中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 四川成都 611130
摘要：白鹤滩水电站左岸厂区防渗排水系统围绕厂区布置了七层排水廊道、灌浆廊道、交通廊道，廊道开挖断面尺寸以3.0×3.5m的小洞室为主。在灌排廊道群中每层布设落水孔，将灌排廊道连接成为一个整体，因此洞室的空间位置就要求必须精确。另外洞室的岩层大部分以IV类危岩为主，垂直埋深和水平埋深参差不齐且受高地应力及陡、缓倾角裂隙影响片帮掉块严重，整体施工难度大，危险系数高。
关键词：灌排廊道；控制测量；编程；流程
1.工程概述
白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县境内，是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站，具有以发电为主，兼有防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益的巨型水电站。左岸厂区防渗排水系统共七层灌排廊道全长13400.46m，断面类型为城门洞型，具体尺寸为3.0×3.5m、3.0×4.0m、4.0×4.5m和4.0×5.0m等几类洞型，其中3.0×3.5m洞型占洞室开挖总长度的66.8％。各层小洞室与主厂房、主变室、尾水调压室、出线竖井等主要洞室是同时开挖，最终连接为一个整体。灌排廊道群开挖规模庞大、纵横交错、高差大，施工通道长、转弯多，空间关系复杂、施工干扰问题突出，对测量精度和开挖质量要求高。
2.灌排廊道开挖测量控制的特点和难点
灌排廊道开挖测量的工作环境主要在地下封闭的空间内，环境恶劣、光线差、精度要求高、具有连续性和重复性，测量方法受施工环境和施工方法的限制影响较大。根据白鹤滩水电站灌排廊道具体要求，开挖测量控制的特点和难点具体如下：（1）开挖导线控制网布设难度大，由于洞型主要以3.0×3.5m为主并未贯通，难以形成闭合或者附合导线，导线控制网实际布设主要以支导线为主，控制网整体精度和单点精度不高；（2）灌排廊道洞室长且狭窄，控制点埋设受风水管线布设、出渣通道、生产用水和地下水影响，控制点选点及埋设相当困难。开挖阶段控制点易被出渣设备破坏，混凝土阶段受底板清基影响，控制点难以永久保存，同时也严重影响现场测量施工进度；（3）加密控制网观测过程中，由于灌排廊道洞型较小，转弯半径小且转弯多，空气质量差，光线不足等影响，造成控制网点布设不均匀，观测时角度和边长受客观因素影响较大，测量平差角度中误差、相对边长中误差、点位中误差等精度难以达到规范要求；（4）受爆破作业和通排风系统影响，小洞室内排风散烟困难，环境恶劣，一般开挖工序完成后就要进行测量放线，洞内环境难以达到测量放线基本要求，因此也增加了测量放样的测量误差；（5）灌排廊道群主要以单向开挖和相向开挖为主，由于控制网布设难度大，测量放样过程中受环境和人为影响，对各洞室的顺利贯通带来了巨大压力；（6）灌排廊道群开挖过程中，开挖工作面同时施工，测量放样时间较为集中，另外对控制网向内延伸增加了难度和工作量，因此必须采用科学的测量方法提高工作效率。
3.测量控制方法
3.1控制点加密
（1）控制点加密工作标准化、流程化。白鹤滩水电站首级控制网（点）主要布设在进厂交通洞、主副厂房洞、各交通洞主干道附近，离灌排廊道作业面的距离往往较远，必须进行控制点加密延伸工作。控制点加密工作流程如下：①在开工通知下达前，从测量监理工程师处获得测量基准点、基准线、基本资料和数据，并现场移交测桩；②进行数据资料复核和现场控制点坐标复测，确认无误后再拟定控制点加密方案；③一般采用分级布设的方法：先布设精度较低、边长较短（边长为25～50m）的施工导线；当隧道开挖到一定距离后，布设边长为50～100m的基本导线；④廊道内控制点应选在底板或顶板岩石等坚固、安全、测设方便与便于保存的地方。控制导线的最后一点应尽量靠近贯通面，以便于施测贯通误差。对廊道的相交处，也应埋设控制导线点；⑤严格按观测方案和《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012、《国家三、四等水准测量规范》GB 12898—91、《中、短程光电测距规范》GB∕T 16818-2008行业测量标准及规范进行加密控制网的观测工作；⑥观测完毕以后，整理各项数据资料，进行控制网平差计算并把坐标成果上报测量监理工程师进行审核。控制网具有控制全局、限制测量误差累积的作用，是施工放样工作的依据。规范的控制点加密延伸工作，对保证控制点的精度乃至保证之后洞室贯通精度有着非常重要的意义。
（2）优化控制导线布设。导线布设方式主要有闭合导线、附合导线和支导线，灌排廊道受洞型大小和洞室长度的约束，其导线经常无法布设为闭合或附合导线，只能布设为支导线的形式，然而支导线布设形式无法进行平差，控制点精度无法保证。为了保证控制点精度，实际采用了一种复测支导线的方法（即布设复测支导线），可以理解为是已知点与待测加密控制点之间往返测量两次的支导线形式，也可以理解为是从已知点开始经过一些待测加密控制点，最后又返回到已知点的闭合导线形式（见图1），往返测提高了观测值的精度，又可以对控制网点坐标进行平差计算。采用复测支导线的方法弥补了支导线无法进行测量平差的缺陷，从而保障了控制网点的各项精度指标，确保了施工放样等测量工作的精度满足规范要求。
