10/10水電站設(shè)計DHPS

第19卷第4期2003年12月沙牌水電站蓄水期大壩變形觀測的設(shè)計與應(yīng)用吳 常 棟(國家電力公司成都勘測設(shè)計商量院,四川成都摘要:以沙牌水電站蓄水期大壩的變形觀測為例,介紹了運用常規(guī)大地測量法進行大壩平安監(jiān)測在設(shè)計的一些閱歷和方法。關(guān)鍵詞:變形觀測;測量掌握;平差計算;水平位移;垂直位移;沙牌拱壩中圖法分類號:文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:1003-(2003)--1 前 言土拱壩,壩高130m,壩型為三心圓單曲拱壩,壩頂高程,底寬28m,頂寬915m。年6月16日正式開工,年2月底完成大壩基礎(chǔ)開挖,年3月9日正式開頭大壩混凝土澆筑度受到耽擱,到年5月大壩才澆筑至設(shè)計高程位,并于年5月8日正式下閘蓄水。在蓄水期間為了監(jiān)視大壩的平安正常運行和客觀地反映大壩不同高程拱圈在水荷載作用下的變化規(guī)律,對大壩實施了變形觀測。2 觀測方案的設(shè)計直位移監(jiān)測。該網(wǎng)作為沙牌大壩建設(shè)的一部分,已于年建成并投產(chǎn),壩體各部分監(jiān)測點在蓄水前均已相繼建設(shè)完成面位移監(jiān)測包括:壩頂五點邊角網(wǎng)觀測壩后監(jiān)測點前方交會觀測。大壩垂直位移監(jiān)測包括:壩頂監(jiān)測點垂直位移觀測高程和1810m高程水平廊道垂直位移觀測的較為完備的臨時性大壩變形觀測系統(tǒng),為本次變形觀測設(shè)計的基準(zhǔn)選取和方案優(yōu)化設(shè)計供應(yīng)了保證。大壩蓄水前庫區(qū)死水位為1780m高程。整個

蓄水分二個階段完成:第一階段,蓄水位從1780～1805m高程(蓄至1號泄洪洞口),水位上升15m。在這段時間內(nèi)停止蓄水約8～10小時,其間工作人員將對大壩及近壩區(qū)水工建筑物和巖體進行全面檢查,同時也將對庫區(qū)清渣情況進行檢查和最后清理,為下一階段蓄水作好籌備;其次階段,如果第一階段進展順利,蓄水位將從1805m上升至1825m高程(蓄至2號泄洪洞口),水位上升20m。依據(jù)蓄水位的變化,全網(wǎng)分別接受相同的起算基準(zhǔn)獨立觀測四個測次1測次在蓄水前進行,平差結(jié)果經(jīng)檢驗合格后,取該兩測次觀測成果的均值作為大壩蓄水變形分析的基準(zhǔn)值測次在蓄水的兩個不同階段分別進行觀測。3 變形觀測觀測期間天氣晴朗,氣候干燥。作業(yè)人員在觀測前依據(jù)規(guī)范要求和依據(jù)現(xiàn)場觀測條件,進行了較為充分的籌備,選取了有利的時間段,使氣象條件等客觀因素對外業(yè)數(shù)據(jù)采集的精度影響削減到最小。觀測期間平均氣溫為降水量較少,風(fēng)力1～5級。為了保證觀測精度,在外業(yè)數(shù)據(jù)采集時壩頂五點網(wǎng)觀測限差分別家三角測量規(guī)范》(GB/-2000)一等測角和一等測邊限差要求執(zhí)行;壩后交會法觀測按一等前方測角交會法限差執(zhí)行;水準(zhǔn)觀測均家一等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(-91)的一等觀測限差要求執(zhí)行器接受一級(1類)設(shè)備,即平面觀測接受測角精度收稿日期:2003--作者簡介:吳常棟(1976-),男,河北沽源人,助理工程師,主要從事精密工程測量工作。 1mm+1-6mm的儀器;水準(zhǔn)觀測接受S05型儀器。壩頂平面監(jiān)測網(wǎng)壩頂平面監(jiān)測網(wǎng)是由J020304共5點構(gòu)成的全邊角網(wǎng),原大壩平面位移基準(zhǔn)網(wǎng)的兩點作為該網(wǎng)基本起算元素1所示,全網(wǎng)圖形較為特別,最長邊為144m,最短邊為52m。壩頂平面位移監(jiān)測點的高程測量監(jiān)測點和供邊長改平使用,故觀測中接受一等水準(zhǔn)支線納入壩頂垂直位移監(jiān)測網(wǎng)一并進行共獨立觀測4個單測次,取第一中數(shù)作為各點的首次觀測基準(zhǔn)值測變形觀測的要求,當(dāng)?shù)谝粫r,取其平均值作為首期觀測成果次壩頂平面位移監(jiān)測點的高程觀測時間與平面網(wǎng)邊。壩頂網(wǎng)各測次(測段)高程觀測成果驗算主要精度指標(biāo)統(tǒng)計見表3。表3壩頂網(wǎng)點高程觀測成果精度統(tǒng)計測 的分級比例的百分比/%次然中誤差/mm<2<3圖1壩頂平面位移監(jiān)測網(wǎng)水平角及邊長外業(yè)觀測精度壩頂平面監(jiān)測網(wǎng)水平角觀測按規(guī)范要求,接受全圓方向法觀測12個測回。壩頂平面監(jiān)測網(wǎng)邊長觀測,接受不同時段來回各4測回,每測回照準(zhǔn)一次讀數(shù)4次,接受測站測定氣壓。氣壓讀至015mmHg,溫度讀至使用千分卡尺量測儀器高程和棱鏡高至011mm。方向觀測成果精度(見表1)受網(wǎng)形條件的影響,本網(wǎng)在進行方向及邊長觀標(biāo),其余圖形及邊角條件在計算過程中僅列出以供參考。表1方向限值統(tǒng)計 合格率/%

