白鹤滩水电站左岸尾闸井滑模施工测量控制技术

游 玉 强, 李 敏，徐 博 勇

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

白鹤滩水电站左岸尾水管检修闸门室位于主变洞与尾水调压室之间，与主厂房、主变洞平行布置，与主变洞、尾水调压室中心线的距离分别为56.5 m和74 m。尾水管检修闸门室全长374.5 m，共设8条闸门井，呈“一”字型布置，1#～8#尾闸井顶拱开挖高程为667.5 m，底部开挖高程为538 m,分南、北侧，北侧上层跨度为15(南侧12.1)m，北侧下层跨度为12(南侧9.1)m，尾闸井底部流道部位与尾水连接管相连，底部均采用定型拱架浇筑，竖井段主要采用滑模浇筑，单井滑模高度为67.95 m，总高度为543.6 m。

滑模施工技术[1]在水电行业已被广泛应用，具有连续性好、机械化程度高、结构整体性强、抗震性能好、安全性高且混凝土体形一次性成形等特点，施工优势明显。同时，由于滑模施工一次性成形，故对滑模施工过程中模体的纠偏控制尤为重要。传统滑模施工的测量控制方法主要采用“重锤投点法”控制平面位置，通过测绳量测高差控制高程。因受施工现场环境及场地的约束，滑模动态监测主要依靠人工量测，受外界环境、人工操作、技术方法等因素影响，监测数据偶然误差较大，易出现较大误差导致数据失真进而造成混凝土形体与设计值偏差过大、甚至出现垂直度不满足设计要求等情况，导致后期闸门无法顺利下闸的恶劣影响。如何才能快速、精确地监测模体在滑升过程中出现的偏差以及模体在出现偏差后的纠偏即成为测量控制工作需要解决的首要问题。技术人员通过现场实地考察，结合设计图纸、施工方案等进行了多次讨论，从“人、机、料、法、环、测”等方面进行原因分析并进行归纳总结，最终选定使用全自动激光垂准仪、徕卡全站仪、激光水平仪等仪器设备用于控制滑模施工，并成功地在白鹤滩水电站左岸闸门井运用，形成了一整套滑模动态测量控制技术方法。笔者对该控制方法进行了阐述。

2 滑模施工采用的控制方法

根据尾闸井施工部位的设计结构要求及控制质量标准，技术人员经多次讨论分析后确定其施工测量工艺及流程主要为贯通测量→平面，高程控制点预留→滑模整体控制→现场自检与数据采集→形体数据分析。

2.1 贯通测量

贯通测量主要由高程贯通和平面贯通两部分组成，根据尾闸井空间布置特点，在尾闸井混凝土浇筑前应对竖井贯通误差进行分析，对贯通误差进行分配，以达到最优的控制点精度。由于尾闸井属于竖井，其平面贯通测量要求较高，对高程贯通测量相对精度要求较高，主要采用固定基准点方式控制后续混凝土浇筑与金结安装测量。

传统平面贯通测量主要采用“一井定向”“两井定向”[2]的方式进行测量。由于受现场施工环境影响，施工干扰较大，无法采用传统的贯通测量方式进行贯通测量。为了进一步提高贯通控制点的测量精度，经多次讨论分析，首次在水电行业投入了全自动激光垂准仪(仪器参数：放大倍率：24×；物镜有效孔径：φ36；最短视距：0.7 m；视场角(2ω)：1°50″；向上一测回垂准测量标准偏差：±1 mm/100 m；激光下对点极限误差：±1 mm/1.5 m；自动安平精度：±1″；自动安平范围：2.5°；光源：激光二极管波长；上下出光：635 nm；下对点：650 nm；遥控距离：约40 m；工作温度：-20℃～±50℃)，通过向上投点的方式进行平面贯通测量。

