高永鴻

【摘 要】本文針對當(dāng)前水利工程測量技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范、設(shè)計(jì)階段、施工階段、以及竣工階段進(jìn)行全程的測量應(yīng)用技術(shù)的分析和闡述。

【關(guān)鍵詞】水利工程；測量技術(shù)；應(yīng)用分析

Application of Hydraulic Engineering Measurement Technology

Gao Yong-hong

（Ili Flower survey design research limited liability company Yining Xinjiang 835000）

【Abstract】In this paper， the current water conservancy measurement technology application specification， design phase， construction phase， as well as the completion of phase analysis and elaboration of the whole measurement application technology.

【Key words】Hydraulic Engineering；Measurement techniques；Application Analysis

水利工程測量的平面控制網(wǎng)精度及布設(shè)密度應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模及建筑物對放樣點(diǎn)位的精度要求確定。平面控制網(wǎng)的等級可采用國家二、三、四、五等，水利水電工程高程控制網(wǎng)的等級一般為二、三、四、五等，具體要求參考《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》和《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》，首級控制網(wǎng)的等級應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、范圍大小和放樣精度高低來確定，大型水利水電工程一般可采用二等，中型水利水電工程可采用三等，小型水利水電工程可采用四、五等。最末級高程控制點(diǎn)相對于首級高程控制點(diǎn)的高程中誤差，對于混凝土建筑物應(yīng)不大于±10mm、對于土石建筑物應(yīng)不大于±20mm。布設(shè)高程控制網(wǎng)時(shí)，首級網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，加密時(shí)宜布設(shè)成附合路線或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。各等級高程點(diǎn)宜均勻布設(shè)在大壩上下游的河流兩岸。點(diǎn)位應(yīng)選在不受洪水、施工影響，便于長期保存和使用方便的地點(diǎn)。

1. 水利工程設(shè)計(jì)階段的控制測量

控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)一般分別單獨(dú)布設(shè)，也可以布設(shè)成三維控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)常用三角測量、導(dǎo)線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立。目前，由于GPS技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用GPS建立平面控制網(wǎng)已成為主要的方法。高程控制網(wǎng)主要用水準(zhǔn)測量和三角高程測量方法建立。

1.1 常見水庫淹沒界線測量。測設(shè)移民線、土地征用線、土地利用線、水庫清理線等各種水庫淹沒、防護(hù)、利用界線的工作稱為水庫淹沒界線測量。水庫的設(shè)計(jì)水位和回水曲線的高程確定之后，即可根據(jù)設(shè)計(jì)資料在實(shí)地確定水庫未來的邊界線。水庫邊界線測設(shè)的目的在于測定水庫淹沒、浸潤和坍岸范圍，由此確定居民地和建筑物的遷移、庫底清理、調(diào)查與計(jì)算由于修建水庫而引起的各種賠償；規(guī)劃新的居民地、確定防護(hù)界線等。水庫邊界線測設(shè)的方法一般采用幾何水準(zhǔn)測量法和經(jīng)緯儀高程導(dǎo)線法進(jìn)行。

1.2 地質(zhì)勘察測量。配合水利工程地質(zhì)勘察所進(jìn)行的測量工作稱為地質(zhì)勘察測量。其基本任務(wù)是：（1）為壩址、 廠址、 引水洞、水庫、堤線、料場、 渠道、 排灌區(qū)的地質(zhì)勘察工作提供基本測量資料；（2）主要地質(zhì)勘探點(diǎn)的放樣；（3）連測地質(zhì)勘探點(diǎn)的平面位置、高程和展繪上圖。具體工作包括：鉆孔測量、井硐測量、坑槽測量、地質(zhì)點(diǎn)測量、剖面測量等。一般應(yīng)用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和電磁波測距儀等進(jìn)行。

1.3 河道測量。為河流的開發(fā)整治而對河床及兩岸地形進(jìn)行測繪，并相應(yīng)采集、繪示有關(guān)水位資料的工作稱為河道測量。

其主要內(nèi)容包括：（1）平面、高程控制測量；（2）河道地形測量；（3）河道縱、橫斷面測量；（4）測時(shí)水位和歷史洪水位的連測；（5）某一河段瞬時(shí)水面線的測量；（6）沿河重要地物的調(diào)查或測量。

2. 水利樞紐工程的施工控制測量

（1）水利工程測量是為水利規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工服務(wù)的，它是水利工程中的最基礎(chǔ)工作，其好壞直接影響設(shè)計(jì)流程中各項(xiàng)工作的效率。由于專業(yè)分工不同，設(shè)計(jì)人員在圖上劃線、選點(diǎn)、作工程的總體安排較為順手，而從圖上搬到實(shí)地就困難一些。測量人員接到規(guī)劃、設(shè)計(jì)線路圖后進(jìn)行外業(yè)選線前應(yīng)了解此項(xiàng)工程是可研、初設(shè)、施工那個(gè)階段的選線（這牽涉到選線的精度問題），另外，還要了解是排渠、灌渠、尾水渠還是主壩、副壩、圍堤、防洪堤，同時(shí)對渠道的設(shè)計(jì)流量及坡降、堤壩的設(shè)計(jì)斷面大小及頂部高程和筑壩材料、庫容及過洪流量都應(yīng)知道，這便于在野外選線遇地物、地貌變化不得不改變線路時(shí)做到維護(hù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)意圖。

