輸水隧洞施工控制課程設(shè)計報告

1、甕潭電站大王山輸水隧洞施工控制技術(shù)設(shè)計書設(shè)計單位：桂林工學院測量隊主要設(shè)計人：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，是為了培養(yǎng)高年紀學生綜合運用所學知識解決實際工程能力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；居民點距離工程所在地比較遠；進水口處沒有公路相連，適宜在羅家村處用船抵達，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高 223.00米水電站水輪機蝸殼高程 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)計在距進口1100米。六、地面控制網(wǎng)布設(shè)方案及主要特征地面設(shè)計為邊角網(wǎng)（見下圖），采用獨立網(wǎng)形式，不與國家網(wǎng)相連接，采用假定水準面投影，減少投影誤差，為了保證他們之間的相互的有機聯(lián)系，分別位于壩址和廠房附近個布設(shè)一個控制點。保證他們納入同一控制網(wǎng)中，此類點只作壩址去和廠區(qū)和廠房另建施工控制的起算點之用，控制網(wǎng)主要特征值如下：三角形個數(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)誤差對橫向貫通誤差的影響值的計算對地面網(wǎng)誤差對橫向貫通誤

5、差的影響值可用導(dǎo)線替代發(fā)計算，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。基線數(shù)據(jù)如下表：基線邊等級長度(m)邊長精度儀器測回數(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=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： 在進洞口邊布設(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

8、所述還需布設(shè)基本導(dǎo)線在進洞口邊布設(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數(shù)二等8001.01/23萬1/13

9、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數(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，兩點間距離與建筑物距離應(yīng)大于0.2米，角度觀測時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

10、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50mm。一般而言，縱向誤差較易達到，豎向誤差在兩洞口的水準聯(lián)測情況下也不難達到。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

11、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；為導(dǎo)線邊長的相對中誤差；為各導(dǎo)線點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

12、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)線的邊數(shù)。控制網(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數(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行布設(shè)和控制。電磁波測邊要求等級最小邊長邊

13、長精度測回數(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)以四等等級進行布設(shè)，起始邊中誤差要求達到1/7萬，故全站儀測邊需達到三等等級?，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；=1115；=836。6.布網(wǎng)方案設(shè)計6.1 坐標系選取為施工坐標使用及考慮到在被測區(qū)沒有起算點坐標，故需建立獨立坐標系。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，

14、高程歸化面選用測區(qū)得平均高程面這種方法建立獨立坐標系，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）。這種獨立坐標系的控制范圍東西跨度為90km。為保證施工順利進行，在施工過程中地面實際測量的資料應(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=11430，緯度為2320，測區(qū)內(nèi)平

15、均高程為370米。6.2 網(wǎng)形設(shè)計 隧道導(dǎo)線控制點點位設(shè)置原則：(1)控制點的布設(shè)至少應(yīng)該前后兩點互相通視，周圍沒有高大樹木阻擋視線；(2)為了使控制碘的坐標與隧道設(shè)計坐標取得統(tǒng)一，便于計算施工放樣數(shù)據(jù)，在直線隧道的中心線上，均應(yīng)布設(shè)兩個控制點；(3)兩端進洞出至少布設(shè)一個主點和兩個副點，主點與兩個副點之間相互通視。(4)進洞口三點盡量等距，等高布設(shè)，以減弱觀測調(diào)焦和垂線偏差對進洞口連接角的影響。選點困難時，每端三個點構(gòu)成的三角形最短邊不得少于500米，最大不得大于1200米。隧洞每端得三個點中，每點離洞口的最大距離不得超過1.5km.(5)觀測墩標澆筑埋設(shè)在基巖上，以便保持長久穩(wěn)定牢固。(6

16、)預(yù)埋強制對中基座，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，測距標稱精度2mm+2mmd，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，要離開公路、鐵路、高壓線等危險源；(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石中心的方向值，需要將觀測方向值加上測站點歸心改正和照準點歸心改正。(4)必要時可進行三差改正；(5)視線應(yīng)高出或旁離障礙物1.5米；(6)點位應(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志，以便于能長期保存；(8)控制點如要長期使用應(yīng)具有強制

17、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)進行觀測；(2)觀測前應(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)儀器照準部旋轉(zhuǎn)時，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。精確照目標時，微動螺旋最后應(yīng)為旋進方向。(4)觀測過程中，儀器氣泡中心偏離值不得超過一格。當偏移值接近限值時，應(yīng)在測回之間重新整置儀器。(5)觀測必須按規(guī)范要求進行，觀測成果應(yīng)做到記錄真實

18、,字跡工整，注記明確，觀測要求及各項限差均應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。(6)觀測完后，應(yīng)立即檢查記錄，計算各項觀測誤差是否在限差范圍內(nèi)，確認全部符合規(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，軟件必須是經(jīng)過鑒定且經(jīng)批準方能使用的。6.5.2測距注意事項：(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，嚴禁照準頭對向太陽。(7

19、)測站、鏡站不準離人；手機、對講機應(yīng)遠離測線使用。(8)同時測量干濕溫度、氣壓。(9)儀器高和棱鏡高的量取位置一定要正確。儀器高是標面至測距儀示高點的高度；棱鏡高是標面與棱鏡中心（鏡框上有標志線）的高度，不是測垂直角（或天頂距）照準的覘牌標志線的高度。6.5.3 全站儀使用應(yīng)注意的事項：(1)測量前要對儀器按要求進行檢定、校準；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

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，在測量過程中不再改動；(6)手工記錄以便檢核各項限差，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)，其網(wǎng)型如圖所示：gps網(wǎng)等級 e級布設(shè)控制點數(shù)量 9個（其中2個作為廠房控制）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算1、 gps控制網(wǎng)各級基線精度指標級別固定誤差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，基線l1-l