关于水利工程测量技术的讨论

摘 要：随着社会经济的发展，水利工程的建设发展迅速，而水利工程测量是一项涉及专业多、范围大的课题，水利工程测量的结果直接影响到整个项目建设的质量、成本与进度，本文针对水利工程的测量施工，探讨了水利工程测量的内容。 
关键词：水利工程 测量 技术 
　　 1 水利工程各阶段测量简述 
　　（1）在勘测设计阶段，测量工作的主要任务是为水工设计提供必要的地形资料和其它测量数据。由于水利枢纽工程不同的设计阶段，枢纽位置的地理特点不同，以及建筑物规模大小等因素，对地形图的比例尺要求各不相同，因而在为水利工程设计提供地形资料时，应根据具体情况确定相应的比例尺。在水利枢纽的设计阶段，随着设计的逐步深入，设计内容比较详细。因此对某些局部地区，如库区、枢纽建筑区等主体工程地区，要求提供内容较详细、比例尺较大、精度要求较高的相应比例尺地形图。水利工程设计提供的地形图是一种专业性用图，因此在测量精度、地形图所示的内容等方面都有一定的特殊要求。一般来讲，与国家基本图相比，平面位置精度要求较宽，而对地形精度要求有时较严。当设计需用较大的比例尺图面时，精度要求可低于图面比例尺，即按小一级比例尺的精度要求施测大一级比例尺地形图。 
　　（2）在水利枢纽工程的施工期间，测量工作的主要任务是按照设计的意图，将设计图纸上的建筑物以一定的精度要求测设于实地。为此，在施工开始之前，必须建立施工控制网，作为施工放样的依据。然后根据控制网点并结合现场条件选用适当的放样方法，将建筑物的轴线和细部测设于实地，便于施工人员进行施工安装。此外，在施工过程中，有时还要对地基及水工建筑物本身或基础，进行施工中的变形观测，以了解建筑物的施工质量，并为施工期间的科研工作收集资料。在工程竣工或阶段性完工时，要进行验收和竣工测量。 
　　（3）一个水利枢纽通常是由多个建筑物构成的综合体。其中包括有挡水建筑物（常称为大坝），它的作用大，在它投入运营之后，由于水压力和其它因素的影响将产生变形。为了监视其安全，便于及时维护和管理，充分发挥其效益，以及为了科研的目的，都应对它们进行定期或不定期的变形观测。观测内容和项目较多，用工程测量的方法观测水工建筑物几何形状的空间变化常称之为外部变形观测。通常包括水平位移观测、垂直位移观测、挠度观测和倾斜观测等。从外部变形观测的范围来看，不仅包括建筑物的基础、建筑物本身，还包括建筑物附近受水压力影响的部分地区。除外部变形观测之外，还要在混凝土大坝坝体内部埋设专用仪器，检测结构内部的应力、应变的变化情况，称其为内部变形观测；这种观测常由水工技术人员完成。在这一时期，测量工作的特点是精度要求高、专用仪器设备多、重复性大。 
　　由上所述可以看出：在水利枢纽工程的建设中，测量工作大致可分为勘测阶段、施工阶段和运营管理阶段三大部分。在不同的时期，其工作性质、服务对象和工作内容不完全相同，但是各阶段的测量工作有时是交叉进行的，例如，在设计阶段为进行施工前的准备工作，亦着手布置施工控制网；而在施工期间，为了掌握施工质量，要测定地基回弹、基础沉降等，这就是变形观测的一部分内容；在工程阶段性竣工或全部完工之后，要进行竣工测量，绘制竣工图等，这其中又包括了测图的工作内容。而它们所采用的测量原理和方法以及仪器又基本相同。所以我们不能将各阶段的测量工作绝对分开，应看成是一个互相联系的整体。 
　　 2 施工控制网的布设 
1001　　（1）勘测阶段在水利枢纽建筑区所布设的控制网，主要是为测绘大比例尺地形图服务，控制网的设计精度，取决于测图比例尺的大小，点位采用均匀分布。因此，控制点的密度、精度及点的分布，都不能满足施工放样的要求。在施工时必须重新建立施工控制网。 
　　①施工控制网应作为整个工程技术设计的一部分，所布设的点位应画在施工设计总平面图上，以防止标桩被破坏。 
　　②点位的布设必须顾及施工顺序和方法、场地情况、对放样的精度要求、可能采用的放样方法以及对控制点使用的频繁性等；以考虑放样精度要求高的主要建筑物密集处为主。一般来说，由于上游的点位随着坝身的升高，上、下游间通视将被阻挡而使一部分点位失去作用，故在布网时点位的分布应以坝的下游为重点；但为了放样方便，布点时仍应适当照顾上游。 
　　③河面开阔地区的大型水利枢纽以分级布设基本网和定线网为宜。对于高山狭谷、河面较窄地区的大、中型水利枢纽，在条件允许时可布设全面网，条件不具备则可采用分级布网。根据具体情况，也可布设精度高于上一级的加密网。 
　　④在设计总平面图上，建筑物的平面位置以施工坐标系表示。此时，直线型大坝的坝轴线通常取作坐标轴，所以布设施工控制网时应尽可能把大坝轴线作为控制网的一条边。 
　　⑤施工放样需要的是控制点间的实际距离，所以控制网边长通常投影到建筑物平均高程面上，有时也投影到放样精度要求高的高程面上，如水轮机安装高程面上。 
　　目前由于全站仪的广泛使用，使测距精度高于测角精度，边角网及导线网也逐渐应用于水利枢纽工程的施工控制网中，控制网的精度也越来越高，更有利于大坝及其精密设备的施工放样。 
　　（2）平面控制网：水上土工布铺设、水上排水板打设、船抛碎石及船抛土石方均采用GPS进行定位。陆上施工采用全站仪测量，分三步进行：第一步，按提供的控制坐标点，设置三角控制网；第二步，坝轴线各设计坐标点的测设并埋设钢管，经监理复核后才能使用，并定期进行复测校对，同一设计断面型式每隔200 m放出控制桩；第三步，在200 m范围内按50 m距离加密中心线桩、各分部工程的边线，打设脚手架钢管或标上红铅油漆，并在钢管上定位，控制桩位置悬挂不同颜色标志，设立导标。 
　　（3）高程控制：水准点引测到现场，按一定距离埋设并予以保护，为确保施工高程的精度，现场拟使用2个以上高程基准点，建立一条水准路线，进行标高控制。 
　　3 施测注意事项 
　　在投放基础轴线时，确保架设的仪器稳定性。施测过程中，要注意旁边的模板或钢管堆，以免仪器碰撞或倾倒。测量人员持证上岗，严格遵守仪器测量操作规程作业。使用钢尺测距须使尺带平坦，不能扭转折压，测量后应即卷起。钢尺使用后表面有污垢及时擦净，长期贮存时尺带涂防锈漆。测量作业完成后方可进行平差计算及内业资料整理，并将成果报监理工程师验收，审批合格后方可作为各项工程定点放样的依据。测量资料的计算必须由两人用不同的方法计算，其结果一致后方可进行实地测量放样。施工测量成果资料，图表应予以统一编号，妥善保管，分类建档。 
　　4 结语 
　　水利工程测量贯穿于水工建设的各个阶段，是应用测量学原理和方法解决水工建设中相关的问题。随着空间技术的发展，GPS精度不断提高，它可以提供精密的相对定位，可以大量减少施工控制网中的中间过渡控制点，这在水利工程测量中将发挥极大的作用，也为水工建筑物的变形观测提供远离建筑物的基准点创造了条件。