工程测量施测方案.docx
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工程测量施测方案
云南省巍山县
白乃水库工程输水导流隧洞和连通工程
工程测量施测方案
中国水电基础局有限公司
白乃水库工程项目经理部
二〇一八年十二月
审批:
审核:
编制:
第一章工程概况
1.1工程简介
云南省巍山县白乃水库工程输水导流隧洞和连通工程位于云南省大理白族自治州巍山彝族回族自治县中南部。
其中输水导流隧洞施工期间承担导流度汛任务,运行期承担供水任务和参与泄洪,根据地质情况,隧洞布置在大坝右岸,导流与输水隧洞全结合,设计输水量为0.92m³/s,导流隧洞进口地板高程为1869.0m,泄洪隧洞进口底板高程为1886.3m,施工结束后对导流隧洞进口进行封堵,利用竖井式进水口抬高隧洞进口,将隧洞改造成输水泄洪隧洞,隧洞为有压隧洞。
导流输水泄洪隧洞为折线洞布置,全长664.95m,其中洞身段长538m。
隧洞断面按度汛过流需求设计,为内径2.5m的圆形断面,隧洞采用C30钢筋混凝土衬砌,出口围岩较薄,岩体风化强,279m长采用钢衬。
隧洞最大泄洪量为48m³/s。
施工采用进出口相向掘进。
1.2工程地质
工程区位于云南省大理白族自治州巍山彝族回族自治县中南部,五印乡白乃塘村,鼠街河上游。
鼠街河发源于五印与巍山盆地之间营盘山--老虎山--笔架山与南部见宝山西侧及北侧山麓,由东往西流入黑惠江。
在白乃塘村上游由北往南的左支梯子坡箐河和由南往北的右支猪蛇箐组成。
梯子坡箐发源于老虎山--笔架山与南部见宝山西侧及北侧山坡,最高见宝山山顶高程2793m;猪蛇箐发源于营盘山--老虎山西侧山坡,最高山顶高程2523.4m。
属于构造剥蚀、侵蚀地貌。
梯子坡箐和猪蛇箐及下游鼠街河两岸地形坡度为30°~50°,山坡冲蚀强烈,沟壑发育,“V”型沟多件,山体岩层风化破碎,滑坡等不良物理地质现象发育。
工程区主要出露地层中生界三迭系上统、侏罗系、白垩系下统的“滇西红层”碎屑岩建造地层,其次为新生界地层。
地层岩性主要有:
砂岩、粉砂岩及页岩互层、泥岩、泥灰岩、煤线、泥岩、石英砂岩等,多为软弱岩,抗软化、风化能力差。
沿鼠街河两岸冲箐沟发育,河道弯曲,溯源侵蚀强烈,地形复杂,河道切割成“V”型河谷;沿山坡麓和陡崖脚堆积有较厚第四系崩塌、坡积堆积,厚达34.6m,沿河道分布有较厚的第四系冲洪积堆积,厚达18.6m。
沿鼠街河和支流箐沟两岸,
规模的滑坡、坍塌、泥石流现象发育多见,规模达特大型。
上物理地质现象对工程施工有一定的影响,尤其是在雨季,开挖容易引起边坡失稳、泥石流等地质灾害,另外,场内道路交通运输也较困难,因此,工程主要集中在枯水期施工,且在施工的同时应做好边防护工作,以及水土保持治理措施。
第二章测量作业依据
2.1国家有关部门制定的法律、法规、规定。
2.2巍山县白乃水库道路、导流输水泄洪隧洞工程建前工程项目施工测量管理细则。
2.3道路、隧洞工程施工标准、规范、规程及有关技术法规:
《水利水电工程施工测量规范》SL52—2015;
2.4巍山县白乃水库导流输水泄洪隧洞工程可研图集;
2.5大理州水利水电勘测设计研究院提供的交桩资料(附测量说明及成果表)。
第三章测量作业任务和内容
测量工作是隧洞工程的重要组成部分,为工程施工提供准确的定位信息、实时监控量测施工进程地面、隧洞相关变化量的发展,为工程施工提供必要的测量数据,根据测量数据适当调整作业进度和措施方法,确保工程顺利准确进行,确保施工安全。
在本次工程项目中,测量作业的任务主要分为两大部分:
道路、隧洞工程施工放样和施工监控量测。
施工放样包含以下内容:
3.1测量控制网的检测;
3.2施工控制网的加密测量;
3.3施工外业测量;
