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本文应用实例分析了水利水电工程中应用GPS与RTK技术的重要性,同时指出在水利水电工程的测量中对于GPSRTK的应用,以期提高水利水电工程测量准确性与可靠性。
关键词:
GPS;RTK技术;水利水电工程;测量
GPSRTK技术也叫作实时动态的相对定位的技术,这种技术主要把载波相位当做基本的观测量,进行差分定位的技术。通常情况下,GPSRTK的测量思路为:在相关基准台之上设置GPS的接收机,以便观察全部可见的卫星,同时将观测的数据经无线电输送到相关设备中,便于及时发送到用户的观测站。而在用户站中GPS的接收机在进行卫星信号接收时,主要是经无线接收的设备面对基准台观测数据进行接收,再按照相对定位的原理,对精度与三维坐标进行计算。
1我国水利水电工程GPSRTK技术应用的重要性
本文主要从某地区水利水电站渠道堤坝安全性技术检测的相关内容展开论述,文中结合了水利工程山洪沟洪水的具体特点,对引水式电站引水渠线长、交叉洪沟多,防洪复杂等情况对某地区水电站进行论述研究。因此,为了提高水利水电工程的测量精确度与可靠性,检测技术人员有必要加强对实时动态的相对定位技术的理论知识学习与研究,特别是对大型的水利水电站质量检测以及一些基础岩体检测技术,需要重点研究,从而熟练掌握实时动态的相对定位技术原理。通常来讲,水利水电GPSRTK测量技术具有诸多优点,例如施工简单、数据测量科学准确、在检测过程中相对安全,因此,水利水电工程GPSRTK测量技术值得广泛应用推广。此外,在具体的测量时,要按照技术施工要求,结合当地的实际情况展开分析,从而根据水利水电主要特点找到适合的测量方法,以便保证施工技术测量精确性与可靠性[1]。
2工程实例分析
2.1工程简介
某水电站主要在澜沧江的干流上,该水电站属于一等的工程,也是一级的建筑物,这个工程主要任务就是发电,同时还有旅游、防洪、养殖与灌溉等作用,水库有调解性的功能。实际水库库容是237.03×108立方米,其调解的库容是,113×108立方米,水库正常的蓄水位是812米,死水位是765米,而校核的洪水位是817.9米。而电站装机的容量是5850MW,实际保证出力为2406MW,每年平均的发电量是239.1×108kW•h。现阶段在该水电站测量中,常用的技术是GPSRTK技术,应用这种技术优势比较明显。
2.2在水利水电中应用
GPS-RTK技术的优势应用实时动态的相对定位/GPSRTK的定位系统实施测量时,主要优势就是每一个测量站间不需要通视,并且定位的精度比较高、可以全天候进行作业、观测的时间比较短、操作过程比较方便,通视能够提供多功能多用途与三维坐标等,特别是对于水利水电工程的测量有着显著优势。第一,GPSRTK的定位系统能够在短时间内结束10到20米定位的精度。例如:在GPSRTK的定位系统之中,一小时以上观测测量与结算,能够把平面误差严格控制在1h以上观测的解算和测量,可以将平面位置的误差控制于1毫米以内,可以提高工程测量效率与质量。第二,GPSRTK的定位系统自动化的程度比较高,且控制面积比较大,能够全天候进行作业,不会因为气候、时间与人员等因素而受到影响,操作比较方便[2]。
3在水利水电工程的测量中对于GPSRTK的技术应用
3.1断面的测量
在进行一些水利渠道的工程运算工作时,需要应用纵横断面的图来计算土石方量。在应用PTK的技术时,仅需要把设计线形传输至RTK的手簿中,这样RTK能够及时提供相应渠道桩号,同时能够提供渠道横向方向、纵向方向与中线距离,从而方便了断面的高程点施工测量。
3.2施工放样
普通全站仪放样一般需要3个左右的工作人员一起操作,而且在常规情况下主要是距离放样与方向放样,对于全站仪的通视情况有着较高的要求。但是应用RTK进行放样,可以直接进行坐标接对,手簿上也会自动低显示出目标点之间的实际距离。此外,RTK能够对比较复杂的直线与曲线实施放样,且放样对象在同一直线上,不存在坐标位置,这种功能在一些拆迁放样之中有着重要作用。而在进行房屋拆迁时,经常有同时困难与障碍等问题,并且需要在工程建筑拆迁线与交叉点添加适当的放样点,但是RTK的直线放羊可以有效结节以上问题,提高施工放样效率[3]。
3.3控制测量
因为现阶段国内很多水利水电工程都处在偏远地区,在某种程度上致使高等级的控制点数量受到限制,从而影响到相关测量工作。因此,建议使用RTK技术或者是网络的RTK技术,这种技术可以处理渠道与河道等特殊的地形,同时能够测量横断面与纵断面。而且应用RTK的技术、网络的RTK技术,不仅能够提高工作的效率与缩短施工期限,而且能够大幅度节省成本。
3.4地形的测量
就目前而言,很多水利水电的工程经常需到现场进行选址,在测量小片地形过程中,工程现场选址工作要按照高程坐标数据进行分析,经过参考探讨以后,才可以对位置进行确定。但是RTK技术有着快速定位以及及时获得坐标的优势,在现场选址与定线工作中的效果比较好,可以保证提供数据资料的精确性。另外,在应用RTK技术测量时,可以有效解决连续站积累误差的问题,并且使用这种技术无需较多人力,这样不仅可以确保碎部点定位的精度,而且可以节省资源[4]。
3.5对水利水电的岩体进行测量
当大坝的坝体开始挖方施工后,坝基的岩体会随着坝基的推移,松弛度也会发生一定的变化,特别是在坝基的地应力部分,由于坝基的岩体卸荷度较强,因此会严重影响坝体的基础岩层利用。在研究坝基变形深度以及建基面岩体卸荷四弹变形时,通过不断掌握和了解坝基岩体的声波速率与坝体推移时间的递减变化规律,需要对大坝的坝基岩体预应力引发的重力荷载分布变化以及岩体卸载的松弛度影响作用进行分析,因此,测量人员可以在大坝的基面设置安装相关监测站,这样便于对水利大坝的基面实际情况进行分析与研究。通过测量分析能够发现,大坝岩体基层的测量结果随着测试实践的发展也在发生一定的变化,导致岩层受到影响[5]。
4结语
综上所述,为了不断提高我国水利水电工程测量技术标准,确保水利水电工程项目的稳定性以及可靠性运行,要求施工技术人员以积极的态度和过硬的实操技能,不断地对施工放样与地面测量等技术不断进行研究与完善,从当前我国的水利水电施工建设的总体情况来看,相关测量技术水平已经在某种程度上得到相应的提升,但是与国外的发达国家一些大型的水利水电施工建设项目实时动态的相对定位技术测量水平相比较,还存在一定的不足之处,虽然实时动态相对定位的测量技术应用已经非常广泛,但是其测量的严谨性不能忽视,由于这种测量技术具有操作简单、检测数据准确、检测过程相对安全等特点,因此每一位水利水电检测的技术人员都应该以身作则,提高自己的安全防范意识。因为水利水电工程功在当代,利在千秋,所以是一项造福人类的伟大工程与事业,实时动态的相对定位测量技术是每个人都应该熟练掌握的基本施工技术,总之,做好水利水电工程测量工作有助于我国大型水利水电工程项目的稳定运行,也可以促进人们生活质量的有效提升。
作者:潘建恩 单位:广东水利电力职业技术学院
参考文献
[1]覃锋,罗天文.水利工程GPS控制网和三角高程测量的布设及精度实例分析[J].中国农村水利水电,2014,13(10):12-14.
