抽水蓄能电站施工控制网的建立

文/郑益民 福建华东岩土工程有限公司 福建福州 350003

水电工程项目中的抽水蓄能电站-般由上水库、下水水系统、厂房、开关站等组成，在电网中起到调峰、填谷、事故备用等作用。由于抽水蓄能电站要求上下水库的落差越大越好，同时输水系统不宜太长，所以一般采用地下输水系统和地下厂房结构。为了抬高落差一般上水库位于山顶，而下水库位于山脚，中间用地下输水系统、地下厂房和盘山公路连接，作为抽水蓄能电站的施工控制网对上水库、下水库输水系统、厂房、开关站、交通洞、通风洞、竖井、连接上下库公路等平面位置的放样、施工平面和高程控制及工程计量起到决定的作用，为此高精度、高质量的施工控制网是抽水蓄能电站建设优质工程的基础。

1、抽水蓄能电站施工控制网的设计与优化

1.1 抽水蓄能电站施工控制网特点

由于抽水蓄能电站一般建造在崇山峻岭深处，地势险要，地形复杂，这种位于特殊地区的高精度施工控制网一般具有以下特点：(1)地势险要，地形隐蔽，相对高差大，交通条件差；(2)通视条件差，砍伐量较大，布网难以展开，选点十分困难；(3)控制网精度要求高，最弱点点位精度要求5-10mm，观测边长较短，一般为500～1500m；(4)上下库高差大，水准施测十分困难；(5)由于控制网精度要求高，对观测仪器的精度和观测精度要求也相应地提高；(6)交通不便，在建造观测墩时，砂石料、水泥、水等材料搬运困难。

1.2 抽水蓄能电站施工控制网的设计与优化

针对抽水蓄能电站施工控制网的特点，在做抽水蓄能电站施工控制网设计和优化时采用以下方法：

(1)用中点多边形、大地四边形混合组合构建主网，主网边长较长，一般为1500～2000m左右；

(2)为了降低观测边相对高差，在主网的基础_上采用折叠网布设，边长在500～1000m左右;如泰安抽水蓄能电站施工控制网，桐拍抽水蓄能电站施工控制网以及宜兴抽水蓄能电站施工控制网；

(3)点位设计事先与水电枢纽设计人员协调，尽可能地选在将来的非开挖区和宜保护区；

(4)选点以施工使用方便和保证关键部位均有控制点为原则，采用观测墩和强制对中盘；

(5)为了保证主体关键部位的精度，施工控制网需进行高程投影改正，投影面由设计总工师与测量工程师一起确定（一般为上下库平均高程）；

(6）有必要时，施工控制网设计时与业主协调同时考虑兼顾变形监测网设计，将来作为变形监测点的观测墩在建造时采用钻孔桩直接埋设在基岩上，如江苏宜兴抽水蓄能电站施工控制网。

2、平面施工控制网设计

(1)根据工程建设规模、施工放样精度要求，确定施工控制网精度等级。因抽水蓄能电站地形高差大，地势陡峭，平面网、高程网分开处理。

(2)平面施工控制网的技术设计应在全面了解工程建筑物的总体布置、工区的地形特征的基础上进行。设计前应收集测区已有的地形图、规划勘测设计阶段布设的控制点、枢纽建筑物总平面布置图。

(3)整体1次布设全面网，控制网必须覆盖建筑物施工范围，能满足建筑物的施工测量要求，避开受建筑物施工、边坡开挖等影响区域，保证隧洞进出口及施工支洞口附近坝址区、拟建永久公路等附近区域需布没有控制点。

(4)为保证控制点精度，图形应有足够强度，每个点有3条以上的不同名独立基线相连。因为各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点连接的基线数有关，点上连接的基线数越多，点的可靠性就越高。

(5)控制点布设要有针对性，密度要适中.隧洞口、坝址等区城控制点密度大些，公路区域控制点密度小些。

（6）为了保证施工控制网观测精度，并剔除粗差，施工控制网设计优化时尽可能保留多余观测值，采取边角网观测。

2.1 水平角观测

（1）水平角采用方向观测法测量4个测回，水平角观测应尽可能采用自动化且精度较高的仪器（如Leica TS60系列）。

（2）观测进行选择在阴天进行，条件允许可以在晚上进行。

（3）水平角观测限差应满足规范要求。

2.2 天顶距测量

（1）天顶距观测与边长采用同台仪器同时段观测。

（2）各边天顶距采用对向观测。

（3）天顶距采用中丝法观测至少4个测回。

（4）天顶距各项观测指标应满足规范要求。

2.3 边长观测

（1）采用标称精度±（1mm+1ppm）全站仪进行人工对向光电测距。

（2）边长观测时将仪器设定为不进行气象改正的斜距观测模式。

（3）每次观测时，测前、测后分别在仪器站和棱镜站读取温度、气压、相对湿度。

（4）每条边对向观测，观测4个测回，一个测回读数4次。

（5）边长观测限差应满足规范要求。

（6）外业采集的斜距经气象、加常数、乘常数改正后，用水准高程和三角高程进行斜距化平，将改平后的距离投影到选定的高程面上。

2.4 GPS网测量

(1)采用标称精度不低于规范要求的GPS双频接收机，采用GPS静态测量方式进行测量。为提高效率和网的可靠性，最好采用4-6台GPS接收机，这样同步观测基线数量多，可靠性提高，测量时间缩短。

(2)GPS网外业观测

①观测墩埋设完成后，经过一个雨季的稳定期，待观测墩稳定后才进行观测；

②施测前，依照测区的平均经、纬度和作业日期编制GPS卫屋可见性预报表，根据该表和接收机台数，进行同步环图形设计及观测时段设计，编制出作业计划进度表；

③卫星高度角、有效卫星数、观测时段数、时段长度、数据采样间隔、几何强度因子等应符合规范要求；

④为保证GPS网中各相邻点的边长相对中误差达到要求，对距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线；

3、高程施工控制网的建立

各等级水准观测，需待埋设的水准标石稳定后方可进行。按照相应等级的水准测量规范对拟投入的水准仪、水准尺等检验合格后才能投入观测。每天观测前应按相关规范测定水准仪的i角，其未超过限差规定才可进行观测，一般采用中丝法进行观测。为了确保施工阶段与将来变形观测时起算的一致性，也便于施工控制网的复测及水准点的校核，应埋设3个水准基点。施测水准线路应读取温度、湿度，后期应进行尺长改正。三等光电测距三角高程由外业所得斜距经气象、加常数、乘常数改正后，再由天顶距、仪高、镜高求出高差，天顶距应先经过大气垂直折光改正。

结语：

抽水蓄能是目前电力系统最可靠、最经济、寿命周期最长、容量最大的储能装置。未来也越来越多的抽水蓄能电站开发建设，GPS网与三角形联合组网的技术方法将越来越普遍的应用在工程案例当中。