)模大?；炷岭p曲拱壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等項目都是相對獨立的大項目，但項目與項目之間相互獨立，又緊密聯(lián)系，保持有一定的相對精度關(guān)系，給控制網(wǎng)的布設(shè)帶來了困難。

(3) 測量精度要求高。烏東德水電站工程按照精品工程目標要求建設(shè)，這就對施工控制網(wǎng)的質(zhì)量、施工放樣的精度、建筑物形體的質(zhì)量及金結(jié)機電安裝質(zhì)量提出了一系列的高精度要求；在施工測量過程中廣泛采用新技術(shù)、對施工測量管理要求有序、測量資料管理要求規(guī)范化等。

(4) 管理體制新。烏東德水電站工程建設(shè)實行業(yè)主負責制、工程建設(shè)監(jiān)理制、招投標制，符合國家基本建設(shè)程序的相關(guān)規(guī)定[2]。

1.2 施工測量必須考慮的幾個問題

(1) 施工測量管理體制的建立、嚴格執(zhí)行

烏東德水電站工程中有各參建單位組建的施工測量專業(yè)隊伍、監(jiān)理單位的測量監(jiān)理工程師、業(yè)主組建的測量中心，還有臨建工程項目中的測量人員。這些測量隊伍各有一套施工測量的習慣和經(jīng)驗，因此,建立一套完整、嚴格的施工測量管理體制并且統(tǒng)一技術(shù)標準是必要的。

(2) 施工測量控制網(wǎng)必須統(tǒng)一、精度高

主體建筑物由不同的施工單位承建，使各建筑物成為整體，必須為整個工程項目布設(shè)統(tǒng)一的測量控制網(wǎng)，各施工單位加密施工測量控制網(wǎng)必須以統(tǒng)一的控制網(wǎng)作為基準進行引測。

(3) 重視工程量的計量審核

工程量是業(yè)主控制投資的關(guān)鍵一環(huán)，為了做好計量監(jiān)測工作，采用施工單位、監(jiān)理單位和測量中心三級把關(guān)的方法，做到采集數(shù)據(jù)正確、斷面布設(shè)合理、計算依據(jù)充分，確保了工程計量的真實、準確，建立嚴格的測量、復核、審核制度是十分必要和迫切的任務[3]。

(4) 加強監(jiān)理測量工程師的力度

監(jiān)理測量工程師的職責權(quán)限，在施工測量工作中具有一定的權(quán)威，許多技術(shù)問題需要由監(jiān)理測量工程師來組織協(xié)調(diào)、溝通。施工放樣、模板驗收、混凝土形體檢測、金結(jié)機電安裝驗收、竣工資料的收集、整理等都需要檢查、監(jiān)督和簽認；施工測量的技術(shù)方案、管理辦法等都需要監(jiān)理工程師組織審核通過，測量中心的管理文件、檢測資料需要監(jiān)理向施工單位轉(zhuǎn)發(fā)，并監(jiān)督落實；施工單位申報的工程量需測量監(jiān)理審核等。

(5) 必須采用先進的測量技術(shù)

烏東德水電站工程施工融匯一流的施工技術(shù)，施工測量應該使用一流的施工測量隊伍及技術(shù)，許多先進的測繪儀器設(shè)備和測量方法在烏東德工程中得到創(chuàng)新應用。

2 烏東德工程中的施工測量管理

為進一步加強烏東德工程測量工作的管理，明確參建各方職責，使測量工作管理制度化、規(guī)范化，確保烏東德工程測量工作管理體系有效運行，烏東德工程建設(shè)部制訂了《烏東德工程測量工作管理辦法》，著重明確了以下要點：

(1) 測量中心負責烏東德水電站壩區(qū)首級施工測量控制網(wǎng)(平面網(wǎng)、高程網(wǎng))的觀測和維護管理，并根據(jù)工程進度，進行二級網(wǎng)的加密布設(shè)(觀測墩埋設(shè))、觀測、維護和管理，并向監(jiān)理及通過監(jiān)理向承包商發(fā)布控制網(wǎng)點成果及有關(guān)信息。

(2) 收方計量用的地形資料，在施工單位測量前，由監(jiān)理單位通知測量中心對其原始地形、土石分界線等進行獨立或聯(lián)合測量，施工單位形成資料后由監(jiān)理審核確認并報測量中心備案。

(3) 放樣由施工單位測量人員負責。對于重要節(jié)點、關(guān)鍵部位的放樣結(jié)果，監(jiān)理單位必須進行校測和審核。測量中心對主體工程或重要項目的開挖斷面線、建筑結(jié)構(gòu)輪廓線、混凝土形體、金屬結(jié)構(gòu)及機電設(shè)備安裝的基準點和形位尺寸等進行抽檢。

(4) 工程量的審核，由施工單位施測完成并上報監(jiān)理測量工程師審核，必要時，建設(shè)部委托測量中心進行校核。

(5) 施工單位負責完成竣工測量資料的收集、整理、歸檔，由監(jiān)理單位督促、校核，測量中心審核后進行測量資料的移交。

(6) 烏東德工程施工測量遵循的主要技術(shù)標準是：國家頒布的有關(guān)測量規(guī)范; 合同及有關(guān)設(shè)計文件；SL 52-2015《水電水利工程施工測量規(guī)范》；GB 50026-2007《工程測量規(guī)范》等及烏東德工程建設(shè)部頒布的測量管理辦法。

