淺談水利樞紐地下洞室群工程監(jiān)理測量過程控制

1、淺談水利樞紐地下洞室群工程監(jiān)理測量過程控制王文勝 孫全 杜正喬（長江三峽技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展有限公司溪洛渡監(jiān)理部）摘要：水利水電工程建設(shè)選址多在山區(qū)，那里地形復雜、起伏較大，加上水利樞紐中建筑物數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復雜，各建筑物之間在平面及高程上均有一定聯(lián)系，且多數(shù)是分別施工，最終聯(lián)結(jié)為一個整體。測繪工作的重要程度、精度要求及施工難度可想而知。本文分析了地下洞室群工程中測量工作的特點，結(jié)合作者在溪洛渡工程施工監(jiān)理工作中積累的經(jīng)驗，指出了地下洞室群工程中測量工作的重點和難點，并從監(jiān)理測量過程控制的角度提出了注意事項應(yīng)對措施。關(guān)鍵詞：水利水電、地下洞室群、測量監(jiān)理、過程控制1溪洛渡水電站概況金沙江溪洛渡水電站位于

2、四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江干流上，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運條件等綜合效益的巨型水電站，是目前世界上最大的地下洞室群工程。電站樞紐由攔河壩、引水發(fā)電系統(tǒng)及泄洪建筑物組成，其中引水發(fā)電建筑物由電站進水口、壓力管道、主廠房、主變室、尾水調(diào)壓室、尾水洞、出線井（包括下平洞、豎井下段、上平洞、豎井上段及地面出線場）、通排風系統(tǒng)及地下防滲排水系統(tǒng)等建筑物組成，全部為地下洞室工程，包括導流洞、泄洪洞。2地下洞室群工程測量工作的特點地下工程測量的工作環(huán)境主要在地下封閉的空間，測量方法受工程特征和施工方法的限制，測量精度主要取決于工程的限差要求，所以作業(yè)方法、作業(yè)程序、使用的儀

3、器設(shè)備與其他測量存在一定的差別。結(jié)合溪洛渡工程，歸納起來主要有如下特點：(1)施工面狹窄，測量條件差，可供利用的空間有限，施工干擾大；(2)施測對象灰暗，一般無自然光，照明狀況不理想；(3)受煙塵或滲水的影響，目鏡中觀測到的施測目標抖動，增加照準誤差；(4)不能完全按照常規(guī)測量先高級后低級，先控制后碎部的測量方法和程序；(5)大型水利樞紐建筑物縱橫交錯，橫向誤差、縱向誤差互相關(guān)聯(lián)（如：環(huán)形隧洞，螺旋形隧洞），一樣都不能忽視；(6)測量的網(wǎng)形受施工條件限制，大多布設(shè)支導線，檢核條件有限；(7)受隧道開挖形狀的限制，導線的邊長不容易滿足規(guī)范要求；(8)工程需要較高的精度，較短的測量耗時，許多成果需

4、要現(xiàn)場提交；(9)測量控制點的埋設(shè)受環(huán)境和空間的制約，可能設(shè)在隧洞的頂部或邊上，同時這些點容易受施工和地質(zhì)條件的影響，測量的檢核工作量大；(10)出于安全及質(zhì)量要求，需要及時、準確地反映各建筑物在靜態(tài)或動態(tài)下的空間幾何關(guān)系（如：相關(guān)洞室何時貫通的問題，爆破點到附近或相鄰建筑物工作面的距離問題等），因而測量工作具有漸進性和連續(xù)性；3監(jiān)理測量過程控制三峽發(fā)展公司溪洛渡監(jiān)理部技術(shù)部下設(shè)測量隊，由總監(jiān)理工程師組織編寫金沙江溪洛渡水電站施工測量監(jiān)理實施細則，明確測量監(jiān)理工程師職責，確定工作流程、作業(yè)方法、監(jiān)理手段以及保證質(zhì)量應(yīng)采取的必要對應(yīng)措施等，對溪洛渡水電站左岸地下廠房及泄洪洞建安工程所有施工測量任

