水电站大坝安全观测方案

1、2020年4月19日水电站大坝安全观测方案文档仅供参考审 查: 校 核: 编 写: 参加人员: 目 录 TOC o 1-5 h z u HYPERLINK l _Toc 1概述 PAGEREF _Toc h 1 HYPERLINK l _Toc 1.1地形地貌 PAGEREF _Toc h 1 HYPERLINK l _Toc 1.2地质概况 PAGEREF _Toc h 1 HYPERLINK l _Toc 2 实施依据 PAGEREF _Toc h 2 HYPERLINK l _Toc 2.1执行的技术标准、规范 PAGEREF _Toc h 2 HYPERLINK l _Toc 2.2坐

2、标及高程系统 PAGEREF _Toc h 2 HYPERLINK l _Toc 2.3收集已有资料 PAGEREF _Toc h 2 HYPERLINK l _Toc 3主要工作内容 PAGEREF _Toc h 3 HYPERLINK l _Toc 4平面监测控制网实施情况 PAGEREF _Toc h 3 HYPERLINK l _Toc 5测站点安装 PAGEREF _Toc h 3 HYPERLINK l _Toc 5.1选点定位 PAGEREF _Toc h 3 HYPERLINK l _Toc 5.2水平位移观测墩的埋设安装 PAGEREF _Toc h 4 HYPERLINK

3、l _Toc 5.3垂直位移(水准标)点安装 PAGEREF _Toc h 4 HYPERLINK l _Toc 5.4观测便道修建 PAGEREF _Toc h 5 HYPERLINK l _Toc 6 大坝监测设备选用 PAGEREF _Toc h 5 HYPERLINK l _Toc 6.1平面监测基准网测量仪器 PAGEREF _Toc h 5 HYPERLINK l _Toc 6.2水准监测基准网测量仪器 PAGEREF _Toc h 6 HYPERLINK l _Toc 6.3内业平差计算软件 PAGEREF _Toc h 6 HYPERLINK l _Toc 6.4全站仪、水准仪

4、、水准尺检验 PAGEREF _Toc h 6 HYPERLINK l _Toc 6.4.1徕卡TCA 全站仪检校 PAGEREF _Toc h 6 HYPERLINK l _Toc 6.4.2水准仪器之检校 PAGEREF _Toc h 6 HYPERLINK l _Toc 6.4.3其它仪器检验 PAGEREF _Toc h 7 HYPERLINK l _Toc 7控制网观测工作 PAGEREF _Toc h 7 HYPERLINK l _Toc 7.1 平面控制网引测 PAGEREF _Toc h 7 HYPERLINK l _Toc 7.1.1 基本技术要求 PAGEREF _Toc

5、h 7 HYPERLINK l _Toc 7.1.2 测前准备 PAGEREF _Toc h 7 HYPERLINK l _Toc 7.1.3 观测作业要求 PAGEREF _Toc h 8 HYPERLINK l _Toc 7.1.4平面控制网引测及计算 PAGEREF _Toc h 8 HYPERLINK l _Toc 7.2平面控制网观测 PAGEREF _Toc h 8 HYPERLINK l _Toc 7.3平面监测控制网的平差计算 PAGEREF _Toc h 10 HYPERLINK l _Toc 7.4垂直位移观测 PAGEREF _Toc h 11 HYPERLINK l _

6、Toc 7.4.1垂直位移基准点观测 PAGEREF _Toc h 11 HYPERLINK l _Toc 7.4.2垂直位移监测点观测 PAGEREF _Toc h 11 HYPERLINK l _Toc 7.5水准监测控制网的平差计算方法 PAGEREF _Toc h 12 HYPERLINK l _Toc 7.6监测网点平面观测 PAGEREF _Toc h 12 HYPERLINK l _Toc 8 内观设备取值 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc 9 观测频次的确定 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc 10 监测资料

