浅析工程测量在JH 二级枢纽混凝土高拱坝中的运用

马生龙

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

随着国内水利水电工程建设的持续发展进步，由于拱坝自身先进的技术要求，可靠合理的受力，工程中节省了大量混凝土，近年来水利水电建设工程领域混凝土高拱坝成为大多水利工程的优先设计考虑坝型。在拱坝施工过程中，如何利用先进的测量设备，可靠的测绘技术手段，很好地依据图纸设计控制好大坝体型，及各项水工建筑体型，显得尤为重要。通过以往拱坝建设的经验及结合在建项目，探讨出一套测量控制、放样及砼模板检测方法。此测绘的成果不再仅仅局限在单一的拱坝项目，还可以此为基础，展开各项测绘理念的传递和共享，本文就此展开分析。

1 工程概述

JH 二级枢纽由混凝土拱坝、水垫塘及二道坝、发电引水系统和电站、生态放水洞、过鱼设施等建筑物组成。混凝土拱坝为抛物线型双曲拱坝，坝顶高程880.5 m，最大坝高167.5 m，坝顶全长288.4 m。

2 大坝施工控制网的复测加密

施工控制网是整个大坝控制测量中的控制依据，在大坝施工前必须对业主提供的控制网点做复核测量，当点位布置不合理或无法满足施工要求时要做加密控制，JH 二级共布设11 个首级控制网点（R301～R311），由于控制点高差过大，为减小仰角过大产生的测量误差，在大坝上游侧导流洞顶部及740 抗剪洞顶部加密布设 2 个控制点（JM01、JM02）。

（1）基准点（线）检核。在工程开工前，应搜集施工区现有地形图和必要的地质资料以及枢纽建筑物总平面布置图，依据有关测量规范和招投标文件资料，对监理工程师移交的平面控制网点、高程控制网点及其资料和数据进行复核验算。

（2）控制点加密。JH 水电站首级控制网作为电站工程的测量基准，在工程开工前已由业主完成。由于首级控制网点均布设在左右岸坡较高部位，离施工区域较远，无法满足大坝开挖、浇筑以及金属结构安装等工程测量要求。

加密布设的施工测量控制网，平面网采用三等边角网形式测设，高程网主要以国家二等精密水准网为主，以光电测距三角高程网为辅。加密布设的施工测量控制网，在观测实施前应制定详细的技术方案，严格按施工测量规范和设计技术标准进行测量作业，见图1。

图1 JH 二级枢纽控制网布置图

3 大坝坝肩槽开挖放样

施工预裂孔测量放样工艺流程：测量准备工作→加密导线点测设→预裂孔位放样程序编写→预裂孔位放样程序上载全站仪→编辑预裂孔位坐标编辑→预裂孔位坐标上载全站仪→预裂孔位实地放样→预裂孔位放样成果表编制→预裂孔爆破效果检查。

预裂孔位放样前，技术人员根据设计开挖体型、开挖分区、施工顺序，结合上一层开挖爆破所揭露的地质情况进行预裂孔布设，使之与现场实际情况紧密结合，便于前方施工，并通过预裂孔布设来控制、规划开挖工作。边坡开挖之前首先根据图纸推算出要开挖范围所有拐角三维坐标，分段进行布孔，见图2。

图2 预裂孔位平面布置示意图

4 大坝混凝土浇筑立模、放样

混凝土浇筑阶段按设计图纸的要求进行建筑物的立模细部放样，各项精度和技术要求，遵守《水电水利工程施工测量规范》（DL/T 5173-2011）及JH 水电站工程的规定。模板架设后的检查结果记入测量检查成果表。对于光滑度要求高的建筑物，检查和放样可采用同一测站点。特殊部位的模板，可利用放样的轮廓点进行检查。如检查不合格，向立模单位提出调整要求，直至调整后检查合格为止。测量工作完成后，及时向施工单位或质检部门提交测量放样单测量检查成果单。分项工程放样结束后，整理并保存的测量资料有：现场施工放样记录、放样计算资料、放样草图底稿、测量放样成果、测量检查成果。

大坝浇筑施工放样可采用直接由等级控制点放样建筑物轮廓点，或由加密测站点放样建筑物轮廓点两种方法。具体采用何种放样方法根据现场条件而定，总的原则是当浇筑坝段各部位均与测量控制点通视且测距边长在300 m 以内时，采用第一种放样方法，否则采用第二种方法。

等级控制点放样法：可采用光电测距极坐标法或边角前方交会法。光电测距极坐标法：首先，在测量基准点或加密控制点上架设全站仪，后视控制点并检查另一控制点，应注意后视边长要大于前视放样测距边长；其次，根据《大坝放样测量数据手册》放样各建筑物轮廓点，测放均要求正倒镜观测一测回，并精确量取仪器高和棱镜高，测角和测距须满足有关规范要求；最后，大坝放样点应能满足施工需要，应在上下游坝面及左右横缝以及预留孔洞等位置如廊道、电梯井、观测室测设放样点，放样点的密度以3 m～6 m 距离为宜，其中大坝上下游坝面应2 m～3 m 设置一放样点，而大坝横缝则4 m～6 m 设置一放样点。边角前方交会法：在两个测量基准点或加密控制点上分别架设全站仪，按前方交会两边两角法测设放样点，交会角应在20°～155°之间，放样点均正倒镜观测一测回。放样完毕，用钢尺量距法检查放样点之间的相对尺寸关系以对放样点进行检核。