[2]白占斌.GPS-RTK技术及其在水利工程测量中的应用问题研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015,21(21):2-5.
[3]莫家玉.GPS-RTK技术及其在水利工程测量中的应用问题研究[J].建筑工程技术与设计,2014,25(31):54-55.
关键词:水利水电工程;测量技术;指导意义
一、引言
随着测绘新技术的发展和测绘新设备的应用,水利水电工程测量技术得到了日新月异的发展。水利水电工程测量技术发展趋势和方向是:测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化;测量数据管理的科学化、标准化、规格化;测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。水利水电工程测量一般包括控制测量、地形测量、施工测量、水下测量、竣工测量和变形监测等几部分内容,由于大量采用新仪器、新方法,对经典大地测量技术、卫星定位技术(GPS)、数字摄影测量与遥感技术(RS)、GIS技术、地籍与界线测量及多种专业工程测量技术的不断融合,涵盖了线路测量、地籍与界线测量、施工测量、计量测量等方面内容,水利水电工程测量服务领域得到了不断拓宽。下面分几个方面介绍水利水电工程测量技术近几年的应用现状和发展趋势。
二、水利水电工程测量技术的现状和发展趋势
1、控制测量技术
控制测量则是一切水利水电工程测量工作的基础。随着科学技术的发展,水利水电控制测量由传统控制测量过渡到现代控制测量模式,即以GPS等空间定位技术为主、传统测绘方法为辅,快速高效、高精度确定空间点位的三维坐标。水利水电工程控制测量按水利水电工程阶段和服务内容划分为测图控制网和专用控制网两种类型,包含平面控制和高程控制两方面测量技术。水利水电工程平面控制网测量技术由传统的三角(锁)网发展为三边网、边角网、导线网、GPS网、混合网等现代控制网测量技术,近年来GPS卫星定位技术得到广泛应用:大区域测图控制网基本采用GPS控制网技术,中小区域测图平面控制网采用GPS控制网作为首级网或采用多种设备观测的混合网;专用平面控制网主要采用边角同测网,部分工程采用GPS布设首级网或直接布设为GPS混合网。水利水电工程高程控制网测量仪器从光学水准仪发展到自动安平水准仪再到数字水准仪、液体静力水准系统。观测方法从人工读数发展到自动读数纪录、自动观测,作业方式从单一的几何水准发展到测距三角高程、静力水准、GPS拟合水准等多元作业方式。数字水准仪具有测量速度快、精度高、使用方便、劳动强度轻、可实现内外业一体化等优点得到了广泛应用,布置了数量足够分布均匀的高程控制点的小型GPS网。GPS高程可达到四等水准侧量的精度;高差不大的平原、丘陵地区可采用GPS高程开展三、四跨河水准测量;若测区建立了高精度的精化大地水准面,长距离的GPS高程可达到二等水准测量的精度。
2、变形监测
变形监测又称变形测量,是对变形体进行测量,确定其空间位置及内部形态的变化特征。水利水电工程的变形监测主要包括基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测、监测资料分析等内容,目前常用的变形监测方法主要有大地测量法、基准线测量法以及液体静力水准测量方法等。
2.1大地测量法
大地测量方法是变形监测的经典方法,可完成变形监测基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测等工作,测量设备主要有电子水准仪、精密全站仪,测量方法包括传统的三角测量、几何水准测量、交会测量和现代的边角测量、三角高程测量等方法。大地测量方法利用常规大地测量仪器,理论方法成熟,数据可靠,观测费用较低,但观测时间长,劳动强度高,横度易受观测条件影响,自动化和智能化程度较低。
2.2基准线测量法
基准线法是水平位移变形监侧的常用方法,土石坝、重力坝、支墩坝等直线形大坝的坝体、坝基一般采用引张线法、真空激光准直法和垂线法观测,若坝体较短可采用视准线法、大气激光准直法观测;拱坝坝体坝基主要采用垂线法或大地测量法观测;近坝区岩体、高边坡、滑坡体水平位移监测主要采用大地测量法、视准线法和垂线法。
(1)视准线法的优点是所用设备普通,操作简便,费用少,但受照准精度、大气折光等多种因素影响,操作误差不易控制,精度会受到明显的影响。近年来采用较少。
(2)引张线法是一种广泛应用的大坝水平位移监测主要方法,具有设备简单、测量方便、速度快、精度高、成本低等特点。引张线读数仪由早期人工测读引张线仪发展到目前的步进电机光电跟踪式引张线仪、电容感应式引张线仪、CCD式引张线仪以及电磁感应式引张线仪,基本实现了实时自动化观测。对于短距离引张线,取消了系统中的浮托装置,提高引张线的综合精度,简化引张线的观测程序,可实现完全自动化观测。
(3)垂线包括正垂线和倒垂线两种形式,是水利水电工程水平位移变形监测的主要方法。正垂线―般采用“―线多站式”,可用于水工建筑物各高程面处的水平位移监测、挠度观测和倾斜测量等;倒垂线―般要求深入稳定的基岩内,大多用于岩层错动监测、挠度监测,或用作水平位移的基准点监测。垂线监测由传
统人工读数的垂线坐标仪发展到自动化观测的遥测垂线坐标仪。
2.3液体静力水准测量方法
垂直位移监测技术主要有水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量技术,目前发展最快的是液体静力水准测量技术。液体静力水准测量系统特别适用于坝体廊道内高程观测及高程传递,它通过各种类型的传感器测量容器的液面高度,可同时获取数十乃至数百个监测点的高程,具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里,如用于跨河与跨海峡的水准测量;通过一种压力传感器,允许两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。
3、水下地形测量技术