3 施工測量質(zhì)量控制的措施

3.1 保證施工質(zhì)量，必須建立統(tǒng)一高精度的施工控制網(wǎng)

(1) 技術(shù)標準高

烏東德水電站樞紐工程為Ⅰ等大(1)型工程，首級平面施工控制網(wǎng)按Ⅱ等網(wǎng)的標準布設(shè)[4]，為提升精度，最弱點的點位中誤差按不大于±5 mm的精度要求，重點部位高程控制點從一等水準點引測，按二等技術(shù)標準控制。其中平面網(wǎng)測角中誤差為±0.5″，最大點位中誤差±2.1 mm。

(2) 布點密度大

從設(shè)計單位初期在烏東德工程布設(shè)首級控制網(wǎng)點40點，根據(jù)工程進度逐步發(fā)展到現(xiàn)在的96點，如果計算施工單位因放樣加密布設(shè)的控制網(wǎng)點就有968點。施工控制網(wǎng)點位密度大：一是方便施工放樣；二是利于放樣點的精度提高；三是有些精度要求高的放樣點可以直接在控制點上測設(shè)。

(3) 檢測頻率高

施工控制網(wǎng)建設(shè)完成后，周圍的各種施工活動會造成點位的移動或沉降，在施工過程中須定期或不定期進行檢查、復測，以確定控制網(wǎng)點的變化情況，保證控制網(wǎng)點成果的正確、可靠。烏東德工程首級施工控制網(wǎng)從2011年建成，已全面復測了8次，每年10——12月復測1次，局部控制網(wǎng)根據(jù)要求隨時進行復測。

3.2 保證施工測量質(zhì)量，必須提高測量放樣精度，嚴格放樣程序

在烏東德工程中，全站儀免棱鏡的應用，提高了放樣的精度，且末級控制點相對于首級控制網(wǎng)點位中誤差由±10 mm提高到不大于±5 mm，設(shè)計特殊要求外，模板安裝質(zhì)量驗收標準按不大于±10 mm控制，安裝金結(jié)機電埋件專用控制網(wǎng)的點位中誤差要求<±2 mm。

3.3 高質(zhì)量施工測量需要有效的檢測體系保證

在烏東德水電站工程中，施工測量放樣由施工單位落實并自檢、監(jiān)理測量工程師復檢和測量中心抽檢[5]。

施工單位自檢：要求施工單位采用合適的放樣方法和必要的檢核條件對某些主要點線進行放樣，并要求按不同的方法校核，確保放樣點線正確。

監(jiān)理單位復核：審核施工單位的控制方案、放樣方法，對放樣過程旁站監(jiān)理及驗收資料審核簽字等。

業(yè)主單位抽檢：接受項目管理部門的委托，對施工最終成果進行獨立的檢測，或者施工與監(jiān)理單位之間對放樣數(shù)據(jù)有異議時，業(yè)主測量中心進行抽檢，且測量中心對施工單位加密布設(shè)的控制網(wǎng)點進行100%復測，確?？刂凭W(wǎng)點正確。

烏東德工程施工質(zhì)量證明，3級檢測程序是防止出現(xiàn)測量錯誤的有效辦法。

3.4 新技術(shù)是提高施工測量質(zhì)量的有效措施

(1) 使用高精度的全站儀和水準儀對烏東德水電站工程進行控制測量工作。其中徠卡全站儀TM30標稱測距精度為(0.6 mm+0.3 mm/km)，測角精度為0.5″級，自動目標識別技術(shù)距長達3 000 m；水準測量采用高精度的徠卡DNA03電子數(shù)字水準儀。

(2) GPS 測繪技術(shù)在測量生產(chǎn)工作中發(fā)揮著廣泛和重要的作用，其定位精準、兼容性好、高智能、數(shù)據(jù)處理快、安全性高等特點被廣泛應用于烏東德工程的首級控制網(wǎng)布設(shè)和檢測、水下地形測量、地形測量、移民征地線放樣、航空攝影像控點測量等方面，對烏東德工程施工測量工作發(fā)揮了巨大作用。

(3) 采用航空攝影與數(shù)字攝影技術(shù)進行地形圖更新。

烏東德工程在2015年對施工區(qū)進行1次航空攝影測量，編制1∶1000地形圖，并建立形成DEM數(shù)據(jù)庫。有了這套地形圖，對局部變化可利用地面數(shù)字攝影技術(shù)或人工測量進行更新，確保地形數(shù)據(jù)符合現(xiàn)狀，滿足建設(shè)部各項目部及設(shè)計單位的用圖需要。

地形圖更新方法在烏東德工程使用5 a多,有比較成熟的經(jīng)驗，且這項技術(shù)不需要接觸物體，減少了外業(yè)測圖的工作量，測量人員只需進行局部補測，對于大規(guī)模的土石方工程量計算、地形及陡坡測量有著特殊的優(yōu)越性。