3.4内业平差计算;
3.5施工放样测量;
3.6隧洞贯通测量;
3.7测量监控及验线;
3.8竣工测量:
包含线路中线测量、隧洞净空断面测量;
3.9断面验收;
第四章施工测量技术方案
4.1施测说明
施工测量是标定和检查施工中线、测设坡度和放样建筑物,测量是施工的导向,是确保工程质量的前提和基础。
为确保工程的平面位置正确,路面高程的精确,拟在规范精度要求范围内,配备先进的测量仪器和富有经验的施工人员以及科学的测试手段,建立合理的检测网络进行施工总平面控制及测量工作。
根据红线界桩点和有关图纸,确定道路中心控制点;并将所有控制点延伸至挖土影响范围以外适当位置,且采取混凝土加固保护措施。
确定以下测量原则:
4.1.1以设计院提供的坐标控制点及标高基准点为基准,使用GPS及全站仪进行平面控制,用水准仪进行高程引测。
4.1.2根据设计院提供的坐标控制点,在施工区域设置控制点,建立平面控制网。
利用平面控制网中的某一点(满足通视和方便的要求),建立场地控制网。
4.1.3标高以设计院提供的水准点为基准点(以设计院提供的最新数值为准),施工高程根据最新数据及时调整。
4.1.4先总体后局部的控制原则。
隧洞工程施工测量的施测环境和条件复杂,要求的施测精度又相当高,必须精心施测和进行成果整理,工程测量成果必须符合相关规范的要求:
隧洞平面与高程贯通误差的限差下表所示:
隧洞长度(km)
<4
4~8
8~10
10~13
13~17
横向贯通误差(mm)
100
150
200
300
400
高程贯通误差(mm)
±50
4.2测量控制网的检测
巍山县白乃水库导流输水泄洪隧洞工程由大理白族自治州水利水电勘测设计研究院提供GPS控制点4个。
为满足施工的需要,对设计院提供的首级GPS控制点及高程控制点进行检测,保证上述各级控制点相邻点的精度分别满足规范要求。
由于受施工和地面沉降等因素的影响,这些点有可能发生变化,所以在测量时和施工中先对地面控制点进行检测,确定控制网的可靠性。
工作内容包括:
检测相应GPS控制点,检测高程控制点等。
4.3施工控制网布设
在地面控制网检测无误后,依据检测的控制点再进行施工控制网的加密。
4.3.1施工控制网加密测量
本工程道路为临时道路,设计院提供的4个GPS控制点可直接利用。
本工程隧洞进出口场地狭窄且与设计院提供的控制点不通视,因此根据现场的实际情况,在进出口分别布置6个控制点、满足隧洞贯通测量的需要。
4.3.2道路布控方案
依据设计院所交的A03、A04的控制点,在GPS点复测满足要求的情况下,可直接使用。
4.3.3隧洞进口、出口布控方案
本工程隧洞进出口场地狭窄且与设计院提供的控制点不通视,因此根据现场的实际情况,在进出口分别布置6个控制点、静态采集数据、严格平差、以满足隧洞贯通测量的需要。
4.3.4隧洞洞身段布控方案
隧洞洞身段视通视及仪器条件约50m设置1控制桩。
外业观测采用南方NTS-382R6型全站仪(标称精度测角2”,测距精度±(2+2ppm))进行观测。
架设仪器和棱镜时应仔细严格对中、整平,量、记仪器高及棱镜高,待每站观测完毕后再次量取仪器高及棱镜高作为检查。
观测时严格按照规范要求进行观测:
水平角观测6个测回,边长和高差往返各观测6个测回。
且水平角观测应符合下表技术要求:
等级
仪器
标称精度
(″)
光学测微器两次重合读数差(″)
两次照准读数差(″)
半测回归零差
(″)
一测回中2C较差(″)
回方向值各测回互差(″)
三等、四等
±2
3
6
8
13
9
现场记录应按照记录手簿规定的格式进行记录,并在每一测站结束后检查记录,确认无误后再搬至下站进行作业。
4.4内业平差计算
内业计算分GPS和全站仪两种:
GPS采用CHCGeomaticsOffice2软件、全站仪采用平差易软件进行平差。
内业计算前首先要对外业原始记录手簿进行检查,既记录者自检完毕后再分别由另外两个人单独进行检查。
确保准确无误后才开始进行平差计算,并严格按以下步骤进行操作:
首先画出导线网示意图,标上真实点名,并标出已知点、已知方向和起算边,然后再从记录手簿上将每一测站的测得的方向值,经改正后的边长抄记在示意图上每两边中间。
启动“平差易”,按软件格式要求输入数据并保存,启动自动平差计算,若软件提示错误则重新检查输入数据直到正确为止,检查闭和差,点位误差等误差是否符合要求,最后得到最终结果。
4.5施工放样
4.5.1放样前的准备工作
放样前及时收集该掌子面附近的控制点信息,根据图纸及掘进里程桩号确定该掌子面所属开挖断面类型,并对计算器中预先编制好的的放样程序进行检核,使在现场放样时能做到高质高效。
4.5.2利用边角后方交会进行施工放样
由于装载机和汽车出渣影响,测量人员根本无法按传统的方法在接近掌子面附近布设控制点,布设在顶板太高,布设在地上汽车碾压,不易保护。
测量速度赶不上施工进度,迫切需要采用新的测量方法进行测量控制点的布设。
测量人员经过讨论和试验采用了在洞壁上布设控制点,观测时采用边角后方交会的方法来解决这个问题。
具体方法为:
在距掌子面50m左右外布设高精度的导线,在高精度的导线点设站,用免棱镜全站仪在洞壁上布设控制点,布设洞壁控制点时采用一定的措施,保证点位的精度。
现场放样利用洞壁上控制点,采用边角后方交会的方法,进行掌子面开挖轮廓线的放样。
超过50m左右,后续导线布设新的高级控制点,用新的高级控制点对洞壁点进行重新布设。
下图为边角后方交会示意图,图中P点为设站点,A、B为布设在洞壁上的控制点。
根据测得的PA的距离以及PA、PB间的夹角可迅速计算出P点的坐标,根据测得P、A间的高差可计算出P点的高程。
采用该种方法,可以在施工干扰较大的环境下迅速架设好仪器并测量计算出测站坐标,在保证测量放样精度的同时极大的提高了测量工作效率。
4.5.3施工坐标系与洞内相对坐标系的转换
在洞内施工时,测量人员为方便测量,采用了洞内的相对坐标系统。
该坐标系统具体确立方法如下:
在洞内相对坐标系中,以遂洞起点为零点;以隧洞轴线为X轴,隧洞前进方向为正方向,桩号为X值,以垂直于轴线方向为Y轴组成左手坐标系,以距轴线的垂直距离为Y值。
高程仍采用原高程系统。
如下图所示:
相对坐标系中,某一个点的X、Y值直观的反映了该点的桩号及距洞轴线的距离,使对隧洞的测量放样和编写放样程序都非常方便。
同时,该坐标系统的应用也给以后断面验收带来极大的方便。
4.5.4施工放样测量
4.5.4.1道路施工放样测量
在道路施工放样中采用GPS进行作业,具体步骤如下:
提前在GPS手薄编制好具体放样程序,基准站架设在地势较高、视野开阔的地点,最好架设在侧区中间,以便信号能够更好的覆盖,使用四参数进行平面坐标及高程校正;根据RTK测量的数据在手薄里的放样程序进行计算,得出道路中线、边线及挖填数据,根据测量的数据进行道路施工。
4.5.4.2隧洞施工放样测量
在隧洞施工放样中采用南方NTS-382R6免棱镜反射全站仪进行作业,具体步骤如下:
首先已经提前在CASIOfx-5800或fx-9860系列可编程计算器里编制好具体放样程序;在施工现场根据掌子面情况架设好仪器,利用边角后方交会等方法测算出测站点坐标;利用免棱镜激光反射直接测得掌子面上一点的相对坐标,将该数据输入计算器里的放样程序,计算出相对于开挖轮廓线的差值;根据具体放样要求移动点位再进行测算直至符合要求,作标记之后再放样下一个点。
放样应放出洞子开挖轮廓线,中线,起拱线等基本的一些点以及由于施工等各方面原因而需要加密的点字。
