水利工程測量

水利工程測量第1頁/共52頁主要內(nèi)容概述河流梯級開發(fā)規(guī)劃階段的測量水利樞紐工程設(shè)計階段的測量水利樞紐工程的施工控制測量水利樞紐工程的施工放樣水利樞紐工程的變形監(jiān)測第2頁/共52頁11.1概述第3頁/共52頁11.1.1發(fā)展歷史古代就有很多的測量先例；17～18世紀測量儀器進入光學(xué)時代；20世紀，航空攝影測量應(yīng)用日廣；20世紀50年代以后，測量工作吸收各種新興技術(shù)，發(fā)展更加迅速；20世紀80年代以后，出現(xiàn)了許多先進的地面測量儀器，為工程測量提供了先進的技術(shù)手段和工具。第4頁/共52頁11.1.2主要工作內(nèi)容施工控制測量施工放樣及貫通測量

施工放樣及驗方；安裝測量；隧洞貫通測量；附屬工程測量。變形觀測竣工測量第5頁/共52頁11.2河流梯級開發(fā)規(guī)劃階段的測量第6頁/共52頁在進行梯級布置時，不僅需要在地形圖上確定合適的位置，而且還應(yīng)確定各水庫的正常高水位。為此，測量人員應(yīng)提供該流域內(nèi)的地形圖、河流縱斷面圖以及河谷地形圖。根據(jù)流域面積大小、地形條件和研究內(nèi)容等情況，對整個流域范圍內(nèi)可提供1:50000～1:100000的流域地形圖。為初步確定各梯級水庫的淹沒情況及庫容，需用1:10000～1:50000的地形圖。第7頁/共52頁11.2.1河流水面高程的測定編制河流縱斷面圖，測定河流水面的比降以及在測定水下地形圖時，都要求測定河流水面的高程。要詳細了解河流水面的變化特征，僅靠水文站的觀測是不夠的。必須沿河流布設(shè)一定數(shù)量的水位點，以用來測定水面高程及其變化，水位點應(yīng)盡可能位于河流水面變化的特征處。第8頁/共52頁水位點的密度應(yīng)根據(jù)河流的比降、落差、橫斷面形態(tài)變化等來確定，同時也要考慮各設(shè)計階段的要求。一般來講，兩相鄰水位點間的河段，應(yīng)具有大致相同的比降。在流域規(guī)劃時期，水位點的間距可長一些。為滿足水利樞紐工程設(shè)計編制縱斷面圖的需要，應(yīng)根據(jù)不同的比例尺要求，從0.4～2.5km不等。對于水面比降急劇變化的地段，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)水位點。第9頁/共52頁水位點的平面位置可根據(jù)地形圖上的測站點或明顯地物點用解析或圖解支導(dǎo)線或圖解交會法測定；為測定水面高程，首先沿河流建立統(tǒng)一的高程控制，然后再設(shè)立水位點進行水位觀測。建立高程控制時，通常是在河流沿線布設(shè)一定數(shù)量的高程控制點，它們應(yīng)盡可能布設(shè)在靠近河岸但又不致被洪水淹沒、較為穩(wěn)定的地點，且最好與待測水位點位于同岸；它們的分布應(yīng)盡量與水位點的位置相對應(yīng)。

