水利枢纽工程施工控制网的设计与实现(水利枢纽工程施工导流设计)

 摘要：在开展水利枢纽水电工程建设的过程中，需要严格控制精度，工程的顺利开展离不开施工控制测量的有效实施，所以需要全面考虑各方面影响因素，进一步优化设计方案，设置更加规范合理的施工控制网，有效提高施工放样的精度要求。本文主要结合实例对水利枢纽工程施工控制网的设计与实现进行了探讨。

关键词：水利枢纽工程；施工控制网；设计与实现

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

水利建筑物测放的一个重要前提就是施工控制网的布置，控制网的精度会对建筑物的测放精度产生极大的影响。一般会在水利工程项目的研究以及初步设计阶段，根据测图比例尺大小确定最为合理的控制网等级，确保地形图的精度能够符合工程设计的相关要求。最近几年以来随着GPS技术的广泛推广应用，水利工程建设项目的设计阶段已经不再利用首级控制网了，而是直接完成图根级控制的布设操作。因此在工程正式施工中，需要按照工程规定的测放要求以及工程项目的主要特点等合理设计施工控制网，确保其能够满足施工精度提出的新要求。

1 实例概况

某水利工程项目建设于某流域当中的Ⅰ级支流上，整个流域的面积达到了3131 km2,河流总长度为163km，总落差大约为1351m，坝址能够控制的流域面积达到了2800 km2。该水利枢纽的主要任务是防洪，同时兼有发电、农田灌溉以及水利航运等功能，属于综合利用性质的水利枢纽工程。大坝属于碾压混凝土重力坝，最高达到了81.5m，正常情况下蓄水高程大约可以达到138.5m，整个水库的库容量一共有12.5亿m3,此外，整个电站厂房当中装机大约为145 MW，并且在右岸设置了长度为308m的引水隧道。该水利工程的施工等级属于Ⅰ级，位于低山丘陵区域，交通运输方面较为便利，不过坝址两岸山体较高，坡度角度，地形相对来说较为复杂。

2 控制网的设计过程

2.1建网的具体要求

在整个水利枢纽建筑物的控制过程中，施工控制网的设计是一个基本环节，一定要做好关键的控制工作。这就要求施工中满足下述几个要求：控制网的覆盖范围要达到水利枢纽的要求；能够对坝址区域内的所有建筑物实行基本的控制；网点要具有较好的通视条件；可以在首级控制网的基础上进一步进行低等级控制点的加密操作；控制网点在遭受到损坏以后能够及时的进行有效恢复；控制网点要求具有较高的精度。

2.2 平面控制网网型结构的具体设计过程

由于水利枢纽所在区域的两岸山体较高，坡度较陡，地形相对来说较为复杂，因此在构造网型的时候会遇到一定的困难。在设计施工控制网的时候一定要尽可能的方便施工放样操作，所以可以在坝轴线上的左岸和右岸分别设置一点。而在该水利枢纽中，由于坝轴线是在两岸山脊的上游侧，在跟下游网点进行通视时会受到一定的阻碍。这就需要在坝轴线的周围适当增加网点，以此来共同构成网形。在经过了若干次的实地勘察之后，将该水利枢纽的平面控制网网型结构最终确定为：全网控制点一共包括9个，其中6号点（起算点）和7号点处在坝轴线上。具体结构如图1所示：

2.3 平面控制网观测方案的具体设计过程

在确定平面控制网型的过程中，还需要对观测方案进行考虑，对二者同时进行进一步的优化和设计。首先需要将网型固定，确定最佳控制点的位置以及最合理的观测方案，降低工作量，保证精度满足设计要求。在进一步对比各个观测方案之后，将平面控制网最终确定为二等边角网，具体观测方案的内容为：(1)全测边，需要对26条边进行逐一观测。(2)对一部分水平角进行观测，并在1到6号点设置相应的观测水平角，最后对26个水平方向进行观测。(3)在观测平面控制点的高程时，可以采用下述两种方法，一种是三角高程法，另一种是直接水准法。(4)在测边的时候可以采用精度为1mm+1ppm的测距仪标。在测角的过程中可以利用型号为WILD T3的光学经纬仪，要求将测角的误差有效的控制在1.0″以内。

在选择合理的观测方案时，需要对控制网的精度进行大致的估算，确保网点能够达到设计要求的精度，具有较高的可靠性。根据检测结果可以知道：各个控制点的点位中误差大多都控制在了±2.00mm以内。