传统的水下地形测量采用一般多以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆为主要工具,用断面法或极坐标法及交会法定位,用测深杆和测深锤来采集水深数据,这种方法存在作业效率低,误差大等诸多缺点,近来已经很少被采用。近年来随着卫星定位技术的发展,DGPS、GPS RTK及CORS系统配合多波束测深仪进行水下地形测量得到了广泛的应用。DGPS(差分全球定位系统)是以某已知点作为基准点,基准点的GPS接收机连续接收卫星信号,并与已知点的位置进行比较,确定当时误差的伪距修正值,将这些修正值通过无线电台接收,用户接收机接收修正值来实时校正GPS信号,它具有全天侯、实时连续、高精度等特点。目前GPS RTK及CORS系统定位已达到厘米级的定位精度,并且能够做到实时无验潮测量。以上几种定位技术进行水下地形测量与岸上基准点交会法、极坐标法等定位技术相比。具有极大的优势,特别是较大面积的水下地形测量,可以大大缩短工作周期,减轻劳动强度。
4、数字地形测绘技术
随着全站仪和计算机技术的普及应用,形成了多种大比例尺地形图的数字测绘方法,开发出具有自主知识版权的优秀数字成图软件,采用三维测绘技术,不仅可满足地形图和专业图测绘成图,还可进行GIS前端数据采集与更新。数字化测绘技术作业模式主要采用电子平板模式、数字测记模式和数字摄影测量模式(含数字近景摄影测量模式)。
水利水电工程在GPS技术应用上,借助于GPS卫星定位,能够实现工程的精确定位。GPS系统主要有三个部分构成,分别是空间和用户、地面设备方面,其中空间部分主要是距离地面2000千米高度有二十四颗卫星在轨道上,实现全天候的控制和观测,随着大气摩擦的影响,导航精度上会有一定的偏差。对于地面控制系统中,有地面监测中心和主要控制站以及地面天线等,地面控制系统主要是接收卫星的信号,然后测量卫星轨道以及相距距离。还有用户设备,主要是GPS信号接收机,这种设备能够精确获取卫星信号,同时经过内部的处理和计算机分析后,能够有效获取用户坐标。GPS技术的适应性非常好,且能够应用到许多行业中,和一般的测量技术比较而言,其自身具备更多的高科技优点。GPS技术能够实现高度自动化,且操作上比较简单、方便,在测量的过程中,只需一点简单动作,例如操作连接电缆线工作,放置相关仪器等,这些工作都是非常简单,即可实现GPS技术的自动化跟踪。同时,还可以不间断的全天候提供导航服务和各种测量工作,且观测需要的时间很短,能够获得较高精度的测量数据。
2水利水电工程在GPS技术下的测量应用分析
在水利水电工程测量中,GPS技术能够科学有效的对控制网进行设计。对于控制网在设计中,可以减少误差,保证测量的图形和施工具有较高的精度。在进行测图工作中,要遵循先整体后局部的原则,控制网设计工作非常重要,其基本图形的有三角形网和环形网以及星形网等。三角形网的分布比较均匀,有着良好的结构条件,且稳定性较高,有很强的自检能力,在遇到很多测量缺陷或者测量错误时能够及时的发现并加以改正,从而使控制网具有更高的可靠性和可行性。但是三角形网也有一些不足,其工作量很大,且需要较多的观测时间,同时其测量中接收机的数量应保持一定条件,否则会引起测量时间的延后。对于环形网的结构虽然不如三角形,且其结构主要是很多条的独立闭合环,具有良好的安全性,同时其测量工作量较小,自检能力较强。只是在相邻点上的基线没有较高的精确度。对于星形网的结构也比较简单,且观测比较方便,测量的精度以及自检能力稍低于三角形网和环形网。在工程中的应用上,一般要根据实际的情况,按水利水电工程的地形条件和工程特点,来选择相应的控制网。要注意到在地势开阔且水利水电工程比较重要的情况下,比如一些大型水电水闸、以及枢纽工程,应该使用三角网,严格保证工程的精度。而对于地形非常复杂、且地形属于丘陵山区,一般受制于地形环境的制约,加上工程进度的控制,可采用环形网,应保证一定的精度要求,从而使工程的施工效率提高许多。对高程系统测量属于水电工程的重点,高程控制对于水利水电工程水位线的测量和推算有决定性作用,同时还对工程量的计算有着控制作用,对水利水底的造价预算有直接影响,同时还影响到工程的安全新。一般水利水电都处于高山河谷地带,且地形非常复杂,有的山形切割很深,且坡度非常陡,环境非常恶劣,给高程测量工作带来了难度。目前的高程测量,一般采用的是三角形高程测量,应用较为普遍,不过需要测量的时间很长,且测量工作量很大。应用GPS技术,进行控制网的建设,对平面的精度非常高,测量的精度能够提升很高。对于变形监测时,如果变形程度非常严重,且超出一定的许可值,那么建筑物的稳定性就会受到很多影响。一般情况下,对于变形监测的精度有很高的要求,且精度要在毫米以内。在测量方法中比较常用的是水准测量法,用来测量建筑物沉降情况。而相对于地基滑移测量以及水电工程建筑物的测量,一般采用的是三角测量方法,测量工具是水准仪和测距仪以及全站仪。这种方法有很好的适应性,但工作量较多,测量时间长,对于地形条件影响较大,且没有良好的自动化水平。很多水利水电工程,有一部分是在居民区的上游部位,或者是在居民区附近,一些大型的水库,水闸等有的是在居民区附近。如果出现质量问题,后果不堪设想,直接造成大量人员的伤亡。因此,对于变形监测工作十分重要,运用GPS技术可以将接收机安装到固定点上,然后进行数据采集和处理,然后在进行变形分析自动化,其得出的效果非常好,有很高的精度。建筑物形变有动态性,这一特点应引起相关工作人员的注意,要先获取相关状态和运动的规律,然后再做出预测,这写监测的内容较多,在实际工作中,应仔细对待。
3具体案例分析和应用
某市大河流向甲处,大河水量丰富,省政府决定主要用来发电。根据甲处作为引水河流,建立两个跨河水电站,分别是A座和B座。工程开工于2014年,投资10亿,A座水电站的装机容量设置为10万kW,取水口的高度为675m,且引水隧洞的长度为5.65m。水电工程建筑物主要有厂房和大坝,同时有压水管道和引水隧洞,溢洪道等。B座水电站的装机容量为5.5万kW,且取水口在460m,引水隧洞有2.0m长,厂房高程有410m左右。高程控制点与平面控制点是共用标。工程采用GPS技术进行精度测量,主要用了7台GPS接收机进行同步观测,每条基线都有两个观测时段,且保证了每个时段至少哟100分钟的观测时间,观测基数在200条,检测失败有10条,有8条观测结果有较大差异。因此,现在182条基线作为独立观测量。通过观测结果来看,GPS短基线的精确度有一定的差别,高程测量的精度和几何水平相当,由于水准连测点的问题,在精度测量上达到要求。
