武引工程变形监测外观施工方案设计

一、工程概况武都水库枢纽工程位于涪江上游武都镇北城乡境内，坝区枢纽地处麦地湾，主要由大坝、厂房等建筑物组成，武引大坝地理位置为东经104°46′，北纬31°55′，距离武都镇约3.2公里，属于武引二期工程。为了掌握武都水库高坝、厂房、及不稳定岸坡运行期的工作状态，验证设计的各项参数，及时发现异常情况采取措施，以保证高坝、厂房及近岸坡能安全的正常运行，因此对其进行外部变形监测。由于受地形条件的限制，基点大部分在山坡上，山上树林茂密，不利于GPS信号的接收。因此，只能采用常规边角网布设变形监测网进行变形观测。二、已有资料情况1、《外部变形监测技术设计书》2、《武都水库枢纽工程施工控制网复测测绘技术报告书》可用二等平面控制点11个，分别为：点名横坐标（X）纵坐标（Y）高程备注Ⅱ-013533265.23735478324.077641.8723水准高程Ⅱ-023533160.88235479003.152641.791Ⅱ-033532733.24235470460.164661.462Ⅱ-043532556.06835479094.669746.492Ⅱ-053532226.38535478479.210692.023Ⅱ-093532628.21235478559.985631.285Ⅱ-103532777.38435478843.558635.9465水准高程Ⅲ-023532827.19335478829.514644.246Ⅲ-033532237.46435478539.785651.935Ⅲ-053531910.40435478648.203643.177Ⅲ-063532094.00935479043.958653.599可用二等高程控制点有7个，分别为点名等级高程M备注武施1（暗）Ⅱ583.8790ⅡBM-02Ⅱ663.6714ⅡBM-06Ⅱ643.4086ⅡBM-10Ⅱ589.4955ⅡBM-11Ⅱ580.8633ⅡBM-13Ⅱ581.8817ⅡBM-14Ⅱ634.9839Ⅱ-10底盘上ⅡBM-15Ⅱ630.3187Ⅱ-09底盘上三、设计依据及引用文件本设计采用的规范资料有：1、混凝土大坝安全监测技术规范DLT5178-20032、测绘技术设计规定CH/T1004-20053、工程测量规范GB50026-2007四、主要技术指标1、水平位移监测基准网主要技术要求水平位移监测基准网主要技术要求精度等级相邻基准点的点位中误差（mm）平均边长L（m）测角中误差（”）测边相对中误差水平角观测测会数1″仪器2″仪器一等1.5≤3000.7≤1/30000012---2、测距的主要技术要求测距的主要技术要求等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm）气象数据测定的最小读数往返较差(mm)往返温度（℃）气压（Pa）一等1mm级仪器4411.50.250≤2（a+b*D）3、垂直位移监测基准网主要技术要求垂直位移监测基准网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差（mm）每站高差中误差（mm）往返较差或环线闭合差（mm）检测已测高差较差（mm）二等0.50.150.30n0.4nn为测站数4、水准观测主要技术要求水准观测主要技术要求等级水准仪型号水准尺视线长度（m）前后视距离较差（m）前后视距离累计较差（m）视线离地面最低高度（m）基本分划、辅助分划读数较差（mm）基本分划、辅助分划所测高差较差（mm）二等DS05因瓦300.51.50.50.30.4注：数字水准仪观测，不受基、辅分划读书较差指标的限制，但测站两次观测的高差较差，应满足表中相应等级基、辅分划所测高差较差的限值。五、施工设计方案1、平面控制网布设与施测变形监测平面控制网分布在大坝及下游两侧，主网设计由11个控制点组成Ⅰ等三角网，所有控制点均直接埋设在基岩或坝体上，且每点均建立观测墩和强制对中装置，在观测墩的下（侧）面嵌有不锈钢标志，供高程测量使用。