第10頁/共52頁為了掌握河道的演變規(guī)律，以及在水利樞紐工程設(shè)計中，為計算回水曲線和了解樞紐上、下游地區(qū)的河道形狀，或者為研究庫區(qū)淤積等，都需要沿河流布設(shè)一定數(shù)量的橫斷面，在這些斷面線上進行水深測量，并繪制橫斷面圖。橫斷面的位置一般可根據(jù)設(shè)計用途由設(shè)計人員會同測量人員先在地形圖上選定，然后再到現(xiàn)場確定。橫斷面應(yīng)盡量選在水流比較平緩且能控制河床變化的地方。為便于進行水深測量，橫斷面應(yīng)盡可能避開急流、險灘、懸崖、峭壁，斷面方向應(yīng)垂直于河槽。11.2.2橫斷面測量第11頁/共52頁橫斷面的間距視河流大小和設(shè)計要求而定，一般在重要的城鎮(zhèn)附近、支流入口，水工建筑物上、下游和河道大轉(zhuǎn)彎處等都應(yīng)加設(shè)橫斷面；而對于河流比降變化和河槽形態(tài)變化較小、人口稀少和經(jīng)濟價值低的地區(qū)，可適當(dāng)放寬橫斷面的間距。第12頁/共52頁橫斷面的位置在實地確定后，應(yīng)在斷面兩端設(shè)立斷面基點或在一端設(shè)立一個基點并同時確定斷面線的方位角。斷面基點應(yīng)埋設(shè)在最高洪水位以上，并與控制點聯(lián)測，以確定其平面位置和高程，作為橫斷面測量的平面和高程控制。斷面基點平面位置的測定精度應(yīng)不低于編制縱斷面圖使用的地形圖測站點的精度；高程一般應(yīng)以五等水準測定。當(dāng)?shù)匦螚l件限制無法測定斷面基點的平面位置和高程時，可布設(shè)成平面基點和高程基點，分別確定其平面位置和高程。第13頁/共52頁橫斷面的編號可以從某一建筑物的軸線或支流入口處由上游向下游或由下游向上游按順序統(tǒng)一編號，并在序號前冠以河流名稱或代號；如有可能還應(yīng)注出橫斷面的里程樁號。橫斷面測量常用的方法有：斷面索法、交會法、GPS（RTK）法等。外業(yè)工作結(jié)束后，應(yīng)對觀測成果進行整理，檢查和計算各測點的起點距，由觀測時的工作水位和水深計算各測點的高程，然后將其按一定的比例展繪在圖紙上。第14頁/共52頁距離（m）高程（m）左基25.15m(1998.10.23)30201010015020050右基圖11-1橫斷面圖示例第15頁/共52頁11.2.3縱斷面編繪河流縱斷面是指沿著河流深泓點（即河床最低點）剖開的斷面。用橫坐標表示河長，縱坐標表示高程，將這些深泓點連接起來，就得到河底的縱斷面形狀。在河流縱斷面圖上應(yīng)表示出河底線、水位線以及沿河主要居民地、工礦企業(yè)、鐵路、公路、橋梁、水文站等的位置和高程。

第16頁/共52頁河流縱斷面圖一般是利用已有的水下地形圖、河道橫斷面圖及有關(guān)水文資料進行編繪的，其基本步驟如下：量取河道里程:在已有的水下地形圖上，沿河道深泓線從上游（或下游）某一固定點開始起算，向下游（或上游）累計，量距讀數(shù)至圖上0.1mm。在有電子地圖時，可直接在電子地圖上量取距離。換算同時水位:為了在縱斷面圖上繪出同時水位線，應(yīng)首先計算出各點的同時水位（瞬時水位）。編制河道縱斷面表:縱斷面成果表是繪制縱斷面圖的主要依據(jù)，其主要內(nèi)容包括：點編號、點間距、累計距離、深泓點高程、瞬時水位及時間、洪水位及時間、堤岸高程等。繪制河道縱斷面圖:縱斷面圖一律從上游向下游繪制，垂直（高程）比例尺一般為1：200～1：2000，水平（距離）比例尺一般為1：25000～1：200000。第17頁/共52頁11.3水利樞紐工程設(shè)計階段的測量第18頁/共52頁測量工作的主要內(nèi)容各種比例尺的地形圖測繪水庫淹沒界線測量地質(zhì)勘察測量控制測量第19頁/共52頁11.3.1工程設(shè)計階段的控制測量控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)一般分別單獨布設(shè)，也可以布設(shè)成三維控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)常用三角測量、導(dǎo)線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立。目前，由于GPS技術(shù)的推廣應(yīng)用，利用GPS建立平面控制網(wǎng)已成為主要的方法。高程控制網(wǎng)主要用水準測量和三角高程測量方法建立。第20頁/共52頁11.3.2水庫淹沒界線測量測設(shè)移民線、土地征用線、土地利用線、水庫清理線等各種水庫淹沒、防護、利用界線的工作稱為水庫淹沒界線測量。水庫的設(shè)計水位和回水曲線的高程確定之后，即可根據(jù)設(shè)計資料在實地確定水庫未來的邊界線。水庫邊界線測設(shè)的目的在于測定水庫淹沒、浸潤和坍岸范圍，由此確定居民地和建筑物的遷移、庫底清理、調(diào)查與計算由于修建水庫而引起的各種賠償；規(guī)劃新的居民地、確定防護界線等。水庫邊界線測設(shè)的方法一般采用幾何水準測量法和經(jīng)緯儀高程導(dǎo)線法進行。第21頁/共52頁11.3.3地質(zhì)勘察測量配合水利工程地質(zhì)勘察所進行的測量工作稱為地質(zhì)勘察測量。其基本任務(wù)是：①為壩址、廠址、引水洞、水庫、堤線、料場、渠道、排灌區(qū)的地質(zhì)勘察工作提供基本測量資料；②主要地質(zhì)勘探點的放樣；③連測地質(zhì)勘探點的平面位置、高程和展繪上圖。具體工作包括：鉆孔測量、井硐測量、坑槽測量、地質(zhì)點測量、剖面測量等。一般應(yīng)用經(jīng)緯儀、水準儀和電磁波測距儀等進行。

