大頂子山航電樞紐工程測繪項目的選擇

徐文財

（黑龍江省航道局，黑龍江 哈爾濱 150026）

航電樞紐工程建設(shè)周期長，工程范圍大、內(nèi)容多，涉及到庫區(qū)河床演變、淹沒浸沒范圍及實物指標(biāo)、移民安置，庫區(qū)堤防和穿堤建筑物，樞紐主體工程、樞紐附屬工程等內(nèi)容。工程建設(shè)分為決策階段、設(shè)計階段、施工階段、驗收階段和運營階段。以松花江干流大頂子山航電樞紐工程為例，闡述工程建設(shè)各階段測繪項目的選擇。

1 決策階段

該階段選定了1∶10000庫區(qū)河床地形圖測量項目。目的主要用來確定水庫蓄水后淹沒范圍、淹沒及浸沒實物指標(biāo)、計算庫容量、確定庫岸防護(hù)工程、壩線選擇、設(shè)計航道碼頭位置、制定清庫和移民方案以及交通、電力電信改線方案等。因為需要了解庫區(qū)的面積較大，長度自樞紐下游80 km至上游100 km（變動回水區(qū)末端），兩岸測至120 m高程或國家堤防，平均寬度8 km，整個測區(qū)面積1440 km2。

為了確保按期保質(zhì)保量完成任務(wù)，該單位投入了當(dāng)時較為先進(jìn)測繪儀器6套中海達(dá)靜態(tài)GPS、3套RTK動態(tài)GPS，徠卡全站儀8臺、激光及紅外測距儀10臺、經(jīng)緯儀10臺，數(shù)字測深儀6臺、測艇6艘、數(shù)字化成圖系統(tǒng)2套及技術(shù)人員30人，輔助人員20人。最終測繪成果完全滿足了該階段工程建設(shè)的工期和質(zhì)量需要。

2 設(shè)計階段

在初步設(shè)計階段選擇了樞紐壩址區(qū)及變動回水區(qū)1∶5000河床地形圖測繪項目及水文測驗項目。1∶5000河床地形圖測繪范圍為擬定壩址上下游各5 km和變動回水區(qū)整體范圍內(nèi)。水文測驗項目包括庫區(qū)范圍內(nèi)兩岸的縱橫比降、設(shè)計斷面流量、流速、底質(zhì)采樣、推移質(zhì)和懸移質(zhì)采樣。主要目的是為進(jìn)行壩線比選、主要永久建筑物（如船閘、電站廠房、泄洪閘及土壩等）布置、臨時性工程（如施工圍堰、導(dǎo)流明渠、施工臨時加工場、臨時生活營地、施工臨時道路等）布置、水工模型試驗等設(shè)計和試驗工作提供圖紙及數(shù)據(jù)資料。

該設(shè)計階段選擇了樞紐壩址區(qū)1∶2000地形圖測量和永久生活區(qū)1∶500地形圖測量。1∶2000河床地形圖范圍為推薦壩址的上下游各1 km。主要目的是進(jìn)行永久建筑物（如船閘、電站廠房、泄洪閘及土壩等）具體布置、為地質(zhì)詳查等提供測繪數(shù)據(jù)和圖紙。永久生活區(qū)1∶500地形圖測量的目的為生活區(qū)建筑物布置、道路場地設(shè)計和地質(zhì)詳查等提供測繪數(shù)據(jù)和圖紙。

測繪項目投入的資源為3套中海達(dá)靜態(tài)GPS、3套RTK動態(tài)GPS、徠卡全站儀3臺、激光及紅外測距儀4臺、經(jīng)緯儀5臺，數(shù)字測深儀2臺、測艇1艘、數(shù)字化成圖系統(tǒng)2套及技術(shù)人員10人，輔助人員6人。外業(yè)20 d，內(nèi)業(yè)15 d。具體實施與1∶10000測圖類似。該階段所選擇的測繪范圍及比例尺是合適的、經(jīng)濟(jì)的，不僅滿足了各設(shè)計階段的需要，而且提高了測繪效率，節(jié)約了造價。

3 建設(shè)階段

3.1 工程首級控制網(wǎng)的建立

3.1.1 方案的編制

本著功能上滿足、技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的原則進(jìn)行編制。選點要根據(jù)壩址區(qū)地形情況并滿足施工和運行要求編制選點方案，該工程共選永久控制點5個，南岸3個、北岸2個；平面控制以初步設(shè)計階段的2個控制點做為起算點，坐標(biāo)系統(tǒng)與設(shè)計階段相同，以測區(qū)平均高程面、測區(qū)中央子午線經(jīng)度為投影面進(jìn)行平差計算，等級為GPS B級；高程控制與設(shè)計階段采用相同的高程系，以設(shè)計階段的1個控制點為起算點，等級為二等水準(zhǔn)；造標(biāo)埋石，為了便于觀測和保留，消除儀器對中誤差，控制點標(biāo)石為強(qiáng)制對中觀測墩。