7、整理 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc 10.1一般要求 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc 10.2监测资料整理 PAGEREF _Toc h 13 HYPERLINK l _Toc 10.3提交资料内容 PAGEREF _Toc h 14 HYPERLINK l _Toc 11资源配置及总体进度安排 PAGEREF _Toc h 14 HYPERLINK l _Toc 11.1人力资源 PAGEREF _Toc h 14 HYPERLINK l _Toc 11.2设备资源 PAGEREF _Toc h 14 HYPERL

8、INK l _Toc 11.3总体实施进度 PAGEREF _Toc h 15 HYPERLINK l _Toc 12 结语 PAGEREF _Toc h 15附图(1)附图(2)资质文件1概述凉山州甘洛县XX水电站地处甘洛县嘎日乡境内,是大渡河支流尼日河段拟近期开发的梯级电站的第四级。调整规划的第七级电站。尼日河是大渡河中游右岸的一级支流,干流全长140km,流域面积4062km2,落差1558m,平均坡降11.6,水力资源非常丰富。本电站坝址距甘洛县城约48km,有甘洛至越西公路、成昆铁路甘洛至乃托段相连,另外工程经过地段尚有乡村公路可通,交通较为方便。XX水电站为引水式开发,总装机容量为

9、105MW(335MW),设计水头164m,引用流量72.5m3/s,保证出力13.6MW,多年平均发电量47690万KW.h,年利用小时4540h。电站首部枢纽主要由挡水坝段和泄洪冲沙建筑物组成,坝轴线方位角为NW8.93,拦河闸坝顶长88.5m,共分5个坝段,沿坝轴线从左至右,1#坝段为左岸挡水坝段,2#、3#坝段泄洪闸坝段,4#坝段为冲砂闸坝段,5#坝段为右岸挡水坝段。正常蓄水位1279.0m,左右岸挡水坝段均采用砼重力坝形式,坝顶高程1280.5m。 10月25日在业主的主持召开下对大坝实施监测方案,认真听取了我监测项目部方案陈述,并提出了修改意见,10月29日再次对方案做了论证。为满

10、足本工程顺利经过蓄水安全鉴定工作,确保XX水电站按计划发电,监测工作的开展迫在眉睫。1.1地形地貌从成昆铁路花果山大桥至下游河流折弯处,河段长约1.2km,河谷狭窄,河道顺直。尼日河自南西流向北东。该段河谷呈横向谷,岩层产状倾下游略偏左岸,河床宽约3050m,两岸多悬崖峭壁,山脊高程1800m以上,河床高程1263m左右,呈典型的”V”形谷。两岸发育小冲沟,雨季有间歇性水流,崩坡堆积多见,在坝址两岸沿河岸坡脚有零星崩塌堆积,规模均较小。1.2地质概况坝址区地质构造以单斜岩层为主,产状N1012W/NE6175,倾下游略偏左岸。坝区未见断层,发育两组构造裂隙:N8085E/W4042,裂面闭合,

11、裂隙间距0.51.0m,延伸长24m。N6070E/SW5056,裂面较平直,裂隙间距0.81.5m,延伸长度35m。据野外勘察可见砂页岩层中软岩挤压层间错动迹象、擦痕,镜面及碎片碎块状。2 实施依据2.1执行的技术标准、规范(GB/T17942- );(DL/T5178- );(GB/T16818-1997);(GB12897-91);(GB/T 18314- );(SL 60-94)(SL 169-96)(DL/T5173 )2.2坐标及高程系统高程系统为1956年黄海高程系;平面坐标系统为施工坐标系;投影高程面为1280.5m;大气折光系数:K=0.13;测区地球曲率:6370000m;

12、2.3收集已有资料XX水电站大坝施工控制成果资料;XX水电站大坝布置平面图;XX水电站大坝地质勘查报告;XX水电站大坝(相关)设计资料。3主要工作内容监测基准网首期引测 D级(GPS)平面监测基准网观测及计算 一等 两测次水准监测基准网观测及计算 一等 两测次水平位移测点观测及计算 二等 两测次沉降位移测点观测及计算 二等 两测次内观监测取值监测资料汇编4平面监测控制网实施情况从中可知,外观监测为两条视准线,依据相关和闸坝现场条件,视准线的工作基点和校核基点需布设在闸坝两端深约15至20米左右平洞里,共计4个平洞,无疑将为本工程增加巨大的造价,因此,建议在原监测设计基础上作适当的调整,取消原设