5、務(wù)進行全方位、全過程的測量質(zhì)量監(jiān)督和管理。3.1事前控制事前控制是施工階段質(zhì)量控制的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅符合監(jiān)理工程師“主動控制，預防為主”的原則而且具有預見性和前瞻性，為保證工程質(zhì)量，防患于未然提供前提。下面就測量監(jiān)理工程師的主要事前控制工作介紹如下：(1)督促施工單位建立和健全測量質(zhì)量保證體系。質(zhì)量保證體系是工程管理體系中最基礎(chǔ)的部分，對于確保工程目標順利實現(xiàn)至關(guān)重要。所以必須要求施工單位建立嚴格的質(zhì)量責任制，明確質(zhì)量方針、質(zhì)量目標以及為實現(xiàn)目標制定必要的計劃，設(shè)立專職測量機構(gòu)并配備必要的專業(yè)技術(shù)人員和測繪儀器，實行管理業(yè)務(wù)標準化和管理流程程序化，使施工單位在測量人員、儀器設(shè)備、組織管理、

6、檢測程序、手段、方法等各個環(huán)節(jié)上加強管理并實行“三檢制”。(2)審查施工單位測繪資質(zhì)、測量人員資質(zhì)及儀器設(shè)備情況。審查施工單位測量機構(gòu)是否具備滿足工程需要的測繪資質(zhì)；檢查測量主要技術(shù)負責人的資質(zhì)；檢查測量人員的數(shù)量、測繪作業(yè)證持證情況，對于不能滿足工程施工要求的人員限期予以撤換；檢查儀器設(shè)備的數(shù)量、標稱精度及運行情況是否與合同文件相符，并查看使用的儀器是否按行業(yè)規(guī)定按時檢定，對精度不符合要求或沒有按行業(yè)規(guī)定及時檢定的儀器，及時制止使用。(3)對業(yè)主提供的首級控制網(wǎng)成果進行勘察，復核，確認無誤后組織現(xiàn)場交樁，將控制網(wǎng)成果以文件形式發(fā)給施工單位，并要求再次進行檢查，確認無誤后方可使用。(4)施工測

7、量工作開展之前，了解有關(guān)規(guī)范、標準及合同文件規(guī)定的測量技術(shù)要求，熟悉設(shè)計圖紙，審查施工單位制定的施工測量組織設(shè)計，放樣技術(shù)方案等。3.2事中控制3.2.1地面控制測量為服務(wù)地下大型工程建設(shè)和設(shè)備安裝施工，控制測量分地面控制測量和地下控制測量。地面控制測量就是根據(jù)地下工程特點和需要，在地面布設(shè)一定形狀的控制網(wǎng)，并精密地測定其空間位置。其目的就是為地面的大比例成圖、地下控制測量、施工放樣和變形監(jiān)測傳遞坐標，建立整體的控制基礎(chǔ)。起作用就在于控制全局，限制測量誤差的傳遞和積累，保障測量工作的相對精度。溪洛渡工程地面平面控制網(wǎng)采用的是邊角網(wǎng)。施工中除建立平面控制網(wǎng)外還要建立高程控制網(wǎng)。用幾何水準測量的方

8、法建立高程控制網(wǎng)簡單方便且精度可靠，因而是高程測量的主要方法。但是，溪洛渡工程地形起伏非常大，幾何水準測量難度很大。再者，由于新型儀器激光測距精度的不斷提高，三角高程測量在地形起伏較大的地區(qū)顯示出了很多優(yōu)越性，所以溪洛渡工程的高程控制網(wǎng)除個別特殊重要點采用國家等水準測量外其余點均采用三角高程測量代替幾何水準測量，投影面選擇在EL470m高程上，基本滿足“控制網(wǎng)點坐標反算的兩點間長度與實地兩點間長度之差應(yīng)盡可能小”的要求。溪洛渡工程的地面控制網(wǎng)由業(yè)主統(tǒng)一提供，并根據(jù)工程需要以不低于每年一次的頻次復測，所以本文不做重點介紹，而主要講述測量監(jiān)理工程師重點控制內(nèi)容。3.2.2地下（加密）控制測量地下控