采用这种全站仪极坐标放样相比以前传统放样方法工作效率大为提高,在熟练的情况下一个作业小组从开始架设仪器到测量完毕仅需时20~30分钟,使测量人员的劳动强度大大减轻。
具体各项测量步骤如下:
A、开挖
开挖前应校核中线点,并在开挖断面上标出设计断面轮廓线。
开挖断面成形后对开挖断面进行检查,发现欠挖后及时报与施工班组处理,处理完毕后应及时验收并绘出断面图。
B、初期支护
根据设计图纸制作加工的钢支撑定位放样。
把拱顶高程和起拱线高程以及隧洞中线在实地上测设出来,控制钢拱架两侧拱脚的平面位置和高程,用红油漆标定记号并对本工序负责人进行书面交底。
C、二次衬砌施工测量
校核厂家预制的台车,台车制作半径与隧洞二次衬砌断面内轮廓半径是否相符合,经过检查调试达到设计要求为准。
二次衬砌台车就位定位可采用坐标放样方法把隧洞中心线在实地上测设标定出来,严格控制台车所在的平面和高程确保隧洞设计净空,放样点间距应与模板台车长度一致。
4.6隧洞贯通测量
4.6.1贯通误差的测定
为确保施工进度,施工采用进出口两方相向掘进,分别由进出口端导线分别测出该点坐标,由进口端测得的为X进、Y进、H进,由出口端测得的为X出、Y出、H出,由此算得实际贯通误差(线量)为:
贯通面方向与实际贯通误差(线量)间有一夹角
,平面上贯通误差的两个分量为:
横向贯通误差:
纵向贯通误差:
高程贯通误差:
4.6.2贯通误差的调整方法
隧洞贯通后,中线和高程的实际贯通误差,应在未衬砌地段调整,调线地段的开挖和衬砌,均应以调整后的中线和高程进行放样。
本隧洞按导线法进行贯通误差的测定,因此中线采用导线法调整并符合相关的规定。
4.6.2.1通过导线测得的贯通误差按下述要求调整:
(1)方位角贯通误差分配在未衬砌地段的导线角上;
(2)计算贯通点坐标闭合差;
(3)坐标闭合差在调线地段导线上,按边长比例分配,闭合差很小时按坐标平差处理;
(4)采用调整后的导线坐标作为未衬砌地段中线放样的依据。
4.6.2.2高程贯通误差按下列方法调整:
(1)由两端测得的贯通点高程,取平均值作为调整后的高程;
(2)按高程贯通误差的一半,分别在两端未衬砌地段的高程点上按路线长度的比例调整;
(3)以调整后的高程,作为未衬砌地段高程放样的依据。
4.7测量监控及验线
4.7.1监控制度
所有测量仪器必须具有有效的检定证书,使用过程中必须按《计量法》规定的检定周期进行检定,并报监理备案。
施工前必须编制施工测量方案交底,并经技术部、监理审定同意后方可实施。
做好原始点位的保护工作,以便在施工中进行校核。
4.7.2:
验线制度
每道测量放线工序完成后,必须进行预检,由验线员、质检员、工长及放线人员共同参加,预检合格后填写《预检工程检查记录》,并填写《施工层测量记录》,一并交监理报验。
报验应提前24小时通知监理,经监理验收合格后,方可进行下道工序的施工。
4.8断面验收
随着遂洞不断掘进,为及时反映出遂洞的超、欠挖值等遂洞开挖质量情况,为后续验收、支护等工序提供资料,需及时测量遂洞的开挖断面图。
由于隧洞施工中各种工序衔接紧凑,平行作业、交叉施工的工程很多,且洞内作业面狭小,而遂洞断面图又要求每5m一条及时提供,所以断面验收工作的工作量非常大,时间也非常紧。
在实际中测量人员利用“外业全站仪采集数据+内业cad软件成图”的全数字化方法很好的解决了这个问题。
4.8.1外业数据采集
外业数据采集利用南方NTS-382R6免棱镜反射全站仪直接进行。
并且采用洞内相对坐标系统。
由于采用的是洞内相对坐标系,每测得的一个点的桩号都可以直接读出来,所以就不必像传统测量断面那样每条断面单独架设仪器,而可以在需要测量断面图的部位任意架站,利用边角后方交会测算出设站点坐标;然后进行测量,每测一个点看它的桩号是否符合要求,若在待测断面桩号上就直接存入全站仪内存,若不符合桩号要求则沿X轴前后移动直至符合要求为止,之后存储入全站仪内存,然后测量下一个点。
