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(cè)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(shí)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2436，東經(jīng)11414至11456之間?？h境東西長(zhǎng)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，北與江西省的龍南、全南縣交界。距離廣州市 217 公里、河源

2、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(guó)道入粵第一縣。三、 工程概況： 該工程水源引自羅家水庫(kù)，水庫(kù)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(cè)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(méi)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)依據(jù)、已有資料分析情況：3.1 作業(yè)依據(jù)(1) 新

3、建鐵路工程測(cè)量規(guī)范tb (10101-99)(2) 水利水電工程測(cè)量規(guī)范 （sl197-97）(3) 水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范 （sl52-93）(4) 工程測(cè)量規(guī)范 gb50026-93(5) 測(cè)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(kù)壩頂高程 400.00米水庫(kù)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(zhǎng) 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米最大流速 4米/秒最大水頭 145.00米發(fā)電能

4、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(jiàn)下圖），采用獨(dú)立網(wǎng)形式，不與國(guó)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(zhǎng)616.8233最短邊長(zhǎng)318.1608平均邊長(zhǎng)424.1060最大角95最小角39七、地面網(wǎng)誤差對(duì)橫向貫通誤差的影響值的計(jì)算對(duì)地面網(wǎng)誤差對(duì)橫向貫通誤

5、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(cè)間隔邊ab、bc、cd、ef、fg、gh?；€數(shù)據(jù)如下表：基線邊等級(jí)長(zhǎng)度(m)邊長(zhǎng)精度儀器測(cè)回?cái)?shù)邊長(zhǎng)在貫通面上的投影長(zhǎng)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447.2523 1/50000 6213.435

6、7ra=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(zhǎng)為424.1060m,對(duì)應(yīng)等級(jí)為四級(jí)，測(cè)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(duì)應(yīng)的為1/50000，將各導(dǎo)線邊的邊長(zhǎng)精度帶入公式（2），求得my= 1/50000=15.9mm故地面網(wǎng)誤差對(duì)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，

7、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(jí)布設(shè)，分別為邊長(zhǎng)50m的施工導(dǎo)線和邊長(zhǎng)為150米的基本導(dǎo)線。對(duì)于等邊直伸地下導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，導(dǎo)線的測(cè)角誤差引起橫向誤差，而量邊誤差與橫向誤差無(wú)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 =37.3mm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(jí)布設(shè)導(dǎo)線綜上

8、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 =25.88mm 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(cè)主要技術(shù)要求 地面觀測(cè)網(wǎng)采用全圓觀測(cè)法觀測(cè)2測(cè)發(fā)測(cè)角1、地面網(wǎng)等級(jí)平均邊長(zhǎng) s均（米）測(cè)角中誤差起始邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差測(cè)回?cái)?shù)二等8001.01/23萬(wàn)1/13

9、萬(wàn):9三等6001.81/13萬(wàn)1/7萬(wàn):4 :9四等4002.51/7萬(wàn)1/4萬(wàn):2 :6五等2005.01/4萬(wàn)1/2萬(wàn):3電磁波測(cè)邊要求等級(jí)最小邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)精度測(cè)回?cái)?shù)三等600米1/8萬(wàn)2四等400米1/5萬(wàn)2五等200米1/3萬(wàn)22、 地下導(dǎo)導(dǎo)線網(wǎng)由于地下觀測(cè)條件環(huán)境特殊需，觀測(cè)條件較特殊，首先導(dǎo)線點(diǎn)得布設(shè)在施工干擾小的地方，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(cè)時(shí)盡量減少對(duì)中和偏心誤差，測(cè)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(shuō)明對(duì)于山嶺隧道來(lái)說(shuō)，縱向誤差只要不大于定測(cè)中線的誤差，能夠滿足要求即可，對(duì)于橫向貫通誤差，按水利水電工程施工

