广西左江某水电站施工期外部变形观测技术措施.docx

xxxx电站施工期外部变形观测技术措施

1 说明
xxxx电站位于xx下游河段、扶绥县城上游14km处，是xx综合利用的第三梯级，以发电为主，兼有航运、电灌、养殖、旅游等综合效益的项目。水库正常水位86.5m，死水位85.0m，水库总库容为6.063亿m3，电站装机容量为78MW，坝长440m，最大坝高40.5m，最大水头16m，属于中型水利枢纽工程。
山秀水电站主要永久建筑物由重力坝、厂房、溢流坝、船闸组成。本工程为二等工程。根据中华人民共和国电力行业标准《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）的要求，为保证施工期大坝蓄水后的安全运行，特制定本技术措施。
1、本工程外部变形观测设计项目有：水平位移和垂直位移。大坝安全监测要求在大坝蓄水前进行观测，以取得大坝变形的初始值，为大坝安全运行监控。
2、变形观测设施的埋设安装、验收、率定、观测、成果分析和汇编工作由南宁市广能凯星工程咨询有限公司大坝变形测量组负责。

2 水平位移观测
1、本工程设计在坝顶沿坝轴方向在坝下2m处布设一条视准线，视准线全长440m，视准线的两端各布设工作基点，在坝段和闸墩上分别布设25个位移测点。
2、本工程在船闸两侧闸墙上布设13个位移测点。

3、为提高观测精度，减少对中误差和大气析光差的影响，水平位移观测基点和位移测点均建立强制对中混凝土观测墩，高度1.2m。

3 垂直位移（沉降）观测
在布设水平位移观测墩旁，同时埋设沉降点，并在左、右岸新鲜基岩上埋设水准基点。采用2等精密水准精度观测垂直位移。

4 观测仪器工具设备的采购、验收、安装和埋设
4.1 观测仪器工具设备的采购、验收。
1、本工程水平位移观测仪器采用日本索佳全站仪（SET 1130R3）其测角中误差为1秒，测距标称精度为2+2PPm，实际检定精度为0.8+0.8PPm，放大倍率为32倍，可以满足视准线和坐标观测精度的要求。视准线位移测点的观测设备采用四川新都飞翔测绘工具厂生产的固定觇牌（M-450A型）和活动觇牌（M-400A型）。活动觇牌游标尺最小读数为0.02mm，活动范围100mm。飞翔测绘工具厂是全国著名的正规测绘工具专用生产厂家，产品优良，性能稳定。
2、本工程垂直位移观测设备采用DS05级徕卡电子数字水准仪（DNA03），配有条码式铟瓦水准尺一副，作业过程自动观测和记录。徕卡仪器是国际知名品牌，该款仪器完全满足精密水准测量的要求。
3、外部变形观测仪器及配套设施和工具均全部到货，经验收合格。

4.2 观测仪器、工具设备的安装和埋设
4.2.1 强制对中观测墩的施工和对中金属盘的安装
1、视准线工作基点观测墩的施工
在大坝左、右岸坝下2m处的基岩上（基左x=0+438，基右x=0+006.3）布设基准点。用风钻在基岩上钻孔（四孔、孔深0.8m），埋设12的钢筋，长各2m，观测墩结构形式按设计图施工。观测墩混凝土施工分二期浇筑，一期混凝土先浇1m高，二期混凝土再浇0.2m高并埋设对中金属盘，金属盘埋设时保证水平、倾斜度不大于4′。
2、视准线位移测点观测墩的施工
视准线位移测点由视准线左、右基准点定向，偏移基准线不得大于20mm。位移测点布设按设计图定位。观测墩的结构形式和施工方法与基准点观测墩相同。
3、船闸闸墙位移观测基点的施工
由于船闸闸墙水平位移方向为垂直于水流方向，位移量的表达式为x坐标的变化，y坐标只用来参考。因此，观测基点宜布设在右岸，观测视线与闸墙大致呈90度，观测效果最好。
船闸水平位移观测基点的施工和埋设参照视准线观测基点的做法。
4、船闸闸墙水平位移测点的施工和安装与视准线观测墩的施工方法相同。
目前船闸闸墙施工未达到布设观测点的高程，现暂缓施工。由于船闸闸墙的水平位移不受坝前蓄水水位的影响，今后待闸墙施工达到设计高程后再布设。
4.2.2 垂直位移工作基点及位移测点的布设
1、由于山秀水电站坝址两岸均为大石山，山体稳定。选择在大坝的左、右岸岩体埋设水准基点和校核基点，形成附合水准线路。基点埋设混凝土基础（0.5m×0.5m×0.3m）(长×宽×高)，并设置保护装置。
2、垂直位移测点的施工可在视准线观测墩的施工同时，在一旁埋设沉陷点，并设置保护装置。沉陷点高出坝面50mm。

