水電站金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測量方案及精度分析

魏躍廣

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

0 引言

金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于自重比較小且跨度大，施工周期較短但性能相對穩(wěn)定，在水電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有良好的適用性和適用范圍。而施工測量一直以來都是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，采取合理的措施可以確保施工測量控制網(wǎng)布設(shè)過程的完整性和科學(xué)性。進(jìn)一步保障控制測量精度要求與設(shè)計(jì)要求之后，能夠?yàn)楣こ添樌_展提供更加強(qiáng)有力的保障。

1 施工控制網(wǎng)設(shè)置與測量

大型水利水電工程的金屬結(jié)構(gòu)無論在設(shè)備制造還是安裝過程上都比較復(fù)雜，精度要求較高，且施工現(xiàn)場條件變化迅速，在設(shè)計(jì)階段需要展開全面分析。在設(shè)置和測量階段，根據(jù)測量控制點(diǎn)的有關(guān)資料與數(shù)據(jù)，按照控制點(diǎn)的要求進(jìn)行檢測之后對控制點(diǎn)資料的準(zhǔn)確性進(jìn)行評估。在重新核算之后如果數(shù)據(jù)不出現(xiàn)其它錯誤并得到監(jiān)理認(rèn)可，就可以將這一點(diǎn)作為施工控制網(wǎng)的主要起算控制點(diǎn)。按照國家的測繪專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及工程技術(shù)對于精度方面的實(shí)際要求，可以根據(jù)立體測量和整體設(shè)計(jì)的原則對控制網(wǎng)點(diǎn)展開布置和測量，在建立審核批準(zhǔn)之后讓控制網(wǎng)點(diǎn)滿足工程技術(shù)要求。

1.1 平面控制網(wǎng)測設(shè)

在實(shí)地勘察和選點(diǎn)之后需要展開對于控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)以及精度判定，在評估結(jié)果完成之后將所有數(shù)據(jù)信息報(bào)告監(jiān)理工程師進(jìn)行審批，審批結(jié)束之后根據(jù)規(guī)范要求展開控制網(wǎng)點(diǎn)施測工作（一般選擇邊角網(wǎng)的方式進(jìn)行測量）。

利用全站儀與《水電水利工程施工測量規(guī)范》的相關(guān)要求對三、四等邊角網(wǎng)的精度進(jìn)行測定之后，將三等網(wǎng)點(diǎn)位的誤差控制在7 mm以下，四等網(wǎng)點(diǎn)誤差控制在10 mm以下，此外半測回歸零差、兩次照準(zhǔn)讀數(shù)差等指標(biāo)也具有明確的數(shù)據(jù)要求。

1.2 高程控制網(wǎng)測設(shè)

水電廠主體工程高程控制按照二等水準(zhǔn)網(wǎng)技術(shù)要求進(jìn)行測量。技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)場的地形條件和施工需求之后，按照實(shí)際的條件和施工要求進(jìn)行放樣、選點(diǎn)等工作。通常情況下時(shí)間可以選擇某個時(shí)間段內(nèi)（不受到水位影響），然后按照混凝土壩體的變化情況合理地對高程控制網(wǎng)進(jìn)行測量并傳遞數(shù)據(jù)。結(jié)合實(shí)際的工程部位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與重要性，可以選擇二等、三等或四等水準(zhǔn)測量對加密點(diǎn)進(jìn)行施測，讓這些加密點(diǎn)能夠成為具有關(guān)聯(lián)性的高程網(wǎng)。對于某些比較重要的單項(xiàng)工程區(qū)，需要保證這些區(qū)域有兩個以上的高程點(diǎn)，才能使用幾何水準(zhǔn)測量或三角高程測量的方法進(jìn)行后續(xù)的操作，按照國家的測量規(guī)范要求進(jìn)行。以三角高程測量為例，以測量區(qū)域附近最高等級的水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并組成導(dǎo)線網(wǎng)之后，對每個平面控制坐標(biāo)上的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，按照前文的《水電水利工程施工測量規(guī)范》三等三角高程測量規(guī)定展開。需要注意的是標(biāo)墩也可以被作為平面測量控制的網(wǎng)點(diǎn)，且標(biāo)盤對中的誤差需要維持在0.1 mm的范圍之內(nèi)[1]。

1.3 施工控制點(diǎn)檢測

在整個施工測量控制網(wǎng)建設(shè)完畢之后，需要制定相應(yīng)的措施對測量基準(zhǔn)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對已經(jīng)布設(shè)的控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行整體施測，能夠修建通向控制網(wǎng)點(diǎn)的專用道路和防護(hù)措施。因?yàn)闇y量控制網(wǎng)點(diǎn)缺失或損壞之后需要立即上報(bào)處理，否則會因?yàn)槿狈π迯?fù)導(dǎo)致不同類型的技術(shù)問題。通常來說控制點(diǎn)檢測需要在以下范圍內(nèi)進(jìn)行：