（2）大壩、廠房、船閘、鋼管道、機(jī)組、各種泄水建筑物（比如隧洞、水閘、等）的主要軸線點(diǎn)均應(yīng)通過等級控制點(diǎn)進(jìn)行精確的測定。主要軸線點(diǎn)相對于鄰近等級控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差對土建軸線應(yīng)小于15mm、安裝軸線應(yīng)小于7mm。軸線點(diǎn)的測設(shè)方法應(yīng)按等級控制網(wǎng)的要求進(jìn)行加密并在事先進(jìn)行精度估算以確定作業(yè)方法和選用儀器的等級及型號。軸線點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)固定標(biāo)志，主要軸線每條至少要設(shè)三個(gè)固定標(biāo)志。主要軸線點(diǎn)的測設(shè)步驟是：根據(jù)軸線點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)值進(jìn)行初步實(shí)地定點(diǎn)，然后進(jìn)行精確測定該點(diǎn)的坐標(biāo)值并調(diào)整（當(dāng)實(shí)測坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)坐標(biāo)值之差大于限值時(shí)將該點(diǎn)改正至設(shè)計(jì)位置并重新進(jìn)行檢測，直至符合規(guī)定為止）。

（3）放樣工作開始前應(yīng)詳細(xì)查閱工程設(shè)計(jì)圖紙，收集施工區(qū)平面及高程控制成果，了解設(shè)計(jì)要求與現(xiàn)場施工需要，根據(jù)精度指標(biāo)選擇放樣方法。對設(shè)計(jì)圖紙中的有關(guān)數(shù)據(jù)和幾何尺寸應(yīng)認(rèn)真檢核，確認(rèn)無誤后方可作為放樣的依據(jù)。必須按正式設(shè)計(jì)圖紙和文件（包括變更通知）進(jìn)行放樣，不得憑口頭通知或未經(jīng)批準(zhǔn)的草圖放樣。所有放樣點(diǎn)線均應(yīng)有檢核條件，現(xiàn)場取得的放樣及檢查驗(yàn)收資料必須進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無誤后方能交付使用。放樣結(jié)束后，應(yīng)向使用單位提供書面的放樣成果單。水利水電施工中可采用GPS或電子全站儀直接進(jìn)行3維施工放樣。施工放樣必須采用檢驗(yàn)合格的儀器、工具進(jìn)行。

3. 確定工程進(jìn)行開挖工程階段的測量

3.1 水利水電工程開挖工程測量的內(nèi)容包括開挖區(qū)原始地形圖和原始斷面圖的測量，開挖輪廓點(diǎn)的放樣，開挖竣工后的地形測量、斷面測量及工程量測算。開挖輪廓點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差可控制在30mm～100mm之間（精細(xì)部門應(yīng)高一點(diǎn)、粗糙部位可低一些）。開挖放樣高程控制點(diǎn)不應(yīng)低于五等水準(zhǔn)測量的精度，一般情況下可利用光電測距三角高程點(diǎn)。

3.2 金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備的安裝測量工作主要包括測設(shè)安裝軸線與高程基點(diǎn)、安裝點(diǎn)的放樣、安裝竣工測量、等。金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備安裝軸線和高程基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)穩(wěn)定的金屬標(biāo)志且一經(jīng)確定在整個(gè)施工過程中不宜變動。安裝測量作業(yè)必須使用精度相當(dāng)于或高于1.5mm/km和2″的水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀或電子全站儀，量測距離的鋼帶尺必須經(jīng)過檢定并附有尺長方程式，高程測量必須相應(yīng)地使用因瓦水準(zhǔn)尺或紅黑面水準(zhǔn)尺以及有毫米刻度的鋼板尺。安裝測量的精度應(yīng)控制在3mm～10mm之間。

3.3 地下洞室測量包括根據(jù)貫通測量設(shè)計(jì)要求建立洞內(nèi)、外平面與高程控制，進(jìn)行洞室施工放樣，測繪洞室開挖和襯砌斷面、計(jì)算開挖和填筑工程量，等。水工隧洞開挖的極限貫通誤差橫向應(yīng)控制在100mm以內(nèi)、縱向應(yīng)控制在200mm以內(nèi)、豎向應(yīng)控制在50mm以內(nèi)，當(dāng)在主斜洞內(nèi)貫通時(shí)縱向誤差按橫向誤差的要求執(zhí)行，對于上、下兩端相向開挖的豎井其極限貫通誤差應(yīng)不超過±200mm。在進(jìn)行貫通測量設(shè)計(jì)時(shí)可取極限誤差的1/2作為貫通面上的貫通中誤差，應(yīng)根據(jù)隧洞長度對各項(xiàng)測量中的誤差進(jìn)行分配，洞外測量三向誤差應(yīng)控制在20 mm以內(nèi)、洞內(nèi)測量三向誤差應(yīng)控制在30 mm以內(nèi)。工程開工前應(yīng)根據(jù)隧洞的設(shè)計(jì)軸線擬定平面和高程控制略圖，按規(guī)定的精度指標(biāo)進(jìn)行預(yù)期誤差的估算，以便確定洞外和洞內(nèi)控制等級及作業(yè)方法。

