关于水电站泄洪洞渐变段施工测量的探讨

程蕴

[摘要]：本文介绍了自己参加建设的某水电站泄洪洞渐变段开挖及模板安装放样、检测，并对关键的作业步骤做了具体的叙述。渐变段是指洞内体型结构由正方形剖面向圆剖面逐渐过渡的水工结构，它大多出现在水电站的引水(发电)洞工程、泄洪洞、导流洞进口段和贯流式（灯泡式）机组中，作者总结了在某水电站泄洪洞工程施工测量中的测量方法，同时利用fx4800p计算器编程，带入渐变段设计参数可以在同结构的不同电站进行放样、模板检测作业方法。

[关键词]：水电站泄洪洞 施工测量 fx4800p计算器编程

概述：某水电站以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大的综合效益。枢纽工程由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝 ，最大坝高285.5 米，坝顶高程610米，顶拱中心弧线长681.51米；泄洪采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设7个表孔、8个深孔与两岸4条泄洪洞共同泄洪，坝后设有水垫塘消能；发电厂房为地下式，分设在左、右岸山体内，各装机9台，单机容量为76万千瓦，总装机容量为1368万千瓦。

水电站泄洪洞工程由进水口、泄洪洞、出水口组成，渐变段全长20m（0+16至0+36），开挖分两次进行，以洞轴线EL547先开挖上半部分，后开挖下半部分，开挖直径为15.6m，0+16剖面为15.6m×15.6m正方形，0+36剖面为直径15.6m 圆，砼衬砌厚度0.8米。

见下图：

内容：

一.测量前的工作准备：

（1）在水利水电工程建设中，用大坝轴线做为施工坐标系统的一个坐标轴，其坐标用a,b或x,y表示，为简化洞挖测量计算，水电站测量队在洞挖中以施工蓝图中的施工桩号0+000轴线为坐标换算原点，0+70为坐标换算方向点，将导线控制网大地坐标系统换算为施工坐标系统，高程仍采用原高程系统，计算公式如下：

a=(x₁-x₀)cosα+(y₁-y₀)sinα

b=( y₁-y₀) cosα-(x₁-x₀) sinα

a:施工坐标x

b: 施工坐标y

α:原点到方向点方位角

x₁ y₁待换算点坐标（大地坐标）

x₀ y₀原点坐标（大地坐标）

（2）泄洪洞渐变段开挖为洞挖，如上图，0+16为洞脸，是开挖最为危险部位，安全应摆在首位，测量加密控制点测设在离工作面约30米地方，为了避免持棱镜测量员的安全，测量队向施工局申请配备了一台徕卡TCR802免棱镜全站仪，还配备了强光探照灯照明工具，保证仪器架设安全和对中准确和危险源及时发现。

（3）渐变段测量计算程序的编写：

如上图，渐变段是一个由方变圆的特殊水工结构，原理相对虽简单但现场计算步骤较多，容易出错，造成超欠挖，所以编写fx4800计算程序可以提高放样速度，避免错误，提高放点的自由度。

程序内容如下：

A"X1":C"R1":D"JBDCD":F"ZXH"

LbI 1

{X,Y,H}:X"X":Y"Y":H"H"