第22頁/共52頁11.3.4河道測量為河流的開發(fā)整治而對河床及兩岸地形進行測繪，并相應(yīng)采集、繪示有關(guān)水位資料的工作稱為河道測量。其主要內(nèi)容包括：①平面、高程控制測量；②河道地形測量；③河道縱、橫斷面測量；④測時水位和歷史洪水位的連測；⑤某一河段瞬時水面線的測量；⑥沿河重要地物的調(diào)查或測量。第23頁/共52頁11.4水利樞紐工程的施工控制測量第24頁/共52頁11.4.1平面控制網(wǎng)的建立一般按兩級布設(shè)，即基本網(wǎng)和定線網(wǎng)，其精度應(yīng)根據(jù)工程的大小和類型確定。首級平面控制網(wǎng)起著控制各建筑物主軸線的作用，定線網(wǎng)直接控制建筑物的輔助軸線及細部位置。首級平面施工控制網(wǎng)一般布設(shè)成三角網(wǎng)形式，也可布設(shè)GPS網(wǎng)，在首級網(wǎng)中應(yīng)盡可能將壩軸線納入網(wǎng)中作為網(wǎng)的一邊。用于大壩細部放樣的定線網(wǎng)有矩形網(wǎng)、三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等形式。第25頁/共52頁11.4.2高程控制網(wǎng)的建立高程控制網(wǎng)一般也分兩級；一級水準網(wǎng)與施工區(qū)域附近的國家水準點連測，布設(shè)成閉合(或附合)形式，稱為基本網(wǎng)；另一級是由基本水準點引測的臨時性作業(yè)水準點，它應(yīng)盡可能靠近建筑物，以便做到安置一次或二次儀器就能進行高程放樣；高程基本網(wǎng)一般按二等或三等水準測量施測。在布設(shè)水準點時，同時應(yīng)考慮以后可用作垂直位移監(jiān)測的高程控制。第26頁/共52頁11.5水利樞紐工程的施工放樣第27頁/共52頁11.5.1大壩的施工放樣壩軸線的測設(shè)清基中的放樣工作壩體分塊控制線的測設(shè)壩體澆筑中的放樣工作第28頁/共52頁11.5.2水工隧洞施工測量

水工隧洞按其作用可分為：引水發(fā)電洞、輸水洞、支洞、泄洪洞、導(dǎo)流洞等；隧洞施工測量的主要內(nèi)容包括：洞外控制測量、洞內(nèi)控制測量、聯(lián)系測量、隧洞中心線放樣、開挖斷面和襯砌斷面的放樣等。第29頁/共52頁11.5.3水電站廠房施工測量

主要內(nèi)容包括：廠房施工控制網(wǎng)的建立、基礎(chǔ)開挖測量、廠房建筑放樣測量等。不同的測量內(nèi)容對施工控制網(wǎng)的精度要求不同。由于在廠房施工完畢后要進行發(fā)電機組的安裝，為保證機組的安裝精度和土建工程軸線與安裝軸線一致，在建立廠房控制網(wǎng)時，其點位精度和點位分布都應(yīng)考慮機組的安裝測量。廠房控制網(wǎng)一般根據(jù)實際情況布設(shè)成矩形方格網(wǎng)，其主軸線可根據(jù)首級施工控制網(wǎng)測設(shè)并調(diào)整。

第30頁/共52頁11.5.4金屬結(jié)構(gòu)安裝測量在水電工程中，閘門、壓力管道、機組設(shè)備等都是金屬構(gòu)件，這些構(gòu)件有的采用單獨吊裝，有的采用現(xiàn)場拼接組裝，對于機械電氣設(shè)備一般也分部件安裝，因此，金屬結(jié)構(gòu)安裝測量也是施工測量的一項重要內(nèi)容。金屬結(jié)構(gòu)安裝測量的精度一般較高，需建立獨立的控制網(wǎng)。由于金屬構(gòu)件與土建工程有一定的關(guān)系，因此，所建立的安裝測量控制網(wǎng)應(yīng)與土建施工測量控制網(wǎng)保持一定的聯(lián)系，其軸線關(guān)系應(yīng)保持一致。