(4) 廣泛應用計算機繪圖

在烏東德工程中，施工、監(jiān)理單位和業(yè)主測量中心在繪制地形圖、斷面圖方面都已實現(xiàn)了計算機化、數(shù)字化、規(guī)范化[6]，測制地形圖已全部采用全站儀加記錄模塊進行外業(yè)作業(yè)，內(nèi)業(yè)由計算機進行數(shù)據(jù)處理、編輯成精美的地形圖。在地形圖的內(nèi)業(yè)處理中，利用航空攝影、數(shù)字攝影、GPS和全站儀技術(shù)有效地進行地形圖的補測、更新和數(shù)據(jù)庫管理。

(5) 計量斷面測量方法

烏東德水電站工程為地下工程，計量方式主要以斷面法計算，因此在測量過程中主要采用自由設(shè)站斷面測量法和數(shù)字地面模型法。

自由設(shè)站斷面測量法：這種方法在烏東德工程開挖、混凝土形體測量中普遍應用，儀器在現(xiàn)場可以“自由”設(shè)站，利用后方交會進行設(shè)站，在測量前將所測部位坐標換算為施工坐標系，按事先規(guī)劃好的斷面進行測量，且全站儀帶有免棱鏡功能，測量速度快、精度高，內(nèi)業(yè)處理直觀、方便，大大減輕了外業(yè)、內(nèi)業(yè)測量人員的工作量，并提高了繪圖精度和計算正確率。

數(shù)字地面模型法： 收集各種測繪技術(shù)采集的地形數(shù)據(jù)，利用繪圖軟件建立數(shù)字地面模型，在模型上設(shè)計中線，布設(shè)斷面，按斷面“切”出斷面線，然后計算面積，進而得到體積。為了提升工程量計算的合理性，建議施工、監(jiān)理及測量中心布設(shè)斷面位置一致，以免產(chǎn)生計算分歧。

(6) 幾何水準、三角高程助推金結(jié)機電安裝精度

烏東德水電站左右岸地下工程金結(jié)機電安裝數(shù)量龐大、進度快、安裝精度要求高，對測量工作而言，水準控制不能出現(xiàn)絲毫的馬虎，機組安裝施工空間小、高差大，無法按常規(guī)的幾何水準進行測量，采取固定鋼尺，用水準儀上下讀數(shù)高差計算高程，利用全站儀三角高程方法對水準高程點成果進行校核，確保金結(jié)機電安裝的正確性。到目前為止，左右岸地下工程首臺機組已按期發(fā)電，事實證明這種高程控制點測量措施得當，校核方法使用正確，采用水準儀、全站儀方式進行高程測量，有力助推了烏東德水電站金結(jié)機電安裝的精度和進度要求，此方法以后同類項目可以參考、借鑒。

4 加強烏東德工程施工中的計量監(jiān)督

加強烏東德工程施工中的計量監(jiān)督，對工程量進行宏觀控制，是烏東德工程建設(shè)部成立業(yè)主測量中心的初衷之一，也是對控制工程成本的重要措施，必須做好計量監(jiān)測工作。

(1) 為做好計量審核工作，監(jiān)理單位應該組建自己的測量隊伍，配備專業(yè)的測量設(shè)備，獨立進行數(shù)據(jù)測量和資料計算，如果人員少且沒有測量設(shè)備，僅僅利用“旁站”或?qū)彶槭┕挝坏臏y量數(shù)據(jù)無法滿足計量審核要求，工程計量也很難達到控制與監(jiān)督的效果。

(2) 對于關(guān)健部位的測量數(shù)據(jù)應100%進行獨立校測，僅僅按單位職責抽查很小的百分比(5%～10%)，是不能達到計量校核目的[7]。

(3) 為做好工程計量監(jiān)測工作，在測量工作中要事先要做好各種資料的收集整理和保存。如果事先不到施工現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)收集資料，等到施工單位申報工程量完工資料時，施工現(xiàn)場已經(jīng)完全改變或已無測量條件，沒有自己測量的數(shù)據(jù)，怎么完成審核工作呢?在日常的測量工作中就需要熟悉現(xiàn)場、了解進度，加強測量數(shù)據(jù)的收集、校核，確保測量資料正確、完整。

(4) 做好工程量審核工作，要秉持公正的立場，以測量資料為依據(jù)，憑數(shù)據(jù)說話，既不能偏向業(yè)主，也不能靠向施工單位。

5 結(jié) 語

烏東德水電站工程是清潔能源的重要組成，也是三峽集團戰(zhàn)略布局的重要板塊，并且對滿足受電地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展需求，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進“西電東送”具有重要作用[8]。烏東德工程施工周期長、結(jié)構(gòu)復雜、精度要求高，各單位施工設(shè)備先進，科研創(chuàng)新積極，是廣大測量工作者大顯身手的舞臺，在工程建設(shè)中積累了大量的測繪保障工作經(jīng)驗。廣大測繪工作者通過不懈努力，定會將我國的施工測量技術(shù)提高到一個新的水平，并將這些可貴測繪保障經(jīng)驗有效應用到類似的工程項目。