一等水準控制網在瀑布溝水電站安全監測中的應用

李先能

(國電大渡河流域水電開發有限公司檢修安裝分公司，四川樂山614900)

1 工程概況

瀑布溝水電站是大渡河干流水電梯級規劃的第17個梯級，壩址位于大渡河中游尼日河匯口上游覺托附近，地跨四川省漢源縣和甘洛縣，壩址距成昆鐵路漢源車站9km，距漢源縣城28km，對外交通條件良好。壩址控制集水面積為68512 km2，占大渡河流域面積的88.5%。

瀑布溝水電站為大渡河干流中游河段控制性水庫，工程開發主要任務是發電，兼有防洪、攔沙等綜合效益。水庫正常蓄水位高程850m，汛期運行水位高程841m，死水位高程790m，總庫容53.37億m3，其中調洪庫容10.53億m3、調節庫容38.94億m3，為不完全年調節水庫。電站安裝6臺單機容量600MW的混流式水輪發電機組，總裝機容量3600MW，保證出力926MW，多年平均年發電量147.9億kW·h。

樞紐工程主要由礫石土心墻堆石壩、左岸地下引水發電系統、左岸溢洪道和泄洪洞、右岸放空洞、尼日河引水建筑物等組成，最大壩高186m。

在壩頂上游(壩0－005.2)、壩頂下游(壩0+005.2)和心墻頂部分別布置一條縱剖面，其余縱剖面分別布置在上游壩面高程795m馬道、壩頂防浪墻上游側0－018.35坡面、下游壩面高程806m、756m、731m上。每條縱剖面上位移標點大致間隔50～70m，其中上游壩面高程795m馬道布置的縱剖面為臨時觀測標點，只在施工期和蓄水前進行觀測，各位移標點大致按等距分布。該壩面共布置8條縱剖面，沉降標點與水平位移標點同墩布置。

在左岸高程797.83m、733.54m、672.67m的灌漿平洞和右岸高程791m、731m、673m的灌漿平洞內沿廊道底板布置垂直位移標點，標點間距約50m，主要觀測心墻部位不同高程兩岸壩肩巖體在水庫蓄水初期和運行期的垂直位移。水準工作基點定期通過垂直位移基準網和雙標倒垂系統進行校核。

為使壩體表面垂直位移能夠正常觀測，必須設置校核基點和起測基點(亦分別稱水準基準點和水準工作基點)。根據有關規范和設計要求，本著點位地基堅實穩固、安全僻靜，兼顧正常觀測方便的原則，選定合適位置建校核基點和起測基點，且均為基巖標，具體分布如下所述，示意位置見圖1。

在左岸大壩下游距離壩軸線約2.5km處設置垂直位移監測控制網基準點BM02(采用基巖標，成組設置，每組三個標志)。為校核監測控制網基準點的穩定性，在左岸下游距離壩軸線約4.3km處設置校核基準點BM01(采用基巖標，成組設置，每組三個標志)。在大壩附近設置3個垂直位移監測工作基點，即壩頂左右岸灌漿。

在平洞內各布設1個巖石標，按主、副標設置，編號為B07、B08。在大壩下游右岸距離壩腳350m處設置一個雙金屬標B03。在壩下游主要沿上壩公路布置12個水準測點，標型根據地質情況可采用巖石標志、混凝土標志或單金屬鋼管標志。采用精密水準法將它們組成垂直位移監測控制網(圖1)，垂直位移監測控制網由17個測點(組)組成。

2 水準控制網觀測目的和內容

瀑布溝水電站水準控制網觀測的目的是從附近已有的水準基點(BM02水準點)引至各水準點，水準校核基點與各工作基點組成水準控制網進行聯測。

整個水準路線從BM02出發，以B03、B07為結點，經壩頂及左右岸上壩公路回到BM02，形成閉合水準環線。從BM01出發，沿公路測至BM02，形成單一水準檢核路線。垂直位移監測網水準路線全長約11km。

水準控制網按一等水準測量控制，引測段采用往返二測回進行觀測，支水準線和環線均采用往返一測回進行觀測。

3 水準控制網觀測的基本要求

觀測所用儀器為徠卡DNA03數字水準儀及配套銦瓦條形碼標尺。水準控制網測量過程中，按照《國家一、二等水準測量規范》GB12897－2006、《土石壩安全監測技術規范》SL60－94等有關規范要求進行操作。

3.1 一般規定

水準測量采用單路線往返觀測。一條路線的往返測使用同一類型的儀器和轉點尺樁或尺臺沿同一道路進行。尺臺的重量不輕于5kg，所用尺臺數為4個，分別在觀測測站的前后線路上各安置2個，滾動向施測方向移動。

(1)同一測段的往測(或返測)與返測(或往測)分別在上午與下午進行，在陰天情況下可以放寬要求。

(2)測站的視線長度、前后視距差、視線高度須符合表1規定。

表1 視線長度觀測限差表/m

(3)觀測程序采用BFFB。往測時，奇數測站:后視標尺，啟動測量;前視標尺，啟動測量;前視標尺，啟動測量;后視標尺，啟動測量。偶數測站:前視標尺，啟動測量;后視標尺，啟動測量;后視標尺，啟動測量;前視標尺，啟動測量。

