抽水蓄能電站施工控制網的建立

文/鄭益民 福建華東巖土工程有限公司 福建福州 350003

水電工程項目中的抽水蓄能電站-般由上水庫、下水水系統、廠房、開關站等組成，在電網中起到調峰、填谷、事故備用等作用。由于抽水蓄能電站要求上下水庫的落差越大越好，同時輸水系統不宜太長，所以一般采用地下輸水系統和地下廠房結構。為了抬高落差一般上水庫位于山頂，而下水庫位于山腳，中間用地下輸水系統、地下廠房和盤山公路連接，作為抽水蓄能電站的施工控制網對上水庫、下水庫輸水系統、廠房、開關站、交通洞、通風洞、豎井、連接上下庫公路等平面位置的放樣、施工平面和高程控制及工程計量起到決定的作用，為此高精度、高質量的施工控制網是抽水蓄能電站建設優質工程的基礎。

1、抽水蓄能電站施工控制網的設計與優化

1.1 抽水蓄能電站施工控制網特點

由于抽水蓄能電站一般建造在崇山峻嶺深處，地勢險要，地形復雜，這種位于特殊地區的高精度施工控制網一般具有以下特點：(1)地勢險要，地形隱蔽，相對高差大，交通條件差；(2)通視條件差，砍伐量較大，布網難以展開，選點十分困難；(3)控制網精度要求高，最弱點點位精度要求5-10mm，觀測邊長較短，一般為500～1500m；(4)上下庫高差大，水準施測十分困難；(5)由于控制網精度要求高，對觀測儀器的精度和觀測精度要求也相應地提高；(6)交通不便，在建造觀測墩時，砂石料、水泥、水等材料搬運困難。

1.2 抽水蓄能電站施工控制網的設計與優化

針對抽水蓄能電站施工控制網的特點，在做抽水蓄能電站施工控制網設計和優化時采用以下方法：

(1)用中點多邊形、大地四邊形混合組合構建主網，主網邊長較長，一般為1500～2000m左右；

(2)為了降低觀測邊相對高差，在主網的基礎_上采用折疊網布設，邊長在500～1000m左右;如泰安抽水蓄能電站施工控制網，桐拍抽水蓄能電站施工控制網以及宜興抽水蓄能電站施工控制網；

(3)點位設計事先與水電樞紐設計人員協調，盡可能地選在將來的非開挖區和宜保護區；

(4)選點以施工使用方便和保證關鍵部位均有控制點為原則，采用觀測墩和強制對中盤；

(5)為了保證主體關鍵部位的精度，施工控制網需進行高程投影改正，投影面由設計總工師與測量工程師一起確定（一般為上下庫平均高程）；

(6）有必要時，施工控制網設計時與業主協調同時考慮兼顧變形監測網設計，將來作為變形監測點的觀測墩在建造時采用鉆孔樁直接埋設在基巖上，如江蘇宜興抽水蓄能電站施工控制網。

2、平面施工控制網設計

(1)根據工程建設規模、施工放樣精度要求，確定施工控制網精度等級。因抽水蓄能電站地形高差大，地勢陡峭，平面網、高程網分開處理。

(2)平面施工控制網的技術設計應在全面了解工程建筑物的總體布置、工區的地形特征的基礎上進行。設計前應收集測區已有的地形圖、規劃勘測設計階段布設的控制點、樞紐建筑物總平面布置圖。

(3)整體1次布設全面網，控制網必須覆蓋建筑物施工范圍，能滿足建筑物的施工測量要求，避開受建筑物施工、邊坡開挖等影響區域，保證隧洞進出口及施工支洞口附近壩址區、擬建永久公路等附近區域需布沒有控制點。

(4)為保證控制點精度，圖形應有足夠強度，每個點有3條以上的不同名獨立基線相連。因為各個點的可靠性與點位無直接關系，而與該點連接的基線數有關，點上連接的基線數越多，點的可靠性就越高。

(5)控制點布設要有針對性，密度要適中.隧洞口、壩址等區城控制點密度大些，公路區域控制點密度小些。

（6）為了保證施工控制網觀測精度，并剔除粗差，施工控制網設計優化時盡可能保留多余觀測值，采取邊角網觀測。

2.1 水平角觀測

（1）水平角采用方向觀測法測量4個測回，水平角觀測應盡可能采用自動化且精度較高的儀器（如Leica TS60系列）。

（2）觀測進行選擇在陰天進行，條件允許可以在晚上進行。

（3）水平角觀測限差應滿足規范要求。

2.2 天頂距測量

（1）天頂距觀測與邊長采用同臺儀器同時段觀測。

（2）各邊天頂距采用對向觀測。

（3）天頂距采用中絲法觀測至少4個測回。

（4）天頂距各項觀測指標應滿足規范要求。

2.3 邊長觀測

（1）采用標稱精度±（1mm+1ppm）全站儀進行人工對向光電測距。

（2）邊長觀測時將儀器設定為不進行氣象改正的斜距觀測模式。

（3）每次觀測時，測前、測后分別在儀器站和棱鏡站讀取溫度、氣壓、相對濕度。

（4）每條邊對向觀測，觀測4個測回，一個測回讀數4次。

（5）邊長觀測限差應滿足規范要求。

（6）外業采集的斜距經氣象、加常數、乘常數改正后，用水準高程和三角高程進行斜距化平，將改平后的距離投影到選定的高程面上。

2.4 GPS網測量

(1)采用標稱精度不低于規范要求的GPS雙頻接收機，采用GPS靜態測量方式進行測量。為提高效率和網的可靠性，最好采用4-6臺GPS接收機，這樣同步觀測基線數量多，可靠性提高，測量時間縮短。

(2)GPS網外業觀測

①觀測墩埋設完成后，經過一個雨季的穩定期，待觀測墩穩定后才進行觀測；

②施測前，依照測區的平均經、緯度和作業日期編制GPS衛屋可見性預報表，根據該表和接收機臺數，進行同步環圖形設計及觀測時段設計，編制出作業計劃進度表；

③衛星高度角、有效衛星數、觀測時段數、時段長度、數據采樣間隔、幾何強度因子等應符合規范要求；

④為保證GPS網中各相鄰點的邊長相對中誤差達到要求，對距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線；

3、高程施工控制網的建立

各等級水準觀測，需待埋設的水準標石穩定后方可進行。按照相應等級的水準測量規范對擬投入的水準儀、水準尺等檢驗合格后才能投入觀測。每天觀測前應按相關規范測定水準儀的i角，其未超過限差規定才可進行觀測，一般采用中絲法進行觀測。為了確保施工階段與將來變形觀測時起算的一致性，也便于施工控制網的復測及水準點的校核，應埋設3個水準基點。施測水準線路應讀取溫度、濕度，后期應進行尺長改正。三等光電測距三角高程由外業所得斜距經氣象、加常數、乘常數改正后，再由天頂距、儀高、鏡高求出高差，天頂距應先經過大氣垂直折光改正。

結語：

抽水蓄能是目前電力系統最可靠、最經濟、壽命周期最長、容量最大的儲能裝置。未來也越來越多的抽水蓄能電站開發建設，GPS網與三角形聯合組網的技術方法將越來越普遍的應用在工程案例當中。