淺析工程測(cè)量在JH 二級(jí)樞紐混凝土高拱壩中的運(yùn)用

馬生龍

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著國(guó)內(nèi)水利水電工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，由于拱壩自身先進(jìn)的技術(shù)要求，可靠合理的受力，工程中節(jié)省了大量混凝土，近年來(lái)水利水電建設(shè)工程領(lǐng)域混凝土高拱壩成為大多水利工程的優(yōu)先設(shè)計(jì)考慮壩型。在拱壩施工過(guò)程中，如何利用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，可靠的測(cè)繪技術(shù)手段，很好地依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)控制好大壩體型，及各項(xiàng)水工建筑體型，顯得尤為重要。通過(guò)以往拱壩建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合在建項(xiàng)目，探討出一套測(cè)量控制、放樣及砼模板檢測(cè)方法。此測(cè)繪的成果不再僅僅局限在單一的拱壩項(xiàng)目，還可以此為基礎(chǔ)，展開各項(xiàng)測(cè)繪理念的傳遞和共享，本文就此展開分析。

1 工程概述

JH 二級(jí)樞紐由混凝土拱壩、水墊塘及二道壩、發(fā)電引水系統(tǒng)和電站、生態(tài)放水洞、過(guò)魚設(shè)施等建筑物組成?；炷凉皦螢閽佄锞€型雙曲拱壩，壩頂高程880.5 m，最大壩高167.5 m，壩頂全長(zhǎng)288.4 m。

2 大壩施工控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)加密

施工控制網(wǎng)是整個(gè)大壩控制測(cè)量中的控制依據(jù)，在大壩施工前必須對(duì)業(yè)主提供的控制網(wǎng)點(diǎn)做復(fù)核測(cè)量，當(dāng)點(diǎn)位布置不合理或無(wú)法滿足施工要求時(shí)要做加密控制，JH 二級(jí)共布設(shè)11 個(gè)首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)（R301～R311），由于控制點(diǎn)高差過(guò)大，為減小仰角過(guò)大產(chǎn)生的測(cè)量誤差，在大壩上游側(cè)導(dǎo)流洞頂部及740 抗剪洞頂部加密布設(shè) 2 個(gè)控制點(diǎn)（JM01、JM02）。

（1）基準(zhǔn)點(diǎn)（線）檢核。在工程開工前，應(yīng)搜集施工區(qū)現(xiàn)有地形圖和必要的地質(zhì)資料以及樞紐建筑物總平面布置圖，依據(jù)有關(guān)測(cè)量規(guī)范和招投標(biāo)文件資料，對(duì)監(jiān)理工程師移交的平面控制網(wǎng)點(diǎn)、高程控制網(wǎng)點(diǎn)及其資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算。

（2）控制點(diǎn)加密。JH 水電站首級(jí)控制網(wǎng)作為電站工程的測(cè)量基準(zhǔn)，在工程開工前已由業(yè)主完成。由于首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)均布設(shè)在左右岸坡較高部位，離施工區(qū)域較遠(yuǎn)，無(wú)法滿足大壩開挖、澆筑以及金屬結(jié)構(gòu)安裝等工程測(cè)量要求。

加密布設(shè)的施工測(cè)量控制網(wǎng)，平面網(wǎng)采用三等邊角網(wǎng)形式測(cè)設(shè)，高程網(wǎng)主要以國(guó)家二等精密水準(zhǔn)網(wǎng)為主，以光電測(cè)距三角高程網(wǎng)為輔。加密布設(shè)的施工測(cè)量控制網(wǎng)，在觀測(cè)實(shí)施前應(yīng)制定詳細(xì)的技術(shù)方案，嚴(yán)格按施工測(cè)量規(guī)范和設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，見圖1。

