淺談小型水電工程測(cè)量

吳述生，蔣文雷，趙冬生

1三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院；2湖北宜昌市規(guī)劃設(shè)計(jì)院；3三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院

淺談小型水電工程測(cè)量

吳述生1，蔣文雷2，趙冬生3

1三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院；2湖北宜昌市規(guī)劃設(shè)計(jì)院；3三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院

小型水電站一般分布在山林地區(qū),交通、施工條件極其不便,因此其施工難度可想而知，本文就一實(shí)例談?wù)劰こ虦y(cè)量在小型水電站施工中的應(yīng)用。

一、工程概況

咸水河水電站位于湖北興山縣城西北向,距下游古洞口電站約20公里，咸水河流域右岸,地形條件較復(fù)雜，植被茂盛；該電站由攔水壩、明渠、引水隧道、前池、壓力管道、廠房等組成,施工區(qū)域長(zhǎng)約6公里，上、下游高差約200多米。裝機(jī)容量3000千瓦/小時(shí)，.由湖北鼎興水電開發(fā)有限公司投資建設(shè)。

二、施工控制網(wǎng)

1、技術(shù)方案設(shè)計(jì)：在作業(yè)之前應(yīng)充分消化施工設(shè)計(jì)圖紙，搜集所有相關(guān)技術(shù)資料，本著從整體到局部的原則進(jìn)行施測(cè)方案設(shè)計(jì)。綜合地形條件、經(jīng)濟(jì)成本、作業(yè)安全等認(rèn)真分析、篩選施工控制網(wǎng)測(cè)量方法及儀器選用。該區(qū)域植被茂盛,通視條件差，采用GPS定位雖說(shuō)方便簡(jiǎn)單，但接收信號(hào)不穩(wěn)定，其測(cè)量難度較大；采用閉合導(dǎo)線測(cè)量是切實(shí)可行的方法。測(cè)量?jī)x器選用TOPCON（332 N）全站儀。

2、實(shí)地踏勘、選點(diǎn)：控制網(wǎng)布設(shè)必須覆蓋施工區(qū)域，盡量保障各施工標(biāo)段放樣精度一致。咸水河水電站所有設(shè)計(jì)建筑物均在該流域右岸，地形條件極差，大多都是懸崖峭壁及山林；其左岸地形相對(duì)要開闊一些，有一條機(jī)耕路通往上游攔水壩所在村。左、右岸比較顯然左岸適合控制網(wǎng)的布設(shè)，即逆河流沿機(jī)耕路向上游布設(shè)施工控制導(dǎo)線網(wǎng)(點(diǎn))。選點(diǎn)時(shí)盡量使前、后視距接近等距離，仰俯角不宜過(guò)大，且視野開闊。

3、埋石（點(diǎn)）：施工控制網(wǎng)是工程施工放樣的依據(jù)，直接關(guān)系到工程的質(zhì)量，故而埋石（點(diǎn)）應(yīng)考慮其穩(wěn)定和長(zhǎng)期性，根據(jù)山區(qū)巨石、孤石較多的特點(diǎn)，一般就地取材直接將測(cè)量點(diǎn)鑿刻在巨石上，用紅色油漆標(biāo)注其測(cè)點(diǎn)符號(hào)及點(diǎn)位編號(hào)即可，其優(yōu)點(diǎn)就是穩(wěn)定，不宜被破壞，便于長(zhǎng)期保護(hù)和省工省時(shí)等。沒(méi)有巨石的點(diǎn)位采用長(zhǎng)50CM木樁埋入基坑，用混凝土澆筑夯實(shí)后在木樁面釘一鐵釘作為測(cè)點(diǎn)中心即可。

4、施測(cè)：采用傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量方法測(cè)量，嚴(yán)格按照有關(guān)《測(cè)量規(guī)范》要求操作。

（1）水平角測(cè)量：采用全園觀測(cè)法，即正、倒鏡測(cè)量。每站三個(gè)測(cè)回，2C值控制在15秒內(nèi)，測(cè)回互差控制在5秒內(nèi)。

（2）平距測(cè)量：距離測(cè)量與水平角測(cè)量同步進(jìn)行，測(cè)距互差值一般控制在10MM內(nèi)。

（3）高程測(cè)量：采用三角高程測(cè)量法，測(cè)回?cái)?shù)與水平角測(cè)量同步。天頂距測(cè)量指標(biāo)差控制在15秒內(nèi)。

三、內(nèi)業(yè)計(jì)算

在檢查完外業(yè)測(cè)量確保正確無(wú)誤的前提下方可進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算工作。

