马马崖水电站大坝工程测量控制网建立技术总结与施工实践

[摘 要]：本文以马马崖一级水电站大坝工程施工测量控制网点建立过程为例，根据各个施工阶段的测量规范和技术要求，总结出控制网在施工过程中对建筑物结构控制精度产生的根本性影响，由此对以后类似工程起到借鉴作用。

[关键词]：控制网 技术总结 施工实践

中图分类号：TV74 文献标识码：A

1工程概况

马马崖一级水电站为北盘江干流(茅口以下)规划梯级的第二级，位于北盘江干流(茅口以下)中游，花江大桥上游20.2km处的关岭县尖山村和兴仁县补朗村交界的尖山峡谷河段，其上游45km为已建成的光照水电站，下游为马马崖二级水电站。

工程任务以发电为主，航运次之。电站装机容量540MW，安装三台单机容量为180MW的水轮发电机组，电站保证出力97MW，年利用小时2948h，年发电量15.92亿kW•h。

马马崖一级水电站属二等大(2)型工程，枢纽工程由碾压混凝土重力坝、坝身开敞式溢流表孔、坝身放空底孔、左岸引水系统及左岸地下厂房等主要建筑物组成。

碾压混凝土重力坝坝顶高程592.00m，坝底高程483.00m，坝高109.00m。坝顶宽12m，挡水坝段下游坡比为1:0.75，溢流坝段最大坝底宽为100.50m。坝顶轴线长度为247.20m。消力池池长60m，底宽51.50m，底板顶高程493.00m，底板厚3m。坝轴线方位角为N46.89oE。

2控制网的建立依据

为满足马马崖一级水电站大坝工程施工要求，统一工程各部位施工阶段测量基准，确保施工测量成果质量。按《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173—2003（以下简称《施工测量规范》）的规定，需在水工建筑物布设精度一致的平面及高程施工控制网，作为工程施工测量放样的首级控制网和工程施工前期变形监测基准控制点。

2.1 测量控制网建立依据

（1）《北盘江马马崖电站大坝土建工程招标文件》；（2）《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173－2003；（3）《中短程光电测距规范》GB/T16818－1997；（4）《国家三角测量和精密导线测量规范》；（5）《国家三、四等水准测量规范》GB12898；上述控制测量依据以《水电水利工程施工测量规范》为准，该测量规范没有明确说明的地方参照其它规范执行。

3控制网点布设方案

3.1平面控制网

根据马马崖一级水电站施工总布置图，主要建筑物布置相对集中，施工控制网主要为建筑物施工放样基准和施工期临时监测基准。贵阳勘测设计院已在施工区内建立了二等施工平面控制网。该网共计11个控制网点，但只有Ⅱ-06、Ⅱ-07、Ⅱ-08、Ⅱ-09四个点能控制主坝施工区，但其中Ⅱ-07点在开挖时已被破坏。而且坝址附近地形陡峭（垂直高差达120m）。经过对各种方案的对比和设计优化， 决定新建立的独立施工平面控制网共计8个点，其中Ⅱ-06、Ⅱ-08和Ⅱ-09系原二等网点，以Ⅱ08和Ⅱ09为独立控制网的起算点；共计观测42个方向，20条边；平均边长约250m；主坝建筑物绝大部分在坝轴线以下，故坝上布设3个控制点，坝下布设5个控制点；8个控制点高程分别位于EL549m、EL552m、EL582m、EL592m、EL621m、EL636m、EL638m、EL727m，能满足大坝建设高程EL483m～EL592m施工要求。控制网形图如下图所示：

3.2高程控制网

高程控制为三等高程控制网，高程控制网采用光电测距三角高程施测，在平面控制网施测的同时，同步进行光电测距三角高程的测量，测量每个平面控制点的高程，即马马崖大坝独立施工控制网为三维控制网。如上图所示，该三角高程控制网共计8个点，其中Ⅱ-06、Ⅱ-08和Ⅱ-09系原二等网点，以Ⅱ-08和Ⅱ-09两点为高程控制网的已知点；共计观测20个对边，平均边长约250m； 8个高程控制点分别位于施工平面控制网点上，使每个控制网观测墩为三维坐标控制点，极大方便了今后大坝施工测量的放样工作。

3.3 控制网技术要求

首先在对原二等控制网检测无误后再进行马马崖电站大坝独立施工控制网的施测。三等控制测量按下技术要求进行观测：

（1）三等边角网的技术要求依据规范中技术要求

测角中误差：1.8″；边长相对中误差：1/150000；三角形最大闭合差：7.0″；水平角观测测回数：6测回；半测回归零差：6.0″；一测回2C较差：9.0″；同方向值各测回差：6.0″；测距一测回读数较差：3mm；测距测回间较差：5mm；测距往返测较差：2√2（a+bD）；

