輸水隧洞施工控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、甕潭電站大王山輸水隧洞施工控制技術(shù)設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)單位：桂林工學(xué)院測量隊(duì)主要設(shè)計(jì)人：張騰旭指導(dǎo)老師： 朱軍桃 副教授. 甕潭電站大王山輸水隧洞施工控制一、項(xiàng)目名稱：翁潭電站大王山輸水隧洞施工控制網(wǎng)二、施工目的：本次安排課程設(shè)計(jì)，是為了培養(yǎng)高年紀(jì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際工程能力2.1 地理概況： 本工程位于廣東河源市連平縣大湖鎮(zhèn)內(nèi)，為甕潭水電站的引水隧道。連平縣地處廣東省北部，位于北緯24°度06至24°36，東經(jīng)114°14至114°56之間。縣境東西長72.4公里，南北寬55.公里。東與和平縣接壤，南與河源市郊區(qū)、新豐縣相連，西與翁源縣毗鄰，北與江西省的

2、龍南、全南縣交界。距離廣州市 217 公里、河源市107公里、深圳市 278 公里、贛州市263公里。全縣總面積2365平方公里，是105國道入粵第一縣。三、 工程概況： 該工程水源引自羅家水庫，水庫壩址位于羅家村下游約1.4公里，設(shè)計(jì)為混凝土重力壩，最大壩高95米。水流從大王山輸水隧洞至甕潭村西南1公里的山坡出口后，用兩條壓力鋼管引至電站水輪機(jī)蝸殼發(fā)電，發(fā)電后尾水經(jīng)明渠經(jīng)甕潭村排入義江。2.3 測區(qū)交通等情況： 該工程所在地區(qū)山地毗連，山高坡陡；居民點(diǎn)距離工程所在地比較遠(yuǎn)；進(jìn)水口處沒有公路相連，適宜在羅家村處用船抵達(dá)，出口處位于大王山東半山腰，可從甕潭村沿西南方向上山，交通較不便。四、作業(yè)依

3、據(jù)、已有資料分析情況：3.1 作業(yè)依據(jù)(1) 新建鐵路工程測量規(guī)范tb (10101-99)(2) 水利水電工程測量規(guī)范 （sl197-97）(3) 水利水電工程施工測量規(guī)范 （sl52-93）(4) 工程測量規(guī)范 gb50026-93(5) 測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定：ch1002-953.1 已有資料分析情況水庫壩頂高程 400.00米水庫正常高水位 390.00米輸水隧洞進(jìn)口地面高程 375.00米輸水隧洞出口地面高程 365.00米輸水隧洞全長 1900.00米輸水隧洞斷面尺寸 寬2米，高2.5米壓力鋼管直徑 =1.50米水電站廠房地坪標(biāo)高 223.00米水電站水輪機(jī)蝸殼高程 220.00米

4、最大流速 4米/秒最大水頭 145.00米發(fā)電能力 14000千瓦五、 工程施工方法本隧洞施工采用全斷面開挖法，自兩端洞口相向開挖，貫通面設(shè)計(jì)在距進(jìn)口1100米。六、地面控制網(wǎng)布設(shè)方案及主要特征地面設(shè)計(jì)為邊角網(wǎng)（見下圖），采用獨(dú)立網(wǎng)形式，不與國家網(wǎng)相連接，采用假定水準(zhǔn)面投影，減少投影誤差，為了保證他們之間的相互的有機(jī)聯(lián)系，分別位于壩址和廠房附近個(gè)布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)。保證他們納入同一控制網(wǎng)中，此類點(diǎn)只作壩址去和廠區(qū)和廠房另建施工控制的起算點(diǎn)之用，控制網(wǎng)主要特征值如下：三角形個(gè)數(shù)12基線邊數(shù)7最大邊長616.8233最短邊長318.1608平均邊長424.1060最大角95最小角39七、地面網(wǎng)誤差對橫