贯通测量前，首先在闸门井底部的尾水连接管一线和顶部的尾水管检修闸门室一线各布设一组三等导线控制网，并对两组控制导线进行测量。外业施测主要使用leica TCRA1201+(1″，1 mm+1 ppm)全站仪按照三等附合导线进行施测，并将温度、气压等参数详细记录，水平角、天顶距和光电距离的测量参照《水电水利工程施工测量规范》(DL/T5173-2012)三等导线测量技术要求执行；待外业施测完毕、通过南方平差易2005或武汉大学科傻软件进行平差计算并分析平差结果是否满足规范要求，若超出规范则进行局部重测或整体重测，满足规范要求后报测量监理工程师复核、审批。

导线施测完毕、在闸门井底部架设全自动激光垂准仪。为了减少因人员接触仪器造成扰动而影响到观测精度，特使用无线遥控器完成激光垂准仪向上、向下的投点作业。由于向上投点距离较远，激光斑点较大，通过遥控器将激光斑点调整至最优(一般≤5 mm)。投点完毕、采用极坐标法进行数据采集。向下投点采用尾闸井底部导线控制点用徕卡小棱镜正、倒镜直接采集数据。向上投点通过激光十字接收靶接收激光斑点，根据尾水管检修闸门室顶部导线控制点直接测量激光接收靶点坐标。通过旋转激光垂准仪，每90°采集一组贯通数据，共采集四组，通过4个贯通点拟合出向上投点的最优坐标。通过对上、下井口投点数据进行对比，若贯通误差满足规范要求，则再次进行贯通误差分配，从而取得最优的滑模混凝土浇筑控制基准点，为滑模施工放样、形体控制奠定坚实的基础。

2.2 平面高程控制点的预留

为方便实时监控滑模的施工质量，保证滑模施工的垂直度，主要采用徕卡全站仪[3]井下作业的方式进行测量控制。因此，控制点的预留和布设成为一个难题。技术人员经实地查看和讨论研究后，在滑模启滑之前安排现场人员利用桥机吊笼在尾闸井井壁每5 m高差处焊接4组角钢，角钢焊接时向下带45°的倾角，待角铁冷却后贴上徕卡反射片，粘贴完后，将徕卡全站仪(TCRA1201+)架设于尾水连接管控制点之上，后视尾水连接管主控制点，并对第三组控制点坐标进行检查复核，确认检查无误后测得井口设置反光片的高程，满足施工精度要求后使用徕卡全站仪+弯管目镜对井壁上所有反射片的三维坐标进行采集，采集坐标均使用正、倒镜施测，取其坐标均值，待所有坐标采集完成后在后方进行资料整理、打印、封塑，为后续滑模施工测量做好准备。

2.3 滑模的整体控制

滑模主要由模板系统、操作平台系统、液压提升系统、施工测量控制系统等组成。滑模的整体控制是滑模在运行中严格按照设计结构位置进行施工、不发生偏移的保证，又是结构部位的相对尺寸满足设计要求及预埋件位置准确的保证。

(1)滑模的安装与就位。首先，在尾水管检修闸门室563.3 m高程平台架设徕卡全站仪，采用全站仪自由设站法后视其中三个反射片目标，计算出设站点坐标[4]，并对第四个反射片的坐标进行检查复核，确认检查无误后进行闸门井轴线与高程的放样，闸门井轴线、高程放样结束后，利用尾水管检修闸门室的桥机将已拼装好的模体吊入尾闸井563.3 m高程平台，按照要求对模体进行校核、调整，使模体平面位置、顶部高程符合结构尺寸。同时，滑模操作平台系统、液压提升系统同步调校完成。待滑模调整完毕、使用徕卡全站仪记录模体上、下口的实际数据偏差(模板采用6 mm厚的钢板加工而成，模体高1.26 m,用50 mm×50 mm×5 mm角钢作为背楞。为便于脱模，模板按一定锥度设计,上下口相差3 mm),以方便后续模体的调整。

