瓮潭电站大王山输水隧洞施工控制技术设计书概要

1、瓮潭电站大王山输水隧洞施工控制技术设计书设计单位：桂林工学院测量队主要设计人：占晓明指导老师：文鸿雁教授朱军桃副教授2007年1月1. 瓮潭电站大王山输水隧洞施工控制1.1任务名称：瓮潭电站大王山输水隧洞施工控制1.2任务来源：1.3项目主要内容：安排本次课程设计，市委了培养提高高年级学生综合运用所学知识解决 工程实际问题的能力，以适应毕业后工作的需要。2. 测区概况2.1地理概况：本工程位于广东河源市连平县大湖镇内，为瓮潭水电站的引水隧道。连平县地处广东省北部，位于北纬24度06至24 36,东经114 14 至114 56之间。县境东西长72.4公里，南北宽55.公里。东与和平县接壤, 南

2、与河源市郊区、新丰县相连，西与翁源县毗邻，北与江西省的龙南、全南县交 界。距离广州市217公里、河源市107公里、深圳市278公里、赣州市263公里。全县总面积2365平方公里，是105国道入粤第一县。自然环境：连平资源丰富，素有粤北“有色金属之乡”之称。 已探明的矿 床23个，矿点52个，主要矿产有铁、铅、钨、锡、锌、铜、金、钛、煤等30多种。储藏量位居全省第一的有广东大顶铁矿，居华南地区首位的有锯板坑钨矿。 连平属中亚热带季风气候，气候温和，光照充足，一年四季宜种农作物、发展畜 牧业。野生动、植物种类繁多。属国家一级保护的野生动物有金雕、黄腹角雉、 黑鹿、云豹等8种；属国家二级保护的有白鹇

3、、原鸡、穿山甲、水鹿等 18种； 珍稀植物有银杏、水杉、三尖杉、粉背兰、赤樟、古榕及其他野生植物共380多种；有林面积18.2万公顷，活立木蓄积量455万立方米，森林覆76.8%,是 国家定点速生丰产林基地县、广东省重点用材林基地县和广东省首批绿化达标县 之一。电力资源充沛，蕴藏量15.35万千瓦，可开发量11.2万千瓦。土特产有 火蒜、香菇、木耳、蜂蜜、茶叶、毛竹、水蜜桃等。连平风光旖旎，景色秀丽。“连平八景”自古享有盛名。“西山瀑布”、“龙潭喷雨”、“戈罗耸翠”、“梧 峰樵唱”等自然奇观令人陶醉。“圣迹苍岩”、“上洋溶洞”、“观音坐莲”等 天然溶洞千姿百态。“内莞风光”、“陂头小桂林”等景

4、观令人留连忘返。 内莞 圣迹苍岩景区已初具规模，溶洞分为三层，其中旱洞两层，洞顶通天，水洞一层， 景观奇特，在粤北山区喀斯特地貌中具有一定的代表性。交通状况：连平交通便利，国道105线纵贯南北，省道官灯线横穿东西， 粤赣高速公路于2005年底通车，汕昆高速公路测绘工作正在顺利进行，广赣高 速公路已确定从连平经过，连平境内将形成两纵一横的高速公路网，融入珠三角 两小时经济圈。连平基础设施完善，工业发展平台优质，拥有“一园两邨”，是 一块投资兴业的新兴热土。2.2工程概况： 该工程水源引自罗家水库，水库坝址位于罗家村下游约 1.4公里，设计为 混凝土重力坝，最大坝高95米。水流从大王山输水隧洞至瓮

5、潭村西南 1公里的山坡出口后， 用两条压力钢管引至电站水轮机蜗壳发电，发电后尾水经明渠经瓮潭村排入义江。2.3测区交通等情况：该工程所在地区山地毗连，山高坡陡；居民点距离工程所在地比较远；进水口处没有公路相连，适宜在罗家村处用船抵达，出口处位于大王山东半山腰，可从瓮潭村沿西南方向上山，交通较不便。3. 作业依据、已有资料分析情况：3.1作业依据(1) 新建铁路工程测量规范 TB (10101-99) 水利水电工程测量规范 (SL197-97)(3) 水利水电工程施工测量规范(SL52-93)(4) 工程测量规范GB50026-93测绘产品检查验收规定：CH1002-953.1已有资料分析情况水