5、向貫通誤差的影響值的計(jì)算對地面網(wǎng)誤差對橫向貫通誤差的影響值可用導(dǎo)線替代發(fā)計(jì)算，假設(shè)一天a-b-c-d-e-f-g-h,的導(dǎo)線，測間隔邊ab、bc、cd、ef、fg、gh?；€數(shù)據(jù)如下表：基線邊等級長度(m)邊長精度儀器測回?cái)?shù)邊長在貫通面上的投影長度（m）ab四等394.04381/500006220.3904bc四等396.97271/500006341.4128cd四等389.98421/500006277.8241de四等483.22141/500006312.2316ef四等396.97821/500006287.6964fg四等390.93101/500006330.2393gh四等4

6、47.2523 1/50000 6213.4357ra=1095.2903,rb=768.8140,rc=566.0412,rd=292.2964,re=83.8986,rf=189.4862,rg=403.2925,gh=795.1487,ri=863.0833my=±（1）控制網(wǎng)平均邊長為424.1060m,對應(yīng)等級為四級，測角中誤差為2.5,帶入公式（1），求得my=±2.5/206265×=±23.56mmmy=± (2)各導(dǎo)線邊對應(yīng)的為1/50000，將各導(dǎo)線邊的邊長精度帶入公式（2），求得my= ±1/50000×

7、;=±15.9mm故地面網(wǎng)誤差對橫向貫通誤差的影響值為:mq地面=±=±28.42mm八、地下導(dǎo)線布設(shè)方案及精度估計(jì)洞內(nèi)施工采用導(dǎo)線法施工，其控制網(wǎng)形式采用等邊直伸導(dǎo)線。進(jìn)口只貫通面分兩級布設(shè)，分別為邊長50m的施工導(dǎo)線和邊長為150米的基本導(dǎo)線。對于等邊直伸地下導(dǎo)線來說，導(dǎo)線的測角誤差引起橫向誤差，而量邊誤差與橫向誤差無關(guān)，所以進(jìn)口、出口至貫通面的地下導(dǎo)線引起的橫向貫通誤差公式由mq=得到，由于是相向開挖則要考慮兩邊的導(dǎo)線誤差的影響。1、 若只布設(shè)施工導(dǎo)線時(shí)： 在進(jìn)洞口邊布設(shè)施工導(dǎo)線 s=50米 s=1100m n=22 mb=2.5則mq =±37.

8、3mm在進(jìn)出口邊布設(shè)施工導(dǎo)線 s=50米 s=800m n=16 mb=2.5則mq=±23.4mm由地面mq地面±22.72mm 則mq=52.4mm則剛好滿足精度，易分級布設(shè)導(dǎo)線綜上所述還需布設(shè)基本導(dǎo)線在進(jìn)洞口邊布設(shè)施工導(dǎo)線 s=150米 s=1100m n=8 mb=2.5則mq =±25.88mm在進(jìn)出口邊布設(shè)施工導(dǎo)線 s=50米 s=800m n=16 mb=2.5則mq=±17.15mm由地面mq地面±28.4mm 則mq=42.0mm九、橫向貫通預(yù)期總誤差估算 因mq地面±28.42mm mq =±25.88m

9、m mq=±17.15mm 則隧道橫向貫通預(yù)期總誤差為mq=42.0mm十、地面網(wǎng)地下網(wǎng)觀測主要技術(shù)要求 地面觀測網(wǎng)采用全圓觀測法觀測2測發(fā)測角1、地面網(wǎng)等級平均邊長 s均（米）測角中誤差起始邊邊長相對中誤差最弱邊邊長相對中誤差測回?cái)?shù)二等8001.01/23萬1/13萬:9三等6001.81/13萬1/7萬:4 :9四等4002.51/7萬1/4萬:2 :6五等2005.01/4萬1/2萬:3電磁波測邊要求等級最小邊長邊長精度測回?cái)?shù)三等600米1/8萬2四等400米1/5萬2五等200米1/3萬22、 地下導(dǎo)導(dǎo)線網(wǎng)由于地下觀測條件環(huán)境特殊需，觀測條件較特殊，首先導(dǎo)線點(diǎn)得布設(shè)在施工干擾