4结语
关键词:水电水利工程;测量误差;误差分析
引言
在时代的发展下,测量工作也在不断其他,而水电水力工程的测量内容有变形、竣工、施工和控制等,测量工作的机械在科技发展下,相比以往也有大幅度的提升,虽然测量的精度有很大提高,但是误差仍然不可避免,而且水利水电工程前期的数据测量会对施工整个过程的质量造成影响。所以,水电水利工程测量的误差的控制对测量的准确性有非常重要的意义。
1水利水电测量误差产生原因分析
1.1测量仪器导致的误差
随着科学技术的发展和进步,现在所使用的水电水利测量方式也更加先进,一般都是利用GPS空间定位技术,和一些相应的现代化的测绘方式,使用先进的仪器进行测量,测量和定位的准确性都较以往有非常大的提高,传统的水电水利测量所使用的水准仪、经纬仪和全站仪等设备,现在都被GPS、遥感仪等新型设备所代替。在测量设备不断现代化的过程中,测量的误差也因为设备的升级而不断降低,但是在实际的从测量过程中,由于仪器生产时的工艺所限制,误差仍然不可避免,而且,测量的过程中人为的操作仪器也有可能存在操作不当等问题,也有可能会出现误差。所以,降低测量的误差仍然是一个需要面对的问题。
1.2自然环境导致误差的产生
自然环境对水利水电测量的误差主要有以下几点:(1)地形因素。当进行水利水电测量时的地形如果较为复杂时,就会对测量的通视条件造成影响,就会导致测量误差的产生。(2)空气密度。在海拔较高的地区进行测量时,空气密度较低,较低的空气密度会导致在测量时出现折射,水准仪的精度就会收到影响。(3)风力因素。风力过大时会使测量仪器和测量的目标物晃动,这回导致测量误差的产生。(4)温度因素。测量环境温度的差异性会导致仪器的使用状态发生变化,这回对仪器的测量精度造成影响。
1.3人为导致误差
在进行水利水电测量时,需要工作人员操作仪器来对数据进行观测,在操作仪器的过程中由于人体感官稳定性的限制,所以很容易出现误差。比方说,工作人员在对高层进行控制时需要用到水准仪,如果没有根据规则来进行读数,就会导致测量误差的出现。在使用仪器测量前,还需要对仪器进行校准,如果没有校准,也会导致误差的出现。测量误差的出现还受到工作人员技术水平的影响,工作人员技术水平不达标对测量的准度会造成很大的影响。上述问题不论是哪一个都会对测量造成影响,产生误差。
1.4测量方法不合理
在进行水利水电测量时,不同的测量方法对测量误差也会造成不一样的影响,对同一物理量进行测量,一般有直接测量和间接测量两种方法,两种方法要根据测量条件来选择。在特点条件下选择间接测量时,相对就更容易产生误差。
2误差控制的要点
2.1水准仪测量误差控制的要点分析
在进行水利水电测量时,水准仪是一种很常用的测量工具,水准仪自身结构出现问题时,比方说如果出现水准仪望远镜的水准管轴和视准轴如果出现不平衡就会导致误差出现。因而在使用水准仪前会进行校准,但是校准也不能将产生误差的因素消除,在水准管轴和水准管的中的气泡都处于正常的测量情况时,但是望远镜的视准轴如果出现倾斜,测量的结果就可能出现误差。在读数过程中也会存在误差,视距和误差的大小是正比关系,因而,在进行测量工作时,需要在观测中采取中间法和举例补偿法降低误差。在实际进行测量时,利用中间法来减小误差时,立尺和人都是减小误差的关键,可以先利用普通皮尺测量,来确定立尺的目标点。补偿法消除误差的难度比较高,很少用到。在使用水准尺的过程中也会出现误差,一般而言,水准尺有零点差、刻划误差、尺长误差这三种误差。在进行测量工作之前,需要对水准尺进行误差检查,避免测量用到存在尺长误差和刻划误差水准尺。在进行误差控制时,使用的方法主要有标尺零点误差,需要将两根水准尺轮流使用,在同一测试阶段,前视尺是下一个测站,视尺为水准尺本测站,另一根情况刚好相反,在设置测量段站的数量时将其设置为偶数,使得高差之间可以相互抵消,利用这种方法还将刻划误差和尺长误差造成的影响减小。
2.2控制观测误差的要点分析
(1)即使水准管中的气泡位于中央,测量的结果仍然可能存在误差,因为观测到的角度不同,所以测量的结果就会出现偏差,望远镜的视准轴倾斜时,就会导致误差的产生,所以在观测时要一直保证仪器的调平。(2)在使用水准仪测量时,视差也是误差产生的一个原因,十字丝和尺像不能完全重合,误差就会出现,因而,在对数值进行读数时,需要确保尺像和十字丝的重合,此外,还要进行规范的操作,做好物镜对光工作,降低由于视差导致的误差,从而确保读数的精确性。(3)降低水准尺倾斜导致的误差需要在进行测量时,保证水准尺直立的状态;水准尺一旦倾斜,对测量的数据与真实值会产生非常大的偏差。还有要注意的一点,在利用水平面来代替水准面时,高程误会比测量结果的误差还要大,因而在完成高精度的高程测量工作时,如果距离不够长,也要使用水准面,不可以用水平面代替,此外,还需要考虑到地球曲率的因素,使用中间法进行测量,从而降低误差。
2.3角度测量误差的控制要点分析
(1)对中误差:在进行角度测量时,测量仪器的对中误差会对测量结果造成很大的影响,同时与目标距离会出现反比的情况。所以在角度测量时,要注意对中问题。(2)整平误差:仪器的摆放不够平整将导致仪器的垂直轴和水平轴倾斜。当望远镜围绕横轴旋转时,视准轴扫过倾斜平面。尤其是当盘的左右两侧用于观察时,水平误差将直接影响水平角的角度,并且不能利用正倒镜观察来消除。所以在进行测量之前,需要对确保测量仪的平整。(3)工作台倾斜误差:对角度进行测量的过程中,杆的倾斜会导致瞄准点与测量点发生偏离,从而带来误差。基于此,在对水平角进行测量的过程中,需要保证电杆的垂直度,同时将其与电杆底部对齐。若是测量目标之间的距离较近,应当采取悬挂垂线的方式落实测量作业。(4)了解测量钢尺距离的关键点:测量距离时严格遵循标准,一直、二平、三准。“直”是两点之间的直线长度,将定线准直。“平”是测量两点之间的水平距离,并不是倾斜的距离,尺身要保持水平。“准”意味着准确的读数和投点的准准确性。此外,还需要注意前尺和后尺的协调,以及拉力的均匀等问题。
