黄河拉西瓦水电站精密水准测量关键技术.pdf

西北水电·2010年?第5期
文章编号:1006-2610(2010)05-0007~04
黄河拉西瓦水电站精密水准测量关键技术
李祖锋,张治国,杨小力
(中国水电顾问集团西北院工程勘察研究分院,兰州730050)
摘要;拉西瓦水电站精密水准网是进行沉降观测的基准网,为了保证精密水准网基准点和水准点的稳定性,对基
准点及水准点的建造方法进行了改进。为了解决水准网闭合差超限等问题,进行了大量的分析与实验工作,总结
出了有效的解决方案。
关键词:精密水准;基准点;稳定性;折光差
中图分类号:TV221
文献标识码:A
Key technology of precise leveling survey for Laxiwa hydropower station on the Yellow River
L Zu-feng, ZHANG Zhi-guo, YANG Xiao-li
Hydrochina Xibei Engineering Corporation, CHECC, Lanzhou 730050, China
Abstract: The precise leveling network of Laxiwa hydropower station is a referene network for settlement observation. For ensuring the
stability of datum points and enchmarks of the precise leveling network, the construction method of datum points and benchmarks is im
proved. In order to solve the overlimit of closing error of the leveling network, a large amount of analysis and experimental work is made
and an effective solution is worked out
Key words: precise leveling; datum point; stability; refractive index difference
工、资料整理分析过程中采取了部分专门针对该工
程的测量实施方案。所采取的关键技术措施如下:
拉西瓦水电站是黄河流域规模最大、坝体最高
(1)拉西瓦水电站大坝沉降观测精度要求很
边坡开挖最高、地下洞室最密集、施工难度最大、送高,基准点的稳定问题是拉西瓦水电站精密水准网
出工程最复杂的水电站。电站坝体采用拱坝形式建建造的首要问题。通过建造双金属标解决了基准点
造,坝高250m,枢纽位置山势非常陡蛸,施工进场的稳定性问题
主要依靠大量的交通隧洞。
(2)拉西瓦水电站处于高原地区,冬季极端温
拉西瓦水电站精密水准网主要是为电站的沉降度低,冰冻时间长,根据类似工程经验,其冻士膨胀
变形监测服务。工程区域的地形和交通条件决定了对水准点所造成的影响比较严重。为了保证水准点
精密水淮网布置必须依托大量开挖的交通隧洞,约的稳定性,并兼顾建网的经济性,制定了一套可行的
15km的水准测量工作在隧洞内进行,这在精密水水准点建造方案。
准网工程中是鲜见的。为高质量地完成拉西水电站
3)拉西瓦水电站一等精密水准测量穿越隧洞
瓦精密水准网工程.在精密水准网的网点设计、施长度为中国水电工程中最长。在测量过程中遇到了
较多技术间题,比如水准网环线闭合差系统性偏大
收稿日期:2010-04-20
超限问题,在没有类似工程参考的前提下,笔者结合
作者简介:李祖锋(1931-),男,甘肃省远县人,工程师,主要理论知识,通过大量的分析、实验工作,总结出了可
从事高精度控制测量研究.
行的施测方案。
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李沮锋,张治国,杨小力.黄河拉两瓦水电站清密水准測量关鞬技术
1水准网点的建造
膨胀量=膨胀系数x管长x温差(1)
可得:△w=2△,即铝的膨胀系数是钢的2倍。
1.1基准点的建造及使用办法
将其代入式(1)得:
沉降监测点的变形信息是相对于参考点或一定
ん1+△钢=b+2ム
高程基准的,如果所选基准本身不稳定或系统内部
即:△
就是钢心标相对于基准高
不统一,则由此获得的变形值就不能反映真正意义程的修正值,每次观测时都应将按式(1)计算的钢
上的变形,高程基准点的稳定是保证沉降监测成果管长度改正数,加到首次观测的钢标高程上,作为本
质量的前提。为了保证基准点不受外界因素的影次观测时钢标的高程,即钢标的高程压=H+△。
响,基准点采取建造双金属标的方式进行建造,3个3个水准基准点之间高程的校核一定要将高程值进
基准点(LE1,LE2和LE3)位于枢组区下游约4km行修正后进行校核比较。
的拉西瓦大桥两岸,基准点所处位置基岩裸露,基岩1.2水准点的建造
条件理想,利于长期保存。双金属标的工作原理及
水准点的选择及建造应充分顾及到点位的使命
作用如下
及生命周期。各水准点宜在满足测量需要的前提下
双金属标是由膨胀系数不同的2根金属管组成尽可能地建造在基础稳定、易长期保存的地方,在基
的水准标志(见图1),可根据两管长度变化的差数础条件不理想的地带应针对当地的地质特性采用针
修正管顶的高程,双金属标是垂直位移观测的一种对其地质特性的基础处理办法。
基准点,它的优点是能对温度所产生的标点变形进
拉西瓦水电站存在较多的土质及砂砾混合地
行修正,从而提高垂直位移的观测精度。由于钢管基,很多水准点需要建造在该基础上,该类型基础是
及铝管底部深入基岩以下,故可认为该点为不动点。拉西瓦水电站水准点建造基础处理的难点。
首次观测时,钢管标心的高程应从坝外的水准工作
拉西瓦水电站处于冬季极端温度较低的高原地
基点引入,按照水准测量相关规定测出钢管标心及区,冰冻时间长,其冻土膨胀所造成的影响比较严
铝管标心的高差,每次观测时量测出钢管标心及铝重,土质及砂砾混合地基吸水后具有显著的湿陷或
管标心的高差,然后求出钢标高程变化的改正数,最者膨胀(冰冻条件下)特性,可能会导致基础下沉或
后计算本次钢管标心的高程H1
者上升;在冬季冻土厚度较大时,在埋设标石的土壤
冰冻期间,冰晶和冰体在标石的侧面冻结,会出现显
著的膨胀特性,地基膨胀挤压会导致点位上升,但消
融时一般不会回归到原始位置,这2种结果都会威
胁到水准点的稳定。在我们已经完成的某类似工程
中,5次测量中发现了3个水准点发生了显著的上
升,平均上升达到了8.5mm。通过分析,我们发现
这3个点所在位置存在一个共性特征,就是其基础
均为土质或者沙土混合物,再通过数据比对,发现点
位的上升一般发生在一个冻融周期之后,这些点处
于山坡的东北面,冬季冻土层厚度较大,其属于冻土
造成的点位逐年上升。为了解决这些问题,我们在
拉西瓦水电站建网过程中采取了以下几个措施
(1)水准点造埋的原则是要使用方便、稳定可
图1双金属标水准标志图
靠。水准点造埋位置宜在方便使用的前提下,尽量
水准原点高程换算过程如下
选择地基稳定、受自然条件(如雨水渗透、地下水压
如图1,一般认为钢和铝的线膨胀系数为αR=
力作用的失衡等)、施工爆