10、小的地方，通視良好且安全穩(wěn)固的地段，兩點(diǎn)間距離與建筑物距離應(yīng)大于0.2米，角度觀測時(shí)盡量減少對中和偏心誤差，測距是要防止水汽的影響，尤其防止鏡頭上的霧水影響。十一、有關(guān)說明對于山嶺隧道來說，縱向誤差只要不大于定測中線的誤差，能夠滿足要求即可，對于橫向貫通誤差，按水利水電工程施工測量規(guī)范根據(jù)兩開挖口間的長度確定（見表一）貫通誤差分配值表一相向開挖長度/km誤差名稱洞外測量洞內(nèi)測量全部貫通測量1-4橫向/mm3040501-4縱向/mm6080100由此可見，甕潭電站輸水隧洞長不足4公里，可用表一中小于4公里的橫向貫通中誤差，即橫向貫通中誤差為40mm；縱向貫通中誤差30mm；全部貫通誤差為50m

11、m。一般而言，縱向誤差較易達(dá)到，豎向誤差在兩洞口的水準(zhǔn)聯(lián)測情況下也不難達(dá)到。而橫向誤差如果超過了限差，就會引起隧道中線幾何形狀的改變，設(shè)計(jì)洞內(nèi)建筑物侵入規(guī)定限界而使已襯砌部分拆除重建，給工程造成損失。6.1.2邊角網(wǎng)測量誤差對橫向貫通精度影響的近似估算在隧道的地面三角測量中采用三角鎖，因此主要討論三角鎖測量誤差所引起的橫向貫通誤差的近似估算。將三角鎖的邊看作導(dǎo)線邊，選擇最靠近隧道中線的一條線路，將其作為導(dǎo)線，用式一、式二估算對橫向貫通的影響值。式中m取先驗(yàn)的測角中誤差，取最弱邊的相對種誤差。地面導(dǎo)線測量誤差引起的橫向貫通誤差m=± =± 公一為地面導(dǎo)線的測角中誤差，以秒計(jì)；

12、為導(dǎo)線邊長的相對中誤差；為各導(dǎo)線點(diǎn)至貫通面的垂直距離的平方和；為各導(dǎo)線便在貫通面上投影上讀平方的總和；m 、m為洞口兩端起始邊方向角誤差；、為洞口兩端點(diǎn)至貫通面的垂直距離。=206265/()洞內(nèi)導(dǎo)線測量誤差引起的橫向貫通誤差m=± =± 公二式中各符號的含義同上導(dǎo)線測量誤差引起的橫向貫通誤差m= 公三上式即為導(dǎo)線測量誤差對橫向貫通誤差的影響值德近似公式。 它是按直導(dǎo)線推導(dǎo)的。對于等邊直伸得地下導(dǎo)線來說，導(dǎo)線的測角誤差引起橫向誤差，而量邊誤差與橫向誤差無關(guān)。因地下導(dǎo)線一般為支導(dǎo)線，由測角引起的橫向貫通誤差可表示為：m= 公四式中：以米為單位，為導(dǎo)線邊長（單位為米），為導(dǎo)線的

13、邊數(shù)?？刂凭W(wǎng)等級規(guī)格等級平均邊長 s均（米）測角中誤差起始邊邊長相對中誤差最弱邊邊長相對中誤差測回?cái)?shù)二等8001.01/23萬1/13萬:9三等6001.81/13萬1/7萬:4 :9四等4002.51/7萬1/4萬:2 :6五等2005.01/4萬1/2萬:3對于起算邊使用全站儀進(jìn)行布設(shè)和控制。電磁波測邊要求等級最小邊長邊長精度測回?cái)?shù)三等600米1/8萬2四等400米1/5萬2五等200米1/3萬2因地面控制網(wǎng)以四等等級進(jìn)行布設(shè)，起始邊中誤差要求達(dá)到1/7萬，故全站儀測邊需達(dá)到三等等級?，F(xiàn)以偏于安全的角度帶入估算數(shù)據(jù)=2.5；=1/4萬；=463940；=75650；m=2.5 、m=2.5