加密测站点放样法：首先，在测量基准点或加密控制点上架设全站仪，在拟放样坝段仓面选择合适位置作为测站点并架设棱镜，精确量取仪器高和棱镜高，距离和角度（水平角、天顶距）各观测4 测回，测量数据用笔记本电脑处理（经过测距加乘常数、气象、投影和地球曲率改正）后，作为加密测站点使用；其次，在加密测站点上架设全站仪，采用光电测距法放样建筑物轮廓点，放样完毕，用钢尺量距法检查放样点之间的相对尺寸关系以对放样点进行检核。混凝土拱坝设计平面图见图3。

图3 混凝土拱坝平面布置示意图

5 大坝金属结构安装施工测量

JH 二级枢纽大坝布设有底孔、表孔等泄洪放水结构建筑物，建筑物除砼浇筑外，还有金属结构安装工程，例如底孔检修闸门、工作闸门，表孔检修闸门、工作门等，金属结构安装要求精度极高，是测量工作重点关注部分，必须严格依照相关技术要求给予控制。

5.1 安装测量的准备

安装测量前选择精度和性能满足要求的全站仪和水准仪，并对全站仪的对中器、水准气泡（电子水准器）、视准轴误差C、指标差i 等以及水准仪的指标差进行检测和校正。

确定配套使用的测具包括：与全站仪（或经纬仪）配套的弯管目镜、经过检定的钢带尺（长钢尺）、微型棱镜、钢板尺、弹簧称等。比较全站仪测距（直接测距和差分测距）与钢带尺量距差。

校核图纸提供的坐标、高程、角度等数据与金属结构提供的尺寸数据是否一致，统一测量放样和验收时需要使用的起算参数。

5.2 直板闸门的安装测量

直板闸门安装需要测设专用测量控制网或安装轴线与高程基点。

直板闸门安装专用测量控制网平面和高程起算点测量可采用全站仪极坐标法或边角后方交会法，选择距离较近、通视条件良好的等级控制点进行。根据选用仪器的标称精度估算待测起算点的平面点位精度和高程精度，以满足规范“相对于邻近等级控制点的点位（平面和高程）限差”的要求。为保证成果的可靠性，一般观测两组角度，距离和高差采用正倒镜往返测。

直板闸门安装专用测量控制网一般布设成矩形或正交轴线或由它们组成的混合网，采用方向交汇法和差分法测距或钢尺量进行，并利用控制网几何图形关系校核各网点间相对误差，以获得专用控制网较高的内部符合精度，见图4。

图4 矩形或正交轴线网图

5.3 弧形门的安装测量

（1）控制测量

弧形闸门安装主要分三个高程层面进行，从下至上依次为：底坎（包括底坎、侧轨、门楣）、支承大梁（包括支承大梁和固定支铰）、启闭机（包括启闭机定位螺栓和启闭机），因此其安装控制网的布设分三个层面，见图5。底板上的控制网主要用于底坎、侧轨、门楣的安装。对于支承大梁和固定支铰的安装，需将控制点传递至其安装平台上。常用的方法主要有双丝法。利用支架在支承大梁两端的侧墙附近悬挂重锤钢丝，在专用控制网点上架设全站仪测出钢丝的坐标，然后分别在支铰安装平台上的左右侧钢丝附近架站，采用边角后方交会法测设架站坐标并相互校核。此两点即可作为支撑大梁和固定支铰安装的平面控制点。当没有设置支撑大梁的安装平台无法架设仪器时，亦可直接利用底板上的控制点进行支撑大梁的放样和验收。

弧形闸门启闭机安装控制点可利用固定支铰安装控制点采用双丝法进行。当钢丝距离测站的距离较大或不便于量距时，可采用前方交会法测量钢丝的坐标。

高程控制网一般采用闭合水准测量方法进行，为避免施工过程中的损坏并便于使用，高程控制点一般留在已形成的混凝土竖直结构面上，各安装单元的高程基点不得少于3 个。见图5“H1-1、H1-2”。弧形闸门各安装层面高程控制传递采用竖直传高的方法进行。

（2）安装测量的放样支承大梁和固定支铰的安装测量

在弧形闸门的安装中支承大梁的安装至关重要。在支承大梁两侧放样出支铰中心作为支承大梁和支铰的安装控制线。用全站仪量距极坐标法对支承大梁中心与孔中心线的偏差进行验收测量。

图5 双丝法安装图

6 总结

通过各种测量技术手段在工作中的应用，极大的提高了测绘工作的效率和水平，有效的控制了水利工程在施工中测量技术问题，也提高了水利工程项目的测量精度，为保证水利工程设计施工的质量提供了更加可靠的依据。测绘技术人员对工程测量在工程建设过程中进行深入的分析研究，充分掌握此项工程测量技术的实用要点，提高测量自身的专业技术水平和综合素质，并不断对工程测量技术进行摸索，使其能够更好的服务于同类型水利工程的建设，从而推动测绘技术发展。在JH 水利工程施工测量中，采用了先进的电子全站仪并配合计算机、计算器等辅助工具，极大地提高了测绘工作劳动生产率，有力地保障了工程质量和生产进度。