圖1 JH 二級(jí)樞紐控制網(wǎng)布置圖

3 大壩壩肩槽開挖放樣

施工預(yù)裂孔測(cè)量放樣工藝流程：測(cè)量準(zhǔn)備工作→加密導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)設(shè)→預(yù)裂孔位放樣程序編寫→預(yù)裂孔位放樣程序上載全站儀→編輯預(yù)裂孔位坐標(biāo)編輯→預(yù)裂孔位坐標(biāo)上載全站儀→預(yù)裂孔位實(shí)地放樣→預(yù)裂孔位放樣成果表編制→預(yù)裂孔爆破效果檢查。

預(yù)裂孔位放樣前，技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)開挖體型、開挖分區(qū)、施工順序，結(jié)合上一層開挖爆破所揭露的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)裂孔布設(shè)，使之與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況緊密結(jié)合，便于前方施工，并通過(guò)預(yù)裂孔布設(shè)來(lái)控制、規(guī)劃開挖工作。邊坡開挖之前首先根據(jù)圖紙推算出要開挖范圍所有拐角三維坐標(biāo)，分段進(jìn)行布孔，見圖2。

圖2 預(yù)裂孔位平面布置示意圖

4 大壩混凝土澆筑立模、放樣

混凝土澆筑階段按設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行建筑物的立模細(xì)部放樣，各項(xiàng)精度和技術(shù)要求，遵守《水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范》（DL/T 5173-2011）及JH 水電站工程的規(guī)定。模板架設(shè)后的檢查結(jié)果記入測(cè)量檢查成果表。對(duì)于光滑度要求高的建筑物，檢查和放樣可采用同一測(cè)站點(diǎn)。特殊部位的模板，可利用放樣的輪廓點(diǎn)進(jìn)行檢查。如檢查不合格，向立模單位提出調(diào)整要求，直至調(diào)整后檢查合格為止。測(cè)量工作完成后，及時(shí)向施工單位或質(zhì)檢部門提交測(cè)量放樣單測(cè)量檢查成果單。分項(xiàng)工程放樣結(jié)束后，整理并保存的測(cè)量資料有：現(xiàn)場(chǎng)施工放樣記錄、放樣計(jì)算資料、放樣草圖底稿、測(cè)量放樣成果、測(cè)量檢查成果。

大壩澆筑施工放樣可采用直接由等級(jí)控制點(diǎn)放樣建筑物輪廓點(diǎn)，或由加密測(cè)站點(diǎn)放樣建筑物輪廓點(diǎn)兩種方法。具體采用何種放樣方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而定，總的原則是當(dāng)澆筑壩段各部位均與測(cè)量控制點(diǎn)通視且測(cè)距邊長(zhǎng)在300 m 以內(nèi)時(shí)，采用第一種放樣方法，否則采用第二種方法。

等級(jí)控制點(diǎn)放樣法：可采用光電測(cè)距極坐標(biāo)法或邊角前方交會(huì)法。光電測(cè)距極坐標(biāo)法：首先，在測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)或加密控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀，后視控制點(diǎn)并檢查另一控制點(diǎn)，應(yīng)注意后視邊長(zhǎng)要大于前視放樣測(cè)距邊長(zhǎng)；其次，根據(jù)《大壩放樣測(cè)量數(shù)據(jù)手冊(cè)》放樣各建筑物輪廓點(diǎn)，測(cè)放均要求正倒鏡觀測(cè)一測(cè)回，并精確量取儀器高和棱鏡高，測(cè)角和測(cè)距須滿足有關(guān)規(guī)范要求；最后，大壩放樣點(diǎn)應(yīng)能滿足施工需要，應(yīng)在上下游壩面及左右橫縫以及預(yù)留孔洞等位置如廊道、電梯井、觀測(cè)室測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)，放樣點(diǎn)的密度以3 m～6 m 距離為宜，其中大壩上下游壩面應(yīng)2 m～3 m 設(shè)置一放樣點(diǎn)，而大壩橫縫則4 m～6 m 設(shè)置一放樣點(diǎn)。邊角前方交會(huì)法：在兩個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)或加密控制點(diǎn)上分別架設(shè)全站儀，按前方交會(huì)兩邊兩角法測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)，交會(huì)角應(yīng)在20°～155°之間，放樣點(diǎn)均正倒鏡觀測(cè)一測(cè)回。放樣完畢，用鋼尺量距法檢查放樣點(diǎn)之間的相對(duì)尺寸關(guān)系以對(duì)放樣點(diǎn)進(jìn)行檢核。