5 观测仪器的检验
全站仪和电子水准仪已经过检定，并提供检定证书，生产合格证书，使用说明书。

6 各种观测项目的观测要求，观测程序和方法按《混凝土坝安全监测规范》（SDJ336-1989）执行。
6.1 视准线观测水平位移的技术要求和方法
本工程视准线采用活动觇牌法。其技术要求见表1

视准线观测限差 表1
方式
正镜或倒镜两次读数差
两侧回观测值之差
活动觇牌法
2mm
1.5mm
1、视准线观测前，除对全站仪的三轴关系进行检验与校正外，
须测定活动觇牌的零位差，固定觇牌的同轴误差。
2、活动觇牌法一测回的观测程序如下：在视准线工作基点一端设置全站仪，整平仪器后精确照准另一端工作基点的固定觇牌，然后固定全站仪照准部，前视测点上的活动觇牌，指挥前视人员转动活动觇牌的微动螺旋，使觇牌中心与视线重合，读取活动觇牌上的分划尺和游标尺上的读数，为第一次读数。转动活动觇牌偏离视线，由测站指挥前视人员转动微动螺旋，再次使觇牌中心与视线重合读数，此为第二次读数。两次读数称半测回重合读数。每一测回正、倒镜各照准活动觇牌两次，读数两次取平均值作为该测回的观测值。本工程视准线全长440m,应分别在两端工作基点上各观测1/2的位移测点。
3、视准线活动觇牌法的观测精度，除受仪器本身放大倍率，视线长度，操作熟悉程度等因素的影响外，外部作业条件的好坏，如：空气清晰度，高温所带来的旁析光，大气析光差对观测精度会有很大的影响。因此，视准线观测宜在温度变化不大，空气清晰度良好的晚上或阴天进行。目前，由于溢流坝5＃～10#闸墩墩头的施工被施工混凝土输送皮带机压占，该处位移观测墩暂时无法施工，改往下游墩尾布设临时位移测点，视准线左、右岸工作基点由于混凝土输送皮带机遮挡，无法通视，只好暂时改为全站仪极坐标法观测，待条件具备后，重新布设永久观测点，并将成果换算。
4、船闸闸墙水平位移观测的方法
在右岸工作基点（x=85，y=坝下115，H=110.8）上架设全站仪，后视视准线左端工作基点作为起始方向，输入测站点和后视点的坐标，仪器自动计算起始方向，转动仪器，分别用正、倒镜法观测闸墙上的位移测点，观测技术要求见表2。
全站仪极坐标法观测技术要求 表2
精度要求
测回数
半测回差
各测回差
±5mm
2
5mm
4.0mm
由于观测季节或时段的不同，温度变化对测距精度影响较大，每次观测时，必须输入大气改正数。仪器的加常数和乘常数可以不考虑，因为每次观测，常数误差是不变的。

6.2 垂直位移观测的技术要求
本工程垂直位移用二等精密水准测量，技术要求见表3、表4
二等水准测量的技术要求 表3
MΔ
(mm)
Mw
(mm)
仪器 型号
水准尺
观测 方法
观测
顺序
观测
次数
往返较差(mm)
≤±1
≤±2
DS05、DS1
铟瓦
电子读数法
后后前前
往返测
0.6