10、測(cè)量規(guī)范根據(jù)兩開挖口間的長(zhǎng)度確定（見(jiàn)表一）貫通誤差分配值表一相向開挖長(zhǎng)度/km誤差名稱洞外測(cè)量洞內(nèi)測(cè)量全部貫通測(cè)量1-4橫向/mm3040501-4縱向/mm6080100由此可見(jiàn)，甕潭電站輸水隧洞長(zhǎng)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50mm。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(cè)情況下也不難達(dá)到。而橫向誤差如果超過(guò)了限差，就會(huì)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(cè)量誤差對(duì)橫向貫通精度影響的近似估算在隧道的地面三角測(cè)量中采用

11、三角鎖，因此主要討論三角鎖測(cè)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(duì)橫向貫通的影響值。式中m取先驗(yàn)的測(cè)角中誤差，取最弱邊的相對(duì)種誤差。地面導(dǎo)線測(cè)量誤差引起的橫向貫通誤差m= = 公一為地面導(dǎo)線的測(cè)角中誤差，以秒計(jì)；為導(dǎo)線邊長(zhǎng)的相對(duì)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(cè)量誤差引起的橫向貫通誤差m= = 公二式中各符號(hào)的含義同上導(dǎo)線測(cè)量誤差引起的橫向貫通誤差m= 公三上

12、式即為導(dǎo)線測(cè)量誤差對(duì)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(duì)于等邊直伸得地下導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，導(dǎo)線的測(cè)角誤差引起橫向誤差，而量邊誤差與橫向誤差無(wú)關(guān)。因地下導(dǎo)線一般為支導(dǎo)線，由測(cè)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(zhǎng)（單位為米），為導(dǎo)線的邊數(shù)。控制網(wǎng)等級(jí)規(guī)格等級(jí)平均邊長(zhǎng) s均（米）測(cè)角中誤差起始邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差測(cè)回?cái)?shù)二等8001.01/23萬(wàn)1/13萬(wàn):9三等6001.81/13萬(wàn)1/7萬(wàn):4 :9四等4002.51/7萬(wàn)1/4萬(wàn):2 :6五等2005.01/4萬(wàn)1/2萬(wàn):3對(duì)于起算邊使用全站儀進(jìn)行布設(shè)和控制。電磁波測(cè)邊要求等級(jí)最小邊長(zhǎng)邊

13、長(zhǎng)精度測(cè)回?cái)?shù)三等600米1/8萬(wàn)2四等400米1/5萬(wàn)2五等200米1/3萬(wàn)2因地面控制網(wǎng)以四等等級(jí)進(jìn)行布設(shè)，起始邊中誤差要求達(dá)到1/7萬(wàn)，故全站儀測(cè)邊需達(dá)到三等等級(jí)?，F(xiàn)以偏于安全的角度帶入估算數(shù)據(jù)=2.5；=1/4萬(wàn)；=463940；=75650；m=2.5 、m=2.5；=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(cè)區(qū)沒(méi)有起算點(diǎn)坐標(biāo)，故需建立獨(dú)立坐標(biāo)系。根據(jù)長(zhǎng)度歸算至參考橢球面和投影至高斯平面改正公式，得長(zhǎng)度的相對(duì)誤差公式： =- 公四其中為測(cè)區(qū)平均曲率半徑；為測(cè)區(qū)平均大地高；為測(cè)區(qū)中心至中央子午線的垂距；為長(zhǎng)度的相對(duì)誤差。采用中央子午線設(shè)在測(cè)區(qū)中央，

14、高程歸化面選用測(cè)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(cè)區(qū)得高程歸化改正和測(cè)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(zhǎng)度投影變形的相對(duì)誤差不大于1/40000（工程測(cè)量規(guī)范中規(guī)定測(cè)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度變形值不得大于2.5cm/km）。這種獨(dú)立坐標(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(guò)程中地面實(shí)際測(cè)量的資料應(yīng)與控制測(cè)量的成果反算得資料一致，根據(jù)水利水電施工測(cè)量規(guī)范要求，施工控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)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(cè)區(qū)中央，高程歸化面選用測(cè)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=11430，緯度為2320，測(cè)區(qū)內(nèi)平

15、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(méi)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)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(cè)調(diào)焦和垂線偏差對(duì)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(guò)1.5km.(5)觀測(cè)墩標(biāo)澆筑埋設(shè)在基巖上，以便保持長(zhǎng)久穩(wěn)定牢固。(6