6、库坝顶咼程400.00米水库正常咼水位390.00米输水隧洞进口地面高程375.00米输水隧洞出口地面咼程365.00米输水隧洞全长1900.00米输水隧洞断面尺寸宽2米，高2.5米压力钢管直径=1.50米水电站厂房地坪标高223.00米水电站水轮机蜗壳咼程220.00米最大流速4米/秒最大水头145.00米发电能力14000千瓦4. 工程施工方法本隧洞施工采用全断面开挖法，自两端洞口相向开挖，贯通面设计在距进口1100米。5. 施工控制网布设方案设计5.1全站仪控制网布设方案设计全站仪控制网等级确定对于山岭隧道来说，纵向误差只要不大于定测中线的误差，能够满足要求即可，对于横向贯通误差，按水利

7、水电工程施工测量规范根据两开挖口间的长度确定(见表一)贯通误差分配值表相向开挖长度/km误差名称洞外测量洞内测量全部贯通测量1-4横向/mm3040501-4纵向/mm6080100由此可见，瓮潭电站输水隧洞长不足 4公里，可用表一中小于 4公里的横向贯通中误差, 即横向贯通中误差为 40mm ;纵向贯通中误差 30mm ;全部贯通误差为 50mm。一般而言，纵向误差较易达到， 竖向误差在两洞口的水准联测情况下也不难达到。而横向误差如果超过了限差，就会引起隧道中线几何形状的改变，设计洞内建筑物侵入规定限界而使已衬砌部分拆除重建，给工程造成损失。边角网测量误差对横向贯通精度影响的近似估算在隧道的

8、地面三角测量中采用三角锁，因此主要讨论三角锁测量误差所引起的横向贯通 误差的近似估算。将三角锁的边看作导线边，选择最靠近隧道中线的一条线路，将其作为导线，用式一、 式二估算对横向贯通的影响值。 式中m :取先验的测角中误差， 旦 取最弱边的相对种误差。Pl地面导线测量误差引起的横向贯通误差mq上 =公一m -为地面导线的测角中误差，以秒计;mi为导线边长的相对中误差；、R；为各导线点至贯通面的垂直距离的平方和；送dy为各导线便在贯通面上投影上读平方的总和;m 、口一“为洞口两端起始边方向角误差;R、R 02为洞口两端点至贯通面的垂直距离。=206265/( ” )洞内导线测量误差引起的横向贯通

9、误差式中各符号的含义同上公二导线测量误差引起的横向贯通误差mq=上下上式即为导线测量误差对横向贯通误差的影响值德近似公式。对于等边直伸得地下导线来说， 导线的测角误差引起横向误差，无关。因地下导线一般为支导线，由测角引起的横向贯通误差可表示为:它是按直导线推导的。而量边误差与横向误差公四式中：m q以米为单位，s为导线边长（单位为米），“为导线的边数。控制网等级规格等级平均边长S均（米）测角中误差M p起始边边长相 对中误差最弱边边长 相对中误差测回数二等8001 ” .01/23 万1/13 万J1 :9三等6001 ” .81/13 万1/7万J1 :4 J 2 ：9四等4002” .51

10、/7万1/4万J1 :2 J 2 ：6五等2005” .01/4万1/2万J2 ：3对于起算边使用全站仪进行布设和控制。电磁波测边要求等级最小边长边长精度测回数三等600米1/8万2四等400米1/5万2五等200米1/3万2因地面控制网以四等等级进行布设，起始边中误差要求达到 1/7万，故全站仪测边需达到三等等级。mi2现以偏于安全的角度带入估算数据m-： =2.5 ”； -p =1/4万；7 Rx =463940 ;V dy =75650; m 1 =2.5 ”、m o =2.5 ”； R 0!=1115; R 02 =836。6. 布网方案设计6.1坐标系选取为施工坐标使用及考虑到在被测

11、区没有起算点坐标，故需建立独立坐标系。根据长度归算至参考椭球面和投影至高斯平面改正公式，得长度的相对误差公式：Hms Rm2Rm公四其中Rm为测区平均曲率半径；H m为测区平均大地高； Ym为测区中心至中央子午线的垂距；仝为长度的相对误差。采用中央子午线设在测区中央，高程归化面选用测区得平均s高程面这种方法建立独立坐标系，既可以使测区得高程归化改正和测区得中央地区的投影变 形几乎为零，又可保证在离中央子午线45Km以内的地区内长度投影变形的相对误差不大于1/40000 (工程测量规范中规定测区内长度变形值不得大于2.5cm/Km)。这种独立坐标系的控制范围东西跨度为 90Km为保证施工顺利进行