J=(X-A) ×tan(tan-1(C÷D)) ◢

H≤FK=F-(C-J) ⊿（条件转移）

H≥FK=F+(C-F) ⊿（条件转移）

T"YX-H"=K◢

U"YX-Y"=C-J◢

L"SPQD"=Abs(Y)-(C-J) ◢

M"QCQD"=H-K◢

N"BJC"= ((H-K)2+(AbsY-U)2-J◢

Goto 1

程序注解：

A"X1"表示渐变段起点X坐标；

C"R1"表示隧洞设计半径；

D "JBDCD"表示渐变段长度；

F"ZXH"表示隧洞轴线高程；

以上为渐变段设计参数。

J表示测点在该点铅垂剖面上的圆半径；

T"YX-H"表示测点在该点铅垂剖面上的圆心设计高程；

U"YX-Y"表示测点在该点铅垂剖面上的圆心设计Y坐标

L"SPQD"表示求算测点在该点铅垂剖面上的上下水平切点，其值为0表示为切点；

M"QCQD"表示求算测点在该点铅垂剖面上的两侧铅垂切点，其值为0表示为切点；

N"BJC"表示求算测点在该点铅垂剖面上的实测半径与设计半径差值，其值为0表示圆弧正点；

二.开挖放样、超欠挖检查

泄洪洞采取施工坐标开挖放样，仪器架设在洞内时要选择洞内岩层安全（预裂残孔成形清晰）的地方，确保人身、仪器等安全。由于洞挖受条件局限，测站点与后视点、校核点形成的夹角很小，我们采取坐标测量法，将校核点三维坐标与实测三维坐标比较的校核方法。徕卡TCR802利用免棱镜激光反射直接测得掌子面上一点的三维坐标，将该数据手工输入fx4800计算器里的放样程序，按计算器显示结果偏移激光点，直至结果满足放样要求，开挖放样放点点距控制在0.6米（根据预裂爆破要求而定），为确保零欠挖，测量放样断面加大5cm放样，放样前首先对已开挖面进行超欠挖检查，欠挖情况测量人员现场交底给施工队伍，再进行开挖放样，真正意义做到零欠挖。

三．开挖竣工测量

水电站洞挖工程开挖竣工验收分上下部位分别验收，由于做到了边开挖边欠挖处理，每掘进30m就进行开挖竣工验收测量，渐变段上半部开挖完后进行开挖竣工测量，开挖竣工测量断面按间距3m测量,断面桩号控制在±20cm,测量监理工程师旁站，抽点手工记录，测量数据仪器测存，然后把数据拿到后方办公室在电脑上处理。

数据传输与处理：全站仪器用数据传输与电脑连接，启动CASS.7.1，在CASS.7.1软件中利用“数据”菜单下的“读取全站仪数据”对话框将Leica的GSI格式文件转化为通用的DAT文件，然后再将DAT文件转换为CSV文件，再形成下图样式：

CASS.7.1展点后的全断面开挖竣工图

四.模板放样、检查及验收测量

在水电站工程，测量采取在锚筋上放样，渐变段内布置梅花状锚筋，在每根锚筋上放点，样点全部控制在离结构混凝土10cm,这样可以方便钢筋安装绑扎，钢筋安装完后，作业队再根据锚筋上样点制作样架，测量人员配合样架制作，样架达到测量要求后，渐变段大模（品架结构）在样架上就位，测量人员再检测模板，配合现场安装人员精确调模，自检合格后，通知测量监理工程师验收，验收偏差值都控制在±15mm。

五.水电站泄洪洞渐变段施工测量的运用情况

渐变段是指洞内体型结构由正方形剖面向圆剖面逐渐过渡的水工结构，在泄洪洞工程，泄洪洞、导流洞进口段、低水头贯流式（灯泡式）机组中应用广泛，编写fx4800计算程序可以提高放样速度，避免错误，提高放样的灵活度，本文编写fx-4800渐变段计算程序可以在同结构的不同工地运用，只要输入渐变段参数，可操作性强，计算器显示结果代码采用汉语拼音声母开头的第一字母，浅显易懂、不易混淆、便于测量人员操作，在重庆草街贯流式（灯泡式）机组大模放样、验收中得到运用，效果甚好。

参考文献：

l 南方CASS7.1参考手册，南方测绘仪器有限公司

2. fx-4800用户说明书

3.水利水电工程施工测量规范（SL52－93）

作者简介：

姓名：程蕴  出生年月：1993年6月  性别：男 民族：汉  籍贯：河南省商丘市  学历：本科  职称：工程师   研究方向：水工测量

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