1 2 3 4 壩臉平面交會觀測及壩頂弦長觀測壩臉平面位移監(jiān)測網(wǎng)由J0506080912、J14交會觀測點構(gòu)成,接受前方測角交會法觀測。以大壩施工期建筑的永久性平面位移基準(zhǔn)網(wǎng)的兩點作為該網(wǎng)固定點起算元素觀測條件限制,交會點精度以達到要求為準(zhǔn)圖見圖2。觀測,水平角外業(yè)觀測時分別以和后視點,每測站依據(jù)全圓方向法觀測6個測回,因監(jiān)測點分別在壩高1820m高程和1830m高程布設(shè)(其中J050608分布于1820m高程面,J091214分布于1810m高程面,見圖2),故在實際觀測中進行測 次差差″0000向2C差″0000向2C差″0000差″0000

分組觀測外業(yè)采集限差作出主要驗算指標(biāo)。表4壩后平面監(jiān)測網(wǎng)水平角觀測限值統(tǒng)計合格率/%化歸同一起始方向,同一方向值各測回互差邊長觀測成果精度統(tǒng)計(詳見表2)

測 次差差″0000向2C差″0000表2邊長觀測成果精度統(tǒng)計測總實測來回閉合差小于允許值的分級比例條10式0%0%0%10式0%0%0%420式0%0%0%430式0%0%0%3

/mm

不同測回同方向2C值互差化歸同一起始方向,同一方向值各測回互差垂直位移監(jiān)測網(wǎng)垂直位移監(jiān)測網(wǎng)包括1750m高程水平廊道和壩頂網(wǎng)。各網(wǎng)均接受一等水準(zhǔn)支線進行觀4見公式 % % % 注:邊長限值計算公式為:2(a+b-6)mm。

測,觀測路線略圖如圖3所示。81 圖2大壩平面位移監(jiān)測點布置及每測站高差中數(shù)偶然中誤差統(tǒng)計結(jié)果列入表5,以衡量一等水準(zhǔn)外業(yè)數(shù)據(jù)觀測精度。4 平差計算圖3水準(zhǔn)路線觀測略圖壩頂平面位移監(jiān)測網(wǎng)壩頂平面位移監(jiān)測網(wǎng)邊長經(jīng)氣象元素數(shù),再用各點高程(以當(dāng)前測次觀測成果為準(zhǔn))將斜距改化為平距,統(tǒng)一投影在1700m高程平面上,氣象元素分別接受現(xiàn)場實地測表5各點高程觀測成果精度指標(biāo)測 實測來回閉合差小于允許值的分級比/%

