大雅河水利樞紐工程大壩變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽 110006)

1 工程概況

大雅河水利樞紐工程以夾道子水庫建設(shè)為主，位于遼寧省本溪市桓仁縣境內(nèi)大雅河流域中上游，是大雅河上的控制性工程，是一座以供水、發(fā)電、防洪、灌溉為主，養(yǎng)殖和旅游業(yè)為輔的中型水利樞紐工程。目前水庫大壩主體已基本完工，大壩的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)已隨工程進(jìn)展埋設(shè)完成，壩體上共布設(shè)15個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)和15個(gè)垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，壩體兩側(cè)山上布設(shè)2個(gè)新埋設(shè)的工作基點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)要求，變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的首次測(cè)量工作需在冬季前完成。

已有資料包括該地區(qū)1∶2000地形圖；夾道子水庫工程施工控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果；該地區(qū)國家三角點(diǎn)成果，國家水準(zhǔn)點(diǎn)成果。

2 大雅河水利樞紐工程大壩變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)方案

2.1 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)坐標(biāo)高程系統(tǒng)

根據(jù)大雅河水利樞紐工程管理局的要求，夾道子水庫大壩變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的平面及高程系統(tǒng)與施工控制網(wǎng)保持一致。工程變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954年北京坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)采用1956年黃海高程系。

2.2 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)

按照《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》中關(guān)于大壩變形監(jiān)測(cè)的精度要求，水平位移量允許中誤差為±3mm，為滿足工程變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求，水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)等級(jí)為二等?；鶞?zhǔn)點(diǎn)即夾道子水庫工程施工控制網(wǎng)起算點(diǎn)，為國家三角點(diǎn)老禿頂子及四方頂。工作基點(diǎn)為夾道子水庫工程施工控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果中的C2、G2、G3。大壩的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)已隨工程進(jìn)展埋設(shè)完成，壩體上布設(shè)15個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(編號(hào)為J1～J15)、壩體兩側(cè)山上布設(shè)2個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(編號(hào)為BL、BR)。工程采用工作基點(diǎn)對(duì)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)如右圖所示。

各期的變形監(jiān)測(cè)應(yīng)采用相同的布網(wǎng)方案和觀測(cè)方法，采用同一儀器設(shè)備，人員相對(duì)固定，采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和計(jì)算方法。

2.3 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)

水平位移檢測(cè)網(wǎng)示意圖

水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)使用全站儀，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)，水平角觀測(cè)采用方向觀測(cè)法，邊長采用光電測(cè)距法。作業(yè)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溫度、氣壓，并輸入到儀器內(nèi)，儀器自行進(jìn)行氣象改正，氣象數(shù)據(jù)測(cè)定的時(shí)間間隔為每邊觀測(cè)始末，數(shù)據(jù)取用為每邊兩端平均值。外業(yè)觀測(cè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》中關(guān)于水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)量、水平角觀測(cè)、光電測(cè)距的相關(guān)要求。

水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的技術(shù)要求見表1，水平角方向觀測(cè)法的技術(shù)要求見表2，光電測(cè)距作業(yè)技術(shù)要求見表3。

表1 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求

表2 水平角方向觀測(cè)法的主要技術(shù)要求

表3 光電測(cè)距的主要技術(shù)要求

注a-標(biāo)稱精度中的固定誤差，mm；b-標(biāo)稱精度中的比例誤差系數(shù)，mm/km；D-測(cè)距長度，km。

2.3.1 外業(yè)觀測(cè)注意事項(xiàng)

待儀器溫度與外界氣溫一致后，在成象清晰、目標(biāo)穩(wěn)定的情況下開始觀測(cè)；儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，平穩(wěn)均勻，制動(dòng)螺旋不宜擰得過緊，微動(dòng)螺旋盡量使用中間部位；精確照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，微動(dòng)螺旋最后為旋進(jìn)方向；儀器與反射棱鏡按出廠要求配套使用，未經(jīng)驗(yàn)證，不得與其他型號(hào)的相應(yīng)設(shè)備互換使用；記錄天氣情況、溫度、荷載等情況。

2.3.2 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差起算點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)

采用全站儀對(duì)工作基點(diǎn)G2、G3之間的邊長進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與施工控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果進(jìn)行比較，結(jié)果見表4。

表4 邊長比較 (單位：m)

