白鶴灘水電站左岸尾閘井滑模施工測量控制技術

游 玉 強, 李 敏，徐 博 勇

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

白鶴灘水電站左岸尾水管檢修閘門室位于主變洞與尾水調壓室之間，與主廠房、主變洞平行布置，與主變洞、尾水調壓室中心線的距離分別為56.5 m和74 m。尾水管檢修閘門室全長374.5 m，共設8條閘門井，呈“一”字型布置，1#～8#尾閘井頂拱開挖高程為667.5 m，底部開挖高程為538 m,分南、北側，北側上層跨度為15(南側12.1)m，北側下層跨度為12(南側9.1)m，尾閘井底部流道部位與尾水連接管相連，底部均采用定型拱架澆筑，豎井段主要采用滑模澆筑，單井滑模高度為67.95 m，總高度為543.6 m。

滑模施工技術[1]在水電行業已被廣泛應用，具有連續性好、機械化程度高、結構整體性強、抗震性能好、安全性高且混凝土體形一次性成形等特點，施工優勢明顯。同時，由于滑模施工一次性成形，故對滑模施工過程中模體的糾偏控制尤為重要。傳統滑模施工的測量控制方法主要采用“重錘投點法”控制平面位置，通過測繩量測高差控制高程。因受施工現場環境及場地的約束，滑模動態監測主要依靠人工量測，受外界環境、人工操作、技術方法等因素影響，監測數據偶然誤差較大，易出現較大誤差導致數據失真進而造成混凝土形體與設計值偏差過大、甚至出現垂直度不滿足設計要求等情況，導致后期閘門無法順利下閘的惡劣影響。如何才能快速、精確地監測模體在滑升過程中出現的偏差以及模體在出現偏差后的糾偏即成為測量控制工作需要解決的首要問題。技術人員通過現場實地考察，結合設計圖紙、施工方案等進行了多次討論，從“人、機、料、法、環、測”等方面進行原因分析并進行歸納總結，最終選定使用全自動激光垂準儀、徠卡全站儀、激光水平儀等儀器設備用于控制滑模施工，并成功地在白鶴灘水電站左岸閘門井運用，形成了一整套滑模動態測量控制技術方法。筆者對該控制方法進行了闡述。

2 滑模施工采用的控制方法

根據尾閘井施工部位的設計結構要求及控制質量標準，技術人員經多次討論分析后確定其施工測量工藝及流程主要為貫通測量→平面，高程控制點預留→滑模整體控制→現場自檢與數據采集→形體數據分析。

2.1 貫通測量

貫通測量主要由高程貫通和平面貫通兩部分組成，根據尾閘井空間布置特點，在尾閘井混凝土澆筑前應對豎井貫通誤差進行分析，對貫通誤差進行分配，以達到最優的控制點精度。由于尾閘井屬于豎井，其平面貫通測量要求較高，對高程貫通測量相對精度要求較高，主要采用固定基準點方式控制后續混凝土澆筑與金結安裝測量。

傳統平面貫通測量主要采用“一井定向”“兩井定向”[2]的方式進行測量。由于受現場施工環境影響，施工干擾較大，無法采用傳統的貫通測量方式進行貫通測量。為了進一步提高貫通控制點的測量精度，經多次討論分析，首次在水電行業投入了全自動激光垂準儀(儀器參數：放大倍率：24×；物鏡有效孔徑：φ36；最短視距：0.7 m；視場角(2ω)：1°50″；向上一測回垂準測量標準偏差：±1 mm/100 m；激光下對點極限誤差：±1 mm/1.5 m；自動安平精度：±1″；自動安平范圍：2.5°；光源：激光二極管波長；上下出光：635 nm；下對點：650 nm；遙控距離：約40 m；工作溫度：-20℃～±50℃)，通過向上投點的方式進行平面貫通測量。