二等水准测量测站限差 表4
仪器
型号
视线长度
（m）
前后视距差（m）
前后视距累积差 （m）
视线高度（m）
两次读数较差（mm）
DS05
≤60
1
3
0.8
0.5

注：M△——每公里高差偶然中误差。
Mw——每公里高差全中误差。
N——附合水准线路测站数（单程）
1、由于水准线路通过硬化路面，水准标尺和仪器的下沉基本为零，故观测顺序采用后后前前的方法，同时设置固定测站和固定转点，以提高观测精度和速度，缩短作业时间。
2、水准观测应该注意下列事项
（1）观测时，标尺须用两根棍子辅助支撑，使尺上的圆气泡保持居中，保证尺子处于垂直状态，以满足测站观测限差的要求。
（2）测站观测须用测伞遮阳，避免仪器爆晒。标尺成象要清晰。
（3）同一测站观测时，不应两次调焦。
（4）符合线路的测站为偶数站，返测时，两标尺须互换位置，重新整置仪器。
3、观测成果的重测和取舍
（1）测站超限，在迁站前发现可立即重测，若迁站后发现，则应退回后一固定转点站重测。
（2）往返测超限时应重测，重测后，应选用两次异向合格的结果。

7 观测仪器设备的维护和保养
1、必须建立专用的仪器工具仓库，仪器应存放在货架上，仓库应保持通风良好、干燥。仪器要定期保养，防止霉变。

2、每次观测工作结束后，应及时用专用毛擦或抹布清除仪器上的灰尘和水迹，严禁用非专用品擦拭仪器，尤其是目镜和物镜。
3、 遇雨天时应停止作业，仪器若受雨水打湿后，应及时擦拭干净，放回仓库时先凉干或烤干后（注意烘烤温度和时间。避免气泡爆裂）才装箱存放。
4、 铟瓦水准标尺严禁碰撞尺身和尺头，作业时应轻放，避免尺头凹陷。尺子使用过后放回尺箱，并保持水平放置。严禁标尺靠墙斜放，以免标尺变形。

8 外部变形观测频率
1、在大坝蓄水前，对所有外部观测项目进行3次观测，取其平均值作为变形的初始值。
2、首次蓄水，当水位达到：1/4 坝高时，观测一次。
2/4 坝高时，观测一次。
3/4 坝高时，观测一次。
4/4 坝高时，观测一次。
两次观测间隔时间若超过一个月时，应增加测次。
3、蓄水后，每月定期对水平位移和垂直位移观测一次，汛期适当增加测次，水平位移和垂直位移力求同时观测，间隔时间不宜过长。
4、 监测过程中如发现异常，应立即复测，并认真分析，剔除观测误差。观测做到连续，数据可靠，记录真实，注记齐全，整理及时，一旦发现问题，及时上报。

9 监测资料的整编和分析
1、观测记录应使用专用手簿，字迹清晰、整齐。原始记录必须200%检查并及时整理。
2、整编成果资料应做到项目齐全，考证清楚，数据可靠，图表完整，规格统一，说明完备。
3、 资料整理和分析中，如发现异常情况，应及时作出判断，有问题的须及时上报。
4、资料分析判断监测物理量的变化和趋势是否正常，是否符合技术要求，并对监测成果进行综合分析，揭示大坝的异常情况和不安全因素，评估大坝的工作状态，确定安全监控指标。
5、应充分利用计算机技术，建立各种资料和图表的电子档案。
6、承测监控单位每月向监理单位及设计单位报送观测资料。

10 结语
大坝外部变形观测是水电站工程安全管理的一项重要的基础工作，是全面分析评价大坝安全状况的有效方法，是保障水电站工程安全运行的重要措施。因此，必须认真做好大坝外部变形观测工作，提高观测成果的自信度，确保大坝安全运行。