12、，在施工过程中地面实际测量的资料应与控制测量的成果反算得资 料一致，根据水利水电施工测量规范要求，施工控制网的边长赢投影到隧洞的平均高程面上。本次采用中央子午线设在测区中央，高程归化面选用测区得平均高程面。瓮潭水电站的引水隧道所在经度为L=114 30，纬度为23 20，测区内平均高程为 370米。6.2网形设计隧道导线控制点点位设置原则： 控制点的布设至少应该前后两点互相通视，周围没有高大树木阻挡视线；(2) 为了使控制碘的坐标与隧道设计坐标取得统一，便于计算施工放样数据，在直线隧道的中心线上，均应布设两个控制点；两端进洞出至少布设一个主点和两个副点，主点与两个副点之间相互通视。(4) 进洞

13、口三点尽量等距，等高布设，以减弱观测调焦和垂线偏差对进洞口连接角的影响。选点困难时，每端三个点构成的三角形最短边不得少于500米，最大不得大于1200米。隧洞每端得三个点中，每点离洞口的最大距离不得超过1.5Km.(5) 观测墩标浇筑埋设在基岩上，以便保持长久稳定牢固。 预埋强制对中基座，禾U于消除对中误差。6.3仪器设备6全站仪2台，测角精度为2，测距标称精度 2mm+2mmi0 D,最大侧程4.0Km；(2)全球定位系统3台，型号为timble5700。6.4作业要求(1) 为了安全，要离开公路、铁路、高压线等危险源；(2) 直接观测的距离应该投影到测区得平均高程面上； 为了把观测方向值归

14、算到标石中心的方向值，需要将观测方向值加上测站点归心改正和 照准点归心改正。(4) 必要时可进行三差改正；(5) 视线应高出或旁离障碍物1.5米；(6) 点位应该建立在地基稳定且能长期保存的地方；(7) 尽可能埋建牢固的测量标志，以便于能长期保存；(8) 控制点如要长期使用应具有强制对中装置；(9) 浇筑的观测墩应在15天之后才能使用。6.5观测注意事项测角观测应遵守下列规定：(1) 观测应在成像清晰、稳定的条件下进行。晴天的日出、日落和中午前后，如果成像模糊 或跳动剧烈，不应进行观测；(2) 观测前应凉置仪器30分钟，让仪器温度与外界温度基本一致后才能开始观测。观测过程中仪器不得受日光直接照

15、射；(3) 仪器照准部旋转时，应平稳匀速；制动螺旋不宜拧得过紧；微动螺旋应尽量使用中间部 位。精确照目标时，微动螺旋最后应为旋进方向。(4) 观测过程中，仪器气泡中心偏离值不得超过一格。当偏移值接近限值时，应在测回之间重新整置仪器。(5) 观测必须按规范要求进行，观测成果应做到记录真实，字迹工整，注记明确，观测要求及各项限差均应符合规范规定。(6) 观测完后，应立即检查记录，计算各项观测误差是否在限差范围内，确认全部符合规定 限差方可离去，以免造成不必要的返工与重测。(7) 用电子手簿记录时，软件必须是经过鉴定且经批准方能使用的。测距注意事项：(1) 测线宜高出地面和离开障碍物1.3m以上，以减小折光影响。(2) 测线避免通过发热体(如散热塔、烟窗等)和较宽水面上空。测站应避开受电、磁场干扰的地方，应离开高压线5m以外。(4) 测距时避免背景部分有反光物体。(5) 在大气稳定和成像清晰的条件下观测，雾、雨、雪天气不宜观测。(6) 避免爆晒、淋湿仪器，严禁照准头对向太阳。(7) 测站、镜站不准离人；手机、对讲机应远离测线使用。(8) 同时测量干湿温度、气压。(9) 仪器高和棱镜高的量取位置一定要正确。仪器高是标面至测距仪示高点的高度；棱镜高 是标面与棱镜中心(镜框上有标志线)的高度，不是测垂直角(或天顶距)照准的