由上表可知G2、G3兩點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定，可作為工程的平差起算點(diǎn)。

2.3.3 平差計(jì)算

平差處理軟件采用現(xiàn)代測(cè)量控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包。

首先對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將所測(cè)的斜距經(jīng)過加、乘常數(shù)改正后轉(zhuǎn)化為平距，平差采用嚴(yán)密的平差方法。平差計(jì)算前，對(duì)外業(yè)觀測(cè)記錄手簿、平差計(jì)算起始數(shù)據(jù)進(jìn)行100%的檢查校對(duì)。

水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差計(jì)算取位按表5執(zhí)行。

表5 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差計(jì)算取位

2.3.4 精度評(píng)定

外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后對(duì)水平位移監(jiān)測(cè)的測(cè)角中誤差、測(cè)邊中誤差、點(diǎn)位中誤差和三角形閉合差進(jìn)行了精度評(píng)定，詳見表6。

表6 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)精度評(píng)定

從表6可以看出，本工程測(cè)角中誤差、測(cè)邊中誤差、點(diǎn)位中誤差均滿足規(guī)范要求。三角形(G2-BL-BR)閉合差為1.6″，滿足規(guī)范要求。由此充分證明了大雅河水利樞紐工程夾道子水庫大壩水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)方案設(shè)計(jì)合理，精度可靠。

2.4 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)量

按照《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》中關(guān)于大壩變形監(jiān)測(cè)的精度要求，垂直位移量允許中誤差為±2mm，為滿足本工程垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求，垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)等級(jí)為二等。

高程系統(tǒng)：采用1956年黃海高程系。

起算數(shù)據(jù)：國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)。

采用儀器：數(shù)字水準(zhǔn)儀及與之匹配的條碼水準(zhǔn)尺。施測(cè)前，按規(guī)范要求對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。

2.4.1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布網(wǎng)方案

本工程垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)為國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)一條閉合水準(zhǔn)路線，利用基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)G3、G5、S1，水準(zhǔn)路線示意圖略。利用G3、S1布設(shè)附合水準(zhǔn)路線聯(lián)測(cè)壩體上的垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)JS1～JS15，水準(zhǔn)路線示意圖略。二等水準(zhǔn)測(cè)量主要限差見表7。

“在術(shù)前、術(shù)中和術(shù)后，醫(yī)院建立了嚴(yán)格的監(jiān)管機(jī)制，尤其是在術(shù)中進(jìn)行了三方核查?！蔽閵檴櫧榻B，“三方為手術(shù)醫(yī)師、麻醉醫(yī)師和巡回護(hù)士。首先是三方麻醉開始前對(duì)患者姓名、性別和年齡等確認(rèn)；第二是醫(yī)生切開皮膚前的二次核查；第三是在患者離開手術(shù)室前的再核查。據(jù)此，可有效預(yù)防開錯(cuò)部位等風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

表7 二等水準(zhǔn)測(cè)量主要限差 (單位：km)

注k—測(cè)段、區(qū)段或路線長度,km；L—附合路線長度,km；F—環(huán)線長度,km；R—檢測(cè)測(cè)段長度,km。

2.4.2 水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)方法

工程水準(zhǔn)測(cè)量采用單路線往返測(cè)。外業(yè)觀測(cè)采用水準(zhǔn)儀及與之匹配的條碼水準(zhǔn)尺。施測(cè)前，按規(guī)范要求對(duì)儀器進(jìn)行i角檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果滿足《國家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中對(duì)儀器i角限差的要求。

在外業(yè)觀測(cè)過程中嚴(yán)格按照《國家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中“7 水準(zhǔn)觀測(cè)”中關(guān)于“數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)”的相關(guān)要求。水準(zhǔn)觀測(cè)的視線長度、前后視距差和視線高度符合表8的規(guī)定，水準(zhǔn)觀測(cè)的限差符合表9的規(guī)定。

表8 視線長度、前后視距差及其累積差、視線高度 (單位：m)

表9 測(cè)站觀測(cè)限差 (單位：mm)

2.4.3 水準(zhǔn)測(cè)量平差

平差軟件采用現(xiàn)代測(cè)量控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包。水準(zhǔn)測(cè)量平差前加入水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差改正、正常水準(zhǔn)面不平行的改正。平差計(jì)算取位見表10。