13、计中的4座工作基点和4座校核基点,改视准线观测为大地测量观测,分别在右坝肩布设平面监测基准点2,左坝肩布设平面监测基准点2座(见附图1);因实地条件限制,水准监测基准网布设在右坝肩公路上(见附图2),其监测实施方案分叙如下。5测站点安装5.1选点定位(1)在仪器设备埋设安装前,将其埋设安装仪器设备的意向通知监理人。安装仪器设备的仓面、及待装仪器设备和材料经监理人验收合格后,在监理的主持下,做好监测仪器设备安装和其它承包人承担的建筑物施工间的协调,避免延误监测仪器的安装埋设和相互间的施工干扰。将监测仪器设备的埋设计划列入土建施工的进度计划中,以便土建承包商及时提供监测仪器安装和埋设所需工作面。(

14、2)水平控制网点的具体位置,先依据设计图纸提供的概略位置或概略坐标现场进行初选,既要考虑拟定的观测方向能通视,点位又要处在相对稳定的地方。工作基点定位的具体位置要经过监理人的确认和批准。(3)垂直位移工作基点的具体位置先按施工图纸提供的图上概略位置初选,应选择在完整基岩出露处或经少量开挖可达基岩处,其基点定位最终位置要经过监理人确认批准。TN1-TN4为组建观测基准网(附图1)。5.2水平位移观测墩的埋设安装水平位移观测墩主要有控制网点、工作基点观测墩、变形测点观测墩,主要参照下列规定完成。严格按设计技术要求、施工图及有关技术规范或厂家的使用说明进行。平面观测基准点、工作基点的建造,应开挖至新

15、鲜基岩,按图纸要求浇筑钢筋砼底座和柱身,用锚筋和基岩连接成整体。变形测点墩为现浇钢筋混凝土观测墩,标墩基础与监测部位紧密结合。标墩顶部设置强制对中盘。强制对中盘应调整水平,其倾斜度不得大于4。仪器埋设时,应注意避开视线上的障碍物1m以上。混凝土观测墩底座应与被观测体稳固连接,保证观测墩标能和岩体为一整体,位于土层或自然边坡土体上的测点,应保证埋设于坚实的原生土中。观测墩顶部强制对中底盘应调整水平,倾斜度不得大于4;水准标志可直接埋设,但须镶嵌于混凝土观测标墩底座结合并同观测标墩标柱结构相连,顶面可露出10mm,保证标志体平正且利于水准尺自由转动。混凝土标墩所用混凝土标号不低于C20,混凝土级配

16、不大于级配,并严格捣密,表面刷白,再用红油漆喷印编号。控制网点、工作基点、变形测观测标墩的埋设安装如设计图所示。5.3垂直位移(水准标)点安装水准标点包括水准测点和工作基点。按功能不同分别建造安装。(1)各水准控制网点、工作基点和变形监测点均选用B-2水准标芯,因安装位置不同,拟采用以下几种形式。综合标:在水平位移标点的基础上,埋设不锈钢水准标点。混凝土嵌心标:混凝土垂直位移能够代表基岩的垂直位移,则可在混凝土底板上埋设嵌心标。如水准标志直接安装在基岩上,也可用嵌心标。在安装点按设计图纸要求挖一坑穴,填以混凝土,在混凝土空腔内埋设不锈钢水准标,上面加钢质保护盖。墙上标:将水准标点固定在廊道的墙

