大顶子山航电枢纽工程测绘项目的选择

徐文财

（黑龙江省航道局，黑龙江 哈尔滨 150026）

航电枢纽工程建设周期长，工程范围大、内容多，涉及到库区河床演变、淹没浸没范围及实物指标、移民安置，库区堤防和穿堤建筑物，枢纽主体工程、枢纽附属工程等内容。工程建设分为决策阶段、设计阶段、施工阶段、验收阶段和运营阶段。以松花江干流大顶子山航电枢纽工程为例，阐述工程建设各阶段测绘项目的选择。

1 决策阶段

该阶段选定了1∶10000库区河床地形图测量项目。目的主要用来确定水库蓄水后淹没范围、淹没及浸没实物指标、计算库容量、确定库岸防护工程、坝线选择、设计航道码头位置、制定清库和移民方案以及交通、电力电信改线方案等。因为需要了解库区的面积较大，长度自枢纽下游80 km至上游100 km（变动回水区末端），两岸测至120 m高程或国家堤防，平均宽度8 km，整个测区面积1440 km2。

为了确保按期保质保量完成任务，该单位投入了当时较为先进测绘仪器6套中海达静态GPS、3套RTK动态GPS，徕卡全站仪8台、激光及红外测距仪10台、经纬仪10台，数字测深仪6台、测艇6艘、数字化成图系统2套及技术人员30人，辅助人员20人。最终测绘成果完全满足了该阶段工程建设的工期和质量需要。

2 设计阶段

在初步设计阶段选择了枢纽坝址区及变动回水区1∶5000河床地形图测绘项目及水文测验项目。1∶5000河床地形图测绘范围为拟定坝址上下游各5 km和变动回水区整体范围内。水文测验项目包括库区范围内两岸的纵横比降、设计断面流量、流速、底质采样、推移质和悬移质采样。主要目的是为进行坝线比选、主要永久建筑物（如船闸、电站厂房、泄洪闸及土坝等）布置、临时性工程（如施工围堰、导流明渠、施工临时加工场、临时生活营地、施工临时道路等）布置、水工模型试验等设计和试验工作提供图纸及数据资料。

该设计阶段选择了枢纽坝址区1∶2000地形图测量和永久生活区1∶500地形图测量。1∶2000河床地形图范围为推荐坝址的上下游各1 km。主要目的是进行永久建筑物（如船闸、电站厂房、泄洪闸及土坝等）具体布置、为地质详查等提供测绘数据和图纸。永久生活区1∶500地形图测量的目的为生活区建筑物布置、道路场地设计和地质详查等提供测绘数据和图纸。

测绘项目投入的资源为3套中海达静态GPS、3套RTK动态GPS、徕卡全站仪3台、激光及红外测距仪4台、经纬仪5台，数字测深仪2台、测艇1艘、数字化成图系统2套及技术人员10人，辅助人员6人。外业20 d，内业15 d。具体实施与1∶10000测图类似。该阶段所选择的测绘范围及比例尺是合适的、经济的，不仅满足了各设计阶段的需要，而且提高了测绘效率，节约了造价。

3 建设阶段

3.1 工程首级控制网的建立

3.1.1 方案的编制

本着功能上满足、技术上可行，经济上合理的原则进行编制。选点要根据坝址区地形情况并满足施工和运行要求编制选点方案，该工程共选永久控制点5个，南岸3个、北岸2个；平面控制以初步设计阶段的2个控制点做为起算点，坐标系统与设计阶段相同，以测区平均高程面、测区中央子午线经度为投影面进行平差计算，等级为GPS B级；高程控制与设计阶段采用相同的高程系，以设计阶段的1个控制点为起算点，等级为二等水准；造标埋石，为了便于观测和保留，消除仪器对中误差，控制点标石为强制对中观测墩。

3.1.2 测量实施

1）造标埋石：控制点为高1.2 m的梯形混凝土棱柱体，顶面安装强制对中盘。

2）平面控制测量：为了使控制网图形强度稳定，网内除了所选的5个控制点外，另外增设了若干个临时点。外业观测采用中海达GPS静态观测三个时段，数据采用随机软件《HDS2003数据处理软件包》进行处理，平差方法采用三维约束平差。平差后最大点位中误差为4 mm，最大测边相对中误差为1/46302

3）高程控制测量：外业观测采用Leika NK2型自动安平水准仪，3 m铟瓦标尺进行往返施测。观测方法执行《国家一、二等水准测量规范》和《水利水电工程施工测量规范》要求。内业平差采用WELTOP商用平差软件，对符合要求的数据进行整体网平差，按二等水准网要求解算。选用两种平差模式：段平差和站平差，此两种模式平差结果相同，平差后点的最大高差中误差为0.55 mm，最小高差中误差为0.26 mm，最弱点相对于起算点的高差中误差为0.67 mm。

经过实践证明，该工程首级控制网建立的方案是正确的，满足了以后各阶段的测量需要，达到了控制全局的目地，也为工程运营期大坝安全监测提供了基础保障。

3.2 施工加密控制网和施工放样

1）施工加密控制网测量

工程首级控制网的基础上，采用全站仪和自动安平水准仪进行一级导线测量或后方交会测设控制点，加密点的数量能以满足施工放样为宜。各标段建立加密控制网时，一定要统一建网，统一精度，才能保证各标段建筑物很好的衔接。

2）施工放样

多采用施工坐标系，通常以建筑物轴线为纵坐标，以垂直于轴线方向为横坐标，以轴线某一起点或端点为坐标原点建立施工坐标系，需放样的点在图上量测解算后，利用全站仪进行实地放样。具体方法可根据建筑物的位置、结构、形状和精度的不同，而采取不同的放样方法。

4 工程竣工验收阶段

工程竣工验收阶段主要是进行工程竣工图测绘，包括建筑物轮廓形状、地形图等，主要由施工单位负责完成。

5 工程运行阶段

该阶段主要是大坝安全监测项目，其次是运行维护期间临时需要的测量项目。

针对影响建筑物安全的主要因素，共进行了以下项目的监测：变形监测（水平位移与垂直位移）、扬压力监测、应力、应变及接缝观测和渗流监测等 。

1）垂直位移观测：利用S1型电子水准仪及条码水准尺，采用精密水准法进行测量获得数据。

2）水平位移观测：采用视准线法+倒垂线法，所采用的仪器为拓普康GTS-7210P型全站仪和棱镜。

3）扬压力监测：为了掌握建筑物地下水位及渗流情况，采取扬压力监测，采用建筑物底板及侧墙渗压计和埋设测压管的方法对其进行监测分析

4）混凝土应力应变监测。为了了解建筑物在施工期及运行期钢筋、混凝土的应力变化，在建筑物的相应位置埋设了钢筋计、应变计、无应力计等设备，并实时监测应力应变资料分析。