（2）光电测距三角高程三等测量技术依据规范技术要求：

天顶距中丝法：4测回；指标差较差：8″；测回差：5″；仪器、镜高丈量误差：±2mm；

对向高差较差：±35√S（S为斜距）；附合或环闭合差：±12√L（L为路线长）；

4外业观测

4.1控制网观测墩的建立

控制网点采用钢筋砼观测墩。控制墩结构按照《水电水利工程施工测量规范》要求实施。所有的观测墩均直接建在基岩上，测量标志采用四川新都飞翔测公司生产的不锈钢强制对中盘，该对中盘对中误差为±0.2mm，有利于观测过程中稳定性和可靠性，减少测量中的对中误差，提高控制网的观测精度,亦可为今后大坝施工放样的测量工作提供一种精度高、稳定、方便的测量标志。

4.2外业准备工作

徕卡TM30型全站仪一台、根据控制网形图配备徕卡配套棱镜6套、温度计和空盒气压计各6套、直角三角尺和2.0m钢卷尺各6套、对讲机6台、皮卡车1辆。

4.3 外业观测时间及观测环境

外业观测时间始于2011年6月1日，结束于6月3日，历时2天。观测时气象条件较为理想，观测气象条件均为阴天，最高气温为18.2℃，最低气温为7.0℃，平均观测温度为12.6℃。观测分为上午、下午两个时段进行对向观测。

4.4观测步骤及方法

观测仪器采用瑞士徕卡TM30全站仪。该仪器被称为全自动观测的“测量机器人”。仪器标称精度：1）测角中误差±0.5″；2）测距中误差0.6mm+1PPm。仪器检定合格。观测时将仪器整平（强制对中）后等待15min。将温度计尽量悬挂和仪器同等高度。因为观测时段天气均为阴天所以无需用遮阳伞。观测角度、边长启用该仪器的自动观测程序进行全自动照准、观测、记录。

5控制网外业观测成果评定

5.1 控制网外业观测成果评定

测距边长经①气象改正②加、乘数改正③倾斜改正，并归化至EL550m 高程。

5.2平面控制网精度

该平面控制网为全测角测边平面控制网。该网8个控制点，组成20个三角形；观测42个方向；边长对向观测20条边,平均边长为247.75m，最长的边为Ⅱ-09-Ⅱ-06，边长为413.886m；最短的边为k1-k3，边长为81.7m。

测边测角外业观测精度评定：

三角形闭合差最大值为5.36″（K2-K5-K4三角形），完全满足规范中三等网三角形最大闭合差±7.0″的限差。

（1）三角网测角中误差按照规范中菲列罗公式计算，该三角网测角中误差为m=±1.54″，满足规范中三等网测角中误差m≤±1.8″的技术要求。

（2）边长往、返测较差最大的是Ⅱ06-K2边（边长367.902m），其往返测较差为±2.4mm，按照规范往返测较差限值2√2（a+b*D）计算，其往返测较差限值为±4.9mm，满足规范中边长往、返测的技术要求。

（3）测边精度按照规范：一次测量观测值中误差mD和边长往、返测平均值中误差mD计算观测误差最大的边是Ⅱ06-Ⅱ08边，该边的一次相对中误差和对向平均值相对中误差分别为1/15万和1/21万，测边精度满足规范中三等网测边相对中误差1/15万的技术要求。

结论：测边测角观测值满足三等平面控制网的技术要求。

5.3 高程控制网精度

三角高程对向观测高差较差限差按规范±35√S（mm）计算，高差观测值较差无一超限，对向观测高差较差值最大的是Ⅱ-06-K2，其高差互差值为12.1mm，规范限差值为20.8mm。故三角高程高差外业观测完全满足规范要求。

6平差

控制网平差采用南方测绘仪器有限公司发行的《平差易2005》进行微机处理及平差计算。

6.1 平面控制网精度

1）边角网平差结果角度中误差为1.79″。方向平差成果中误差最大的为K1-K3，其方向中误差为0.95″。测角精度满足三等网的精度要求。

2）平差结果边长精度为1.42mm/km。控制网最弱边为K1-K3，其相对中误差为1/17万，测边精度满足三等网最弱边相对中误差1/15万的精度要求。

6.2 高程控制网精度

三角高程平差结果：高程网的测量中误差为0.69mm/km，完全达到三等高程测量中误差±6mm/km的精度。

6.3 控制网成果

该施工控制网平面控制按全测边测角网进行平差，平面坐标系为原二等平面控制网坐标系(近似北京坐标系)，边长归化至EL 550m高程面；高程为三角高程，高程系为1956黄海高程系。平差结果显示平面控制网各项精度指标均达到三等平面控制网标准；高程控制网各项精度指标均达到三等高程控制网标准。二者结合成三维独立施工控制网。为今后的大坝施工放样及定期变形观测提供准确、稳定、可靠的测量依据。平差计算后的坐标、高程详见下表。