9、制測量與地面控制測量相比，盡管測設(shè)方法上有許多共同之處，但地下控制測量仍有其特殊性。由于是在地下隧道中測量，施工面狹窄，可供利用的空間有限，施工干擾也很大，故不能像布設(shè)地面控制網(wǎng)那樣布設(shè)成三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，更不能布設(shè)GPS控制網(wǎng)，只能設(shè)立導線或?qū)Ь€網(wǎng)作為地下平面測量控制。由此可見，地下平面控制測量實際上是導線測量。地下控制測量是根據(jù)工程特點和工程精度需要進行的，是為具體工程部位的施工放樣提供基準。在控制測量施測之前，施工單位應(yīng)將加密控制測量技術(shù)設(shè)計方案報監(jiān)理部審批，測量監(jiān)理工程師在方案批復時應(yīng)注意以下幾點，并在具體施工過程中，從下列方面加強監(jiān)督與管理。(1)地下導線必須與地面控制網(wǎng)的坐標

10、系統(tǒng)一致，也就是地下導線起始邊長、起始方位角和起始點坐標都必須由地面控制網(wǎng)傳遞。因此設(shè)在洞口的地面控制點同時是地下導線的起始點，在導線進洞之前，必須對洞口控制點（如：溪洛渡1#公路隧洞進口、出口，3#公路隧洞洞口、301支洞洞口等部位布設(shè)的地面控制點）的坐標與進洞聯(lián)系方向作檢核測量，沒有粗差和變動，方可開始地下導線測量。(2)測量監(jiān)理工程師應(yīng)要求施工單位在布設(shè)地下控制導線時，既要考慮到貫通面處的橫向貫通誤差不能超過允許的限值，又必須考慮到能滿足施工開挖時的放樣精度及方便測設(shè)的要求。(3)地下工程測量的環(huán)境和特點決定了其測量方法不能完全按照常規(guī)測量先高級后低級，先控制測量后碎部測量的方法和程序，

11、測量監(jiān)理工程師可建議施工單位分級布設(shè)。先布設(shè)邊長較短的施工導線（邊長一般為2550m），然后局部控制、碎部（含施工放樣）測量；當隧道開挖到一定距離后布置洞內(nèi)的基本導線（邊長一般為50100m），再局部控制、碎部（含施工放樣）測量；最后布設(shè)洞內(nèi)主要導線（邊長一般為150800m），進行全面控制測量，以保證工程施工按設(shè)計進行。三級導線的布設(shè)情況如圖1所示。(4)地下控制的導線只能按照隧道開挖的形狀布設(shè)，基本上沒有選擇的余地。此外，這種導線在施工期間，只能布設(shè)成支導線的形式，這是因為地下導線是隨著隧道的不斷開挖才逐漸向前伸展，當隧道尚未貫通時，不可能在洞內(nèi)將兩端布設(shè)的導線聯(lián)系起來，而支導線端點橫向誤

12、差是由角度觀測誤差引起的，誤差會隨著導線的延伸和測站的增多而傳遞和積累。所以測量監(jiān)理工程師應(yīng)對施工單位布設(shè)的長邊導線（基本導線或主要導線）進行檢查，同時督促施工單位對重要的測量控制網(wǎng)點進行妥善保護，建立定期復測制度，并檢查其落實情況。圖1：地下工程施工導線、基本導線和主要導線布設(shè)示意圖(5)測量監(jiān)理工程師應(yīng)要求施工單位布設(shè)地下導線時盡量做到邊長接近等邊，導線點應(yīng)盡量布設(shè)在施工干擾較小、通視條件好、便于觀測且穩(wěn)固安全的地方；對于斷面較大的洞室（如：溪洛渡地下廠房，巖錨梁以上寬31.9m，巖錨梁以下寬28.4m），可布設(shè)成多邊形閉合導線或主副導線環(huán)，以提高精度；大隧洞之間的聯(lián)系洞可與主洞連測或布設(shè)

