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1、某某水电站施工测量控制网技术设计1. 工程规模和测区概况某某水电站位于甘肃省文县境内，距下游已建成的碧口水电站31.5km。苗家坝水电站工程的主要任务是发电。预可研初拟的低坝方案正常蓄水位为800m，共安装三台90MW水轮发电机组，总装机容量270MW，设计年发电量9.3亿kWh，水库总库容2.5亿m3 。工程规模属二等大（2）型。枢纽由拦河砼面板堆石坝（最大坝高114m，趾板置于覆盖层上）、左岸排沙泄洪洞与导流洞采用“龙抬头”形式结合的溢洪洞、引水发电系统及岸边式厂房等组成。苗家坝水电站工程区地理坐标为：东经10502、北纬3254，工程范围内现有一条简易公路沿白龙江左岸可以到达施工区，白龙
2、江右岸只有人行小路可以通行，整个工程施工区内没有交通桥，总体交通极为不便。2. 平面控制网和高程控制网的精度指标2.1控制网测量的作业依据根据苗家坝水电站的地形、地貌和主要水工建筑物的各种特征（坝体类型、建材类别）；根据关于苗家坝水电站变形网及水准网设计有关要求的通知，依据以下水电测量规程规范进行作业：水利水电工程测量规范(SL 19797)水利水电工程施工测量规范(SL 5293)国家一、二等水准测量规范（GB 1289791）工程测量规范(GB5002693) 国家三角测量规范(GB/T17942)混凝土坝安全监测技术规范(DL/T51782003)2.2 控制网点的精度指标 根据苗家坝水
3、电站的整体规模，以及其地形情况和施工控制网需控制的范围，为保证该工程枢纽施工的整体精度，依据规范中的有关规定，拟定该控制网的精度指标见表一。拟定的控制网精度指标表一类 别等 级最弱点点位中误差每公里高差中数偶然中误差每公里高差中数全中误差备 注平面控制网专用三级5.0mm相对起始点高程控制网II等1.0mm2.0mm3 平面控制网3.1 平面控制网的选点平面控制网点布设的位置和密度依据能够满足该工程施工测量工作的需要，并顾及所构成的网形应有足够的几何强度，宜采用边角网一次布设，网中图形不宜过于复杂，但应具有足够的多于观测条件，网边倾角要小，并高出地面或障碍物1.5m以上，并结合该电站工程施工区
4、的地形地貌，在室内图上技术设计的基础上，进行野外实地踏勘比较，最终选定点位。所选点位既要考虑到地基的稳定性，又要便于埋石和施工测量工作的实施，且能长期保存、使用。 3.2 平面控制网点的造埋 根据国家水利水电施工测量规范中有关平面控制网点观测墩建造规格和埋设深度的规定，结合各点位处的地质条件及当地的气候情况，在参考国内同类型观测墩建造规格的基础上，我们拟定以下埋设规格，详见附图2施工测量控制网平面桩点结构图。对于平面控制网点，要求有较高的稳定性，按照覆盖层的情况，决定地基处理深度。有基岩露头的点位，在建造时应挖去表面风化的松动碎石，基座平台高度可适当调整。必要时，先采用钢筋锚固岩基，在此基础上
5、浇筑混凝土观测墩。观测墩顶面安置强制对中盘，为保证仪器和觇标的置中精度达到0.1mm，应将其安置水平，强制对中盘平面的倾斜度应小于4。因而在观测墩浇筑时，应待混凝土凝固到适当时再安置强制对中盘，并用管水准气泡反复检查调整。3.3 平面控制网的概况平面控制网的布设经过反复比较，最后确定全网由12点组成，详见附图1某某水电站施工测量控制网布置图。平面控制网点编号规则为：点号前冠以字母“MS”，其中“M”表示苗家坝，“S”表示施工网的意思。平面控制网网形多由大地四边形、中点多边形相互交织组成，河道左岸坝址区至导流洞出口段由于受地形条件限制，只布设了2点，将来对导流洞、下游围堰等水工建筑物的施工放样工
6、作可使用右岸的控制点。控制网中最大边长1206米，最短边长132米，平均边长521米。4 平面控制网的优化设计 4.1平面控制网的优化原则平面控制网进行优化的目的，是在控制网点具有充分图形结构的前提下，选择观测仪器和方案，选用较经济的观测工作量，确保点位精度满足规范要求，并具有充分的可靠性。由于平面控制网的点位在图上和实地选点时已充分考虑了其用途，即点位已做了实地优化考虑，不宜对其点位做较大幅度的变动。而且拟投入使用的仪器是TC2003高精度全站仪，其测距精度为1mm+1ppm,测角精度为0.5,即观测精度已确定。只能做观测量图形结构的优化，即I类优化。 4.2 平面控制网点的概略坐标 拟定的
7、平面控制网点的概略坐标，见表二。 表二 点名等级X（m）Y（m）H（m）备 注MS013642047.81502148.16739.5MS023641725.25502014.84721.9MS033641506.90502094.16762.1MS043641610.53501948.01735.6MS053641377.40502343.58828.9拟作为起算点MS063641187.00502011.80819.6拟作为起算点MS073641108.00502567.70738.0拟作为起算点MS083640903.26502482.22749.4MS093641765.8050332
