對水電站高邊坡混凝土噴護工程量計算方法探討

龍 國（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072）

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對水電站高邊坡混凝土噴護工程量計算方法探討

龍 國
（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：探討了水電站高邊坡混凝土噴護表面積的計算方法，舉例介紹了高邊坡表面積的三種計算方法，并將其結果進行比較。結論是三角形計算法的計算方便、快速、高效、準確。

關鍵詞：豎直斷面法；平切斷面法；三角形法；表面積計算

1 工程簡介

某水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內大渡河上游干流上，為大渡河干流河段梯級開發規劃的第十個梯級電站，是一座以發電為主，兼有防洪等綜合利用效益的特大型水利水電樞紐工程。

壩址控制流域面積為56 648 km2，占全流域面積的73．2%，多年平均流量843 m3／s。電站采用礫石土心墻堆石壩、首部式地下引水發電系統開發。電站總裝機容量為2 600 MW，水庫正常蓄水位1 690 m，正常蓄水位以下庫容為10．15億m3，總庫容為10．75億m3，調節庫容4．15億m3，具有季調節能力。

大壩右岸壩前卸荷拉裂巖體位于筆架溝上、下支溝之間，高程約為1 720～1 842 m、樁號約（壩）0 －130 m～（壩）0－240 m，山脊單薄，三面臨空，地形陡峻，坡度65°～75°，卸荷強烈，巖體多呈塊裂結構，裂隙一般微張至張開，多構成不利組合面，天然狀態下崩塌時有發生。在暴雨、地震、爆破震動等情況下，易產生裂隙及崩塌破壞。因此，對卸荷拉裂體必須進行開挖、噴護處理。

對F0斷層以下，上游側向坡開挖線以外的環境邊坡，該區域邊坡處在單薄山脊影響范圍內，兩面臨空，巖體卸荷強烈，長大裂隙較發育，裂面多銹染，平直光滑，多張開，巖體以塊裂結構為主，邊坡易產生較大的滑塌破壞。總體邊坡穩定性差，巖體為Ⅳ類，針對現場開挖揭示的地質情況，對影響施工安全的確定性危石進行加固處理或清除。為了保障大壩施工及運行期安全，必須清坡、支護，表面進行混凝土噴護處理。

2 探討混凝土噴護面積計算方法

在工程監理測量過程中，工程計量是一項非常復雜而重要的工作，對工程月底的計量及竣工計量需花費大量時間，業主不僅要求出具的資料真實、準確，而且要求施工單位計量資料具有時效性，監理單位要及時審批。

某水電站高邊坡混凝土噴護后的凹凸不平局部曲面形狀，收方計量利用全站儀在混凝土噴護范圍內采集地形點數據。如果數據采集點過于密集，會加大測量的工作量以及計算工作難度；如果數據采集點太稀，對計算的混凝土噴護工程量不準確。按測量規范要求采集地形點的間距控制在2～5 m內，能滿足工程計量要求。

那么，采用什么方法來計算混凝土噴護表面積，才更接近實際噴護工程量是值得測量技術人員探討的問題。本文就常用豎直斷面法、平切斷面法、三角形法來計算混凝土噴護表面積，并分別進行探討。

2．1 豎直斷面法計算表面積

將混凝土噴護范圍內實測的坐標數據點用南方成圖軟件生成等高線，在噴護范圍內確定一條水平基準線，垂直于基準線按3～5 m間距剖斷面，斷面線上按1 m間隔取點。當然也可以直接按樁號實地進行斷面測量，噴護面是凹凸不平的曲面，生成的斷面線是折線。兩斷面之間噴護表面積Si＝相鄰兩斷面線平均長度乘以斷面間距。則：噴護范圍內總表面積

2．2 平切斷面法計算表面積

將混凝土噴護范圍內實測的坐標數據點用南方成圖軟件生成等高線，按5 m等高距水平平切，相鄰

兩平切斷面面積之差為Si，斜坡面與水平面的夾角φ＝

式中 h——為頂部與低部平切斷面的高程之差；

D——為頂部與低部平切斷面范圍線的水平距離。

2．3 三角形計算法計算表面積

利用采集實測點組成三角形的三個頂點A、B、C，坐標分別為：A（x1，y1，H1），B（x2，y2，H2），C（x3，y3，H3）根據立體幾何分別計算三角形的三邊斜長：