3.1.2 測量實施

1）造標(biāo)埋石：控制點為高1.2 m的梯形混凝土棱柱體，頂面安裝強(qiáng)制對中盤。

2）平面控制測量：為了使控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度穩(wěn)定，網(wǎng)內(nèi)除了所選的5個控制點外，另外增設(shè)了若干個臨時點。外業(yè)觀測采用中海達(dá)GPS靜態(tài)觀測三個時段，數(shù)據(jù)采用隨機(jī)軟件《HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包》進(jìn)行處理，平差方法采用三維約束平差。平差后最大點位中誤差為4 mm，最大測邊相對中誤差為1/46302

3）高程控制測量：外業(yè)觀測采用Leika NK2型自動安平水準(zhǔn)儀，3 m銦瓦標(biāo)尺進(jìn)行往返施測。觀測方法執(zhí)行《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》和《水利水電工程施工測量規(guī)范》要求。內(nèi)業(yè)平差采用WELTOP商用平差軟件，對符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體網(wǎng)平差，按二等水準(zhǔn)網(wǎng)要求解算。選用兩種平差模式：段平差和站平差，此兩種模式平差結(jié)果相同，平差后點的最大高差中誤差為0.55 mm，最小高差中誤差為0.26 mm，最弱點相對于起算點的高差中誤差為0.67 mm。

經(jīng)過實踐證明，該工程首級控制網(wǎng)建立的方案是正確的，滿足了以后各階段的測量需要，達(dá)到了控制全局的目地，也為工程運營期大壩安全監(jiān)測提供了基礎(chǔ)保障。

3.2 施工加密控制網(wǎng)和施工放樣

1）施工加密控制網(wǎng)測量

工程首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用全站儀和自動安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行一級導(dǎo)線測量或后方交會測設(shè)控制點，加密點的數(shù)量能以滿足施工放樣為宜。各標(biāo)段建立加密控制網(wǎng)時，一定要統(tǒng)一建網(wǎng)，統(tǒng)一精度，才能保證各標(biāo)段建筑物很好的銜接。

2）施工放樣

多采用施工坐標(biāo)系，通常以建筑物軸線為縱坐標(biāo)，以垂直于軸線方向為橫坐標(biāo)，以軸線某一起點或端點為坐標(biāo)原點建立施工坐標(biāo)系，需放樣的點在圖上量測解算后，利用全站儀進(jìn)行實地放樣。具體方法可根據(jù)建筑物的位置、結(jié)構(gòu)、形狀和精度的不同，而采取不同的放樣方法。

4 工程竣工驗收階段

工程竣工驗收階段主要是進(jìn)行工程竣工圖測繪，包括建筑物輪廓形狀、地形圖等，主要由施工單位負(fù)責(zé)完成。

5 工程運行階段

該階段主要是大壩安全監(jiān)測項目，其次是運行維護(hù)期間臨時需要的測量項目。

針對影響建筑物安全的主要因素，共進(jìn)行了以下項目的監(jiān)測：變形監(jiān)測（水平位移與垂直位移）、揚(yáng)壓力監(jiān)測、應(yīng)力、應(yīng)變及接縫觀測和滲流監(jiān)測等 。

1）垂直位移觀測：利用S1型電子水準(zhǔn)儀及條碼水準(zhǔn)尺，采用精密水準(zhǔn)法進(jìn)行測量獲得數(shù)據(jù)。

2）水平位移觀測：采用視準(zhǔn)線法+倒垂線法，所采用的儀器為拓普康GTS-7210P型全站儀和棱鏡。

3）揚(yáng)壓力監(jiān)測：為了掌握建筑物地下水位及滲流情況，采取揚(yáng)壓力監(jiān)測，采用建筑物底板及側(cè)墻滲壓計和埋設(shè)測壓管的方法對其進(jìn)行監(jiān)測分析

4）混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測。為了了解建筑物在施工期及運行期鋼筋、混凝土的應(yīng)力變化，在建筑物的相應(yīng)位置埋設(shè)了鋼筋計、應(yīng)變計、無應(yīng)力計等設(shè)備，并實時監(jiān)測應(yīng)力應(yīng)變資料分析。