2.4实际测量的注意事项
(1)了解图纸:在进行水电水利测量时,进行测量工作的工作人员首先要对配备的图纸进行分析,明确图纸的测量意图,进行测量时要严格按照图纸中的结构进行放线,还要明确测量的精度,根据具体的测量要求,选择合适的测量仪器。(2)提升测量人员的技术水平:测量人员是保证测量结果精确性最重要的因素,测量人员的技术水平过硬能够保证测量的准确,减少误差,所以需要技术人员对测量的技术要点进行深入的了解,掌握测量关键因素,明确误差出现的原因,控制误差出现的要点,还要求工作人员具有数据处理的能力,对测量数据的敏感性,这样在测量数据产生时就能从一定程度判断是否出现误差。(3)消除自然因素的影响:测量中受到的自然因素影响也比较大,温度、阳光折射等,被测区域的土壤土质较松也会导致仪器放置不稳定。所以开展测量时,要选择合适的时间和气候,尽量减少自然因素对测量产生影响。土壤较为松软时,可采用多次测量的方法,或者也可以利用尺垫来保持稳定,减少误差。阴天、温度适宜、无风或者微风是比较适合测量的天气。
关键词:测量;水利水电工程;重要性中图分类号:TV 文献标识码:A
测量作为水利水电工程建设的眼睛、尖刀兵,为水利水电工程建设规划、施工,水工建筑物变形观测,防止重大事故发生,保证水利水电工程安全运行,为人民生命财产安全提供着技术性的支持,对促进水利水电事业起着至关重要的作用。
1、测量在水利水电工程建设中的地位
测量作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息,以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术。 在水利水电工程建设中都需要利用测量提供的资料和图纸进行规划设计,选定经济合理的方案,并通过测量配合各项工程的施工,保证设计意图正确执行。
在施工过程中测量作为施工的“先遣部队”也是非常重要的。水利工程建设中从工程开始的原始地形地貌测量、基础开挖的中心线和边线放样或者是水工建筑物混凝土浇筑前的轴线标高的放样到施工过程中控制的几何尺寸、标高、边线等,都离不开测量。尤其近几年在战线长、任务紧、标准高的南水北调工程中测量的地位越发体现重要了。
工程竣工后还要编绘竣工图,以满足工程的使用、管理、维修以至扩建的需要。在水利工程建设的整个寿命周期中,水利工程的规划、设计、施工和运行管理各个阶段都离不开测量工作。
2、测量在水利水电工程建设中的任务
在水利工程建设中,工程测量的基础工作必不可少。根据工程实践分析总结工程测量在水利建设中的主要任务有:
2.1、在勘测设计的各个阶段,需要测区的地形信息和地形图或电子地图,供工程规划、选择厂址和设计使用,规划时需提供中、小比例尺地形图及有关信息以及进行建筑物的具体设计时需提供大比例尺地形图;
2.2、在施工阶段,要进行施工测量,将设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程测设于实地,以便进行施工即施工定线放样;伴随着施工的进展,不断地测设高程和轴线,以指导施工;并且根据需要还要进行设备的安装测量。在施工的同时,要根据建(构)筑物的要求,开始变形观测,直至建(构)筑物基本上停止变形为止,以监测施工的建(构)筑物变形的全过程,为保护建(构)筑物提供资料。
2.3、施工结束后,及时地进行竣工测量,绘制竣工图,供日后扩建、改建、修建以及进一步发展提供依据。在建(构)筑物使用和工程的运营阶段,对某些大型及重要的建筑物和构筑物,还要继续进行变形观测和安全监测,为安全运营和生产提供资料。由此可见,测量工作在土木工程专业应用十分广泛,它贯穿着工程建设的全过程,特别是大型和重要的工程,测量工作更是非常重要的。
3、测量在水利建设中的重要作用
测量被称为水利水电工程施工的眼睛,测量放线为水利工程施工开辟了道路,提供方向。准确、周密的测量工作不但关系到一个水利工程是否能顺利按图施工,而且还给施工质量提供重要的技术保证,为质量检查等工作提供方法和手段。
3.1施工建设前期
在水利建设工程的开工建设前期,工程测量工作必须要按照相关规范规定和现场自然环境以及工程建设规模等情况予以规划设计。在这个阶段中的测量工作,主要是为水利水电工程施工提供各种比例尺的地形图与地形数字资料。同时,此阶段还要对工程的现场地质勘察、水位地形等进行测量,对于水利工程主坝或在地质条件不良的地区进行建设,则还要对地层的稳定性进行观测。
3.2施工建设阶段
水利工程正式进入施工阶段之前,必须对设计方案进行讨论、分析和审批等过程,在经最终确认批准好通过之后方可施工。在施工过程中按照要求对设计拟建工程中的水工建筑物进行定线放样测量,以作为施工的主要依据。同时,根据拟建工程所在地段的地形地貌、地质环境以及施工组织计划建立多个不同的施工测量控制网,以作为相关现场测量的基础。然后再按照水工建筑物位置与施工的需要,采用各种不同的放样方法,将图纸上所设计的内容移到实地,这就是我们常听到的“先整体后局部”、“先控制后碎部”。这一步工作非常重要,测量精度要求非常高,关系整个水利水电工程建设的成败。通常为满足设计与施工两方面共同需要,可采用多种不同的定线放样予以落实。特别强调的是测量精度绝对要控制在许可误差范围之内。
在水利水电工程主体施工阶段,测量的主作任务对拟建工程的地面定位放样和高程放样。地面点位放样的精确度直接影响施工质量,所以每次混凝土施工完毕后,第一道工序就是测量放样,而高程放样则主要是为测定准确的标准基准点或控制线。通过测量放样不但能够为下一道工序提供依据,并且能及时发现上一道工序所遗留下来的问题,使得现场施工人员及时处理已经发生的问题,避免了问题的累积,最终导致工程事故。
3.3运行管理阶段
