工程測量在白鶴灘水電站洞室群中的應用

陳連明，曹官軍

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 611730)

1 工程概述

白鶴灘水電站的開發任務以發電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效用，是西電東送骨干電源點之一，電站裝機容量約16000MW。導流隧洞進口高程585m，出口高程574m。其中1#導流洞開挖長度為2007．63m、2#導流隧洞開挖長度為1791．31 m、3#導流隧洞開挖長度為1584．82m。開挖斷面為城門洞形，寬×高分別為:進口漸變段(22．5～28．5)m ×27m、19．7m ×24．2m、20．5m ×25 m、21．5m ×26m，共計7 種類型。

我單位承建的導流洞土建及金屬結構安裝工程具有以下特點:導流洞開挖長度長、斷面尺寸大、開挖、支護和混凝土工程量大、開工晚、工期緊、施工強度極大、地質條件復雜。

在高強度、高質量的施工環境下，測量工作作為工程的關鍵服務性工作必須提前規劃，從而為工程的規劃、設計、施工、竣工及運營管理各個階段做好服務，滿足工程服務要求。

2 控制點的布設

工程測量的內容包括控制網的建立、地形圖測繪、施工放樣、質量檢測及變形監測，控制網的建立是測量工作中最重要的工作。洞室施工控制網的特點:施工控制網要求精度高、控制點的密度大、控制范圍小、受施工干擾大，使用頻繁。白鶴灘水電站兩岸地形高差大，地貌呈典型的V型山谷，洞內線路長、施工機械多，通風條件差，煙塵、噪音、震動、視線遮擋、地下洞室交叉開挖施工等對控制網點的埋設和觀測影響較大。

導線控制網的特點:單線推進速度快，布設靈活，容易克服地形障礙和穿過隱蔽地區，邊長直接測定，精度均勻，能夠滿足洞室開挖的特點及精度。針對白鶴灘水電站導流洞工程的特點，首先選擇布設了導線控制網，布設形式見圖1、2。在確定好控制網的形式后，通過圖上選點、現場踏勘，首先保證進、出洞口有三個已知點，進出洞口點與相應的定向點通視，然后其他控制點根據隧洞的軸線及現場情況逐步布設，原則上直線段按150m左右布設，曲線段根據曲線半徑布設。另外，在距邊墻位置50cm左右并避開管線等遮擋物以及考慮變壓器和空壓機對測量精度的影響，當洞室開挖至導線設計邊長的2～3倍時進行一次延伸測量。由于白鶴灘水電站地應力較高，經常出現掉塊及巖爆現象，因此，選點、埋點一定要找有經驗的測繪人員選設，當有橫洞連接時可連接成閉合環進行閉合導線測量。首級控制網采用業主提供的二等控制點(觀測墩)，施工導線控制網等級為四等。

3 導線控制網作業技術要求

(1)作業技術依據。

①《水電水利工程施工測量規范》DL/T5173-2012。

②《國家三、四等水準測量規范》GB/T 12898—2009。

③《中、短程光電測距規范》GB∕T16818-2008。

④《國家三角測量規范》GB∕T17942-2000。

圖2 交叉雙導線網示意圖

⑤按合同要求執行業主、監理所指定的技術要求。

(2)采用的基準和系統。

坐標系統:白鶴灘平面直角坐標系。

高程系統:1985年國家高程基準。

投影面:680m。

(3)相關技術要求見表1～3。

表1 所使用的儀器名稱、型號、檢驗情況及主要技術要求表

表2 內業計算數字取位要求表

表3 水平角方向觀測法技術要求表

(4)觀測情況。

在白鶴灘水電站導流洞工程中，導線控制網采用徠卡TCRA1201+自動馬達進行施測。實測前，對儀器進行檢校，觀測前30min將儀器涼置，使儀器與外界氣溫趨于一致，嚴格進行對中整平，檢查測站、后視、前視腳架的扭轉受壓情況，避免受力作業，水平角觀測一般采用方向觀測法、分組方向觀測法、全組合測角法;導線控制網主要采用方向觀測法或左右角法;垂直角采用三絲法或中絲法(髙程控制測量采用全站儀測量垂直角及邊長解算，其成果精度可以達到四等水準精度，滿足施工需要)，觀測前認真丈量儀器高，丈量誤差在1mm內，測站觀測完成后在檢查測量數據滿足規范要求的情況下再丈量一次儀器高，若兩次丈量誤差在允許范圍內則進行下一測站的施測，測量記錄應按照規范要求進行，施測完成后進行測量平差，平差完成若滿足規范要求，則將控制點資料上報監理，經批復后使用，并定期維護、復測。

4 施工測量

導線控制網完成之后，應定期對控制網進行維護及復測，施工過程中因受施工工序及施工環境影響，控制點的布設及維護難度相當大，因此，在施工過程中一定要加強對施工主控制點的維護。在白鶴灘水電站導流洞工程中，因為工期緊，開挖過程中采用了相向開挖、單向開挖及同向開挖(追隨開挖)，開挖形式見圖3，開挖的形式也決定了洞室的貫通形式。因此，在如此高強度及環境差的條件下，對測量的組織、管理是一個很大的挑戰。