貫通測量前，首先在閘門井底部的尾水連接管一線和頂部的尾水管檢修閘門室一線各布設一組三等導線控制網，并對兩組控制導線進行測量。外業施測主要使用leica TCRA1201+(1″，1 mm+1 ppm)全站儀按照三等附合導線進行施測，并將溫度、氣壓等參數詳細記錄，水平角、天頂距和光電距離的測量參照《水電水利工程施工測量規范》(DL/T5173-2012)三等導線測量技術要求執行；待外業施測完畢、通過南方平差易2005或武漢大學科傻軟件進行平差計算并分析平差結果是否滿足規范要求，若超出規范則進行局部重測或整體重測，滿足規范要求后報測量監理工程師復核、審批。

導線施測完畢、在閘門井底部架設全自動激光垂準儀。為了減少因人員接觸儀器造成擾動而影響到觀測精度，特使用無線遙控器完成激光垂準儀向上、向下的投點作業。由于向上投點距離較遠，激光斑點較大，通過遙控器將激光斑點調整至最優(一般≤5 mm)。投點完畢、采用極坐標法進行數據采集。向下投點采用尾閘井底部導線控制點用徠卡小棱鏡正、倒鏡直接采集數據。向上投點通過激光十字接收靶接收激光斑點，根據尾水管檢修閘門室頂部導線控制點直接測量激光接收靶點坐標。通過旋轉激光垂準儀，每90°采集一組貫通數據，共采集四組，通過4個貫通點擬合出向上投點的最優坐標。通過對上、下井口投點數據進行對比，若貫通誤差滿足規范要求，則再次進行貫通誤差分配，從而取得最優的滑?；炷翝仓刂苹鶞庶c，為滑模施工放樣、形體控制奠定堅實的基礎。

2.2 平面高程控制點的預留

為方便實時監控滑模的施工質量，保證滑模施工的垂直度，主要采用徠卡全站儀[3]井下作業的方式進行測量控制。因此，控制點的預留和布設成為一個難題。技術人員經實地查看和討論研究后，在滑模啟滑之前安排現場人員利用橋機吊籠在尾閘井井壁每5 m高差處焊接4組角鋼，角鋼焊接時向下帶45°的傾角，待角鐵冷卻后貼上徠卡反射片，粘貼完后，將徠卡全站儀(TCRA1201+)架設于尾水連接管控制點之上，后視尾水連接管主控制點，并對第三組控制點坐標進行檢查復核，確認檢查無誤后測得井口設置反光片的高程，滿足施工精度要求后使用徠卡全站儀+彎管目鏡對井壁上所有反射片的三維坐標進行采集，采集坐標均使用正、倒鏡施測，取其坐標均值，待所有坐標采集完成后在后方進行資料整理、打印、封塑，為后續滑模施工測量做好準備。

2.3 滑模的整體控制

滑模主要由模板系統、操作平臺系統、液壓提升系統、施工測量控制系統等組成?；５恼w控制是滑模在運行中嚴格按照設計結構位置進行施工、不發生偏移的保證，又是結構部位的相對尺寸滿足設計要求及預埋件位置準確的保證。

(1)滑模的安裝與就位。首先，在尾水管檢修閘門室563.3 m高程平臺架設徠卡全站儀，采用全站儀自由設站法后視其中三個反射片目標，計算出設站點坐標[4]，并對第四個反射片的坐標進行檢查復核，確認檢查無誤后進行閘門井軸線與高程的放樣，閘門井軸線、高程放樣結束后，利用尾水管檢修閘門室的橋機將已拼裝好的模體吊入尾閘井563.3 m高程平臺，按照要求對模體進行校核、調整，使模體平面位置、頂部高程符合結構尺寸。同時，滑模操作平臺系統、液壓提升系統同步調校完成。待滑模調整完畢、使用徠卡全站儀記錄模體上、下口的實際數據偏差(模板采用6 mm厚的鋼板加工而成，模體高1.26 m,用50 mm×50 mm×5 mm角鋼作為背楞。為便于脫模，模板按一定錐度設計,上下口相差3 mm),以方便后續模體的調整。