水利建设施工阶段竣工并验收合格后,即可进入到运营使用与管理阶段,其测量工作的主要内容是定期对实体工程进行位移、倾斜和摆动等变形测量,通过观测取得的第一手资料,可以监测建筑物的状态变化和工作情况,在发生不正常现象时,及时分析原因,采取措施,防止重大事故的发生,保证水利水电工程安全运行。
准确的工程测量结果为水利建设工程质量和财产安全提供最为有效的保证,尤其是在特殊地质断层构造地段更显重要作用。但是,由于水工建筑通常都存在沉降、位移和摆动等问题,这些问题所引起的安全质量事故也是有发生,因此我们必须努力作好水工建筑物的变形观测,确保水利工程安全稳定。
4、加强测量管理
为提高水利水电工程质量,在实际水利工程施工过程中,我们必须加强测量管理,采取确实可行的措施,全方位的做好施工测量放线工作。具体如下:
第一 加强测量团队合作意识的培养。测量工作不是一个人的工作,它需要多人默契的配合才能高效率的完成此项工作。假如在大量的测量放样工作进行时,观测者、记录者、前方跑杆立尺者三人之间如果配合默契,那么完成此工作需要时间将会大大提前。
第二 提高测量放线人员的专业素质。作为一个合格的、专业的测量员,应该对测量内业的资料整理工作(比如:原始地形地貌断面图的绘制、测量放样的计算及报验等)能够独立完整的完成。而在外业上应懂得施工生产的工艺过程,对水利工程的各分部、分项的施工程序有明确的了解,能在施工过程中与其他工种协调配合,提供所需的测量服务。
第三 注重先进测量设备的引进与投入。在当代高科技高效率社会中原始测量仪器(水准仪、经纬仪)已经不能满足于现在工程的需求,而现在的全站仪、GPS已成为水利工程的主导测量仪器。因此企业必须引进先进的测量设备来提高自身的工作效率,使工程保质保量按期完成。
第四 提高对水利测量人员的认识。测量贯穿着水利水电工程建设的全过程,从项目领导到一线施工技术人员应提高对测量工作的重视程度,合理安排施工进度,为测量提供良好的施工放样环境,保证测量放线成果。
5、结语
纵上所述,测量工作贯穿着整个水利水电工程,并在水利水电工程施工过程中扮演着非常重要的角色,起着至关重要的作用。我们应在实际施工过程中充分认识到测量工作的重要性,科学管理,让测量工作更好的为水利水电工程服务,为社会发展造就出更多的更好的优质水利水电工程。
参考文献
[1]《水利工程测量》 牛志宏、徐启杨等,2005
1引言
随着我国改革开放的深人发展和市场经济的逐步形成以及事业单位的企业化转轨,水利水电工程建设也由单一的国内市场走向多元化的国际市场,多元化的工程服务项目在不断增加,因此,这就要求水利水电工程建设的管理模式必须同国际惯例接轨,一些不适应社会主义经济发展的计划经济向社会主义市场经济转化,也就是由原来的行政管理转为国际上推行的工程监理制。1990年11月水利部已提出实行工程监理制并颁发了“水建【1990〕9号文件(水利工程建设监理规定(试行)》和(水利工程建设监理单位管理办法(试行)》”等一系列文件,目前已全面推行工程监理制。在水利水电工程建设中,工程测量工作与工程建设中的各项一工作有着十分密切的关系,并对工程建设起到控制作用。那么,在水利水电工程建设监督和管理过程中,测量监理的任务是什么呢?如何做好“三控制、二管理、一协调”工作,这将对工程起着什么样的作用.测量监理工程师如何做好各个阶段的各类测量监理工作等等.这都给测量监理工作提出了监理内容和任务。为此,笔者通过两期培训和系统学习以及生产实践中运用的监理知识对这些问题作些简单的探讨。
2测量监理工作的内容与作用
根据;IDIC•条款内容,工程测量监理工作在水利水电工程建设中应做好以下几个方了
2.1做好前期工作
2.1.l各种核实工作主要核准使用地形图的施测时间、实地地形变化情况、高程系统、坐标系统等。
2.1.2工程量核算协助业主在招标投标前对各类工程量进行一次认真的核实。
2.1.3责成建立统一的施工控制网口.①确定施工首级控制网:由于水利水电工程建设中,特别是大型工程项目具有技术复杂、规模宏大、任务艰巨、建设周期长、子项工程多、施工单位复杂、整体布局严密等特点,因此,测量监理要责成建立统一的保证工程施工、便于保存、利于引用、并达到一定精度要求的施工控制网。也就是确定整个工程施工的平高首级控制网。②建立子项施工控制网:在首级控制网的基础上各个主体工程由各自承包商建立起既统一在同一系统内的,又各自独立的区域性的低一级平高控制网(局部可高于首级控制网等级)。③测量监理工程师须要求承包商对监理工程师书面给定的平面高程基准点、基准线以及参考点等进行复核,要对工程项目所有的位置、高程、尺寸等进行施工放样并对其正确性负责。根据FIDIC条款,监理工程师对任何放线工作或基准、高程的检查复核,均不能在任何方面解除承包商对工程建筑物的上述各项精度所负的全部责任。也就是说,在工程施工期间的任何时候,测量监理工程师都有权对任何部分的位置、尺寸或高程所发现的任何差错要求承包商进行纠正,直至满意为止。当然费用也由承包商承担。但是由于提供数据的原因造成差错则其返工的费用承包商应得到相应的补偿。④施工期间进行变形监测工作,由于水利水电工程项目的前期工作量大、时间长、投资数额大、业主初始也不很明朗;另外在我国实行业主责任制才刚刚起步等等原因,我国目前除施工设计阶段外没有真正实行工程监理工作,多采用邀请国内有关专家、学者、技术人员对设计阶段资料进行评审、研讨,设计单位只是对提出的意见进行修改、补充和完善,由于这些工作不是贯穿于所有设计阶段的全过程,往往会忽略一些问题。因此,施工期间进行主要建筑物的变形观测(平面位移测量和高程升降测量)工作,在某种程度上可以弥补这方面的缺陷。测量单位应及时将观测成果交给工程建设主管部门,实时掌握有关变形数据。如果变形量超过限差应协助有关部门查明原因,使变形量得到控制。