17、壁上,外加保护盖。(2)基准点的安装工作基准点选用B-2水准标点,其安装方法与观测点相同。5.4观测便道修建根据各控制网网点处的地质条件和网点在全网中所起的作用,采用不同的墩标类型。基准点TN1、TN2、TN3、TN4全部采用混凝土基岩标。观测墩距地面的高度设计为1.2m,墩顶埋设强制对中基座。为了利于观测,为了保证观测时仪器及人员安全,在观测平台四周布设钢筋防护栏。各观测墩四周刻上警示语和点名,顶部加专用保护罩。观测墩基础要求埋设在弱风化的基岩上。为了方便观测,到每个观测墩都要修建1m以上宽度的观测便道,陡峭的地方要修建爬梯并加围栏,沿途控制好坡降,以便安全顺畅进行观测。6 大坝监测设备选用

18、6.1平面监测基准网测量仪器使用瑞士徕卡TCA 自动跟踪全站仪及配套的徕卡反射棱镜和带置平水准器的棱镜基座,该仪器具有自动跟踪寻找照准目标、自动记录观测数据,经过机载软件自动掌握观测限差、观测误差超限时自动完成补测等功能,并经过计算机后处理软件,转换为合格的观测手薄记录格式输出,打印。该仪器主要精度指标为:测角标准偏差0.5最小角度显示值0.1测距标称精度:1 mm +1ppm最小距离显示值:0.1mm反射棱镜常数为0,棱镜基座置平气泡灵敏度为20/格。6.2水准监测基准网测量仪器使用瑞士天宝DINI0.3电子数字水准仪及3m铟瓦条码尺,该仪器具有自动置平、自动读数、自动记录等功能,经过厂家内

19、置随机软件,根据观测等级,设定各项测量观测限差后,能够自动检验观测误差,对合格观测数据进行自动存储,对不合格观测数据则警示立即重测。仪器主要精度指标:每公里0.3mm。6.3内业平差计算软件采用”大坝安全监测平差及统计软件(DDM6.0)”进行预处理,生成文本、文件,再导入”控制测量数据处理系统”自动平差。6.4全站仪、水准仪、水准尺检验6.4.1徕卡TCA 全站仪检校在外业工作开始前,应进行下列检验和校正:双轴补偿纵、横向指标差的检校(l、t)自动目标识别轴的准直差的检校(ATR)垂直编码度盘检校(i)水平视准差(c)水平轴倾斜误差(a) 检验后,仪器显示改正值,并经过内置功能进行自动改正。

20、由于气象等不确定因素的影响,在每次开机后都检校当时的电子气泡改正值(双轴补偿纵、横向指标差)。其它检校值一般不易变动。但为了防止在观测中任何不确定因素影响其发生变化,在整个工程过半和工程结束后均对自动照准功能检校(ATR)、垂直编码度盘检校(i)。6.4.2水准仪器之检校 水准仪在每年作业前,按下述项目进行检验和校正: 水准仪上概略水准器的检校; i角的检校。 水准标尺按要求对下述项目进行检验和校正: 标尺上圆水准器的检校。 数字水准仪测出i角值后,输入本机即可自动改正i角影响6.4.3其它仪器检验其它如干湿温度计、空盒式气压计等仪器设备按要求定期送国家计量部门检定。7控制网观测工作7.1 平

21、面控制网引测7.1.1 基本技术要求 采用双频GPS接收机进行观测, GPS接收机的标称精度应不低于5mm+1ppm。应用GPS监测网的观测要求和各项限差按GB/T18314- 中D级网有关规定执行。观测技术指标见表。表 基准网GPS观测技术指标要求等级卫星高度角有效观测卫星数任一卫星有效观测时间重复设站率时段长采样率D15415min245min15s联测已知点:时段长为60min7.1.2 测前准备(1)观测前应事先编制GPS卫星可见性预报表和作业调度表。(2)每天出发前应检查电池容量是否充分。(3)作业前应检查接收机内存容量是否足够。(4)天线应整平,天线基座上的圆气泡应居中,天线的指向