控制網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)時(shí)間達(dá)到一年以上、工程即將進(jìn)入混凝土澆筑階段或安裝工程開始之前；距離施工區(qū)域比較近的控制點(diǎn)應(yīng)該視情況合理增加檢測頻率；控制網(wǎng)點(diǎn)有被碰撞的跡象或是產(chǎn)生裂縫的明顯工程問題時(shí)；利用控制網(wǎng)點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)。通常情況下，項(xiàng)目在施工過程中定期進(jìn)行控制點(diǎn)測量之后，在原有的控制網(wǎng)點(diǎn)成果基礎(chǔ)上，可以對各個加密點(diǎn)進(jìn)行重新測量，并且將其中不穩(wěn)定的控制點(diǎn)全部去除，必要時(shí)對所有控制點(diǎn)進(jìn)行加密，并重新測定控制點(diǎn)坐標(biāo)。

1.4 精度放線控制

1.4.1 平面控制

在平面控制階段讓測試樁和準(zhǔn)確控制樁經(jīng)緯儀進(jìn)行合理控制，然后展開細(xì)節(jié)區(qū)域的測量工作，并且進(jìn)行互相檢驗(yàn)，確定檢測步驟。之后測定標(biāo)準(zhǔn)層和金屬結(jié)構(gòu)的施工要求。

1.4.2 垂直控制

垂直控制應(yīng)該在每層混凝土后檢驗(yàn)孔的位置，選擇懸吊檢查上下控制線之間產(chǎn)生的誤差現(xiàn)象，然后拆除檢查軸控制線之間的距離，外部控制法和內(nèi)部控制法可以一起進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 水電站金屬結(jié)構(gòu)的安裝測量

2.1 測量技術(shù)分析

安裝軸線點(diǎn)和高程基點(diǎn)均由等級控制點(diǎn)進(jìn)行測量，同時(shí)設(shè)置穩(wěn)定的測量標(biāo)志，一旦確定之后，在整個測量環(huán)節(jié)中不再變動。對于一些精度要求比較高的獨(dú)立安裝單元點(diǎn)線測放與軸線基點(diǎn)測量，則需要用更加嚴(yán)密的局部控制系統(tǒng)保障尺寸的準(zhǔn)確性，例如使用高精度光學(xué)經(jīng)緯儀配合鋼帶尺量距的方法進(jìn)行方向之后，就可以借助差分法進(jìn)行比對。每次放樣完成之后，還可以對放樣點(diǎn)之間的尺寸關(guān)系進(jìn)行確定，與前一次的放樣點(diǎn)進(jìn)行對比，之后就能獲取測量資料。與此同時(shí)，該測量技術(shù)中對于中線點(diǎn)的位置有著明確要求，一般情況下，導(dǎo)線點(diǎn)前后方不少于三個點(diǎn)。

2.2 測量放樣

在金屬結(jié)構(gòu)的安裝放樣方面安裝測量平面位置放樣，使用全站儀和棱鏡基座進(jìn)行測量。在埋件安裝階段控制網(wǎng)的精度要求，則需要借助平面基點(diǎn)采用測設(shè)法確定坐標(biāo)高程基點(diǎn)，采用水準(zhǔn)測量方式確定高程，一個安裝部位需要有兩個以上的高程基點(diǎn)。整個安裝測量環(huán)節(jié)需要保護(hù)好安裝軸線與高程基點(diǎn)，如果出現(xiàn)損壞，可以考慮在不影響工程周期的情況下，借助已有的構(gòu)件輪廓線與基準(zhǔn)面進(jìn)行恢復(fù)，達(dá)到已經(jīng)安裝構(gòu)件的最佳吻合點(diǎn)。安裝構(gòu)件的鉛垂度檢查，則在距離構(gòu)建一定的范圍內(nèi)使用細(xì)鋼絲懸重錘，在檢查位置上用小鋼板尺測量垂線與構(gòu)建之間的距離即可。

2.3 管型座安裝測量

管型座包括內(nèi)錐、外錐、導(dǎo)流板、水平支撐和襯板等部分。水電站施工過程中的起重機(jī)起升高度和裝置地面的距離會比組裝之后的整體高度略低，所以要在基坑內(nèi)進(jìn)行單件組裝工作時(shí)要首先測量管型座組裝后的整體高度與起重機(jī)的預(yù)期高度，這樣才能對測量數(shù)據(jù)展開精確分析，避免施工工程的工期過長問題。需要注意的是，如果施工人員采取單點(diǎn)落地和整體樹立翻轉(zhuǎn)方式，則需要重新將拼裝后的管型座調(diào)到運(yùn)行層，才能保障水電站工程的安裝、測量質(zhì)量[2]。

