抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)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(xiàng)目中的抽水蓄能電站-般由上水庫、下水水系統(tǒng)、廠房、開關(guān)站等組成，在電網(wǎng)中起到調(diào)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(tǒng)不宜太長，所以一般采用地下輸水系統(tǒng)和地下廠房結(jié)構(gòu)。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(tǒng)、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(wǎng)對上水庫、下水庫輸水系統(tǒng)、廠房、開關(guān)站、交通洞、通風(fēng)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(jì)量起到?jīng)Q定的作用，為此高精度、高質(zhì)量的施工控制網(wǎng)是抽水蓄能電站建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程的基礎(chǔ)。

1、抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

1.1 抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)特點(diǎn)

由于抽水蓄能電站一般建造在崇山峻嶺深處，地勢險(xiǎn)要，地形復(fù)雜，這種位于特殊地區(qū)的高精度施工控制網(wǎng)一般具有以下特點(diǎn)：(1)地勢險(xiǎn)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(wǎng)難以展開，選點(diǎn)十分困難；(3)控制網(wǎng)精度要求高，最弱點(diǎn)點(diǎn)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(zhǔn)施測十分困難；(5)由于控制網(wǎng)精度要求高，對觀測儀器的精度和觀測精度要求也相應(yīng)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(yùn)困難。

1.2 抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

針對抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)的特點(diǎn)，在做抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化時采用以下方法：

(1)用中點(diǎn)多邊形、大地四邊形混合組合構(gòu)建主網(wǎng)，主網(wǎng)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(wǎng)的基礎(chǔ)_上采用折疊網(wǎng)布設(shè)，邊長在500～1000m左右;如泰安抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)，桐拍抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)以及宜興抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)；

(3)點(diǎn)位設(shè)計(jì)事先與水電樞紐設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào)，盡可能地選在將來的非開挖區(qū)和宜保護(hù)區(qū)；

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

(5)為了保證主體關(guān)鍵部位的精度，施工控制網(wǎng)需進(jìn)行高程投影改正，投影面由設(shè)計(jì)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(wǎng)設(shè)計(jì)時與業(yè)主協(xié)調(diào)同時考慮兼顧變形監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計(jì)，將來作為變形監(jiān)測點(diǎn)的觀測墩在建造時采用鉆孔樁直接埋設(shè)在基巖上，如江蘇宜興抽水蓄能電站施工控制網(wǎng)。

2、平面施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

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

(2)平面施工控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)在全面了解工程建筑物的總體布置、工區(qū)的地形特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計(jì)前應(yīng)收集測區(qū)已有的地形圖、規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)階段布設(shè)的控制點(diǎn)、樞紐建筑物總平面布置圖。

(3)整體1次布設(shè)全面網(wǎng)，控制網(wǎng)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(qū)域，保證隧洞進(jìn)出口及施工支洞口附近壩址區(qū)、擬建永久公路等附近區(qū)域需布沒有控制點(diǎn)。

(4)為保證控制點(diǎn)精度，圖形應(yīng)有足夠強(qiáng)度，每個點(diǎn)有3條以上的不同名獨(dú)立基線相連。因?yàn)楦鱾€點(diǎn)的可靠性與點(diǎn)位無直接關(guān)系，而與該點(diǎn)連接的基線數(shù)有關(guān)，點(diǎn)上連接的基線數(shù)越多，點(diǎn)的可靠性就越高。

(5)控制點(diǎn)布設(shè)要有針對性，密度要適中.隧洞口、壩址等區(qū)城控制點(diǎn)密度大些，公路區(qū)域控制點(diǎn)密度小些。

（6）為了保證施工控制網(wǎng)觀測精度，并剔除粗差，施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化時盡可能保留多余觀測值，采取邊角網(wǎng)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(yīng)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(jìn)行選擇在陰天進(jìn)行，條件允許可以在晚上進(jìn)行。

（3）水平角觀測限差應(yīng)滿足規(guī)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(xiàng)觀測指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求。

2.3 邊長觀測

（1）采用標(biāo)稱精度±（1mm+1ppm）全站儀進(jìn)行人工對向光電測距。

（2）邊長觀測時將儀器設(shè)定為不進(jìn)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(shù)4次。

（5）邊長觀測限差應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（6）外業(yè)采集的斜距經(jīng)氣象、加常數(shù)、乘常數(shù)改正后，用水準(zhǔn)高程和三角高程進(jìn)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(wǎng)測量

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

(2)GPS網(wǎng)外業(yè)觀測

①觀測墩埋設(shè)完成后，經(jīng)過一個雨季的穩(wěn)定期，待觀測墩穩(wěn)定后才進(jìn)行觀測；

②施測前，依照測區(qū)的平均經(jīng)、緯度和作業(yè)日期編制GPS衛(wèi)屋可見性預(yù)報(bào)表，根據(jù)該表和接收機(jī)臺數(shù)，進(jìn)行同步環(huán)圖形設(shè)計(jì)及觀測時段設(shè)計(jì)，編制出作業(yè)計(jì)劃進(jìn)度表；

③衛(wèi)星高度角、有效衛(wèi)星數(shù)、觀測時段數(shù)、時段長度、數(shù)據(jù)采樣間隔、幾何強(qiáng)度因子等應(yīng)符合規(guī)范要求；

④為保證GPS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)的邊長相對中誤差達(dá)到要求，對距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)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(wǎng)的建立

各等級水準(zhǔn)觀測，需待埋設(shè)的水準(zhǔn)標(biāo)石穩(wěn)定后方可進(jìn)行。按照相應(yīng)等級的水準(zhǔn)測量規(guī)范對擬投入的水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺等檢驗(yàn)合格后才能投入觀測。每天觀測前應(yīng)按相關(guān)規(guī)范測定水準(zhǔn)儀的i角，其未超過限差規(guī)定才可進(jìn)行觀測，一般采用中絲法進(jìn)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(wǎng)的復(fù)測及水準(zhǔn)點(diǎn)的校核，應(yīng)埋設(shè)3個水準(zhǔn)基點(diǎn)。施測水準(zhǔn)線路應(yīng)讀取溫度、濕度，后期應(yīng)進(jìn)行尺長改正。三等光電測距三角高程由外業(yè)所得斜距經(jīng)氣象、加常數(shù)、乘常數(shù)改正后，再由天頂距、儀高、鏡高求出高差，天頂距應(yīng)先經(jīng)過大氣垂直折光改正。

結(jié)語：

抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)最可靠、最經(jīng)濟(jì)、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(fā)建設(shè)，GPS網(wǎng)與三角形聯(lián)合組網(wǎng)的技術(shù)方法將越來越普遍的應(yīng)用在工程案例當(dāng)中。