(4)返測時，奇、偶測站照準標尺的程序分別與往測偶、奇測站相同。采用DNA03數字水準儀。為使觀測程序得以實施，在返測時先安置水準儀在同一支水準標尺上連續4次啟動測量測讀BFFB(或FBBF)4個數據作為往返測觀測程序的轉變，再進行返測。如在測站觀測時因碰觸儀器、標尺未穩等導致該測站作廢，也可按此方法轉變為規定的觀測程序。

3.2 觀測方法

某一測站的操作程序:

(1)首先將儀器整平。用儀器望遠鏡照準明亮的背景，轉動目鏡使十字絲線最黑、最清晰，用瞄準器瞄準標尺，轉動儀器調焦螺旋使影像清晰(上下移動眼睛，標尺和十字絲的影像不相對移動方可)。

(2)用水平微動螺旋精確照準后視標尺(利用標尺上圓水準器整置標尺垂直)，檢查儀器氣泡是否居中，啟動測量。

(3)旋轉望遠鏡，精確照準前視標尺(利用標尺上圓水準器整置標尺垂直)，檢查儀器氣泡是否居中，啟動測量。

(4)精確照準前視標尺(利用標尺上圓水準器整置標尺垂直)，檢查儀器氣泡是否居中，啟動測量。

(5)旋轉望遠鏡，精確照準后視標尺(此時，利用標尺上圓水準器整置標尺垂直)，檢查儀器氣泡是否居中，啟動測量。

3.3 間歇與檢測

(1)觀測間歇時，原則上在水準點上結束。

(2)間歇后應對間歇點進行檢測，比較任意兩尺承點間歇前后所測高差，若符合限差要求，即可由此起測;若超過限差，可變動儀器高度再檢測1次;如仍超限，則須從前一水準點起測。

(3)檢測成果保留，但計算高差時不采用。

3.4 測站觀測限差

每測站觀測時標尺2次讀數之差、高差之差及間歇點高差之差等符合表2規定。

水準網觀測其往返測不符值采用測段長度進行控制。測站觀測誤差超限，在本站發現后立即重測，若遷站后才檢查發現，則從水準點或間歇點(須經檢測符合限差)起始，重新觀測。

表2 標尺讀數之差等觀測限差表/mm

3.5 觀測中其它應遵守的事項

(1)觀測前10min應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫相近;設站時，若有強烈陽光照射須用測傘遮蔽;遷站時，應罩以儀器罩。

(2)自動安平水準儀的圓水準器，嚴格置平。

(3)在進行連續水準測量時，應使水準儀三角架的其中兩腳與水準路線的方向平行，而第三只腳輪換置于路線方向的左側與右側。

(4)除路線轉彎處外，每一測站上儀器與前后視標尺的3個位置應接近一條直線。嚴禁為了增加標尺讀數而把尺樁(臺)安置在壕坑中。

(5)在同一測站上觀測時，不得2次調焦。

(6)每一測段的往測與返測其測站數均應為偶數。由往測轉向返測時，2支標尺須互換位置，并應重新整置儀器。

3.6 觀測記錄

采用DNA03數字水準儀進行數據錄入時，儀器與計算機的串口連接后打開計算機中的Leicasurveyoffice端口設置中選擇相應的端口(COM1或COM2)及相應的儀器(DNA)，通訊參數選擇默認;在數據交換管理的相應端口中打開內存(采用儀器與計算機串口連接時使用儀器內存)或內存卡(儀器PCM卡)，打開作業組，打開選定的作業項目，將作業項目中的相應測量數據移到計算機中相應的目錄中進行編輯計算。

確認該作業組的數據編輯完畢，在計算機中刪除該作業組的數據。亦可在DNA03數字水準儀中進行操作，按DATA進入［數據管理］選擇“初始內存”在“Job:(作業項目)”，選擇相應的作業，在“Date:(數據)”，選擇“Fixpoints＆Measurements(已知點和測量點)”，按“刪除”鍵，刪除所選取的內容。

4 水準控制網成果整理

水準控制網成果整理按相關規范進行。該次控制網測量經過對觀測原始數據進行整理和計算，所有采用的觀測數據各項限差均滿足規范要求，往返不符值和環線閉合差亦滿足規范要求。水準環線精度值見表3，環線測量高程計算見表4。

按照《混凝土壩安全監測技術規范》DL/T5178—2003，近壩區巖體垂直位移量中誤差±2 mm，反算出高程中誤差允許值為1.41mm，表中高程中誤差均未超出此值，高程閉合差和單位權中誤差也未超過其允許值，均滿足設計要求。

5 結語

水準控制網觀測用于大壩垂直位移校核基點和起測基點校測，對大壩垂直位移觀測具有重要意義，因此，做好該項工作非常重要。

此次水準網施測過程中筆者有以下幾點體會:

表3 水準環線精度值表

表4 一等水準網(環線)成果表

(1)測前須對所用儀器進行檢定，并對水準尺進行標定，這是工作順利進行的首要條件。

(2)施測過程中要盡量做到儀器由專人操作，定人、定崗位，避免因不同人員操作習慣不一樣而引起較大誤差。

(3)在線路條件差的路段盡可能多做一些間歇點，以減少重測工作量。

(4)在正式進行控制網測量前，先進行草測，對測站點和立尺點用油漆等作出明顯標志，避免正式施測時的頻繁超限。

［1］國家一、二等水準測量規范，GB－T－12897－2006［S］.