7成果评价

本次施工控制网的网形设计合理，控制网的精度和控制网的网点布设满足规范及实际工程需要。观测仪器设备经检验合格，观测过程严格按有关规范执行；观测程序规范、可靠，观测数据真实、正确。控制网点稳定。平差过程严谨、认真。平差结果显示本次三等施工测量控制网完全满足规范规定三等控制网精度标准。

工程施工过程中应加强对控制网的保护。当发生有感地震或者控制点离开挖爆破区较近时应加强对控制网的复测。同时，在控制网建成后至少每年也应进行一次复测，复测方法和步骤与本次相同。复测精度不低于本次精度。

8施工实践

8.1原始地形测量

在施工过程中，任何涉及到计量的地形（包括开挖和回填）时，都要进行原始地形复测。原始地形复测的目的是为以后计量工作提供数据支撑和理论依据。原始地形复测必须联合监理人、发包人一起进行。复测成果在报发包人确认后生效。当然，在大坝开挖前，也要联合监理单位进行原始地形复测。复测时将已建立的三等测量控制网作为实测首级控制网。设站-定向-检查（后方交会法在满足精度要求的前提下也可以使用）无误后进行现场测量，测量过程中全站仪自动进行数据记录。外业数据采集碎部点密度根据1:200比例尺要求计算。施测范围应超出设计开挖线2m~3m。完成之后将测量数据传输给计算机，利用南方CASS6.0成图软件进行地形图绘制与设计工程量计算。

当大坝上下游围堰截流成功后立即进行河床浮渣地形测绘。河床浮渣地形测绘的目的是为了计算河床浮渣工程量。河床浮渣地形测绘的方法同一般的地形测绘类同，在此不再赘述。当河床浮渣清理完成露出基岩后再进行一次地形测绘。两次地形叠加后，利用南方CASS6.0便可以计算出河床浮渣工程量。

8.2坝肩开挖放样及开挖后验收

坝肩开挖施工测量的任务是根据设计开挖图以及相关文件，在现场实际放样出开挖预裂孔的位置，以指导现场开挖爆破施工。施工放样采用全站仪极坐标法，其平面点位中误差MP=±4.6mm,高程采用光电三角高程，其高程中误差Mh=±4.07mm。因为现场施工情况错综复杂、千变万化。所以外业放样前还必须根据设计图纸、国家规范等资料，利用CASIO 5800P计算器编制放样程序。预裂孔位放样根据现场实际所需要的孔位间隔（一般间隔1.0m)，放样每个预裂孔位，同时放样对应孔位开挖坡度的方向点，记录预裂孔的实际高程，指导钻机钻孔深度。由此一来，工作量极大的预裂孔开挖放样变得更快速、同时也更精确。

在单元工程开挖结束后，我们要进行单元工程开挖验收测量。验收测量按照实际开挖地形现场采点。按照绘图1:200或1:500比例尺计算采点密度，单在地形变化处适当加密点。现场抽查实际地形进行设计开挖断面复核。如发现欠挖用红漆标注后进行处理。全站仪自动记录测量数据。外业验收测量完成后立即进行数据传输，绘制验收地形图。验收合格后计算设计和实际开挖工程量。

8.3混凝土浇筑放样及模板校核

为保证大坝混凝土结构的绝对准确性。测量放样的精度将直接关系到大坝平面位置与高程。放样前必须经过图纸审核，将设计图纸中的各单项高程部位的坐标、轴线方位、形体尺寸等几何数据绘制成放样草图。所有放样资料必须经过两人的独立计算校核。确保在准确领会设计意图后再进行施工放样。因为本次三等控制网点视线完全可以覆盖到施工现场。所以现场放样时仪器直接架设在所需控制墩上。现场放样依然采用全站仪极坐标法或坐标法放样。仪器对中误差±1mm。校核角度误差±5mm。放样点误差±3mm。而混凝土建筑物轮廓点点位限差±20mm（平面和高程）。为保证施工放样质量，放样点均将结构线偏移0.2m或0.5m,用2.0cm钢钉打入混凝土内作为放样点。现场放样完成之后随即编制《放样技术交底单》，现场移交给作业人员。所有放样均实行检核制度，未经检核不得交底。放样交底单应作为重要资料予以保存，以备质量检查和质量怎追溯的依据，同时作为档案管理一部分。浇筑混凝土之前必须进行模板校核，对超出规范要求的模板进行现场调整，以致调整好的模板达到规范为止。

对于混凝土内预埋件、止水、材料分区线的定位及划分放样，应在混凝土开仓前红和油漆标记或钢钉打入混凝土内标记。测量放样过程中尽可能的减少转站。当需要转站时，必须考虑到设计要求和转站误差估算，误差估算标准同上。

9结语

本文旨在对马马崖水电站三等测量控制网点建立及整个施工过程的介绍，阐明了控制网在施工各个阶段所起到的作用。控制网作为整个现场施工测量的“根基”，为保证施工质量提供可靠的技术保证。更为大坝后续测量工作的开展奠定了坚实的基础。从而对以后类似工程起到参考作用。