淺析工程測量在JH 二級樞紐混凝土高拱壩中的運用

馬生龍

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著國內(nèi)水利水電工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展進步，由于拱壩自身先進的技術(shù)要求，可靠合理的受力，工程中節(jié)省了大量混凝土，近年來水利水電建設(shè)工程領(lǐng)域混凝土高拱壩成為大多水利工程的優(yōu)先設(shè)計考慮壩型。在拱壩施工過程中，如何利用先進的測量設(shè)備，可靠的測繪技術(shù)手段，很好地依據(jù)圖紙設(shè)計控制好大壩體型，及各項水工建筑體型，顯得尤為重要。通過以往拱壩建設(shè)的經(jīng)驗及結(jié)合在建項目，探討出一套測量控制、放樣及砼模板檢測方法。此測繪的成果不再僅僅局限在單一的拱壩項目，還可以此為基礎(chǔ)，展開各項測繪理念的傳遞和共享，本文就此展開分析。

1 工程概述

JH 二級樞紐由混凝土拱壩、水墊塘及二道壩、發(fā)電引水系統(tǒng)和電站、生態(tài)放水洞、過魚設(shè)施等建筑物組成。混凝土拱壩為拋物線型雙曲拱壩，壩頂高程880.5 m，最大壩高167.5 m，壩頂全長288.4 m。

2 大壩施工控制網(wǎng)的復測加密

施工控制網(wǎng)是整個大壩控制測量中的控制依據(jù)，在大壩施工前必須對業(yè)主提供的控制網(wǎng)點做復核測量，當點位布置不合理或無法滿足施工要求時要做加密控制，JH 二級共布設(shè)11 個首級控制網(wǎng)點（R301～R311），由于控制點高差過大，為減小仰角過大產(chǎn)生的測量誤差，在大壩上游側(cè)導流洞頂部及740 抗剪洞頂部加密布設(shè) 2 個控制點（JM01、JM02）。

（1）基準點（線）檢核。在工程開工前，應搜集施工區(qū)現(xiàn)有地形圖和必要的地質(zhì)資料以及樞紐建筑物總平面布置圖，依據(jù)有關(guān)測量規(guī)范和招投標文件資料，對監(jiān)理工程師移交的平面控制網(wǎng)點、高程控制網(wǎng)點及其資料和數(shù)據(jù)進行復核驗算。

（2）控制點加密。JH 水電站首級控制網(wǎng)作為電站工程的測量基準，在工程開工前已由業(yè)主完成。由于首級控制網(wǎng)點均布設(shè)在左右岸坡較高部位，離施工區(qū)域較遠，無法滿足大壩開挖、澆筑以及金屬結(jié)構(gòu)安裝等工程測量要求。

加密布設(shè)的施工測量控制網(wǎng)，平面網(wǎng)采用三等邊角網(wǎng)形式測設(shè)，高程網(wǎng)主要以國家二等精密水準網(wǎng)為主，以光電測距三角高程網(wǎng)為輔。加密布設(shè)的施工測量控制網(wǎng)，在觀測實施前應制定詳細的技術(shù)方案，嚴格按施工測量規(guī)范和設(shè)計技術(shù)標準進行測量作業(yè)，見圖1。

圖1 JH 二級樞紐控制網(wǎng)布置圖

3 大壩壩肩槽開挖放樣

施工預裂孔測量放樣工藝流程：測量準備工作→加密導線點測設(shè)→預裂孔位放樣程序編寫→預裂孔位放樣程序上載全站儀→編輯預裂孔位坐標編輯→預裂孔位坐標上載全站儀→預裂孔位實地放樣→預裂孔位放樣成果表編制→預裂孔爆破效果檢查。

預裂孔位放樣前，技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計開挖體型、開挖分區(qū)、施工順序，結(jié)合上一層開挖爆破所揭露的地質(zhì)情況進行預裂孔布設(shè)，使之與現(xiàn)場實際情況緊密結(jié)合，便于前方施工，并通過預裂孔布設(shè)來控制、規(guī)劃開挖工作。邊坡開挖之前首先根據(jù)圖紙推算出要開挖范圍所有拐角三維坐標，分段進行布孔，見圖2。

