楊小平

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 楊凌712100)

我國20世紀(jì)50～60年代建造的大壩,經(jīng)過幾十年的運(yùn)營,大部分已處于危險(xiǎn)期,需進(jìn)行加固,通過對大壩進(jìn)行變形監(jiān)測,給加固設(shè)計(jì)方案提供理論依據(jù)。對新建大壩的變形監(jiān)測作為其運(yùn)營管理階段的一項(xiàng)必要任務(wù)。根據(jù)不同的大壩類型,布設(shè)不同圖形的控制網(wǎng)和變形觀測點(diǎn),以便更好的服務(wù)于大壩運(yùn)營。對控制網(wǎng)的強(qiáng)度和精度,必須根據(jù)被監(jiān)測對象的特性要求和客觀條件利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),按最小二乘法進(jìn)行估算,保證控制網(wǎng)的可靠[1]。

1 平面控制網(wǎng)的布設(shè)

1.1 邊角控制網(wǎng)的圖形

邊角控制網(wǎng)的圖形見圖1。

1.2 基準(zhǔn)控制點(diǎn)必須穩(wěn)固

工作控制點(diǎn)離壩體適當(dāng)距離,但需穩(wěn)定。壩軸線上需布設(shè)2個(gè)工作控制點(diǎn)。控制點(diǎn)均應(yīng)建造觀測墩,其頂部應(yīng)設(shè)置強(qiáng)制對中底盤。

1.3 一般以壩軸線為準(zhǔn)

控制網(wǎng)的圖形為大地四邊形和一個(gè)三角形組合(或布設(shè)成雙大地四邊形)的邊角網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)的可靠因子值需小于0.2″/mm。因條件限制個(gè)別觀測不能滿足此要求時(shí),則應(yīng)在觀測中采取特殊措施。

圖1 控制網(wǎng)

2 控制網(wǎng)的外業(yè)觀測

2.1 水平方向觀測

(1)用1″級全站儀。使用前必須對儀器進(jìn)行檢校。

(2)水平角觀測按全圓方向法進(jìn)行12測回觀測[2]。

(3)觀測時(shí)均選擇較好的天氣進(jìn)行,觀測前應(yīng)將儀器進(jìn)行一定時(shí)間涼曬,使儀器溫度和外界環(huán)境保持一致。

(4)觀測時(shí)調(diào)好焦距,成像清晰,同一測繪保持不變。

(5)一測回操作程序和讀盤配置值按規(guī)范執(zhí)行,照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)均二次照準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)。整個(gè)測回都在兩個(gè)不同時(shí)間段完成,全陰天可在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成。麻家砭水庫平面控制網(wǎng)水平角各測回觀測均值見表1。

表1 麻家砭水庫平面控制網(wǎng)水平角各測回觀測均值

(6)觀測值限差如表2[3]。

表2 觀測限差

2.2 邊長觀測

(1)用1″級全站儀。使用前必須對儀器進(jìn)行檢校。

(2)邊長觀測時(shí)均選擇氣象條件穩(wěn)定時(shí)間段。

(3)邊長全部對向觀測,每單向邊均在兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)觀測,每單向邊一個(gè)時(shí)間段內(nèi)觀測3測回,每測回2次[2]。

(4)每次觀測時(shí)測前測后分別在測站和棱鏡處讀取溫度、氣壓。分別量取儀器和棱鏡高2次,讀止0.5 mm,2次讀數(shù)差小于1 mm[2]。

(5)所測邊必須進(jìn)行平均高程面歸化。其公式為:

式中:DP為已加入傾斜、溫度、氣壓改正后的實(shí)測邊長(m);DH為邊長歸化至測區(qū)平均高程面的距離(m);HP為測區(qū)平均高程面的值(m);Hm為邊長的平均高程(m);Rm為橢球曲率半徑(m)。