圖3 開挖形式圖

在施工放樣前，首先組織圖紙會審，對圖紙及相關技術修改通知單進行審核，審核無誤后對測量資料及測量程序(CASIO5800)進行整理、編輯、校核，校核無誤后進行施工放樣，放樣主要采用極坐標放樣或后方交會法放樣，放樣成果經校核無誤簽字后進行移交和存檔。

5 開挖貫通測量

在施工前應進行貫通誤差分析，對貫通誤差進行預計，進一步對測量方案及精度進行調整，保證準確貫通。

貫通測量包括平面測量和高程測量兩個部分。貫通誤差分為縱向貫通誤差、橫向貫通誤差和髙程貫通誤差三部分，其中水平面內沿中心線方向的縱向貫通誤差分量僅對貫通有距離上的影響，對其要求較低;水平面內垂直于中心線方向的橫向貫通誤差分量對隧洞的質量有直接影響，因此，要重點控制橫向貫通誤差;鉛垂線方向的髙程貫通誤差分量對坡度有影響，現階段均采用2s及以上精度的儀器作為放樣及控制點加密的主要工具，因此，髙程貫通誤差一般比較容易控制。由此可見，橫向貫通誤差作為考慮貫通的重要方向，一定要對橫向貫通誤差進行充分的誤差分析、預計、評估，選擇最優方案，保證貫通質量。貫通情況見圖4。

圖4 測量貫通示意圖

一般來說，考慮地面測量條件要優于地下，故對地面控制測量的精度要求可高一些。因此，我們將地面控制測量誤差對貫通的影響作為一個獨立的因素予以考慮，將地下兩端相向掘進的隧洞中導線測量的誤差對貫通的影響各作為一個獨立因素。設隧洞設計的貫通橫向誤差為△，根據測量中的等影響原則，則各獨立因素測量誤差的允許值為。

在貫通測量中，為了保證貫通測量的精度，應注意以下幾個問題:

(1)注意原始資料的可靠性，對起算控制點首先要進行復測并保證準確無誤。

(2)各項測量工作都要有可靠的獨立檢驗，要進行復測復算，防止產生粗差。

(3)對于精度要求高的重大貫通工程，要采取提高精度的必要措施，例如:盡可能增大導線的邊長，設法提高儀器和目標的對中精度，或采用三聯腳架法等

(4)及時對觀測成果進行精度分析，并與預計的貫通誤差進行分析、對比，必要時返工重測。

(5)開挖過程中要及時進行測量，并根據測量成果調整開挖方向及坡度。

洞室開挖完成后進行貫通測量，對貫通測量進行精度分析與精度評定，編寫技術總結。隧洞貫通后實際偏差的測定是一項重要的工作，貫通后要及時地測定實際的橫向和豎向貫通偏差，以對貫通結果作出最后評定，驗證貫通誤差預計的正確程度，總結貫通測量的方法和經驗。

若貫通偏差在設計允許范圍之內，則認為貫通測量工作成功地達到了預期目的;若存在貫通偏差，將影響隧洞斷面的修整。因此，應采用適當的方法對貫通后的偏差進行調整。

在測定貫通隧洞的實際偏差后，須對中線和腰線進行調整。

①中線的調整。

隧洞貫通后，如果實際偏差在設計允許范圍之內，可用貫通相遇點一端的中線點與另一端的中線點的連線代替原來的中線，作為襯砌和鋪軌的依據，而且應盡量在隧洞未襯砌洞段內進行調整，從而不牽動已襯砌洞段的中線。

當貫通面位于曲線上時，可將貫通面兩端各一中線點和曲線的起點、終點用導線連測得出其坐標，再用這些坐標計算交點坐標和轉角，然后在隧洞內重新放樣曲線。

②腰線的調整。

在實際測得隧洞兩端腰線點的高差后，可按實測高差和距離算出坡度。在水平隧洞中，如果算出的坡度與原設計坡度的相差在允許范圍內，則按實際算出的坡度調整腰線;如果坡度的相差超過規定的允許范圍時，則應延長調整坡度的距離，直到調整后的坡度與設計坡度相差在允許范圍內為止。

控制測量作為貫通測量的重要組成部分，貫通偏差的調整關系到襯砌體型的質量，因此，一定要加強控制測量的質量控制。

6 工程竣工測量

工程竣工測量是在工程竣工時對建筑物或管線等實地平面位置、髙程進行的測量工作。其目的是為了檢查施工是否符合設計要求，其對工程質量的評定將起到關鍵性作用。工程及單項工程完成后，施工單位必須進行竣工測量。竣工測量的工作內容包括控制測量、細部測量、竣工圖編繪等。竣工測量一般采用現行的《工程測量規范》、《城市測量規范》和相應的專業測量規范作技術標準。

7 結語

工程施工測量作為工程施工的基礎性測量，貫穿于工程建設的前后。我們要充分認識到工程測量的重要性，做好事前方案討論及分析、過程檢查及糾偏、事后統計及分析，只有這樣，才能做好測量服務工作。

［1］ 水電水利工程施工測量規范，DL/T5173-2012［S］．