各点需对大坝外部变形观测视准线上的工作基点和校核基点进行联测。监测基准网的坐标系采用大坝独立坐标系，以此直观反映坝体的水平位移，并进行一次布网。由于施工坐标系也采用大坝独立坐标系，即以大坝轴线为X轴，以与大坝垂直向下游为Y轴，所以监测控制网与施工控制网联测，以施工控制网控制点为起算数据。1）布设原则（1）点位布设在不易破坏的区域。（2）与大坝变形观测建立必要的联系。（3）组成的网形要有足够的强度。（4）方案贴近实际，便于实施。2）精度等级和技术要求水平位移监测基准网主要技术要求精度等级相邻基准点的点位中误差（mm）平均边长L（m）测角中误差（”）测边相对中误差水平角观测测会数1″仪器2″仪器一等1.5≤3000.7≤1/30000012---3）基准网布设根据变形点的数量、性质和位置环境状况，确定控制网的层次和布设方案。由于变形观测点数量较多，并且相对比较集中（主要集中在大坝两头）、地形情况比较复杂，难以全部在基本控制网上进行。根据变形精度要求和实地情况，计划分三部分进行设计。（1）主坝区基准网布设坝区平面控制网由11个Ⅰ等三角点组成主平面控制网。根据业主和设计单位所提供的图纸等已知资料，现已确定控制网网形为以四边形为主的复合图形，见附图1。在设计好的主坝区控制网中，Ⅰ-09和Ⅰ-07为已知点，分别对应原施工控制网中的Ⅲ-05、Ⅱ-04点，所以放样主坝区控制网中其他三角点时可在Ⅰ-10架站，后视Ⅰ-07，此时可观测放样出点Ⅰ-02、Ⅰ-03、Ⅰ-08、Ⅰ-09的点位。（2）白石沟库岸段监测独立网布设白石沟岸段监测体需建立Ⅰ等基准网，网形由四个点组成独立Ⅰ等三角网，此测区距离主坝区较远，附近无已知精密控制点，需从主坝区联测建网，路线初步确定为沿两岸公路倒点。因路线较长，无法一次完工，必要时需在中间段加设观测墩或钢管标志。（3）窝坑里滑坡段监测独立网布设窝坑里滑坡段监测同样需建立Ⅰ等基准网，控制网由四个三角点组成独立Ⅰ等三角网。基础数据同样需联测主坝区控制网，由主坝区控制网开始，沿两岸公路布设导线网，必要时需加设若干观测墩或钢管标志。（4）水平位移观测墩的埋设在保证点位稳定可靠的前提下，我们尽量将观测墩埋设在基岩上，对于土层和碎石层较厚的区域进行基础处理，待监理同意后再行建造。观测墩上安置强制对中基座。（5）水平角观测：采用方向观测法观测12个测绘，方向多于6个时分组观测，全部观测过程采用瑞士徕卡TCA2003智能全站仪观测。水平方向观测的限差严格按规范执行。当一个方向的垂直角超过±2°时读记水准器格值，并进行垂直轴倾斜改正。为保证方向观测成果的质量，需对方向观测成果进行取舍：①凡超出规范规定限差的结果，均需重测。基本测回的“重测方向测回数”超过“方向测回总数”的1/3时，应将整份成果重测。注：“重测”——因超限而重测者，称为“重测”。因度、分及气泡长度读、记错误，困对错度盘、测错方向而重新观测者，不以“重测”论。“方向测目总数”=（n—l）x12，式中n为方向数。“重测方向测回数”：在基本测回观测结果中，重测l个方向，算作1个“方向测回”，一测回中有2个方向重测，算作2个“方向测回”，以此类推。因零方向超限而将该测回重测，应算作（n—1）个“方向测回”。②在一测回中，需要重测的方向数超过所测方向总数的1／3时，则此一测回应全部重测。观测三个方向，有一个方向需要重测时该测回亦应全部重测。但计算重测方向测回数时，仍按超限方向数计算。③采用分组观测时，备组的重测方向测回数须独立计算。④测回互差超限时，除明显孤立值可重测该测回外，原则上应重测最大和最小值所在的测回。⑤个别方向重测时，只须联测零方向。⑥基本测目的观测结果和重测结果，均须抄人记簿。重测与基本测目结果不取中数，每一测回（即每一度盘位置）只采用一个符合限差的结果。⑦因三角形闭合差，极条件闭合差或边条件闭合差超限而重测时应将整份成果重测。（6）竖直角观测：①天顶距采用中丝法观测4测回。②垂直角互差不大于10″，指标差互差不大于10″。③测边与测垂直角同步进行。