13、成局部閉合導線（如：溪洛渡地下廠房9條平行的母線洞與主廠房、主變室的形式類似主洞與聯(lián)系洞的形式，如圖2所示，可以形成閉合導線），以便進行平差或互相檢核。圖2：溪洛渡主廠房、主變室與母線洞布置示意圖(6) 在進行導線測量時，應(yīng)盡可能減小儀器對中和目標偏心誤差的影響，可采用強光探照燈照準棱鏡，測回間采用儀器和棱鏡重新對中，在觀測時兩次照準兩次讀數(shù)等方法提高精度。(7)長邊導線的邊長應(yīng)按貫通要求設(shè)計，當導洞延伸至兩倍洞內(nèi)導線設(shè)計邊長時，測量監(jiān)理工程師就應(yīng)要求施工單位進行一次導線引申測量，且每測定一個新導線點時，都需要對以前的導線點進行檢核測量，在直線段可只進行角度檢測，但由于溪洛渡工程地下洞室群彎道

14、多，周圍建筑物關(guān)系復雜，所以測量監(jiān)理工程師要求角度和邊長同時檢核測量。(8) 由于煙塵、水汽等在洞壁處的密度大于其他地方的密度，視線據(jù)建筑物太近可能導致視線折射或被觀測目標抖動等影響觀測精度的因素，因此，應(yīng)提醒施工單位在布設(shè)導線時，兩點之間的視線與建筑物的距離應(yīng)大于0.2m，且觀測時段盡量選擇停止施工時。(9)對于環(huán)形隧洞（如：溪洛渡防滲排水系統(tǒng)的排水廊道就是足球場形）和螺旋形隧洞（如：溪洛渡左岸尾水洞的施工支洞，從1#公路隧洞到下3施工支洞、下3-1支洞至1#3#尾水洞就構(gòu)成近似螺旋形），不能形成長邊導線的，測量監(jiān)理工程師應(yīng)要求施工單位在每次向前引申時，都應(yīng)從導線的起始邊復測，且復測精度應(yīng)一

15、致，在證明導線點無明顯位移時，取點位的均值。(10)在施工過程中，只要形成閉合或附合條件，測量監(jiān)理工程師都應(yīng)該要求施工單位構(gòu)成閉合圖形的導線網(wǎng)（環(huán)），進行平差計算，以便求出導線點的新坐標值。(11)當隧道全部貫通后（先導洞開挖的隧洞應(yīng)在導洞貫通后），測量監(jiān)理工程師應(yīng)組織施工各方對地下長邊導線進行重新觀測和平差計算，用以最后確定隧洞中心線。尤其是涉及到不同標段施工甚至多家施工單位施工的情況，如：溪洛渡左岸1#尾水洞施工分上段和下段，分別由葛洲壩施工局與中水六局施工，隧道貫通后測量監(jiān)理工程師及時組織各單位進行了貫通測量并將各方認可的平差結(jié)果以文件形式發(fā)給相關(guān)單位，作為兩標段的統(tǒng)一成果，確保不同施工

16、單位、不同標段之間順利銜接。3.2.3地下工程施工測量(1)對施工單位根據(jù)工程特點和工程進展，分階段加密的施工控制網(wǎng)及長邊導線，進行持續(xù)檢查、復測，對施工導線點的精度進行校核。(2)設(shè)置測量質(zhì)量控制待檢點與見證點，對重要工程部位的施工放樣作業(yè)進行現(xiàn)場旁站、抽檢或復測，對施工單位在施工測量中存在的問題，視情節(jié)及時發(fā)出工地現(xiàn)場指示或監(jiān)理通知。(3)及時檢查、校核各洞室的軸線、輪廓線等，經(jīng)常校核豎井開挖用來安置激光垂準儀的基準點。如：溪洛渡工程左岸兩條出線豎井，豎井段分上、下兩段，豎井下段又分兩段施工，從EL865m的地面出線場到主變室內(nèi)EL390m左右的出線豎井下平洞，高差近500m，高差如此大的