(2)仪器安装。操作盘是滑模[5]的主要受力构件之一，亦为滑模施工的主要工作场地，同时，操作盘也是使用全站仪和激光水平仪对模体进行监测调校最好的场地。由于操作平台使用的是3 mm厚的花纹钢板，按照普通架设仪器的方法不仅模体监测不能实施，甚至全站仪整平都不能去实现，对此，笔者通过测量墩的原理，用角钢加工了一个400 mm×400 mm×1 000 mm的钢支撑，然后把强制对中盘焊接在钢支撑的顶端，在操作盘上选择一个监测模体视线好、安全系数高、对现场施工影响小的位置把钢支撑底部与操作盘的桁架进行焊接，焊接完成后，通过连接螺丝将全站仪固定在强制对中盘之上，通过测试将徕卡全站仪架设在特殊的强制对中盘之上，通过检查仪器气泡是否居中判断钢支撑的稳定性，若全站仪气泡有波动，则需对钢支撑进行加斜撑焊接加固，使其完全具备对模体实施监测的条件。

(3)仪器的使用与模体纠偏。在滑模施工空闲期间，将徕卡全站仪架设于强制对中盘之上，利用全站仪自由设站法[3]观测前期预留的三个反射片坐标，计算出设站点坐标，并对第四个反射片坐标进行检查(避免出现反射片在尾闸井施工过程中被现场施工人员以及施工人员安装钢筋碰撞产生坐标变化而影响到调校模体的精度)，经检查无误后，根据模体上口的设计数据与监测时上口的施测数据进行比对，即可很直观地反映出模体的偏移情况。

若监测出模体发生整体倾斜，可以通过液压控制台关闭单边液压千斤顶阀门进行调整；若是模体监测出现旋转，可以采用倒链牵引、改变下料顺序、局部提升模体的方式进行纠偏。

2.4 现场自检与数据采集

测量人员对模体的检测频次为24 h检测3次。为实现现场施工人员对模体进行实时监测、过程调校的目的，每次在模体监测完成后，测量人员在尾闸井井壁插筋之上分别放上八个校模基准点(基准点尽量保持在同一水平面上，同边基准点距设计边线的距离必须相等并告知现场施工人员具体的数值)，同边基准点之间绷线连接得到该边基准线，使用垂线法经该边基准线量测出基准线距模体边的实际数值并与设计数值进行对比，该方法可以发现模体在滑升过程中是否有位移、旋转等迹象。平整度的控制主要使用激光水平仪检查模体上口是否处于同一高程，如有偏差，可以使用液压控制台，通过调整液压千斤顶使模体上口处于同一高程；如果模体出现位移、旋转，现场人员可以及时发现并进行快速调整，从而避免了在没有全站仪监测的情况下模体滑升处于失控状态。滑模滑升过程中，测量人员需对混凝土形体进行数据采集，原则上按照每天一次进行形体测量，并确保将后续形体资料上报及竣工资料整理。

2.5 形体数据分析

通过该测量控制技术的综合运用，尾闸井滑模过程中形体质量整体受控，现已滑完6条尾闸井、共计407.4 m，测量监控共下井456次，上报断面90条，共计2 451个形体数据点，最大偏差为18 mm，平均偏差7 mm，形体质量优良，实现了将形体控制在20 mm以内的目标，达到了预期目的，实现了“五大工程”中的精品工程和创新工程的目标。

3 测量控制技术的延伸与拓展

该技术方法在白鹤滩水电站虽然已成功应用，技术亦较为成熟，但在整体滑模运行过程中人工参与较多，自动化程度较低。随着科技进步，解放劳动力的快速发展，施工局技术人员在未施工的闸门井滑模中积极探索新技术、新方法。目前，主要采用智能化动态监测纠偏系统，通过在模体底部安装12组数显倾角仪，运用集线器多路连接PLC或配数据线连接电脑将数显倾角仪数据传输至井口电脑，亦可通过wifi信号将手机与数显倾角仪直接连接，动态查看偏差情况，指导现场实施调校，从而实现了智能化动态监测纠偏，达到了解放劳动力的目的。

4 结 语

滑模施工测量控制技术在白鹤滩水电站左岸尾水管检修闸门室闸门井混凝土浇筑施工中的成功运用，有效地解决了竖井滑模施工测量控制技术的难题，成功地为其他工程及类似滑模施工形体控制提供了强有力的技术支撑，具有显著的借鉴意义，极具推广价值。