加密測(cè)站點(diǎn)放樣法：首先，在測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)或加密控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀，在擬放樣壩段倉(cāng)面選擇合適位置作為測(cè)站點(diǎn)并架設(shè)棱鏡，精確量取儀器高和棱鏡高，距離和角度（水平角、天頂距）各觀測(cè)4 測(cè)回，測(cè)量數(shù)據(jù)用筆記本電腦處理（經(jīng)過(guò)測(cè)距加乘常數(shù)、氣象、投影和地球曲率改正）后，作為加密測(cè)站點(diǎn)使用；其次，在加密測(cè)站點(diǎn)上架設(shè)全站儀，采用光電測(cè)距法放樣建筑物輪廓點(diǎn)，放樣完畢，用鋼尺量距法檢查放樣點(diǎn)之間的相對(duì)尺寸關(guān)系以對(duì)放樣點(diǎn)進(jìn)行檢核?；炷凉皦卧O(shè)計(jì)平面圖見圖3。

圖3 混凝土拱壩平面布置示意圖

5 大壩金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測(cè)量

JH 二級(jí)樞紐大壩布設(shè)有底孔、表孔等泄洪放水結(jié)構(gòu)建筑物，建筑物除砼澆筑外，還有金屬結(jié)構(gòu)安裝工程，例如底孔檢修閘門、工作閘門，表孔檢修閘門、工作門等，金屬結(jié)構(gòu)安裝要求精度極高，是測(cè)量工作重點(diǎn)關(guān)注部分，必須嚴(yán)格依照相關(guān)技術(shù)要求給予控制。

5.1 安裝測(cè)量的準(zhǔn)備

安裝測(cè)量前選擇精度和性能滿足要求的全站儀和水準(zhǔn)儀，并對(duì)全站儀的對(duì)中器、水準(zhǔn)氣泡（電子水準(zhǔn)器）、視準(zhǔn)軸誤差C、指標(biāo)差i 等以及水準(zhǔn)儀的指標(biāo)差進(jìn)行檢測(cè)和校正。

確定配套使用的測(cè)具包括：與全站儀（或經(jīng)緯儀）配套的彎管目鏡、經(jīng)過(guò)檢定的鋼帶尺（長(zhǎng)鋼尺）、微型棱鏡、鋼板尺、彈簧稱等。比較全站儀測(cè)距（直接測(cè)距和差分測(cè)距）與鋼帶尺量距差。

校核圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)、高程、角度等數(shù)據(jù)與金屬結(jié)構(gòu)提供的尺寸數(shù)據(jù)是否一致，統(tǒng)一測(cè)量放樣和驗(yàn)收時(shí)需要使用的起算參數(shù)。

5.2 直板閘門的安裝測(cè)量

直板閘門安裝需要測(cè)設(shè)專用測(cè)量控制網(wǎng)或安裝軸線與高程基點(diǎn)。

直板閘門安裝專用測(cè)量控制網(wǎng)平面和高程起算點(diǎn)測(cè)量可采用全站儀極坐標(biāo)法或邊角后方交會(huì)法，選擇距離較近、通視條件良好的等級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行。根據(jù)選用儀器的標(biāo)稱精度估算待測(cè)起算點(diǎn)的平面點(diǎn)位精度和高程精度，以滿足規(guī)范“相對(duì)于鄰近等級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位（平面和高程）限差”的要求。為保證成果的可靠性，一般觀測(cè)兩組角度，距離和高差采用正倒鏡往返測(cè)。

直板閘門安裝專用測(cè)量控制網(wǎng)一般布設(shè)成矩形或正交軸線或由它們組成的混合網(wǎng)，采用方向交匯法和差分法測(cè)距或鋼尺量進(jìn)行，并利用控制網(wǎng)幾何圖形關(guān)系校核各網(wǎng)點(diǎn)間相對(duì)誤差，以獲得專用控制網(wǎng)較高的內(nèi)部符合精度，見圖4。