2.2质,控制’质量控制是水利水电工程建设监理的主要内容之一。建设项目的进度控制、投资控制必须以一定的质量水平为前提条件,只有通过有效的质量控制才能实现进度控制和投资控制的总体目标,从而有效地控制工程建设项目满足合同规定的各项要求。因此,质量控制也是测量监理最主要的工作内容之一。其任务主要是督促承包商保证各类建筑物位置、尺寸、高程的正确性和准确性;责成承包商时时处处点点能按设计要求进行施工。如所周知,在工程建设的实施过程中,在市场经济的条件下,业主和承包商之间除经济合同关系外,还必然存在着买卖关系,承包商往往以营利为目的,追求最大的利润,不乏有承包商偷工减料,即使外国的承包商,也并非能自觉地履行合同,予以保证质量。因此,如何使承包商能保证按设计要求进行施工是监理工程师的主要任务,其中如何控制各类建筑物的位置和尺寸的准确无误,则是测量监理工程师的业务范畴。作为测量监理工程师应对水利水电工程建设中的各个建筑物每一个部位施工的全过程进行加强校核检查,发现问题即时处理。特别对于重要部位更不能有丝毫麻痹大意,应加强测量监督工作,以免给国家和承.包商带来不可估量和不必要的经济损失。测量监理工作对工程质量进行控制,主要采用旁站检查及实际测量方法来进行。旁站检查:根据工程施工难度、复杂性及稳定程度,可采用全过程旁站、部分时间旁站和检查抽查三种形式。对于容易产生错误的部分以及当产生错误时难以补救的部分,还有隐蔽工程等,尤其应该加强旁站检查。实际测童:这是对建筑物的几何尺寸进行控制的重要手段。开工前,承包商要对工程进行施工放样,测量监理工程师应对施工放样的位置、高程按规范要求进行测量复核验收,对不符合要求的要责成进行返工,达到合格者才准予开工。
2.3投资控制在水利水电工程建设中,如何有效地控制投资,监理工程师起着至关重要的作用,也是监理工程师控制实际投资费用的一项重要任务。测量监理要做好投资控制,主要取决于工程量的计量工作。在过去的一些水利水电工程建设中是由施工管理人员根据工程进度及承包商的进度报表而审定的,并不是用严格的测量手段审核工程量。工程进度表所列工程量只是计划(估算)工程量,不能视为承包商为履行其合同义务而完成的最终工程数量,也就是说,工程量清单中的数量并不能作为工程进度款的结算凭证,承包商只能根据实际完成的并为测量监理工程师确认的工作量得到付款。一般合同条款都写明以实际工程量支付费用。由此可见,监理工程师对实际完成的工程量的核算工作显得更为重要。测量监理工程师应用自己测量的手段核实工程量的多少,由业主来支付给承包商的工程费用。需要说明一点,计量时必须严格按照合同中写明的计量细则规定进行,不能按习惯或其它合同外的计量方法去做。所以,在水利水电工程建设中,土建工程的计量测量工作是测量监理工程师的一项主要任务。
2.3.1联合浏量所谓“联合测量”就是在施工前、施工中和施工后,由监理方与承包万测量人员共同进行的测量工作。联合测量的成果必须首先由双方测量人员签认,然后再由测量监理工程师代表审核,签认后方为有效成果。最后根据测量监理工程师代表签认的测量成果计算土石方量、混凝土方量或其它工程量及进度工程款。可见,“联合测量”是在工程开工前、施工中、竣工后等各个阶段中核定各项工程量价值的重要手段,它对于控制工程投资起着极为重要的作用。与此同时,在工程开工前、投标时,施工前的联合测量是工程项目动工的先决条件,应把“联合测量”合理、合法地纳入合同之中,从而把联合测量工作上升到一定的高度。依照FIDIC条款合同中应对测量、计量的方法作出规定。对于联合测量的技术要求,精度等,侧量监理工程师应事先向承包商作出明确规定。测量之前,须对承包商拟采用的测量方法、测量仪器及测量人员、平高控制点的等级、测图比例尺、断面布设方案位置、精度及计算的方法进行审查。联合测量的主要内容是:施工前原始地形地貌、开挖中的不同地质层(如土石)分界线、开挖完成后回填基础面,各种填筑材料分界线,重要工程部位检测、竣工及中间移交工作面现状等。施工期间如要转移承包商,还要在移交前由原承包商、接替承包商、监理工程师测量人员进行三方联合测量。
2.3.2工程量计量在审核工程量时多采用两种方法:①根据双方签认的联合测量成果,承包商和监理工程师分别计算工程量,然后将双方计算的工程量进行比较,如果误差不大,取其平均值,如果误差较大,应查其原因,及时纠正,对不合理的量不予计算。②根据工程师签认的双方联合测量成果,首先由承包商自己计算工程量.然后将测量成果、断面图、计算资料等送到监理单位,由测量监理工程师对这些成果进行检查、核对,对不合理的计量及计算错误进行纠正,按测量监理工程师的审核量进行确认,支付费用。当工程进入转折时,应特别注意设计图纸,对于超挖回填部分不作计量,并应责成回填。施工期间如要转移承包商,应对回填部分的费用扣除。
2.4进度控制所谓进度控制,是指对水利水电工程建设项目的各个建设阶段的工作顺序和持续时间进行规划、实施、检查、协调及信息反馈等一系列活动的总称。在水利水电工程建设项目中,测量监理做好进度控制工作,是非常重要的。例如,对阶段工程工期及单项工程的工期,如果测量工作不能及时、迅速、准确无误地完成测量检测工作,势必会影响进度,增大投资造成拖延工期,致使工程不能按期完成,给业主和承包商造成损失。在汛期到来之前应严格按照施工计划并尽量争取时间抢在洪水到来之前完成计划的工程项目和工程量,要求各项工程特别是大坝要填筑到规定的设计高程,否则会拖延工程进度,使整个工期拖后。如果由于进度高程达不到设计要求造成冲毁已建成的建筑物,损坏施工机械设备及造成人员伤亡,那将会给国家造成极大的损失。因此,在水利水电工程建设中,测量监理工程师应责成承包商严格按设计进度的要求进行控制工程高程,特别是汛期前的高程高度。所以说测量监理工作对控制工程进度也是非常重要的,必须按施工计划要求,及时、准确地完成测量监理工作。实时地掌握工程进度,对工程的投资更好地做到控制作用。
关 键 词:水利工程施工测量
中图分类号:TV文献标识码:A 文章编号:
Abstract: Measurement engineering throughout the project from beginning to end, as a water conservancy project builder, should fully grasp the measurement of knowledge and skills, to assume the project survey, design, construction and management of the task.