(6)邊長觀測值及限差如表3、表4[1]。

表3 觀測限差

表4 麻家邊水庫平面控制網(wǎng)各測站邊長觀測均值

2.3 豎直角觀測

(1)用1″級全站儀中絲法觀測6個(gè)測回[2]。使用前必須對儀器進(jìn)行檢校。

(2)觀測限差如表5[2]。

表5 觀測限差

3 控制網(wǎng)起算數(shù)據(jù)限差

控制網(wǎng)起算數(shù)據(jù)限差如表6。

表6 起算數(shù)據(jù)限差

4 控制點(diǎn)穩(wěn)定性分析

邊角網(wǎng)應(yīng)盡早建成,盡快取得基準(zhǔn)值。初次觀測必須待控制點(diǎn)穩(wěn)定后(28 d)進(jìn)行,必須按照本文中1、2項(xiàng)操作。第2次復(fù)測按工程測量規(guī)范要求,檢查控制點(diǎn)穩(wěn)定性的方法是測量固定角和固定邊是否在限差內(nèi),認(rèn)為控制點(diǎn)穩(wěn)定,反之不穩(wěn)定。當(dāng)控制點(diǎn)的時(shí),為位移明顯,否則不明顯。

5 實(shí)例分析

2008年11月對金堆城鉬業(yè)公司麻家砭庫區(qū)進(jìn)行首次控制網(wǎng)布設(shè)、觀測、數(shù)據(jù)處理。2009年5月進(jìn)行復(fù)測。按照測量規(guī)范相關(guān)要求,檢查控制點(diǎn)的穩(wěn)定時(shí)只檢查基準(zhǔn)控制點(diǎn)是否穩(wěn)定,即J1、J2、J4。因?yàn)樵诒敬髩伟踩O(jiān)測項(xiàng)目中認(rèn)為此三點(diǎn)遠(yuǎn)離變形應(yīng)力范圍之外,是相對固定不變的,而其他各控制點(diǎn)是為監(jiān)測視準(zhǔn)線工作點(diǎn)和變坡點(diǎn)而布設(shè),監(jiān)測大壩的變形就是定期監(jiān)測它們的變化量來反映大壩是否有移位,因此復(fù)核控制點(diǎn)(J1、J2、J4)的穩(wěn)定性是必須的。這次對外業(yè)觀測資料進(jìn)行核對,均滿足規(guī)范精度要求。內(nèi)業(yè)平差按照二級邊角網(wǎng)的精度等級,采用秩虧自由網(wǎng)平差方法。

(1)控制網(wǎng)的起算點(diǎn)數(shù)據(jù)如表7。

表7 起算點(diǎn)坐標(biāo)

(2)控制網(wǎng)的精度統(tǒng)計(jì)見表8。

表8 控制網(wǎng)精度

(3)控制點(diǎn)平面坐標(biāo)及誤差計(jì)算如表9。

表9 控制點(diǎn)平面坐標(biāo)及誤差

(4)由表8、表9看,固定邊(DJ1-J2)和固定角(∠J2J1J3)誤差均小于規(guī)定值,因而控制J1、J2、J3穩(wěn)定,精度均滿足要求,通過對該網(wǎng)采用秩虧自由網(wǎng)平差,可靠因子為0.125″/mm,誤差最大點(diǎn)為J4(1.15 mm),小于±1.41 mm,無明顯位移,可以作為變形監(jiān)測點(diǎn)觀測的已知點(diǎn)應(yīng)用。

6 結(jié) 語

控制網(wǎng)的圖形強(qiáng)度和精度是保證大壩變形監(jiān)測的首要條件,從對該網(wǎng)型的分析,各項(xiàng)誤差均滿足技術(shù)要求。因而對變形點(diǎn)觀測和數(shù)據(jù)處理分析能起到去偽存真,從而對大壩的運(yùn)營管理提供有力的技術(shù)保障。隨著高科技設(shè)備在工程中的不斷應(yīng)用,大壩變形監(jiān)測工作將更加方便,發(fā)展更加完善。具體實(shí)施時(shí)應(yīng)做到:

①控制網(wǎng)的網(wǎng)型一般可采用三角形和大地四邊形組合或雙大地四邊形的邊角網(wǎng)。②控制網(wǎng)首先在室內(nèi)借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行精度估算,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,再實(shí)地標(biāo)定控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)必須標(biāo)定為強(qiáng)制對中點(diǎn)。③外業(yè)數(shù)據(jù)觀測必須按設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行。④控制網(wǎng)的平差可采用秩虧自由網(wǎng)平差;擬穩(wěn)網(wǎng)平差。⑤所用全站儀必須經(jīng)過檢校。

[1]DL/T5178-2003.混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國電力出版社,2003.

[2]GB/T17942-2000.國家三角測量規(guī)范[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.

[3]GB50026-93.工程測量規(guī)范[M].北京:中國計(jì)劃出版社,2001.