根據（1）、（2）、（3）、（4）式，利用海倫公式計算三角形的表面積：

3 某水電站右岸環境邊坡混凝土噴護表面積計算實例

3．1 豎直斷面法計算表面積實例（見圖1、表1）

圖1 部份豎直斷面示意

表1 豎直斷面法計算表面積

本例用豎直斷面圖法計算表面積，在混凝土噴護范圍內，根據表1計算總表面積8 591．68 m2。存在的問題主要有：

（1）剖面線上的取點稀密直接導致剖面線的長度變化；

（2）兩斷面間理論距離與實地距離的間距系數難以確定，而且間距系數每段不同，誤差較大。

多數施工單位按此方法計算，但均未乘間距系

數，比實際噴護的表面積偏小。

3．2 平切斷面法計算表面積實例（見圖2、表2）

本例用平切斷面法計算表面積，在混凝土噴護范圍內，根據表2計算總表面積11 450．08 m2。存在的問題主要有：

（1）斜坡面是凹凸不平的曲面，標定的位置不同，斜坡面與水平面的夾角就不同；

（2）平切斷面等高距的取值不同，均影響表面積最終結果。

圖2 部份平切斷面

表2 平切法計算表面積

少數施工單位按此方法計算。比實際噴護的表面積偏大。

3．3 三角形法計算表面積實例

方法：打開南方成圖軟件CASS70，用采集的數據成圖→工程應用→計算表面積→根據坐標文件→組成三角形→表面積計算。表面積計算結果用Excel打開Program Files→CASS70→System→Surface．log文件如表（3）。

本例在混凝土噴護范圍內由440個三角形組成，最大面積50．67 m2，最小面積0．58 m2，平均面積為23．02 m2，噴護總表面積10 127．35 m2。

用三角形法計算表面積有如下優點：

（1）按測量規范要求的間距均勻采集噴護面的地形點，方便、快速、準確，計算的表面積接近實際噴護的表面積；

（2）表面積計算過程清楚、詳細。

三角形法計算表面積已用于某水電站大壩左右岸壩肩高邊坡、拉裂體、環境邊坡、料場及公路的高邊坡噴護面積計算。受到業主及各施工單位的好評。本例中表3共59頁。為了降低紙張成本，可通過Excel VBA編一小程序排版打印，可減少紙張三分之二。三角形編號為1、440的三角形表面積計算示例見圖3。

4 結束語

本例是針對環境邊坡混凝土實際噴護面計算的表面積。通過上述三種方法對噴護表面積計算結果進行比較，采用三角形法計算表面積準確可靠、計算過程清晰。同時，業主、監理、施工單位在計量審核過程中能統一計算方法，做到無爭議的規范計量，可為其它工程廣泛應用。

事實上，有些重要部位開挖是有設計坡比要求的，但在施工中難免局部有嚴重超欠挖，而不滿足設計坡比要求的混凝土噴護面，并經相關專業簽字認可，但又要按設計坡比計算，同時還要考慮開挖的允許誤差值，混凝土噴護的表面積用三角形法又該如何計算呢？本文意在拋磚引玉，還需進一步探討。

圖3 三角形網平面

表3 用三角形法計算表面積　m2

參考文獻：

［1］ 顧孝烈，鮑峰，程效軍．《測量學》［M］．同濟大學出版社，2006（8）．

［2］ 《水電水利工程施工測量規范》（DL／T 5173－2012）［S］．國家能源局發布，中國電力出版社，2012．

簡訊

我院取得工程勘察勞務類（工程鉆探）資質證書

根據《工程勘察資質標準》、《工程勘察資質標準實施辦法》和四川省住房和城鄉建設廳相關規定，我院市場經營部會同人力資源部與勘察中心等部門，于2015年8月正式啟動工程勘察勞務類（工程鉆探）資質申報工作。2016年1月13日，四川省住房和城鄉建設廳發布了《關于建設類企業行政許可審批決定的通告》，我院通過審核并取得證書。

（本刊編輯部）

作者簡介：龍 國（1965－），男，四川安岳人，高級工程師，從事水電工程監理工作。

收稿日期：2015-04-09

中圖分類號：TV544

文獻標志碼：B

文章編號：1003－9805（2016）01－0080－04