/mm 次<1/2限差<2/3限差合限限值實測1234定的測站和鏡站的干。行。計算中以右岸近壩體點為起算點,以的坐標(biāo)方位角為固定起算方位角,進行經(jīng)典自由網(wǎng)平差。由于有兩類觀測值,其先驗權(quán)按P角平角一等觀測精度進行算合格后,全網(wǎng)以左(大壩永久性變形平安監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)點)作為固定點起算點,接受平差計算程序進行計算。mσ2m

和P邊=2

給出,即方向值的先驗

垂直位移監(jiān)測網(wǎng)(壩頂高程高中誤差按一等觀測的中誤差確定,即=(角度測量的先驗中誤差=;距離先驗中誤差按測距儀的標(biāo)稱精度確定,即固定誤差a=1mm,比例誤差b=1-6mm=1mm+1-6mm值取測角中誤差。由于邊角同測網(wǎng)涉及兩類觀測值,為了解決其正確權(quán)比,使測角和測邊的精度能整體,對兩類觀測值的權(quán)按赫爾默特法進行迭代求算,迭代趨近值P的限值設(shè)定為μ代入程序進行平差計算見表6。壩后平面位移交會監(jiān)測網(wǎng)82

程水平廊道)接受一等水準(zhǔn)支線測量。壩頂網(wǎng)起算點為B6(原大壩永久性垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)點),1750m、1810m高程水平廊道監(jiān)測網(wǎng)起算點為B5(原大壩永久性垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)點),計算前各起算點均經(jīng)過主。由于全網(wǎng)接受水準(zhǔn)支線計算,故本文不再進行平差精度統(tǒng)計分析。5 監(jiān)測點高程化量統(tǒng)計為了反映壩體監(jiān)測點的變化情況,現(xiàn)分別依據(jù) 表6點位中誤差統(tǒng)計測次點號Mx測次點號Mx/cmMy/cmMp/cmE/cmF/cmθ/)2200008J27867751J3787967J47767702187708J24634552J3463646J44525402857708J28730573J3873317J42959252534408J29319364J3143499J4518158Q10Q20Q201001000010001001000011-112022-121021-10101201102各平面和高程監(jiān)測網(wǎng)平差計算結(jié)果,對監(jiān)測點坐標(biāo)及高程差異量進行統(tǒng)計,統(tǒng)計內(nèi)容包括壩頂五點平面位移監(jiān)測網(wǎng)、壩后點平面位移交會監(jiān)測網(wǎng)

1810m高程垂直位移監(jiān)測網(wǎng)和壩頂弦長觀測的坐標(biāo)7～10。表7壩頂網(wǎng)監(jiān)測點位移變化量統(tǒng)計點名坐標(biāo) 高程1測次2測次80m1測次中數(shù) 3測次/mm 4測次/mmm5662-5-Jm99921H/m98952m687271Jm76706-H/m42305m2334-6Jm09069-H/m1113121813表8壩頂弦長監(jiān)測點位移量統(tǒng)計點號1測次2測次1次中數(shù)3測次差異量/mm4測次差異量/mmJ1414141717J1013121410J56203.61-6-6 結(jié)束語本次沙牌大壩永久性平安監(jiān)測蓄水期(水位高程)的變形觀測,全部外業(yè)觀測及內(nèi)

業(yè)計算約歷時15天,由于對作業(yè)進行了合理的優(yōu)化設(shè)計和作業(yè)中接受正確的觀測方法,確保了外觀變形監(jiān)測工作的順利完成程中的變化狀態(tài)和運行情況的監(jiān)測,可為大壩今后的平安運行和維護。83 表9壩后交會點平面位移量統(tǒng)計點坐標(biāo) 1測次 2測次

3測次

ΔXΔY

4

ΔXΔY合位移位稱名高程

1中數(shù)

/mm

/mm

方位/

/mm

/mm

方位//m/m8528538538530842-1/m370373372370-2370-2Jmm05508888

0-81

0JJmmmm813648076027812

-1---9749

--/m/m85885585787818736/m3993993993056397-2/m883881882428919/m382381382379-3356-6表0垂直位移監(jiān)測點高程差異量統(tǒng)計 mJJ8網(wǎng)名壩頂網(wǎng)1l1lE()0181 1次 2次 3次 量 4次量名 第1/2數(shù)l0m l0m l5m /mm l5m /mmB30116644B49997856B57776914B60210-10-1B7254842-2B629742B73529-4B808-25-5BM-242-20-4B963-31-5BM-326-69-3B051-45-1B200033參考文獻:[1]中華