22、应相同。当天线安置在较高处或风较大的地方,须采取措施,以防天线被风刮倒。7.1.3 观测作业要求(1)观测组应严格按调度表规定的时间进行作业,保证同步观测同一组卫星。(2)每时段开机前、关机后各量取天线高一次 ,两次量测互差应小于3mm 。每次在互为120三个方向上量测,量测互差应小于2mm。并记录量测方式。(3)仪器中的参数设置,未经技术负责人同意,不得随意改变或删除。(4)仪器正常工作后,作业员应及时按照记录手簿的内容做好观测记录。(5)观测员作业期间不得擅自离开测站,并应防止仪器受震动和移动,防止她人和其它物体靠近天线,遮挡卫星信号。(6)接收机在观测过程中不应在接收机附近10m内使用对

23、讲机和50m内使用电台;当遇雷、闪电或大风雨时,应立即停止观测。(7)经认真检查,所有规定作业项均已全面完成,并符合要求,记录资料完整无误方可迁站。7.1.4平面控制网引测及计算 从现有施工控制网K7、K8两个控制点作为起算数据,采用静态观测,构建GPS观测网,引入大坝监测控制网TN3-TN4。考虑到K7、K8两点相距太近,不利于网形整体精度,在河对岸增加一控制转点,参与整体平差计算。7.2平面控制网观测根据XX水电站外部变形监测点的布设情况和通视条件,平面监测控制网的观测拟采用TCA 机器人按边角网观测,执行第7.4节”观测”中一等观测精度要求。平面监测控制网点的高程一般只作边长改平之用,按

24、二等水准测量或用代替二等水准的三角高程测量方法求得,用三角高程测量方法测定监测控制网点高程的监测控制网观测边均应对向观测垂直角,量取仪器高和觇点高,计算往返三角高程的高差,计算出监测控制网点的高程。观测仪器采用徕卡测量机器人TCA 全站仪,仪器测角标称精度为0.5,测距标称精度为1+1ppm,水平角观测6个测回,距离观测4个测回共16次读数。各项观测限差列于下表:方向限值统计表序 号项 目限 差1半测回归零差52一测回内同方向2C互差93同一方向值各测回互差5测距限差统计表序 号项 目限 差1一测回读数间互差2mm2单程测回间互差3mm3往返测边改化至同一高程面上的互差2 (1+D10-6)

25、mm4温度最小读数0.25气压最小读数50pa测角中误差按菲列罗公式计算 (m0.7)式中:为测角中误差;W为三角形闭合差观测时间和时间段数规定:水平角观测均在通视条件好、成像清晰,能精确照准的时间段内进行观测。因是首期测量,故应独立进行两测次观测,每次观测12测回。当两观测方向的垂直角差值超过3时,则该两方向之间不进行2C值比较,各方向2C只按同方向、相邻测回进行比较,其差值仍应符合相应规定。 平面控制网主要技术要求和限差:测角中误差()测距中误差(mm)最弱点点位中误差(mm )最弱点误差椭圆长半径(mm)0.72.52.02.0 测距均采用往返观测,每条边每次观测4个测回,每个测回读数4

26、次,共16次。气象元素的测定,采用测站、镜站同时测定气压、干温、湿温。气压读至0.5hpa,温度读至0.2。使用千分卡尺量测仪器、游标卡尺量测棱镜高至1mm。根据要求,距离测量方法如下:序 号项 目限 差1一测回读数间互差1mm2单程测回间互差1.4mm电磁波测距作业应符合以下要求:测距应在成像清晰、气象条件稳定时进行,阴天、有微风可全天观测。当一测回中读数较差超限时,应重测整测回。当测回间较差超限时,可重测2个测回,然后去掉一大一小取平均。如重测后测回仍超限,应重测该测距边的所有测回。当往返测或不同时段较差超限时,应重测单方向的距离。如重测后仍超限,应重测往、返两方向或不同时段的距离。测距限