8、6.50755.0MS103640949.61502638.82723.8MS113641378.00503103.00711.6MS123641168.59502923.12723.24.3 平面控制网的优化平面控制网的优化步骤为：先做边角全测网估算，若精度冗余较多，再适当的减少一些测边、测角工作量，并进行估算，直至最弱点的精度达到控制网的拟定精度指标，又相对工作量较少的方案即为最优方案。但是由于受苗家坝水电站枢纽区地形条件的制约，左岸控制点的可通视方向很少，所以在本次控制网的优化设计时主要做不同起算点的边角全测网的估算。优化程序采用清华大学编制的“NASEW95工程测量控制网微机平差系统”
9、。在该平差系统中，控制网内可靠性为R，当R5时，内可靠性好，当5R10时，内可靠性一般，当R10时，内可靠性差。控制网的外可靠性用R表示，当R3时，外可靠性好，当3R8时，外可靠性一般，当R8时，外可靠性差。使用此平差优化系统共做了两套优化方案。方案一： 以MS06点为起算点，以MS06点至MS05点的方位角为已知方向，观测全部48个方向，方向值观测精度0.5。观测全部边长23条，测边精度：1mm+1ppmD 。经估算，最弱点位中误差为4.7mm。内、外可靠性较好，此方案可行。方案二： 网形图同方案一，以MS06点为起算点，以MS06点至MS07点的方位角为已知方向。观测精度不变，经估算，其最
10、弱点位中误差为3.5 mm，内、外可靠性合乎要求，此方案也满足拟定的平面点位精度要求。通过以上两套方案的优化比较，我们认为方案一中作为起算方位的MS05点距离坝轴线较近，在开挖等施工过程中有可能造成点位位移，会给以后控制网的补充和加密工作带来影响。方案二估算的点位精度良好，而且MS07点远离坝址施工区，点位受影响程度相对较小，故把方案二作为推荐的最终方案。5 平面控制网的施测要求5.1仪器的检验与校正为了确保仪器设备在观测中处于良好状态，每年应送到权威计量检验部门进行一次全面检验，并应在观测过程中加强维护保养，并在观测前、后对仪器的主要性能指标进行必要的检验和校正。5.1.1经纬仪部分的检验校
11、正 一般查看光学系统是否正常，水准器是否灵敏，各轴系旋转是否自如，固定或微动螺旋松紧是否适度，各种按键的功能是否正常，显示窗显示是否正确。 照准部水准管的检验与校正首先将仪器整平，然后缓慢旋转照准部，在旋转过程中如果水准管气泡偏离中心一个格值，则应对其进行校正后方可使用。 视准轴误差的检验与校正按照TC2003全站仪说明书中所述，测定并存储视准轴误差，以便对所有水平角自动施加该项改正，如果检测结果表明视准轴误差大于16，则应将仪器送到专业检修部门检校，不得私自动手校正该项仪器误差。 横轴误差（经纬仪横轴与竖轴不严格垂直） 按照TC2003全站仪使用说明书中所述，测定并存储横轴误差，以便对所有水
12、平角自动地施加改正。但应注意在进行该项检验时，不规范的操作或较大的温度升降，都会引起横轴误差的增大，所以应选择气象条件较佳的观测时段并进行规范操作。如果该项误差过大时也不要随意调整，应交送专业检修部门检校。 方向中误差的检测在室外选择清晰稳定、距离较远的几个目标作为观测方向，按一等三角要求观测9个测回，并计算方向值中误差。方向值的平均值LA=La199.LD=Ld199各测回方向观测值改正数 Vai=LA-Lai Vdi=LD-Ldi根据平均误差计算一测回观测值的中误差： 式中n为方向数。9测回方向中数的中误差M为：式中m为测回数。5.1.2测距部分的检验根据中、短程光电测距规范的规定，测距仪
13、一般应每年送到权威计量检验部门检验一次，最长不得超过两年，但当仪器出现异常时，应及时检验仪器的加、乘常数。正常情况下，测距误差满足以下条件：测距中误差：Ms(a+b*s) 加常数误差：Mca/2 乘常数误差：Mr(a/2)-(a/5)其中，a为测距仪固定误差；b为测距仪比例误差。当检定的加常数C2Mc,乘常数R2Mr时，即采用新的检验值。5.2平面控制网的观测5.2.1水平角的观测水平角采用TC2003全站仪观测，标称精度0.5。 一般注意事项水平方向观测应在目标清晰稳定的条件下进行，起始方向应选择通视良好、目标清晰稳定、距离适中的方向，当方向数超过7个时应分组进行水平方向观测。打开仪器箱后，
14、应使仪器温度与外界温度充分一致后方可开始观测，观测过程中，仪器水准气泡中心偏移不得超过一格，接近极限时，应在测回之间重新整平仪器。由于觇牌的选择直接影响到照准精度，而本控制网观测精度要求较高，根据我们长期的测绘实践，选取飞翔测绘工具厂生产的M450型固定觇标，其图形简单，几何中心轴明显，可用双丝或单丝照准。 水平角观测的限差水平角观测，采用全圆方向观测法观测，观测限差如下表。表三 等级经纬仪类 型测回数两次照准目标之差半测回归零差一测回2C互差同一方向值各测回较差三角形最大闭合差按菲列罗公式计算的测角中误差专三TC20036 3 5 9 5 2.50.7注：当水平方向的竖角互差大于3时，2C较差按同一观测时间段内方向值各测回间比较。水平角全圆方向观测法的具体操作步骤，参看水利水电施工测量规范第2.4.3章。对于TC2003高精度电子全站仪，因其采用动态对径分划扫描方式进行电子读数，对各测回间的度盘配置没有特殊要求。 数据记录
