淺論水利工程測量技術

摘 要：隨著社會經濟的發展，水利工程的建設發展迅速，而水利工程測量是一項涉及專業多、范圍大的課題，水利工程測量的結果直接影響到整個項目建設的質量、成本與進度，本文針對水利工程的測量施工，探討了水利工程測量的內容。

關鍵詞：水利工程 測量 技術

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0057-01

1 水利工程各階段測量簡述

（1）在勘測設計階段，測量工作的主要任務是為水工設計提供必要的地形資料和其它測量數據。由于水利樞紐工程不同的設計階段，樞紐位置的地理特點不同，以及建筑物規模大小等因素，對地形圖的比例尺要求各不相同，因而在為水利工程設計提供地形資料時，應根據具體情況確定相應的比例尺。在水利樞紐的設計階段，隨著設計的逐步深入，設計內容比較詳細。因此對某些局部地區，如庫區、樞紐建筑區等主體工程地區，要求提供內容較詳細、比例尺較大、精度要求較高的相應比例尺地形圖。水利工程設計提供的地形圖是一種專業性用圖，因此在測量精度、地形圖所示的內容等方面都有一定的特殊要求。一般來講，與國家基本圖相比，平面位置精度要求較寬，而對地形精度要求有時較嚴。當設計需用較大的比例尺圖面時，精度要求可低于圖面比例尺，即按小一級比例尺的精度要求施測大一級比例尺地形圖。

（2）在水利樞紐工程的施工期間，測量工作的主要任務是按照設計的意圖，將設計圖紙上的建筑物以一定的精度要求測設于實地。為此，在施工開始之前，必須建立施工控制網，作為施工放樣的依據。然后根據控制網點并結合現場條件選用適當的放樣方法，將建筑物的軸線和細部測設于實地，便于施工人員進行施工安裝。此外，在施工過程中，有時還要對地基及水工建筑物本身或基礎，進行施工中的變形觀測，以了解建筑物的施工質量，并為施工期間的科研工作收集資料。在工程竣工或階段性完工時，要進行驗收和竣工測量。

（3）一個水利樞紐通常是由多個建筑物構成的綜合體。其中包括有擋水建筑物（常稱為大壩），它的作用大，在它投入運營之后，由于水壓力和其它因素的影響將產生變形。為了監視其安全，便于及時維護和管理，充分發揮其效益，以及為了科研的目的，都應對它們進行定期或不定期的變形觀測。觀測內容和項目較多，用工程測量的方法觀測水工建筑物幾何形狀的空間變化常稱之為外部變形觀測。通常包括水平位移觀測、垂直位移觀測、撓度觀測和傾斜觀測等。從外部變形觀測的范圍來看，不僅包括建筑物的基礎、建筑物本身，還包括建筑物附近受水壓力影響的部分地區。除外部變形觀測之外，還要在混凝土大壩壩體內部埋設專用儀器，檢測結構內部的應力、應變的變化情況，稱其為內部變形觀測；這種觀測常由水工技術人員完成。在這一時期，測量工作的特點是精度要求高、專用儀器設備多、重復性大。

由上所述可以看出：在水利樞紐工程的建設中，測量工作大致可分為勘測階段、施工階段和運營管理階段三大部分。在不同的時期，其工作性質、服務對象和工作內容不完全相同，但是各階段的測量工作有時是交叉進行的，例如，在設計階段為進行施工前的準備工作，亦著手布置施工控制網；而在施工期間，為了掌握施工質量，要測定地基回彈、基礎沉降等，這就是變形觀測的一部分內容；在工程階段性竣工或全部完工之后，要進行竣工測量，繪制竣工圖等，這其中又包括了測圖的工作內容。而它們所采用的測量原理和方法以及儀器又基本相同。所以我們不能將各階段的測量工作絕對分開，應看成是一個互相聯系的整體。

2 施工控制網的布設

（1）勘測階段在水利樞紐建筑區所布設的控制網，主要是為測繪大比例尺地形圖服務，控制網的設計精度，取決于測圖比例尺的大小，點位采用均勻分布。因此，控制點的密度、精度及點的分布，都不能滿足施工放樣的要求。在施工時必須重新建立施工控制網。

①施工控制網應作為整個工程技術設計的一部分，所布設的點位應畫在施工設計總平面圖上，以防止標樁被破壞。

②點位的布設必須顧及施工順序和方法、場地情況、對放樣的精度要求、可能采用的放樣方法以及對控制點使用的頻繁性等；以考慮放樣精度要求高的主要建筑物密集處為主。一般來說，由于上游的點位隨著壩身的升高，上、下游間通視將被阻擋而使一部分點位失去作用，故在布網時點位的分布應以壩的下游為重點；但為了放樣方便，布點時仍應適當照顧上游。

③河面開闊地區的大型水利樞紐以分級布設基本網和定線網為宜。對于高山狹谷、河面較窄地區的大、中型水利樞紐，在條件允許時可布設全面網，條件不具備則可采用分級布網。根據具體情況，也可布設精度高于上一級的加密網。

④在設計總平面圖上，建筑物的平面位置以施工坐標系表示。此時，直線型大壩的壩軸線通常取作坐標軸，所以布設施工控制網時應盡可能把大壩軸線作為控制網的一條邊。

⑤施工放樣需要的是控制點間的實際距離，所以控制網邊長通常投影到建筑物平均高程面上，有時也投影到放樣精度要求高的高程面上，如水輪機安裝高程面上。

目前由于全站儀的廣泛使用，使測距精度高于測角精度，邊角網及導線網也逐漸應用于水利樞紐工程的施工控制網中，控制網的精度也越來越高，更有利于大壩及其精密設備的施工放樣。

（2）平面控制網：水上土工布鋪設、水上排水板打設、船拋碎石及船拋土石方均采用GPS進行定位。陸上施工采用全站儀測量，分三步進行：第一步，按提供的控制坐標點，設置三角控制網；第二步，壩軸線各設計坐標點的測設并埋設鋼管，經監理復核后才能使用，并定期進行復測校對，同一設計斷面型式每隔200 m放出控制樁；第三步，在200 m范圍內按50 m距離加密中心線樁、各分部工程的邊線，打設腳手架鋼管或標上紅鉛油漆，并在鋼管上定位，控制樁位置懸掛不同顏色標志，設立導標。

（3）高程控制：水準點引測到現場，按一定距離埋設并予以保護，為確保施工高程的精度，現場擬使用2個以上高程基準點，建立一條水準路線，進行標高控制。

3 施測注意事項

在投放基礎軸線時，確保架設的儀器穩定性。施測過程中，要注意旁邊的模板或鋼管堆，以免儀器碰撞或傾倒。測量人員持證上崗，嚴格遵守儀器測量操作規程作業。使用鋼尺測距須使尺帶平坦，不能扭轉折壓，測量后應即卷起。鋼尺使用后表面有污垢及時擦凈，長期貯存時尺帶涂防銹漆。測量作業完成后方可進行平差計算及內業資料整理，并將成果報監理工程師驗收，審批合格后方可作為各項工程定點放樣的依據。測量資料的計算必須由兩人用不同的方法計算，其結果一致后方可進行實地測量放樣。施工測量成果資料，圖表應予以統一編號，妥善保管，分類建檔。

4 結語

水利工程測量貫穿于水工建設的各個階段，是應用測量學原理和方法解決水工建設中相關的問題。隨著空間技術的發展，GPS精度不斷提高，它可以提供精密的相對定位，可以大量減少施工控制網中的中間過渡控制點，這在水利工程測量中將發揮極大的作用，也為水工建筑物的變形觀測提供遠離建筑物的基準點創造了條件。