2.4 对高程控制网进行具体的设计

针对高程控制网具有的主要特征以及坝区实际的交通情况等，将高程控制网最终确定为二等精密水准网，并将其全部设置成为基岩标。为了有效的提高水利枢纽高程基准的准确性，还需要在坝区右岸的附近开挖一条长度大约为10m的平硐,并分别将BM01、BM02号水准点布设在这一平硐当中，确保在工程施工期间高程基准具有良好的可靠性。然后在大坝下游的左岸继续布置BM03号点，并在上游的左岸布设BM04号点，右岸布设BM05号点。此外，在布设高程控制点的时候一定要确保观测方便，并且不会受到施工的干扰。在进行高程控制网观测的过程中需要进行平面控制点高程联测操作。并利用型号为Ni007的水准仪对整个高程控制网做最后的观测，要求将各个控制点的高程出现误差的范围控制在±1.00mm以内。

3 控制网的建造过程和观测过程

3.1 控制网的建造

（1）平面控制网点标型。在该枢纽中所有平面控制网点都属于混凝土观测墩，所处的位置要么是裸露的基岩，要么是坚硬的粘土层，从地质条件上来看是较为良好的，在有效处理基础之后能够确保控制点具有良好的稳定性。对于位于结实粘土层上的控制点，其基础深度大约为1.3m，而位于裸露基岩上的控制点，其基础深度则稍有降低，大约是在0.38～0.60m之间。（2）完成平面控制网点的埋设工作。首先应该在原测图控制点的基础上完成两次精确放样操作，并利用二期合成混凝土进行观测墩的建设。其他各点可以直接在混凝土的基础上完成埋设工作。（3）高程控制网点的标型以及埋设操作。在该枢纽中五个高程控制网点都属于基岩标，在基岩面上的基础上向下开挖大约0.6m，完成混凝土的浇筑工作。

3.2 控制网的观测

（1）完成起算点的联测工作。在三个原测图控制点的基础上，通过二等精度对6号点的北京坐标进行联测，并确定出6-7相应的坐标方位角。与此同时对6号点和7号点进行检测，查看其是否准确的落在了设计坝轴线上面。（2）完成水平角的观测。利用型号为WILD T3光学经纬仪并根据二级精度对水平角进行观测。将每个点划分为两个光段并按照全圆方向法进行9个测量回合的观测，一共观测6个点。（3）完成水准的观测。根据二等水准精度分别对水准环线以及平面控制点的高程进行实际观测。（4）完成边长的观测。使用型号为WILD DI2002的测距仪完成边长的观测，一共观测26条边。

4 对观测成果进行处理

4.1 坐标系统以及高程系统的处理

(1)在确定坐标系统的时候主要应用了两套平面坐标系统，一种是坝轴坐标系统，另外一种是北京坐标系统。(2)高程控制网主要应用了黄海高程系。

4.2 对数据进行的处理

(1)对平面网起算数据进行的处理。在该枢纽中将6号点作为联测的起算点，将6-7作为联测的起算方位边。对于1954年北京坐标系统来说，起算数据确定为上文所描述的联测成果；对于坝轴坐标系来说，6号点的实际坐标是在设计桩号的基础上再加一个常数，6～7的方位则确定为90°。(2)对数据进行的预处理操作。这一操作过程的主要目的是满足平差计算的要求。主要包括平距计算、角极条件等的检验。(3)对平面网平差进行的计算。在完成外业观测数据的预处理操作之后，需要进行平差计算，分别得出两套坐标系的最终结果。

4.3 精度的统计工作

完成全部观测资料的精度统计工作，要求最终成果的精度要比设计要求更加优越。

5 结语

在该水利枢纽工程中，为了有效的建立施工控制网，对各个建筑物的特点、建网的要求、观测精度以及控制网建立所需要的成本等进行了全面的考虑。控制点位置的选择以及实际的建造具有良好的可靠性，观测方案的选择也非常合理，经过观测发现：控制网点的布置不仅能够保障运行的安全可靠，还可以满足各方面的施工以及管理等要求。此外，观测精度也符合该水利枢纽的设计精度，提高了资料的可靠性。

参考文献

[1]袁卫华,张新盈.小浪底西霞院反调节水库施工控制网优化探讨[J].山西建,筑.2009(06).

[2]邓小川. 彭水电站首级施工控制网的建立[J].地理空间信息,2004(05).

[3]胡万兵,刘祖强,贾进科,董向勇.皂市枢纽首级施工控制网设计及施测精度分析[J].人民长江,2008(21).

[4]丁万庆,刘豪杰,王海滨,刘朋俊.百色水利枢纽施工控制网测量综述[J].广西水利水电,2000(01).