一条断面测量完毕后再测量下一条断面。
利用这种测量方法可以在一个测站上测量多个断面,根据实践经验得出,在一个测站上可以测量前后20m左右范围内的断面,其精度完全可以达到要求。
具体的可测量范围可根据隧洞断面大小,仪器架设位置,洞壁凹凸情况以及仪器免棱镜测量距离具体确定,只要精度符合要求即可。
相比较传统的断面验收方法,采用了洞内相对坐标系统的新方法由于不必在每条断面架设仪器,所以极大的提高了作业效率,使得外业采集工作所需时间比传统方法有了非常明显的缩短。
4.8.2内业数据处理
外业利用南方NTS-382R6免棱镜反射全站仪采集回来的数据应及时传入电脑中。
数据传输可以利用南方公司的cass系列成图软件传输,传入电脑的数据应存放在指定的位置,并按照统一的要求进行命名,以利于作图时或日后需要用时能够方便快捷的找到。
4.9竣工测量
应在中线复测的基础上埋设永久中线点,直线段每隔50m设置一个,曲线应在缓和曲线起中点各设一个。
永久中线埋设之后,应在隧洞边墙画出标志。
应在直线地段每50m、曲线地段每20m及需要加测断面处测绘处以线路中线为准的隧洞实际净空,标出拱顶高程、起拱线宽度、路面水平宽度。
洞内水准点应至少埋设一个,并应在墙上画出标志。
第五章测量人员组织
为做好施工测量工作,保证工程顺利进行,确保施工万无一失,选派有经验的测量专业人员组成本次项目的测量技术班子,依据本次工程项目的实际情况,成员和分组如下:
组长1名,负责测量工作生产管理协调,技术方案制定调整,由具备丰富现场管理经验的测量专业工程师担任;
副组长1名,负责测量工作质量现场跟踪检查工作,由经验丰富的测量专业工程师担任;由组长、副组长,外加办公测量数据资料管理员1名,组成测量精度质量监察小组;
施工放线2组;负责跟随进口、出口以及便道的施工放样测量,施工所属区域的拱顶沉降测量、隧洞洞室收敛观测,地下水位测量等工作,设立现场测量工程师1名担任小组长,测量技术员1名,测量工2名;
因为施工进程影响因素较多,根据实际情况进行必要人员队伍的调整。
第六章仪器设备
控制及施工测量、监控量测主要仪器设备
仪器名称
数量
单位
规格型号
测量精度
检定日期
南方NTS-382R6全站仪
1
套
1"+2ppm
全站仪
1
套
2"+2ppm
对讲机
12
台
5km
笔记本电脑
2
台
第七章测量精度质量保证措施
7.1施工放样的精度保证
施工放样前将施工测量方案与意见报告监理审批。
内容包括施测方法、操作规程、观测仪器设备的配置和测量专业人员的配备等。
积极和监理工程师进行联系、沟通和配合,满足监理工程师提出的测量技术要求及意见,并把测量结果和资料及时上报监理,监理工程师经过内业资料复核和外业实测确定无误后,方可进行下步工序的施工。
7.1.1用于测量的图纸资料,测量技术人员必须认真核对,必要时应到现场核对,确认无误无疑后,方可使用。
如发现疑问作好记录并及时上报,待得到答复后,才能按图进行测量放样。
原始观测值和记事项目,应在现场用钢笔或铅笔记录在规定格式的外业手簿中。
测量技术人员要认真整理内业资料,保证所有测量资料的完整。
资料必须一人计算,另外一人复核。
抄录资料,亦须认真核对。
7.1.2建立测量复核制度,按“三级复核制”的原则进行施测。
外业前,测量技术人员对内业资料进行检查,所采用的测量方法、测量所用桩点以及测量要达到的目的向测量人员进行交底,做到人人明白;外业中,中线和高程测量要形成检核条件,满足校核条件要求的测量才能成为合格成果,否则返工重测;外业后,应检查外业记录的结果是否齐全、清晰、正确,由另一人复核结果无误后,向现场技术主管交底。