表10 水準(zhǔn)平差計(jì)算取位

2.4.4 水準(zhǔn)測(cè)量的精度評(píng)定

各附合水準(zhǔn)路線觀測(cè)精度情況見表11。

表11 水準(zhǔn)路線觀測(cè)精度情況

每公里水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差MΔ按下式計(jì)算：

二等水準(zhǔn)MΔ≤1mm)

式中MΔ——高差偶然中誤差,mm；

Δ——水準(zhǔn)路線測(cè)段往返測(cè)高差不符值,mm；

n——往返測(cè)的水準(zhǔn)路線測(cè)段數(shù)；

R——測(cè)段長度,km。

每公里水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差MΔ=0.2mm，滿足規(guī)范要求，證明大雅河水利樞紐工程夾道子水庫大壩垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)精度可靠。

3 檢查驗(yàn)收

根據(jù)《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》的規(guī)定，測(cè)繪成果質(zhì)量通過二級(jí)檢查一級(jí)驗(yàn)收方式進(jìn)行控制，依次進(jìn)行了過程檢查、最終檢查和質(zhì)量驗(yàn)收工作。

a.過程檢查：原始測(cè)量數(shù)據(jù)及角度統(tǒng)計(jì)表記錄完整；對(duì)水準(zhǔn)儀i角進(jìn)行了檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法正確；對(duì)起算點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行了檢驗(yàn)，起算數(shù)據(jù)使用正確；項(xiàng)目組對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行了100%全面檢查，并做好過程檢查記錄。

b.最終檢查：原始測(cè)量數(shù)據(jù)及角度統(tǒng)計(jì)表記錄規(guī)范，觀測(cè)方法和成果取舍正確；工作基點(diǎn)點(diǎn)位布設(shè)及點(diǎn)位密度合理，標(biāo)石埋設(shè)穩(wěn)定；所使用的全站儀和水準(zhǔn)儀通過了質(zhì)檢部門的檢定；水平位移及垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差計(jì)算采用的起算數(shù)據(jù)正確；采用現(xiàn)代測(cè)量控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包，對(duì)水平位移及垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算，平差后各項(xiàng)精度指標(biāo)滿足規(guī)范要求。質(zhì)檢組對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行了100%全面檢查，并做好了檢查記錄。

c.質(zhì)量驗(yàn)收：起算點(diǎn)選取及分布合理，平差計(jì)算方法正確；施測(cè)方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行符合技術(shù)設(shè)計(jì)的要求；采用分級(jí)隨機(jī)抽樣法，通過對(duì)文件名及數(shù)據(jù)格式、數(shù)學(xué)精度、觀測(cè)質(zhì)量、資料質(zhì)量等檢查，未發(fā)現(xiàn)不合格項(xiàng)，受檢批成果質(zhì)量符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求；為項(xiàng)目組配備的測(cè)繪人員、儀器設(shè)備、材料和運(yùn)輸?shù)荣Y源能夠保證該測(cè)繪項(xiàng)目管理的要求；采取了有效的預(yù)防措施，使測(cè)繪過程中廢棄物排放符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，沒有發(fā)生各類安全事故。

4 結(jié) 語

變形監(jiān)測(cè)無論是在大壩、地質(zhì)、地震，還是在各種房屋建筑等設(shè)施的安全性研究方面都有著非常重要的作用。盡管目前變形監(jiān)測(cè)的手段日趨多樣化，但傳統(tǒng)的工程測(cè)量方法仍然是主要的、效率較高的方式。為了得到更高質(zhì)量、高精度的變形監(jiān)測(cè)成果，需要科學(xué)合理地布設(shè)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在大雅河水利樞紐工程夾道子水庫大壩變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)測(cè)量過程中，充分考慮了變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的特點(diǎn)和相關(guān)方的特殊要求，建立了一個(gè)可靠性高、成本費(fèi)用低以及高質(zhì)量和高靈敏度等各方面條件良好的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，在內(nèi)外業(yè)工作過程中還充分考慮了環(huán)境因素和職業(yè)健康安全因素，并研究確定了預(yù)防措施。在項(xiàng)目后期進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查驗(yàn)收工作，確保了大雅河水利樞紐工程大壩變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的成果質(zhì)量，保證了工程順利實(shí)施和安全運(yùn)行。

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