淺談猴子巖水電站變形監測控制網的建立

周 全

(四川中水成勘院測繪工程有限責任公司，四川 成都 610072)

0 引 言

猴子巖水電站的建網工作于2015年9月開始實施，施工順序為：倒垂及雙金屬標施工、觀測保護房修建、水準控制網點埋設、平面控制網點埋設。整個建網工作于2016年2月中旬全部完成。2016年3月中旬開始實施首期觀測，首期觀測連續觀測兩次，各項限差滿足規范要求后取平均值作為基準值，整個首期觀測于2016年4月底全部完成，2016年10月完成第1次復測工作。在觀測過程中，為反映點位變化的及時性，平面網和水準網基本同步觀測。最終平差成果滿足設計精度要求后，觀測成果直接作為外部變形監測的基準數據。

1 建網概述

平面監測網按照設計圖紙要求，共布設9個控制網點，點號分別為TN01～TN09(見圖1)。其中首期觀測以TN08為平面監測控制網起算點，TN08-TN03為控制網起算方向。TN03、TN07、TN08分別設置倒垂設備以校核控制點的穩定性(鉆孔深度為51 m、65 m、56 m)。平面網最短邊長為259 m，最長邊長為791 m，平均邊長為484 m，共計38個觀測方向，19 條觀測邊，按《國家三角測量規范》GB T 17942-2000中一等邊角測量技術要求實施，設計要求平差后的最弱點位中誤差應小于±2.0 mm。

水準監測控制網按照設計圖紙要求共布設13套常規水準標志，2套雙金屬標系統，沿壩址區高低線公路構成兩個環線(見圖2)。按照《國家一、二等水準測量規范》GB/T 12897-2006中相關技術規定施測。平面監測控制網的起算高程從水準監測控制網上引測，采用三角高程方式進行聯測，聯測點為水準控制網點EM01至平面監測控制網點TN08。實施過程中考慮到對監測設施的保護和整體美觀效果，倒垂和雙金屬標系統均建造觀測保護房。

圖1 平面監測控制網布置圖

圖2 水準監測控制網布置圖

平面網點觀測墩和水準網點的埋設位置均按照設計圖紙中所明確的位置進行埋設，建造大小、類型均以設計圖為準，埋設過程中由現場監理工程師對質量和技術要求進行嚴格把控，經過驗收后才能進行觀測。

倒垂孔及雙金屬標施工位置均按照圖紙中明確的位置進行施工作業，完成鉆孔經驗收合格后對倒垂系統及雙金屬標系統的設施進行安裝，最終通過安裝驗收，倒垂孔鋼保護管有效管徑需大于100 mm，雙金屬標孔全孔段孔斜需小于0.5%，才能滿足設計要求。

2 觀測實施

2.1 主要儀器設備

平面網、三角高程網采用瑞士徠卡TM30全站儀觀測，儀器測角標稱精度±0.5″，測距精度±(1 mm+1 ppm)。棱鏡采用徠卡生產的配套專用基座棱鏡，并且使用了抽風式的干濕溫度計和空盒氣壓計同時測量溫度及氣壓。水準網觀測采用天寶DiNi0.3電子水準儀及其相配套條碼銦鋼尺，標稱精度± 0.3 mm/km。倒垂觀測儀器采用四川飛翔測繪生產的ZBY-3型數顯垂線坐標讀數儀。

2.2 起算數據檢驗

在開始實施首期觀測前，TN03、TN08已和施工測量控制網進行了聯測并取得相應的坐標，雙金屬標點的高程也通過施工測量控制網中附近的網點進行聯測并取得高程。

在平面控制網每次復測后首先對倒垂網點TN03、TN07、TN08進行穩定性檢核，通過倒垂讀數變化對起算點的坐標進行修正。根據設計要求，倒垂點位移量△P大于±2 mm需對控制網點的坐標值進行修正，截至復測(第3次)的倒垂觀測統計如下(見表1)：

表1 倒垂觀測計算比較表

通過表1倒垂觀測計算成果可看出，三個倒垂點在4次觀測中位移量均小于±2 mm，所以無需進行坐標修正。由此可說明，起算基準點的穩定性均較好，可直接作為復測的計算基準點。

2.3 觀測精度統計

表2 觀測精度統計表

注:三角形閉合差執行±2.5″限差；測角中誤差執行0.7″限差；最弱邊相對中誤差不大于1/30萬。

通過表2可得，各項觀測精度指標均滿足一等邊角測量規范要求。

2.4 平差計算

衡量平差成果的精度主要通過點位中誤差和高程中誤差來判斷，在5次觀測成果中，平面網點最弱點位中誤差為1.93 mm(復測第1次)，水準網最弱點高程中誤差為±0.33 mm(復測第2次)，最弱點均滿足設計要求。統計結果見下表3：

表3 最弱點中誤差統計表 /mm

注:最弱點中誤差小于2 mm，水準每公里偶然中誤差小于±0.45 mm。水準網(低線環)于2017年3月才開始首期觀測，所以目前僅觀測3次。

3 結 語

猴子巖水電站變形監測控制網是外部變形監測工作中最為核心的一部分，其核心作用是為給外部變形監測工作提供基準數據。通過5次的觀測成果可看出，監測控制網的點位精度較高，滿足一等邊角測量規范要求。觀測過程中均嚴格按照規范要求執行，平差計算方法嚴密，最終平差后的最弱點中誤差均小于設計文件2 mm的技術要求，水準網每公里高差中數的偶然中誤差小于設計文件±0.45 mm的要求。

對于建網的合理性和觀測成果精度評價進行總結和分析，可得出以下三點結論：

(1)觀測網點的土建埋設工作非常重要，所有基準點均需埋設在穩定可靠的基巖上，且打入插筋將觀測墩與基巖表面結合為整體。

(2)使用的儀器設備等級(如TM30)對獲取高精度、高質量的觀測成果起到關鍵性作用。其次，在觀測過程中選擇好合適的觀測天氣、能見度清晰的空氣質量都能夠在一定程度上減小偶然誤差。

(3)倒垂系統對起算點的穩定性校核有非常顯著的作用，垂線坐標讀數儀的觀測精度要優于全站儀的觀測精度，從而對起算點的校核更能提供精度保障，對控制網成果的準確性有更重要意義。