布仑口—公格尔水电站深斜竖井的导洞轴线施工控制

2012-09-27 01:49张红忠侍克斌董文明白现军邓英铭

水利与建筑工程学报 2012年2期

崔龙,张红忠,侍克斌,董文明,白现军,邓英铭

(1.新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐830052;2.葛洲坝新疆工程局,新疆乌鲁木齐830049)

隧洞是地下工程的重要内容,顺利保障隧洞按期贯通,施工质量和进度起着决定性的作用,而施工放样则是控制工程进展的关键因素。由于隧洞的位置、地质构造、断面等等不同,呈现了多种施工放样的方法,因此针对具体工程去探讨一种得益于实际工程应用的方式,最终达到指导施工的目的,具有重要的意义。

1 水电站引水隧洞工程概况

布仑口-公格尔水电站工程位于新疆克尔柯孜自治州阿克陶县境内的盖孜河上,该工程的引水隧洞地处高海拔、高地应力分布区,由三条倾角60°的深斜竖井和四条引水平洞组成(见图1),深斜竖井段总长656 m,其中上斜井长296 m,中斜井280 m,下斜井80 m。平洞段总长度535.866 m。洞径4 m,高程在2 631 m～3 221 m,高差590 m。洞体岩性为绿泥石云母石英层、二云母石英片岩等互层,岩石较坚硬,呈中厚层状[1]。此工程在国内尚属罕见。

图1 布仑口引水发电洞深斜竖井纵剖面图

2 施工控制测量

2.1 洞外控制测量

该地区山体坡度大、高差大,洞口位置距离盖孜河河岸较近,洞口外部的施工控制网点是以盖孜河沿岸的GPS控制网作为基准点,采用附合导线形式,在各个洞口周边布设三个平面控制点,并用GPS复核其坐标,保证平面控制点的精度[2];高程控制采用三角高程测量,进行往返观测[3-4],满足《水电水利工程施工测量规范》(DL/T5173-2003)的精度要求。

2.2 洞内控制测量

布仑口-公格尔水电站工程地处高海拔缺氧地区,山体坡度陡峭,给施工造成相当大的难度,为确保三条深斜竖井的贯通,首先向平洞与斜井交接处开挖支洞,待支洞成型后,再自下而上实施斜竖井的导洞开挖,最后自上而下扩挖形成设计断面。洞内平面控制采用光电测距导线,随洞室的开挖,由洞口控制点向洞内测设基本导线和施工导线,考虑到便于导线点的保存,导线点尽量沿洞壁两侧布设。施工导线点50 m左右埋设一个,以满足施工放样与验收的需要,并每隔数点与基本导线附合,保证其精度。高程采用全站仪三角高程往返测量。对基本导线点定期进行复测检查[5]。

3 导洞施工测量

因三条斜竖井的倾角均为60°,考虑到自上而下开挖时,随着斜井的掘进,排渣的难度大,为此,施工中采用每条斜竖井均由底部向上预先开挖一条直径2 m的导洞,导洞贯通后,从上向下依据4 m的设计断面扩挖成型。

3.1 导洞前期施工放样

导洞在前期掘进过程中,仪器安置在平洞与斜井交界处的平洞施工导线点上,应用极坐标法进行放样。在掌子面上标定中线和腰线,以及开挖轮廓线。洞内开挖轮廓放样点相对于洞室轴线的限差为±50 mm。随着洞室逐渐延伸,观测过程受到照明、烟尘等影响,通视条件愈来愈差,而且60°的仰角给观测带来相当大的难度。因此,掘进一定深度,在视线较好的情况下,在开挖的洞壁上,选择坚固岩石,测设两个以上的导线点,以供后期进行坐标传递[6]。

3.2 导洞掘进中施工放样

导洞掘进一定深度后,在倾角60°的坡度上安置仪器非常困难,加之导洞断面较小,底部流渣较多,给放样造成诸多的不便。在不能依照常规方法进行工作的情况下,本次施工中采用悬垂线法进行放样。针对三个斜竖井,为便于施工放样,分别建立独立坐标系,并将轴线方向与X轴方向平行,坐标原点设在平、斜井相交的左侧50 m处,将原设计坐标换算为独立坐标系统的坐标,同时将原设计桩号转换为独立桩号,独立桩号即为轴线点的X坐标。

3.2.1 测站设置

首先在洞壁的导线点附近,选择安置免棱镜全站仪器的位置[7]。为保证观测者和仪器架设的安全,先清理周围流渣。利用Leica TS06全站仪(带无棱镜反射功能)的后方交会功能,由洞壁上的导线点,测量测站点的坐标。因缺少必要的检核条件,均测量两个测回,取其平均值作为最终的测站坐标(xO,yO,zO)。如图2所示,O为测站点,A、B、C为洞壁上的导线点,i为导洞轴线点在底部的投影。