圖2 預裂孔位平面布置示意圖

4 大壩混凝土澆筑立模、放樣

混凝土澆筑階段按設(shè)計圖紙的要求進行建筑物的立模細部放樣，各項精度和技術(shù)要求，遵守《水電水利工程施工測量規(guī)范》（DL/T 5173-2011）及JH 水電站工程的規(guī)定。模板架設(shè)后的檢查結(jié)果記入測量檢查成果表。對于光滑度要求高的建筑物，檢查和放樣可采用同一測站點。特殊部位的模板，可利用放樣的輪廓點進行檢查。如檢查不合格，向立模單位提出調(diào)整要求，直至調(diào)整后檢查合格為止。測量工作完成后，及時向施工單位或質(zhì)檢部門提交測量放樣單測量檢查成果單。分項工程放樣結(jié)束后，整理并保存的測量資料有：現(xiàn)場施工放樣記錄、放樣計算資料、放樣草圖底稿、測量放樣成果、測量檢查成果。

大壩澆筑施工放樣可采用直接由等級控制點放樣建筑物輪廓點，或由加密測站點放樣建筑物輪廓點兩種方法。具體采用何種放樣方法根據(jù)現(xiàn)場條件而定，總的原則是當澆筑壩段各部位均與測量控制點通視且測距邊長在300 m 以內(nèi)時，采用第一種放樣方法，否則采用第二種方法。

等級控制點放樣法：可采用光電測距極坐標法或邊角前方交會法。光電測距極坐標法：首先，在測量基準點或加密控制點上架設(shè)全站儀，后視控制點并檢查另一控制點，應注意后視邊長要大于前視放樣測距邊長；其次，根據(jù)《大壩放樣測量數(shù)據(jù)手冊》放樣各建筑物輪廓點，測放均要求正倒鏡觀測一測回，并精確量取儀器高和棱鏡高，測角和測距須滿足有關(guān)規(guī)范要求；最后，大壩放樣點應能滿足施工需要，應在上下游壩面及左右橫縫以及預留孔洞等位置如廊道、電梯井、觀測室測設(shè)放樣點，放樣點的密度以3 m～6 m 距離為宜，其中大壩上下游壩面應2 m～3 m 設(shè)置一放樣點，而大壩橫縫則4 m～6 m 設(shè)置一放樣點。邊角前方交會法：在兩個測量基準點或加密控制點上分別架設(shè)全站儀，按前方交會兩邊兩角法測設(shè)放樣點，交會角應在20°～155°之間，放樣點均正倒鏡觀測一測回。放樣完畢，用鋼尺量距法檢查放樣點之間的相對尺寸關(guān)系以對放樣點進行檢核。

加密測站點放樣法：首先，在測量基準點或加密控制點上架設(shè)全站儀，在擬放樣壩段倉面選擇合適位置作為測站點并架設(shè)棱鏡，精確量取儀器高和棱鏡高，距離和角度（水平角、天頂距）各觀測4 測回，測量數(shù)據(jù)用筆記本電腦處理（經(jīng)過測距加乘常數(shù)、氣象、投影和地球曲率改正）后，作為加密測站點使用；其次，在加密測站點上架設(shè)全站儀，采用光電測距法放樣建筑物輪廓點，放樣完畢，用鋼尺量距法檢查放樣點之間的相對尺寸關(guān)系以對放樣點進行檢核。混凝土拱壩設(shè)計平面圖見圖3。

圖3 混凝土拱壩平面布置示意圖

5 大壩金屬結(jié)構(gòu)安裝施工測量

JH 二級樞紐大壩布設(shè)有底孔、表孔等泄洪放水結(jié)構(gòu)建筑物，建筑物除砼澆筑外，還有金屬結(jié)構(gòu)安裝工程，例如底孔檢修閘門、工作閘門，表孔檢修閘門、工作門等，金屬結(jié)構(gòu)安裝要求精度極高，是測量工作重點關(guān)注部分，必須嚴格依照相關(guān)技術(shù)要求給予控制。

5.1 安裝測量的準備

安裝測量前選擇精度和性能滿足要求的全站儀和水準儀，并對全站儀的對中器、水準氣泡（電子水準器）、視準軸誤差C、指標差i 等以及水準儀的指標差進行檢測和校正。

確定配套使用的測具包括：與全站儀（或經(jīng)緯儀）配套的彎管目鏡、經(jīng)過檢定的鋼帶尺（長鋼尺）、微型棱鏡、鋼板尺、彈簧稱等。比較全站儀測距（直接測距和差分測距）與鋼帶尺量距差。