27、差:测距中误差正(反)相或一测回读数间较差同一时段正(反)相中数间或测回中数间较差往或返测二时间段较差往返观测较差2.52.02.522(a+bD)2(a+bD) 天顶距观测方法、测回数及观测限差表:测回数两次重合读数差指标互差()测回差()中丝四测回(分二个时段观测)166观测人员与观测仪器保持相对固定。观测原始数据采用电子记录,并以此存盘归档。7.3平面监测控制网的平差计算为了保持平面监测控制网的坐标系统与施工测量控制网的系统一致,在首次观测之前用D级GPS测量直接从施工测量控制网上联测。平面监测控制网采用正版商业软件,平差计算采用TN3为固定点,TN3TN4为固定方向,首期计算采用经典自

28、由网平差;复测采用TN3、TN2为固定点,按约束平差计算。平差前各观测边长必须经过气象改正、仪器加乘常数改正以及用高程进行的倾斜改正,并统一归化到测区的坝顶高程面。 7.4垂直位移观测7.4.1垂直位移基准点观测水准监测控制网拟采用标称精度小于0.45mm的数字水准仪按一等精密水准精度和要求进行观测。本项目拟采用DINI0.3数字水准仪按GB12897- 中一等水准精度和要求进行观测。为了减少系统误差的影响,在观测中应固定人员、固定仪器和固定观测路线。按要求,水准基准点布设在坝体下游1-5km处,采用双金属标(或钢管标),并采用深埋标志, 工作基点设在近坝处。在坝上坝下各设一排垂直位移测点。整

29、个网以B1为起算点,B2为校核点,B3为工作基点,形成一条闭合水准线路进行观测。并取两测次合格成果为基准值。7.4.2垂直位移监测点观测坝上各监测点垂直位移按国家二等水准测量要求往返观测。(1) 测站视线长度(仪器至标尺距离)、前后视距差、视线高度按表规定执行。等级仪器类型视线长度前后视距差任一测站上前后视距差累积视线高度(下丝读数)二等DS1,DS05501.03.00.3(2) 测站观测限差应不超过表7.3-2的规定。 等级上下丝读数平均值与中丝读数的差基辅分划读数的差基辅分划所测高差的差检测间歇点高差的差0.5cm刻划标尺1cm刻划标尺二等1.53.00.40.61.0(3) 往返测高差

30、不符值、环闭合差和检测高差较差的限差应不超过表7.3-3的规定。等级测段、区段、路线往返测高差不符值附合路线闭合差环闭合差检测已测测段高差之差二等4446最后每公里水准测量的偶然中误差M不得超过1.0mm,平差后网点高程中误差不大于1.41mm,式中:K为测段长度(km);F环线长度(km)水准测量测站限差统计表等级视线长度前后视距差前后视距差累计下丝读数上下丝读数与中丝读数差基辅分划读书差基辅分划所测高差之差0.5cm刻划1cm刻划二等50m1m3m0.3m1.5mm3mm0.4mm0.6mm监测点水准路线图如(附图2)7.5水准监测控制网的平差计算方法水电站水准监测控制网首次平差计算采用L

31、N02为起算点,全网采用经典网平差;复测采用LN02为固定点,按约束平差计算。每次进行控制网观测时联测LB01校核基准点,用以校核各基准点组的稳定情况。7.6监测网点平面观测采用TCA 的”监测程序”进行监测点观测,同时采集水平角、垂直角、边长观测数据。观测测回数不少于4测回,记录测站和镜站的干温和气压。TP1-TP6为组建监测网点图 监测点观测方案测站点名后视点名照准点名位 置TN1TN2TP3、TP2、TP1坝上TN2TN1TP3、TP2、TP1TN3TN4TP4、TP5、TP6坝下TN4TN3TP4、TP5、TP68 内观设备取值 XX电站已埋设监测设备有12支渗压计和10套测压管,按设计要求对初始值进行测定。9 观测频次的确定基准值:首次蓄水前取得基准值,根据规范要求,水平位移观测和垂直位移观测连续观测两个测次,合格后取两个测次的平均值作为最后成果。基准网每年观测校核一次。10 监测资料整理10.1一般要求监测资料整编前做好相关考证工作。收集资料是否齐全。审查所有考证资料、有关图表及文字说明等有无遗漏。校核原始资料、坐标系统及各项计算有无错误。将各种曲线图相互对照