17、豎井施工，對豎井中心的控制就顯得尤為重要，所以，豎井每掘進約20m測量監(jiān)理工程師就對安置激光垂準儀的基準點位置進行檢查。(4)對于各洞室的拐點、變坡點、漸變段、喇叭口等特征部位，提前提醒施工單位注意，并在必要時對該部位的放樣過程進行旁站或復測；(5)對于體形結(jié)構(gòu)復雜的部位，要求施工單位在轉(zhuǎn)入該部位施工時將放樣技術(shù)方案及CASIO計算器程序或PDA程序報監(jiān)理部審批，經(jīng)測量監(jiān)理工程師確認可以滿足工程精度要求后方可進行施工放樣作業(yè)。如：溪洛渡左岸泄洪洞龍落尾段，立面上是奧奇曲線型豎曲線，斷面剖切方向為奧奇曲線法線方向（每條斷面的剖切方向都不同），斷面形式為城門洞形，而一般情況斷面是沿鉛垂方向剖切的；

18、再如：溪洛渡左岸3條尾水洞變9條尾水支洞的部位，漸變方法特殊。這兩個部位放樣時每個點都要靠計算機程序分別計算，測量監(jiān)理工程師均從算法及編程實現(xiàn)方面同施工單位進行了交流與討論，并獨立編制體形控制程序復核施工單位的程序無誤后才允許其進行施工放樣。(6)對模板、樣架等放樣過程進行旁站測量或獨立校核。如：溪洛渡左岸主廠房巖錨梁開挖施工過程中，每一個炮孔都經(jīng)過嚴格放樣并設(shè)有導向管指導造孔，要求施工單位對所有導向管進行測量放樣，測量監(jiān)理工程師對其進行了不少于10%的抽查，精細化管理及嚴格的過程控制，使左岸主廠房巖錨梁的開挖質(zhì)量得到了國務(wù)院質(zhì)量專家組的好評。(7)按合同規(guī)定的頻次對各洞室的斷面凈空進行抽查。

19、在溪洛渡左岸地下廠房及泄洪洞工程中，測量監(jiān)理工程師從經(jīng)過校核的基本導線點獨立布設(shè)控制點，進行斷面測量，同時對施工單位布設(shè)的施工導線點進行檢查，既檢查到了施工單位的施工導線精度又檢查了洞室軸線與超欠挖，杜絕因測量原因而影響洞室開挖質(zhì)量。(8)在對洞室體形進行測量時，除按照監(jiān)理合同要求以及抽檢計劃進行斷面或地形測量外，還應(yīng)對地質(zhì)工程師確認的地質(zhì)缺陷范圍進行詳細測量，為處理地質(zhì)原因引起的索賠提供工程量計算書及相關(guān)的測量資料。(9)對隱蔽工程進行及時的測量復核或旁站測量，確保外業(yè)采集到準確的數(shù)據(jù)且不能影響工程的進度，為工程驗收、評定，竣工資料的編寫提供數(shù)據(jù)性支持。(10)隨機抽查施工單位的錨索、錨桿的

20、孔位、孔向放樣成果。(11)對不規(guī)則體形部位的設(shè)計工程量、變更工程量進行外業(yè)全過程旁站測量或復測，并100內(nèi)業(yè)計算審核，為投資控制提供詳實、準確的依據(jù)。3.3事后控制(1)檢測各部位的開挖體形、噴砼體形及襯砌砼體形，為驗收、評定提供測量依據(jù)。(2)配合驗收，組織已完工工程的測量檢測，審核含不規(guī)則體形部位的完工工程量。(3)審核施工單位的竣工測量資料，整編必要的監(jiān)理完工測量資料。4幾點想法(1)測量監(jiān)理工程師雖說是受業(yè)主委托對施工單位測量質(zhì)量進行監(jiān)督和管理，但對施工單位不應(yīng)該僅僅停留在發(fā)現(xiàn)問題、挑毛病的層面，而應(yīng)該對現(xiàn)場多一份幫助，多一份指導，本著為工程建設(shè)著想的態(tài)度，和施工單位測量人員一道去研究解決問題的方法。(2)測量監(jiān)理工程師應(yīng)充分發(fā)揮自己的技術(shù)及專業(yè)特長，應(yīng)有高度的預見性，將主要精力放在事前控制、主動控制上，在每道工序開工之前想到可能遇到的問題，合理設(shè)置待檢點、見證點，督促施