校核圖紙?zhí)峁┑淖鴺恕⒏叱獭⒔嵌鹊葦?shù)據(jù)與金屬結(jié)構(gòu)提供的尺寸數(shù)據(jù)是否一致，統(tǒng)一測量放樣和驗收時需要使用的起算參數(shù)。

5.2 直板閘門的安裝測量

直板閘門安裝需要測設(shè)專用測量控制網(wǎng)或安裝軸線與高程基點。

直板閘門安裝專用測量控制網(wǎng)平面和高程起算點測量可采用全站儀極坐標法或邊角后方交會法，選擇距離較近、通視條件良好的等級控制點進行。根據(jù)選用儀器的標稱精度估算待測起算點的平面點位精度和高程精度，以滿足規(guī)范“相對于鄰近等級控制點的點位（平面和高程）限差”的要求。為保證成果的可靠性，一般觀測兩組角度，距離和高差采用正倒鏡往返測。

直板閘門安裝專用測量控制網(wǎng)一般布設(shè)成矩形或正交軸線或由它們組成的混合網(wǎng)，采用方向交匯法和差分法測距或鋼尺量進行，并利用控制網(wǎng)幾何圖形關(guān)系校核各網(wǎng)點間相對誤差，以獲得專用控制網(wǎng)較高的內(nèi)部符合精度，見圖4。

圖4 矩形或正交軸線網(wǎng)圖

5.3 弧形門的安裝測量

（1）控制測量

弧形閘門安裝主要分三個高程層面進行，從下至上依次為：底坎（包括底坎、側(cè)軌、門楣）、支承大梁（包括支承大梁和固定支鉸）、啟閉機（包括啟閉機定位螺栓和啟閉機），因此其安裝控制網(wǎng)的布設(shè)分三個層面，見圖5。底板上的控制網(wǎng)主要用于底坎、側(cè)軌、門楣的安裝。對于支承大梁和固定支鉸的安裝，需將控制點傳遞至其安裝平臺上。常用的方法主要有雙絲法。利用支架在支承大梁兩端的側(cè)墻附近懸掛重錘鋼絲，在專用控制網(wǎng)點上架設(shè)全站儀測出鋼絲的坐標，然后分別在支鉸安裝平臺上的左右側(cè)鋼絲附近架站，采用邊角后方交會法測設(shè)架站坐標并相互校核。此兩點即可作為支撐大梁和固定支鉸安裝的平面控制點。當沒有設(shè)置支撐大梁的安裝平臺無法架設(shè)儀器時，亦可直接利用底板上的控制點進行支撐大梁的放樣和驗收。

弧形閘門啟閉機安裝控制點可利用固定支鉸安裝控制點采用雙絲法進行。當鋼絲距離測站的距離較大或不便于量距時，可采用前方交會法測量鋼絲的坐標。

高程控制網(wǎng)一般采用閉合水準測量方法進行，為避免施工過程中的損壞并便于使用，高程控制點一般留在已形成的混凝土豎直結(jié)構(gòu)面上，各安裝單元的高程基點不得少于3 個。見圖5“H1-1、H1-2”。弧形閘門各安裝層面高程控制傳遞采用豎直傳高的方法進行。

（2）安裝測量的放樣支承大梁和固定支鉸的安裝測量

在弧形閘門的安裝中支承大梁的安裝至關(guān)重要。在支承大梁兩側(cè)放樣出支鉸中心作為支承大梁和支鉸的安裝控制線。用全站儀量距極坐標法對支承大梁中心與孔中心線的偏差進行驗收測量。

圖5 雙絲法安裝圖

6 總結(jié)

通過各種測量技術(shù)手段在工作中的應用，極大的提高了測繪工作的效率和水平，有效的控制了水利工程在施工中測量技術(shù)問題，也提高了水利工程項目的測量精度，為保證水利工程設(shè)計施工的質(zhì)量提供了更加可靠的依據(jù)。測繪技術(shù)人員對工程測量在工程建設(shè)過程中進行深入的分析研究，充分掌握此項工程測量技術(shù)的實用要點，提高測量自身的專業(yè)技術(shù)水平和綜合素質(zhì)，并不斷對工程測量技術(shù)進行摸索，使其能夠更好的服務(wù)于同類型水利工程的建設(shè)，從而推動測繪技術(shù)發(fā)展。在JH 水利工程施工測量中，采用了先進的電子全站儀并配合計算機、計算器等輔助工具，極大地提高了測繪工作勞動生產(chǎn)率，有力地保障了工程質(zhì)量和生產(chǎn)進度。