16、)預(yù)埋強(qiáng)制對(duì)中基座，利于消除對(duì)中誤差。6.3 儀器設(shè)備(1)全站儀2臺(tái)，測(cè)角精度為2，測(cè)距標(biāo)稱精度2mm+2mmd，最大側(cè)程4.0km；(2)全球定位系統(tǒng)3臺(tái)，型號(hào)為timble5700。6.4 作業(yè)要求(1)為了安全，要離開公路、鐵路、高壓線等危險(xiǎn)源；(2)直接觀測(cè)的距離應(yīng)該投影到測(cè)區(qū)得平均高程面上；(3)為了把觀測(cè)方向值歸算到標(biāo)石中心的方向值，需要將觀測(cè)方向值加上測(cè)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(zhǎng)期保存的地方；(7)盡可能埋建牢固的測(cè)量標(biāo)志，以便于能長(zhǎng)期保存；(8)控制點(diǎn)如要長(zhǎng)期使用應(yīng)具有強(qiáng)制

17、對(duì)中裝置；(9)澆筑的觀測(cè)墩應(yīng)在15天之后才能使用。6.5 觀測(cè)注意事項(xiàng)6.5.1 測(cè)角觀測(cè)應(yīng)遵守下列規(guī)定：(1)觀測(cè)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(dòng)劇烈，不應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)；(2)觀測(cè)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(cè)。觀測(cè)過(guò)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(dòng)螺旋不宜擰得過(guò)緊；微動(dòng)螺旋應(yīng)盡量使用中間部位。精確照目標(biāo)時(shí)，微動(dòng)螺旋最后應(yīng)為旋進(jìn)方向。(4)觀測(cè)過(guò)程中，儀器氣泡中心偏離值不得超過(guò)一格。當(dāng)偏移值接近限值時(shí)，應(yīng)在測(cè)回之間重新整置儀器。(5)觀測(cè)必須按規(guī)范要求進(jìn)行，觀測(cè)成果應(yīng)做到記錄真實(shí)

18、,字跡工整，注記明確，觀測(cè)要求及各項(xiàng)限差均應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。(6)觀測(cè)完后，應(yīng)立即檢查記錄，計(jì)算各項(xiàng)觀測(cè)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(cè)。(7)用電子手簿記錄時(shí)，軟件必須是經(jīng)過(guò)鑒定且經(jīng)批準(zhǔn)方能使用的。6.5.2測(cè)距注意事項(xiàng)：(1)測(cè)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(cè)線避免通過(guò)發(fā)熱體（如散熱塔、煙窗等）和較寬水面上空。(3)測(cè)站應(yīng)避開受電、磁場(chǎng)干擾的地方，應(yīng)離開高壓線5m以外。(4)測(cè)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(cè)，霧、雨、雪天氣不宜觀測(cè)。(6)避免爆曬、淋濕儀器，嚴(yán)禁照準(zhǔn)頭對(duì)向太陽(yáng)。(7

19、)測(cè)站、鏡站不準(zhǔn)離人；手機(jī)、對(duì)講機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離測(cè)線使用。(8)同時(shí)測(cè)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(cè)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(cè)垂直角（或天頂距）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(cè)量前要對(duì)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(cè)距；(3)在等級(jí)控制測(cè)量中，不能使用氣象、傾斜、常數(shù)的自動(dòng)改正功能，應(yīng)把這些功能關(guān)閉，而在測(cè)量數(shù)據(jù)中人工逐項(xiàng)改正；(5)測(cè)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(cè)距模式、棱

20、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(cè)量過(guò)程中不再改動(dòng)；(6)手工記錄以便檢核各項(xiàng)限差，內(nèi)存記錄用作對(duì)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)，其網(wǎng)型如圖所示：gps網(wǎng)等級(jí) e級(jí)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(cè)方式 邊連式觀測(cè)期數(shù) 1+（9-3）/（3-2）=7總基線數(shù) 21二、 地面網(wǎng)誤差對(duì)橫向貫通影響值的計(jì)算1、 gps控制網(wǎng)各級(jí)基線精度指標(biāo)級(jí)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(hào)：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，基線l1-l