3.4 洞外平面控制測量可布設(shè)GPS網(wǎng)、光電測距導(dǎo)線網(wǎng)、測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)。洞內(nèi)平面控制測量一般布設(shè)地下導(dǎo)線，地下導(dǎo)線分為基本導(dǎo)線（貫通測量用）和施工導(dǎo)線（施工放樣用）。

（1）施工場地地形測量。施工場地的地形測量一般用于場地布置、土地征購、建基面驗(yàn)收及公路、鐵路的新建、改建工程。測圖比例尺除建基面驗(yàn)收應(yīng)采用1∶200外，其它可根據(jù)工程性質(zhì)、設(shè)計(jì)及施工要求在1∶500～1∶2000范圍內(nèi)選擇。較大范圍的1：500～1：2000比例尺地形測量應(yīng)按《水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段測量規(guī)范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。1∶200和小范圍內(nèi)的1∶500～1∶2000比例尺地形測量，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定。

（2）疏浚及渠堤施工測量。疏浚及渠堤施工測量主要工作包括施工控制系統(tǒng)建立；渠堤中心線定線；細(xì)部輪廓點(diǎn)放樣；施工過程中的水上、水下地形及斷面測量；工程量計(jì)算；工程竣工驗(yàn)收測量；等內(nèi)容。

（3）施工期間的外部變形監(jiān)測。水利水電工程施工期間的外部變形監(jiān)測包括為保證施工安全而進(jìn)行的臨時(shí)性變形監(jiān)測及水工建筑物的永久變形監(jiān)測工作，應(yīng)按照《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。施工期間的外部變形監(jiān)測的內(nèi)容包括施工區(qū)的滑坡觀測、高邊坡開挖穩(wěn)定性監(jiān)測、圍堰的水平位移和沉陷觀測、臨時(shí)性的基礎(chǔ)沉陷（回彈）和裂縫監(jiān)測、等，相對于工作基點(diǎn)的各項(xiàng)監(jiān)測位移量中誤差應(yīng)不低于±3.0mm。變形觀測的基點(diǎn)應(yīng)盡量利用施工控制網(wǎng)中的控制點(diǎn)，不敷應(yīng)用時(shí)可建立獨(dú)立的相對控制點(diǎn)（其精度應(yīng)不低于四等網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)）。

（4）竣工測量。水利水電工程竣工測量的內(nèi)容包括主要水工建筑物基礎(chǔ)開挖建基面的1∶200～1∶500地形圖（高程平面圖）或縱、橫斷面圖；建筑物過流部位或隱蔽部位的形體測量；外部變形監(jiān)測設(shè)備埋設(shè)安裝竣工圖；建筑物的各種重要孔、洞的形體測量（比如電梯井、倒垂孔、等）；施工區(qū)竣工平面圖（視需要測繪）?？⒐y量的精度可參照相關(guān)規(guī)范，一般應(yīng)不低于放樣精度?？⒐y量應(yīng)隨著施工的進(jìn)程進(jìn)行（按竣工測量的要求逐漸積累竣工資料，尤其適用于隱蔽工程、水下工程以及垂直凌空面的竣工測量），待單項(xiàng)工程完工后再進(jìn)行一次性的測量。對需要進(jìn)行竣工測量的部位應(yīng)事先與設(shè)計(jì)、施工管理單位協(xié)商確定測量項(xiàng)目（防止漏測）。

4. 水利樞紐工程的變形監(jiān)測

變形監(jiān)測的主要觀測項(xiàng)目：水平位移觀測、垂直位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測、應(yīng)力/應(yīng)變觀測、分層沉降觀測、傾斜觀測、滲流觀測、溫度觀測、檢查觀測、滑坡崩岸觀測。 變形觀測的精度和周期——在制定變形觀測方案時(shí)，首先要確定精度要求。對于不同的監(jiān)測目的所要求的觀測精度不同。觀測周期與工程的大小、測點(diǎn)所在位置的重要性、觀測目的以及觀測一次所需時(shí)間的長短有關(guān)。及時(shí)進(jìn)行第一周期的觀測有重要的意義。 觀測資料的整編和分析——資料整編的主要內(nèi)容包括：收集資料、審核資料、填表和繪圖、編寫整編成果說明。觀測資料分析其目的是對水利工程系統(tǒng)和各項(xiàng)水工建筑物的工作狀態(tài)做出評估、判斷和預(yù)測，達(dá)到有效地監(jiān)視建筑物安全運(yùn)行的目的。常用的分析方法有：作圖分析、統(tǒng)計(jì)分析、對比分析、建模分析。

5. 結(jié)語

伴隨著測繪新技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代水利樞紐工程測量必將朝著測量內(nèi)外作業(yè)一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理自動化、測量過程控制和系統(tǒng)行為智能化、測量成果和產(chǎn)品數(shù)字化、測量信息管理可視化、信息共享和傳播網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。

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