14、；=1115；=836。6.布網(wǎng)方案設(shè)計(jì)6.1 坐標(biāo)系選取為施工坐標(biāo)使用及考慮到在被測區(qū)沒有起算點(diǎn)坐標(biāo)，故需建立獨(dú)立坐標(biāo)系。根據(jù)長度歸算至參考橢球面和投影至高斯平面改正公式，得長度的相對誤差公式： =- 公四其中為測區(qū)平均曲率半徑；為測區(qū)平均大地高；為測區(qū)中心至中央子午線的垂距；為長度的相對誤差。采用中央子午線設(shè)在測區(qū)中央，高程歸化面選用測區(qū)得平均高程面這種方法建立獨(dú)立坐標(biāo)系，既可以使測區(qū)得高程歸化改正和測區(qū)得中央地區(qū)的投影變形幾乎為零，又可保證在離中央子午線45km以內(nèi)的地區(qū)內(nèi)長度投影變形的相對誤差不大于1/40000（工程測量規(guī)范中規(guī)定測區(qū)內(nèi)長度變形值不得大于2.5cm/km）。這種獨(dú)立坐

15、標(biāo)系的控制范圍東西跨度為90km。為保證施工順利進(jìn)行，在施工過程中地面實(shí)際測量的資料應(yīng)與控制測量的成果反算得資料一致，根據(jù)水利水電施工測量規(guī)范要求，施工控制網(wǎng)的邊長贏投影到隧洞的平均高程面上。本次采用中央子午線設(shè)在測區(qū)中央，高程歸化面選用測區(qū)得平均高程面。甕潭水電站的引水隧道所在經(jīng)度為l=114°30，緯度為23°20，測區(qū)內(nèi)平均高程為370米。6.2 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 隧道導(dǎo)線控制點(diǎn)點(diǎn)位設(shè)置原則：(1)控制點(diǎn)的布設(shè)至少應(yīng)該前后兩點(diǎn)互相通視，周圍沒有高大樹木阻擋視線；(2)為了使控制碘的坐標(biāo)與隧道設(shè)計(jì)坐標(biāo)取得統(tǒng)一，便于計(jì)算施工放樣數(shù)據(jù)，在直線隧道的中心線上，均應(yīng)布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)；(3

16、)兩端進(jìn)洞出至少布設(shè)一個(gè)主點(diǎn)和兩個(gè)副點(diǎn)，主點(diǎn)與兩個(gè)副點(diǎn)之間相互通視。(4)進(jìn)洞口三點(diǎn)盡量等距，等高布設(shè)，以減弱觀測調(diào)焦和垂線偏差對進(jìn)洞口連接角的影響。選點(diǎn)困難時(shí)，每端三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的三角形最短邊不得少于500米，最大不得大于1200米。隧洞每端得三個(gè)點(diǎn)中，每點(diǎn)離洞口的最大距離不得超過1.5km.(5)觀測墩標(biāo)澆筑埋設(shè)在基巖上，以便保持長久穩(wěn)定牢固。(6)預(yù)埋強(qiáng)制對中基座，利于消除對中誤差。6.3 儀器設(shè)備(1)全站儀2臺，測角精度為2，測距標(biāo)稱精度2mm+2mm×·d，最大側(cè)程4.0km；(2)全球定位系統(tǒng)3臺，型號為timble5700。6.4 作業(yè)要求(1)為了安全，要離開

17、公路、鐵路、高壓線等危險(xiǎn)源；(2)直接觀測的距離應(yīng)該投影到測區(qū)得平均高程面上；(3)為了把觀測方向值歸算到標(biāo)石中心的方向值，需要將觀測方向值加上測站點(diǎn)歸心改正和照準(zhǔn)點(diǎn)歸心改正。(4)必要時(shí)可進(jìn)行三差改正；(5)視線應(yīng)高出或旁離障礙物1.5米；(6)點(diǎn)位應(yīng)該建立在地基穩(wěn)定且能長期保存的地方；(7)盡可能埋建牢固的測量標(biāo)志，以便于能長期保存；(8)控制點(diǎn)如要長期使用應(yīng)具有強(qiáng)制對中裝置；(9)澆筑的觀測墩應(yīng)在15天之后才能使用。6.5 觀測注意事項(xiàng)6.5.1 測角觀測應(yīng)遵守下列規(guī)定：(1)觀測應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。晴天的日出、日落和中午前后，如果成像模糊或跳動劇烈，不應(yīng)進(jìn)行觀測；(2)觀測