2.4 壓力鋼管安裝測量

壓力鋼管的測量流程當(dāng)中，由于考慮到施工現(xiàn)場可能產(chǎn)生交叉干擾問題，臨時(shí)保留加密控制點(diǎn)難度較高，所以可以在周邊穩(wěn)定的部位軸線方向安裝特殊測量設(shè)備固定成為加密控制點(diǎn)，用以解決安裝過程中的絕對測量精度問題。在控制點(diǎn)布設(shè)方面選擇反射條件好的導(dǎo)流明渠側(cè)墻上固定測量控制點(diǎn)。壓力鋼管驗(yàn)收時(shí)每次需要驗(yàn)收4個點(diǎn)，如果測量過程中，鋼管出現(xiàn)變形，則需要加測，直至所有測量點(diǎn)都得到監(jiān)理工程師的簽字認(rèn)可。

2.5 尾水建筑物和啟閉設(shè)備安裝測量

整個機(jī)組尾水檢修門的平臺之上設(shè)置有混凝土隔墩，隔墩高處會對閘門進(jìn)行建置，所以每臺機(jī)組尾水管出口會配置檢修閘門，閘門操作條件為靜水啟閉，如果機(jī)組需要檢修，首先將閘門進(jìn)水關(guān)閉之后再打開水機(jī)設(shè)置的充水閥充水平壓后進(jìn)行操作。尾水洞出口檢修門在啟門時(shí)先要提起最上門葉，然后借助門葉節(jié)間間隙對尾水洞進(jìn)行充水。泵站設(shè)備選用的油泵電動機(jī)組控制方法也按照不同方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，啟閉機(jī)、其它電氣設(shè)備等都位于機(jī)房之內(nèi)，設(shè)備設(shè)置工作時(shí)配置電源、應(yīng)急電源等[3]。在整個水電站的施工工程當(dāng)中，尾水閘門安裝工作需要在現(xiàn)場的門槽內(nèi)進(jìn)行事先拼裝，且單節(jié)重量最大值要預(yù)先計(jì)算。由于尾水閘門井位置處于廠房下游區(qū)域，在安裝方面難度較高，需要重點(diǎn)測量的是分節(jié)閘門吊入門槽內(nèi)的部分。在施工現(xiàn)場，施工人員會對水工建筑物進(jìn)行實(shí)地測量，并且借助梁上的輔助翻身吊點(diǎn)完成單節(jié)門葉的豎立環(huán)節(jié)工作，解決閘門吊入門槽安裝測量任務(wù)[4]。

2.6 安裝測量注意事項(xiàng)

在水電站的金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測量工作過程中，測量標(biāo)志埋設(shè)是最為基礎(chǔ)且最重要的環(huán)節(jié)，在確定測量標(biāo)志之后就能確保金屬結(jié)構(gòu)安裝的相對精度，且后續(xù)的施工都會按照這一測量標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)展開，不會進(jìn)行隨意改變和調(diào)整。另外在埋設(shè)測量標(biāo)志過程當(dāng)中，會按照等級控制點(diǎn)的不同區(qū)域展開埋設(shè)，確保臨近控制點(diǎn)的安裝軸和高層基點(diǎn)線差更小，確保埋設(shè)工作的穩(wěn)定性?？傮w而言整個測量環(huán)節(jié)需要一個科學(xué)有效的局部控制系統(tǒng)作為支持，在放樣工作當(dāng)中，借助高精度光學(xué)經(jīng)緯儀或其他設(shè)備，在滿足技術(shù)規(guī)范的前提下進(jìn)行測量，特別是對于某些無法展開分段測量的水平距離測算。

3 結(jié)語

水電站金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測量控制網(wǎng)設(shè)計(jì)、精度分析與相關(guān)的測量方案設(shè)計(jì)，應(yīng)該滿足技術(shù)規(guī)范和實(shí)際工程需求并減少人為因素產(chǎn)生的影響。在提高工作效率的同時(shí)，要保障基準(zhǔn)點(diǎn)和施工測量方案設(shè)計(jì)時(shí)的精度。在未來的實(shí)際工程案例環(huán)節(jié)，為了確保水電站金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測量的有效性，更穩(wěn)定地滿足水電站工程服務(wù)與生產(chǎn)，需要在技術(shù)層面進(jìn)行探索創(chuàng)新，科學(xué)合理研究布設(shè)安裝測量控制網(wǎng)的有關(guān)措施。