第31頁/共52頁葛洲壩船閘的施測介紹

第32頁/共52頁葛洲壩水利樞紐工程

第33頁/共52頁第34頁/共52頁背景資料●是長江干流上修建的第一個綜合利用工程，擔(dān)負三峽水庫反調(diào)節(jié)和改善三峽壩址到南津關(guān)之間航道的任務(wù)；●1970年經(jīng)毛澤東主席批準興建，1972年因故暫停，1974年10月恢復(fù)施工；●由長江委設(shè)計，葛洲壩工程局負責(zé)施工；●一期工程1981年5月下閘蓄水，6月三江航道和2、3號船閘通航，7月二江電廠第一臺機組并網(wǎng)發(fā)電；●二期工程1986年6大江電廠第一臺機組投產(chǎn)，1988年9月，大江船閘試航成功，同年12月，電站21臺機組全部建成投產(chǎn)。第35頁/共52頁●規(guī)模：工程沿壩軸線長度為2605.5米，由攔河壩、泄水閘（二江泄水閘，大江、三江沖沙閘各一座）、船閘（三座）和水電站組成?！駱屑~布置：“一體兩翼”：長江主河段為“一體”，兩側(cè)航道為“兩翼”●效益：總裝機容量為271.5萬KW,年發(fā)電量165億KWH，單閘可通過萬噸級船隊，單向年通過能力為5000萬噸。樞紐情況第36頁/共52頁解決的技術(shù)難題●泥沙淤積問題（航道、電站進出口）●大流量消能防沖●基巖軟弱夾層加固處理●大型船閘起閉機設(shè)計與制造●大型低水頭水輪機組的研制與安裝●施工導(dǎo)流和大江截流的設(shè)計與施工●砼施工溫控技術(shù)第37頁/共52頁通航建筑物●航道：三江航道、大江航道●三江6孔沖沙閘、大江9孔沖沙閘●泥沙問題：靜水通航、動水沖沙，輔以機械清淤加以解決●通航流量：三江航道：35000~60000

大江航道：<35000●水位：三江航道:下游39~54.5米,上游63~66米大江航道:下游39~50.6米,上游63~66米第38頁/共52頁●尺寸：一號船閘:有效長度280米,寬34米,檻上最小水深上游6米,下游5.5米二號船閘:有效長度280米,寬34米,檻上最小水深上游6米,下游5米三號船閘:有效長度120米,寬18米,檻上最小水深上游6米,下游3.5米●水頭:27米●地質(zhì)：一號船閘:礫巖、局部有斷層二號船閘:砂巖、頁巖互層，中間有泥化夾層三號船閘:砂巖、頁巖互層，中間有軟弱夾層船閘情況第39頁/共52頁●結(jié)構(gòu)：橋墩段、上下閘首、閘室、上下游導(dǎo)航墻一號船閘:正交橋墩段25.5米、上閘首49.5米、閘室261米分14塊,一般長18米,1段15米,4\8\12段22米、下閘首56米(21+35)

二號船閘:81.5度夾角橋墩段左29米、右33.5米,上閘首48.5米、閘室280米分14塊,一般長20米,1\2段24米\26米,9\14段12.5\27.5米、下閘首56米三號船閘:

橋墩段25.5米、上下閘首35米、閘室112米分7塊,每塊長16除二號船閘下閘首45米為整體式外,其余均為分離式、重力式結(jié)構(gòu)第40頁/共52頁術(shù)語:

廊道:

管線廊道基礎(chǔ)廊道排水廊道帷幕灌漿廊道輸水廊道泄水廊道

門體:人字門、反弧門、疊梁門、平板門

第41頁/共52頁●輸水系統(tǒng)一號船閘:

立體4區(qū)段8支廊道出水，消能蓋板消能，主廊道5*7（23.5高程)

二號船閘:3區(qū)段縱橫支廊道加消能梁明溝消能,主廊道5*7二號船閘:

兩區(qū)段縱向支廊道加消能蓋板,主廊道3*4●泄水方式一號船