18、前應(yīng)涼置儀器30分鐘，讓儀器溫度與外界溫度基本一致后才能開始觀測。觀測過程中儀器不得受日光直接照射；(3)儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)勻速；制動螺旋不宜擰得過緊；微動螺旋應(yīng)盡量使用中間部位。精確照目標(biāo)時(shí)，微動螺旋最后應(yīng)為旋進(jìn)方向。(4)觀測過程中，儀器氣泡中心偏離值不得超過一格。當(dāng)偏移值接近限值時(shí)，應(yīng)在測回之間重新整置儀器。(5)觀測必須按規(guī)范要求進(jìn)行，觀測成果應(yīng)做到記錄真實(shí),字跡工整，注記明確，觀測要求及各項(xiàng)限差均應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。(6)觀測完后，應(yīng)立即檢查記錄，計(jì)算各項(xiàng)觀測誤差是否在限差范圍內(nèi)，確認(rèn)全部符合規(guī)定限差方可離去，以免造成不必要的返工與重測。(7)用電子手簿記錄時(shí)，軟件必須是經(jīng)過鑒定且

19、經(jīng)批準(zhǔn)方能使用的。6.5.2測距注意事項(xiàng)：(1)測線宜高出地面和離開障礙物1.3m以上，以減小折光影響。(2)測線避免通過發(fā)熱體（如散熱塔、煙窗等）和較寬水面上空。(3)測站應(yīng)避開受電、磁場干擾的地方，應(yīng)離開高壓線5m以外。(4)測距時(shí)避免背景部分有反光物體。(5)在大氣穩(wěn)定和成像清晰的條件下觀測，霧、雨、雪天氣不宜觀測。(6)避免爆曬、淋濕儀器，嚴(yán)禁照準(zhǔn)頭對向太陽。(7)測站、鏡站不準(zhǔn)離人；手機(jī)、對講機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離測線使用。(8)同時(shí)測量干濕溫度、氣壓。(9)儀器高和棱鏡高的量取位置一定要正確。儀器高是標(biāo)面至測距儀示高點(diǎn)的高度；棱鏡高是標(biāo)面與棱鏡中心（鏡框上有標(biāo)志線）的高度，不是測垂直角（或天頂距

20、）照準(zhǔn)的覘牌標(biāo)志線的高度。6.5.3 全站儀使用應(yīng)注意的事項(xiàng)：(1)測量前要對儀器按要求進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)；出發(fā)前要檢查儀器電池的電量；(2)必須使用與儀器配套的反射棱鏡測距；(3)在等級控制測量中，不能使用氣象、傾斜、常數(shù)的自動改正功能，應(yīng)把這些功能關(guān)閉，而在測量數(shù)據(jù)中人工逐項(xiàng)改正；(5)測量前要檢查儀器參數(shù)和狀態(tài)設(shè)置，如角度、距離、氣壓、溫度的單位，最小顯示、測距模式、棱鏡常數(shù)、水平角和垂直角形式、雙軸改正等?？商崆霸O(shè)置好儀器，在測量過程中不再改動；(6)手工記錄以便檢核各項(xiàng)限差，內(nèi)存記錄用作對照檢查。附表：方案比較（下面以邊角網(wǎng)與gps網(wǎng)比較）一、 地面網(wǎng)布設(shè)方案及主要特征采用gps控制網(wǎng)，

21、其網(wǎng)型如圖所示：gps網(wǎng)等級 e級布設(shè)控制點(diǎn)數(shù)量 9個(gè)（其中2個(gè)作為廠房控制）施測方式 邊連式觀測期數(shù) 1+（9-3）/（3-2）=7總基線數(shù) 21二、 地面網(wǎng)誤差對橫向貫通影響值的計(jì)算1、 gps控制網(wǎng)各級基線精度指標(biāo)級別固定誤差a（mm）比例誤差系數(shù)平均距離（km）aa30.011000a50.1300b5170c1051015d1010510e10200.252、 本次gps網(wǎng)型中相關(guān)數(shù)值rl1=1109.34m rl5=811.18m邊號：s(m)dy(m)l1-l2417.5934.81l1-l3334.99334.27l1-l4321.45308.14l5-l6450.98313.96l5-l7410.14245.73由此可以知道，基