1、平面坐標(biāo)：坐標(biāo)系采用施工獨(dú)立坐標(biāo)系。坐標(biāo)計(jì)算方法按下式：

Xi=D*cos a+Xi-1

Yi=D*sin a+Yi-1

式中D為平距a為方位角。

2、高程：相對(duì)于大地測(cè)量而言該施工區(qū)域很小，地球曲率等因素對(duì)測(cè)量影響微乎其微，可忽略不計(jì)，故而無(wú)須加以地球曲率等改正。高程計(jì)算用下式即可：

式中D為平距，a為垂直角，i為儀器高，v為棱鏡高。

四、施工放樣

放樣的目的是將設(shè)計(jì)的工程位置標(biāo)定在施工現(xiàn)場(chǎng)，作為施工依據(jù)。

1、攔水壩放樣：由于設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)計(jì)與地形不符，只有在左、右岸兩端根據(jù)地形條件現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定兩點(diǎn)，以此連線作為攔水壩的主軸線，測(cè)量出兩端點(diǎn)三維坐標(biāo)供二次設(shè)計(jì)之需。二次設(shè)計(jì)完后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，計(jì)算出攔水壩壩基位置的放樣參數(shù)（放樣方向角、平距），以控制網(wǎng)（點(diǎn)）為依據(jù)進(jìn)行放樣工作，標(biāo)定壩基實(shí)地平面位置，同時(shí)測(cè)量其高程以指導(dǎo)開挖深度。放樣測(cè)量時(shí)一定要以長(zhǎng)邊控制短邊為原則，以確保其放樣精度。

2、明渠：該引水明渠設(shè)計(jì)沒(méi)有明確平面坐標(biāo)，基本上是隨實(shí)際地形走，故而只須考慮高程放樣即可，按設(shè)計(jì)坡比度計(jì)算每段的高程，實(shí)地訂樁標(biāo)定。

3、引水隧道：該工程項(xiàng)目共有6條引水隧道，總長(zhǎng)約6km，設(shè)計(jì)斷面高2.4米、寬1.8米。每條隧道設(shè)兩個(gè)施工作業(yè)面（進(jìn)、出口）相向施工掘進(jìn)。隧道貫通測(cè)量較露天施工測(cè)量難度要大，其施工爆破煙塵、除渣車尾氣、照明、通視條件等因素影響均給測(cè)量帶來(lái)一定的難度。失之毫厘繆之千米,測(cè)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到隧道能否順利貫通。一般來(lái)說(shuō)先在實(shí)地放樣確定隧道進(jìn)出、口中心點(diǎn)，在其附近埋石建點(diǎn)并聯(lián)測(cè)施工控制網(wǎng)，即加密控制點(diǎn)，以此作為隧道放樣依據(jù)。

根據(jù)加密控制點(diǎn)、隧道進(jìn)、出口中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算出放樣元素，即轉(zhuǎn)折角（方向角）、平距、坡比度，以隧道進(jìn)、出口中心兩點(diǎn)的連線作為隧道的主軸線；隨著隧道施工的掘進(jìn)放樣控制點(diǎn)也要不斷加密，一般在洞口中心點(diǎn)（隧道主軸線端點(diǎn)）埋設(shè)放樣控制點(diǎn)，待隧道掘進(jìn)一定深度后再在主軸線上埋設(shè)放樣控制點(diǎn)，采用視準(zhǔn)線法在掌子面上確定隧道中心線，根據(jù)測(cè)量距離、坡比等計(jì)算出掌子面底部高程并在掌子面上用紅油漆標(biāo)注其斷面幾何圖形，以此指導(dǎo)施工爆破人員作業(yè)。

4、前池、壓力管道、廠房等放樣測(cè)量相對(duì)于隧道放樣測(cè)量要容易些，一般只要在實(shí)地放樣確定建筑物的特征點(diǎn)后，采用幾何解析用鋼尺量測(cè)即可。

結(jié)束語(yǔ)

該水電站已于2007年通過(guò)了有關(guān)部門組織的專家組評(píng)審驗(yàn)收并于當(dāng)年底投產(chǎn)發(fā)電。本文可供高職高專測(cè)量專業(yè)剛工作的畢業(yè)生參考。由于筆者水平所限，文中難免欠妥之處，敬請(qǐng)專家、讀者斧正。

吳述生（1959-），男，漢族，湖北秭歸人，大專，工程師；

蔣文雷（1971-），男，漢族，河南人，大專，工程師；

趙冬生（1958-），男，漢族，湖北秭歸人，中專，工程師。