（7）边长观测：采用电磁波测距，每条边应往返观测4个测回，往返较差应≤)*(*2dba。观测时的气象条件应满足：大气稳定、成像清晰，测站与镜站均应测定气象数据（温度、气压）。测距的主要技术要求等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm）气象数据测定的最小读数往返较差(mm)往返温度（℃）气压（Pa）一等1mm级仪器4411.50.250≤2（a+b*D）4）水平位移观测方法水平位移观测采用前方交会法观测，前方边角交会法位移点采用T3经纬仪和全站仪边角交会法观测，选用两个工作基点观测，观测4个测回，图形条件较差的点选用三个工作基点观测。其限差为两次读书差不大于1.0″，测回差不大于5.0″。5）水平监测平差①对水平角观测值进行测站平差，计算出各防线平差值的中误差。②计算三角形闭合差，并按菲列罗公式计算测角中误差。③对观测边长进行气象改正、加常数改正、乘常数改正、倾斜改正、投影改正，平面高程投影面为坝顶高程658米。地球曲率半径R=6368778米。④根据边长往返测平距之差，计算出往返测的平均值中误差。⑤监测网的平差采用河海大学《大把变形监测数据分析处理软件》5.0版进行平差。首期进行两次观测，检验是否为同精度观测，并按统计检验的方法进行检验，符合要求采取平均值作为监测网的基准值。2、垂直位移监测基准网的布设与施测根据大坝及各建筑物的类型，垂直位移监测网按二等水准施测。为满足各建筑物垂直位移监测，根据设计方案，现需布设工作基点和水准控制点共18点。垂直位移监测基准网，布设成环形网，且采用精密水准测量方法观测。1）实地选点（1）水准基点：水准基点初定布置在坝区下游5km左右的稳定岩体上。需与设计地质一起找一块地质比较完整的区域建立水准观测原点（宜采用1个双金属管标进行实施）。（2）工作基点：为满足各建筑物垂直位移监测，根据设计资料，现需布设工作基点（垂直位移控制点）共18点，编号分别为：大坝枢纽区BMⅡ01～BMⅡ09.白石沟库岸段BMⅡ10～BMⅡ12.柳林子近库岸段BMⅡ13～BMⅡ15.窝坑里滑坡段BMⅡ16～BMⅡ18.参考设计图纸，图上选取水准控制点，计算出其大致坐标，经实地勘察地质及通视情况后，确定出其具体点位。建造埋设不锈钢水准标志。对于山林里的水准控制点，需在显眼处设立指示桩或指示牌。2）选择水准路线大坝枢纽区垂直位移控制网由9个Ⅰ等水准点构成，其中左岸6个，BMⅡ01--BMⅡ06;右岸3个，BMⅡ07--BMⅡ09。坝顶两岸岩体上的工作基点需精密联测水准基点。（左岸水准路线：首次观测取值时，由水准基点开始引测，沿左岸下游上坝公路，先联测到BMⅡ01，放样出其大致点位再依次测到BMⅡ02、BMⅡ03、BMⅡ04、BMⅡ05、BMⅡ06、最后到坝顶左岸岩体上的工作基点。右岸水准路线：白石沟、窝坑里、柳林子水准路线：）设计与招标文件存在矛盾.现无法设计路线…待与设计单位沟通后重新设计3）水准观测精度等级及技术要求水准观测采用二等精密水准测量。水准观测主要技术要求等级水准仪型号水准尺视线长度（m）前后视距离较差（m）前后视距离累计较差（m）视线离地面最低高度（m）基本分划、辅助分划读数较差（mm）基本分划、辅助分划所测高差较差（mm）二等DS05因瓦300.51.50.50.30.4三等DS05因瓦502.030.30.50.7DS1因瓦502.030.30.50.74）水准观测：垂直位移监测，采用Ⅱ等精密水准测量方法观测，左，右岸各观测一个闭合环。必要时需设置固定测点和固定转点，以提高观测的精度和速度。二等水准测量每一站的观测顺序是：往测时，在奇数站：后-前-前-后；在偶数站：前-后-后-前。返测时，在奇数站：前-后-后-前；在偶数站：后-前-前-后。5）水准网平差水准网的概算，观测高差加尺长改正，然后计算每公里往返测高差中数偶然中误差，有关限差为高差中数偶然中误差不大于0.5mm，二等精密水准测量往返侧不符值限差为2mmR，R为测段长度，单位为km，环闭