圖4 矩形或正交軸線網(wǎng)圖

5.3 弧形門的安裝測(cè)量

（1）控制測(cè)量

弧形閘門安裝主要分三個(gè)高程層面進(jìn)行，從下至上依次為：底坎（包括底坎、側(cè)軌、門楣）、支承大梁（包括支承大梁和固定支鉸）、啟閉機(jī)（包括啟閉機(jī)定位螺栓和啟閉機(jī)），因此其安裝控制網(wǎng)的布設(shè)分三個(gè)層面，見圖5。底板上的控制網(wǎng)主要用于底坎、側(cè)軌、門楣的安裝。對(duì)于支承大梁和固定支鉸的安裝，需將控制點(diǎn)傳遞至其安裝平臺(tái)上。常用的方法主要有雙絲法。利用支架在支承大梁兩端的側(cè)墻附近懸掛重錘鋼絲，在專用控制網(wǎng)點(diǎn)上架設(shè)全站儀測(cè)出鋼絲的坐標(biāo)，然后分別在支鉸安裝平臺(tái)上的左右側(cè)鋼絲附近架站，采用邊角后方交會(huì)法測(cè)設(shè)架站坐標(biāo)并相互校核。此兩點(diǎn)即可作為支撐大梁和固定支鉸安裝的平面控制點(diǎn)。當(dāng)沒(méi)有設(shè)置支撐大梁的安裝平臺(tái)無(wú)法架設(shè)儀器時(shí)，亦可直接利用底板上的控制點(diǎn)進(jìn)行支撐大梁的放樣和驗(yàn)收。

弧形閘門啟閉機(jī)安裝控制點(diǎn)可利用固定支鉸安裝控制點(diǎn)采用雙絲法進(jìn)行。當(dāng)鋼絲距離測(cè)站的距離較大或不便于量距時(shí)，可采用前方交會(huì)法測(cè)量鋼絲的坐標(biāo)。

高程控制網(wǎng)一般采用閉合水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行，為避免施工過(guò)程中的損壞并便于使用，高程控制點(diǎn)一般留在已形成的混凝土豎直結(jié)構(gòu)面上，各安裝單元的高程基點(diǎn)不得少于3 個(gè)。見圖5“H1-1、H1-2”。弧形閘門各安裝層面高程控制傳遞采用豎直傳高的方法進(jìn)行。

（2）安裝測(cè)量的放樣支承大梁和固定支鉸的安裝測(cè)量

在弧形閘門的安裝中支承大梁的安裝至關(guān)重要。在支承大梁兩側(cè)放樣出支鉸中心作為支承大梁和支鉸的安裝控制線。用全站儀量距極坐標(biāo)法對(duì)支承大梁中心與孔中心線的偏差進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)量。

圖5 雙絲法安裝圖

6 總結(jié)

通過(guò)各種測(cè)量技術(shù)手段在工作中的應(yīng)用，極大的提高了測(cè)繪工作的效率和水平，有效的控制了水利工程在施工中測(cè)量技術(shù)問(wèn)題，也提高了水利工程項(xiàng)目的測(cè)量精度，為保證水利工程設(shè)計(jì)施工的質(zhì)量提供了更加可靠的依據(jù)。測(cè)繪技術(shù)人員對(duì)工程測(cè)量在工程建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行深入的分析研究，充分掌握此項(xiàng)工程測(cè)量技術(shù)的實(shí)用要點(diǎn)，提高測(cè)量自身的專業(yè)技術(shù)水平和綜合素質(zhì)，并不斷對(duì)工程測(cè)量技術(shù)進(jìn)行摸索，使其能夠更好的服務(wù)于同類型水利工程的建設(shè)，從而推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展。在JH 水利工程施工測(cè)量中，采用了先進(jìn)的電子全站儀并配合計(jì)算機(jī)、計(jì)算器等輔助工具，極大地提高了測(cè)繪工作勞動(dòng)生產(chǎn)率，有力地保障了工程質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度。