图1 复测支导线布设示意图
3.2坐标系的灵活使用
控制点坐标一般采用大地坐标，但是在施工测量放样过程使用大地坐标有以下劣势：（1）大地坐标数据位数较多，fx-5800编程计算器输入数据时较慢且容易出错；（2）大地坐标无法直观上看出洞室开挖里程桩号及轴线等重要参数，所需要参数均需通过计算器来转换计算，这无疑大大增加了工作量，降低了工作效率。
为了能够直观、快捷的进行测量放样工作，实际一般采用施工坐标，根据洞室桩号布置情况确定直角坐标系原点，提前将控制点大地坐标转化为该洞室的施工坐标。施工坐标系的建立原则上以洞室轴线0桩号位置为原点，以洞室轴线为X轴，以桩号前进方向为X轴正方向，Y值遵循左负右正的原则，高程系统采用白鹤滩统一使用的1985国家高程基准。在该施工坐标系下，任意一点（X，Y）的坐标分别代表该点在廊道中的桩号及该点距廊道中心线的的偏中距离，这样的优点是在测量放样、断面验收、内业处理等工作上大大提高了工作效率，也大大简化了计算器程序的编写。大地坐标转换施工坐标编程原理如下：（程序中（X0，Y0），（X1，Y1）坐标分别为所在廊道轴线的原点对应的大地坐标和施工坐标，（XD，YD）为输入的所需要转化的大地坐标，运行结果的（XS，YS）即为相应的施工坐标）
3.3先进的测量放样方法
（1）测量放样工作流程化、标准化。科学的标准化作业流程一方面指导测量作业的规范有序进行，另一方面大大提高了工作效率。根据灌排廊道实际开挖放样过程，总结测量放样的作业流程如下（见图2）：①读审图纸：熟悉设计蓝图、有关设计修改通知单及相关核定单、加密控制网成果资料等，保证相关信息的全面性和可靠性；②确定放样方法：根据放样点的精度要求和现场的作业条件，选择技术先进和合适的放样方法；③统计汇总有关测量数据：将各灌排廊道的工程坐标、轴线方位、洞型尺寸等几何数据和计算好的放样参数绘制成简单示意图，编制相应计算器程序。放样数据与计算器程序经至少两人独立计算校核才可使用；④检查仪器设备：全站仪由专人定期进行自检，使用前检查其运行状态，主要检查电池电量情况，其他工器具包括卷尺、小棱镜等的完整情况；⑤设站并进行检核：测站点尽量直接在控制点或其加密点上进行，根据限差要求和洞室实际情况也可先测设放样测站点后再进行放样。测站点应与至少两个已知点通视，保证放样有检核方向；⑥放样并做好记录：测量放样记录使用规定的表格，按规定的格式填写，完整填写各项测量记录，不得随意涂改，便于发现错误；⑦复查无误后交接：作业结束后，观测员检查记录计算资料并签字。复查无误后填写测量放样成果表，以书面或口头方式技术交底交予现场技术员，现场技术员确认无误后完成交接。
图2 施工测量放样工作流程图
实际放样过程中还需注意以下几点：①及时在洞室边墙上标识开挖里程桩号，指导和服务其他质量控制手段；②检查上一循环洞室开挖超欠挖情况，针对欠挖部位进行标记，并对现场施工人员进行交底对欠挖部位及时进行处理；③除在开挖掌子面标识开挖轮廓线点位，还需在距离开挖掌子面2～3m左右位置处再次标识洞室中心点、起弧点、顶拱点等特殊点位，作为钻孔人员的参照点位（后视点），以便更好的控制开挖洞型，在开挖坡比较大时这项工作尤其重要。
（2）计算器程序辅助计算。洞室开挖放样实际中均采用全站仪配合卡西欧fx-5800P（可编程）计算器进行。由于灌排廊道洞型基本为城门洞，利用可编程计算器预先编辑好放样程序，可以快速精确的完成点位放样和超欠挖值计算等测量工作，保证测量精度的同时也可以大大提高工作效率。城门洞型主要分为边墙和顶拱两种计算方法，边墙的放样可以根据仪器所显示Y坐标（偏中距离）直接作出判断，顶拱点位则需要通过坐标反算距离与顶拱半径对比得出超欠挖值，如果多个点位通过常规计算则需耗费较多时间。而使用预先编辑好的计算器程序，通过简单输入点位坐标，直接得出超欠挖值，则可以达到快速放样的目的。下面以第七层排水廊道LPL7-1（3.0×3.5m洞型）开挖放样程序做简要解析：
图3 直线段图4曲线段
①直线段。假设放样过程中任意一点A（如图3）位于顶拱，则判断该点与设计洞型位置关系所需程序如下：（程序中调用了一个专门显示廊道底板设计高程的子程序LPL7-1，程序最终运行结果显示为CQW=？如果为正则表示超挖，位于设计开挖线以外，反之则为欠挖）
（程序中X1，Y1，R1分别为曲线段圆心坐标与半径，程序最终运行结果显示为CQW=？如果为正则表示超挖，位于设计开挖线以外，反之则为欠挖；ZH为曲线段实际开挖里程桩号；PJ为曲线段实际偏中距离）
4.结束语
白鹤滩水电站拥有复杂的防渗排水系统洞室群，本文讲解了灌排廊道小洞室开挖施工测量控制的重点、难点以及解决方法。测量工作在整个施工过程中起着不可忽视的先决作用，它指导洞室开挖的每一步，精确的控制洞室轴线及开挖断面质量。目前，左岸防渗灌排廊道开挖阶段的工作已经全部完成，这些测量方法得到了实践和检验，对其它的地下工程测量工作者具有一定的借鉴。
论文作者:李宁,蒙万谦,傅自飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/26
标签：廊道论文; 测量论文; 导线论文; 坐标论文; 精度论文; 程序论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第28期论文;