(2)儀器安裝。操作盤是滑模[5]的主要受力構件之一，亦為滑模施工的主要工作場地，同時，操作盤也是使用全站儀和激光水平儀對模體進行監測調校最好的場地。由于操作平臺使用的是3 mm厚的花紋鋼板，按照普通架設儀器的方法不僅模體監測不能實施，甚至全站儀整平都不能去實現，對此，筆者通過測量墩的原理，用角鋼加工了一個400 mm×400 mm×1 000 mm的鋼支撐，然后把強制對中盤焊接在鋼支撐的頂端，在操作盤上選擇一個監測模體視線好、安全系數高、對現場施工影響小的位置把鋼支撐底部與操作盤的桁架進行焊接，焊接完成后，通過連接螺絲將全站儀固定在強制對中盤之上，通過測試將徠卡全站儀架設在特殊的強制對中盤之上，通過檢查儀器氣泡是否居中判斷鋼支撐的穩定性，若全站儀氣泡有波動，則需對鋼支撐進行加斜撐焊接加固，使其完全具備對模體實施監測的條件。

(3)儀器的使用與模體糾偏。在滑模施工空閑期間，將徠卡全站儀架設于強制對中盤之上，利用全站儀自由設站法[3]觀測前期預留的三個反射片坐標，計算出設站點坐標，并對第四個反射片坐標進行檢查(避免出現反射片在尾閘井施工過程中被現場施工人員以及施工人員安裝鋼筋碰撞產生坐標變化而影響到調校模體的精度)，經檢查無誤后，根據模體上口的設計數據與監測時上口的施測數據進行比對，即可很直觀地反映出模體的偏移情況。

若監測出模體發生整體傾斜，可以通過液壓控制臺關閉單邊液壓千斤頂閥門進行調整；若是模體監測出現旋轉，可以采用倒鏈牽引、改變下料順序、局部提升模體的方式進行糾偏。

2.4 現場自檢與數據采集

測量人員對模體的檢測頻次為24 h檢測3次。為實現現場施工人員對模體進行實時監測、過程調校的目的，每次在模體監測完成后，測量人員在尾閘井井壁插筋之上分別放上八個校模基準點(基準點盡量保持在同一水平面上，同邊基準點距設計邊線的距離必須相等并告知現場施工人員具體的數值)，同邊基準點之間繃線連接得到該邊基準線，使用垂線法經該邊基準線量測出基準線距模體邊的實際數值并與設計數值進行對比，該方法可以發現模體在滑升過程中是否有位移、旋轉等跡象。平整度的控制主要使用激光水平儀檢查模體上口是否處于同一高程，如有偏差，可以使用液壓控制臺，通過調整液壓千斤頂使模體上口處于同一高程；如果模體出現位移、旋轉，現場人員可以及時發現并進行快速調整，從而避免了在沒有全站儀監測的情況下模體滑升處于失控狀態?；；^程中，測量人員需對混凝土形體進行數據采集，原則上按照每天一次進行形體測量，并確保將后續形體資料上報及竣工資料整理。

2.5 形體數據分析

通過該測量控制技術的綜合運用，尾閘井滑模過程中形體質量整體受控，現已滑完6條尾閘井、共計407.4 m，測量監控共下井456次，上報斷面90條，共計2 451個形體數據點，最大偏差為18 mm，平均偏差7 mm，形體質量優良，實現了將形體控制在20 mm以內的目標，達到了預期目的，實現了“五大工程”中的精品工程和創新工程的目標。

3 測量控制技術的延伸與拓展

該技術方法在白鶴灘水電站雖然已成功應用，技術亦較為成熟，但在整體滑模運行過程中人工參與較多，自動化程度較低。隨著科技進步，解放勞動力的快速發展，施工局技術人員在未施工的閘門井滑模中積極探索新技術、新方法。目前，主要采用智能化動態監測糾偏系統，通過在模體底部安裝12組數顯傾角儀，運用集線器多路連接PLC或配數據線連接電腦將數顯傾角儀數據傳輸至井口電腦，亦可通過wifi信號將手機與數顯傾角儀直接連接，動態查看偏差情況，指導現場實施調校，從而實現了智能化動態監測糾偏，達到了解放勞動力的目的。

4 結 語

滑模施工測量控制技術在白鶴灘水電站左岸尾水管檢修閘門室閘門井混凝土澆筑施工中的成功運用，有效地解決了豎井滑模施工測量控制技術的難題，成功地為其他工程及類似滑模施工形體控制提供了強有力的技術支撐，具有顯著的借鑒意義，極具推廣價值。