7.1.3固定专用测量仪器和工具设备,建立专业测量组,专人观测和成果整理。
用于本工程的测量仪器和设备,应按照规定的日期、方法送到具有检定资格的部门检定和校准,合格后方可投入使用。
所用的测量仪器和工具使用前,要检查是否完好。
在运输和使用测量仪器的过程中,应注意保护,如发现仪器有异常,应立即停止使用并送检,并对上次测量成果重新作出评定。
7.1.4测量过程中,必须消除干扰,需停工的要停工,以保证测量精度。
各种建筑物放样时应和施工人员密切配合,避免出现不必要的偏差。
工地所用的导线点、水准点、轴线点(或中线点)要设置在工程施工影响范围之外、坚固稳定、不易受破坏且通视良好的地方。
定期对上述各桩点进行检测,测量标志旁要有明显持久的标之记或说明。
经常复核洞内有变形地方附近的导线点、水准点,随时掌握控制点的变形情况,关注量测信息。
在测量工作中,随时发现点位变化,随时进行测量改正。
严格遵守各项测量工作制度和工作程序,确保测量结果的准确性。
加强对测量用所有控制点的保护,防止移动和损坏;一旦发生移动和损坏,应立即报告监理,并与监理协商补救措施。
7.2监控量测管理体系和保证措施
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构,由我单位派人驻现场组成监控量测及信息反馈小组,成员由多年从事隧洞工程施工及监测经验的技术人员组成,组长由具有丰富施工经验,较高结构分析和计算能力的工程师担任。
监测组织机构图详见图7-1。
图7-1施工监测组织机构图
要保证监测工程的质量,除了需要有先进的监测仪器设备及富有经验的工程技术人员外,更重要的还应通过建立明确的责任制和检查校核制度来予以保证。
为确保量测数据的真实性、可靠性和连续性,特制定以下工作制度和各项质量保证措施:
(1)监测组与监理工程师密切配合工作,及时向监理工程师报告情况和问题,并提供相关切实、可靠的数据和记录。
(2)测点布置力求合理,应能反映出施工过程中结构的实际变形和应力情况及对周围环境的影响程度。
(3)测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证,监测仪器要定期校核、标定。
(4)测点埋设应达到设计要求的质量。
并做到位置准确,安全稳固,设立醒目的保护标志。
(5)监测工作由多年从事监测工作及有类似工程监测经验的工程师负责,小组其它成员也是有监测工作经历的工程师或测工,并保证监测人员的相对固定,保证数据资料的连续性。
(6)监测数据应及时整理分析,一般情况下,应每周报一次,特殊情况下,每天报送一次。
监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值,并绘制沉降槽曲线、历时曲线等,作必要的回规分析,及对监测结果进行评价。
(7)检测数据均现场检查、室内复核后方可上报;如发现监测数据异常,应立即复测,并检查监测仪器、方法及计算过程,确认无误后,立即上报给甲方、监理及单位主管,以便采取措施。
(8)各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的测试实施细则。
(9)雨季是隧洞施工的不利情况,地下渗水比较严重。
因此雨季在保证正常的监测频率的情况下,应加强一些薄弱环节和主要管线及建筑物等项目的量测频率,如测斜、应力、拱顶下沉等,同时,应根据监测结果,加强一些不利区域的监测,以保证整个工程始终处于监控状态。
附:
大理州水利水电勘测设计研究院提供的《巍山县白乃水库工程测量说明及成果表》
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