Key Words:Water conservancy project; Construction survey.
1引言
工程测量贯穿于整个工程建设,进行任何一项水利工程建设,水电站、大坝、港口和码头的修建等,都需要通过测量来获得有关地区的地形资料。如在某河道上修建电站,首先应有坝址以上该流域内的全部地形图,作为水文计算、地质勘探、经济调查等规划设计的依据。坝址选定后,又必须为设计水工建筑物测绘较为详尽的地形团。兴建时还要进行工程建筑物的施工放样。工程竣工时,检查工程质量是否符合设计要求,又需要进行竣工测量。建成后,在使用管理过程中,还要进行变形观测,以监视运行情况,确保工程安全。
由此可见,在水利工程建设中测量工作贯穿于规划、设计、施工和管理的各个阶段。作为一个水利技术人员必须懂得测量学的基本知识,能进行小区域大比例尺的地形测量工作,掌握阅读和应用地形图的基本知识,以及有关水利工程施工放样方面的基本方法。
2工程概况
文江口电站项目,该电站位于四川省青川县竹园镇境内清江河上,为引水式电站,总装机容量为18。2MW,电站由首部枢纽,引水系统及厂区枢纽三部分组成,引水隧道为马蹄形,洞径4。8米,约长9。4公里,有5条施工支洞,该洞由水电四局承建,我部负责承建厂区枢纽由主厂房,安装间,副厂房,尾水,泄洪闸,大坝组成。其中8孔泄洪闸(2孔冲砂闸6孔泄洪闸)墩高18米,长约20米,弧形闸门。在此项目的施工测量中,负责控制布点,测量放线,施测地形图,形体测量和变形观测,及后期的资料整理,为最终结算准备好每一阶段所应有的竣工资料。
3施工测量概述
施工测量的目的是将设计图纸上工程建筑物、构筑物的平面位置和高程,采用一定的测量方法和精度测设到实地上,作为施工的依据。在施工过程中,需进行一系列的测设工作,以衔接和指导各工序间的施工。施工测量主要包括施工控制网的建立;将设计图上建筑物或构筑物的平面位置和高程标定在实地上,即施工放样;工程的竣工测量以及建筑物的变形观测等。
3.1施工测量的原则
为了保证所测设建筑物、构筑物的平面位置和高程能够满足设计要求,施工测量和地形测绘一样,也要遵循“从整体到局部”、“先控制、后碎部”的原则,即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网,然后以此为基准,测设出各建筑物的平面位置和高程。对于水工建筑物而言,一般先由施工控制网测设建筑物的主轴线,用它来控制建筑物的整个位置。再根据主轴线来测设建筑物的细部,测设细部的精度往往比测设主轴线的精度要高。
3.2施工放样的精度要求
对水利工程建筑物采取施工放样就是把设计图上的建筑物的轴线、细部轮廓点标定到实地,并且进行填挖方量的验收哦测量。一般由基本控制网测设建筑物的主要轴线点和施工水准点,布设成施工方格控制网或者放样网,再以极坐标法、直角坐标法、角度或者距离交会法等平面放样方法和水准测量、三角高程测量等高程放样方法,测设、检测建筑物轮廓点与立模点、填筑点,并且随着施工进度测绘挖填断面,并且计算验收完成工作量。
施工放样的精度与建筑物的大小、结构形式、材料等因素有关。例如,在水利工程施工中,要求钢筋混凝土工程较土方工程的放样精度高,而金属结构物安装放样的精度要求则更高。因此,应根据不同施工对象,选用不同精度的测量仪器和测量方法,即保证工程质量,又不致浪费人力、物力。
4施工控制测量
4.1基本平面控制网
首级平面控制网常用高精度测角网、边角网或者电磁波等形式布设,再以插网、插点或者导线加密。随着GPS应用技术的推广与应用,在许多的大型水利工程施工测量中已经逐渐采用GPS建立平面施工控制网,并且采用动态GPS技术来进行水利测量施工放样工作,这也是有效提高施工测量的技术。
基本网作为首级平而控制,一般布设成三角网,并应尽可能将坝轴线的两端点纳入网中作为网的一条边。根据建筑物重要性的不同要求,一般按三等以上三角测量的要求施测,大型混凝土坝的基本网兼作变形观测监测网,要求更高,需按一、二等于角测量要求施测。为了减少安置仪器的对中误差,三角点一般建造混凝土观测墩,并在墩顶埋设强制对中设备,以便于安置仪器和觇标。
通过实地踏勘、选点后,进行控制网的技术设计及精度评估。经监理工程师审批后,按监理和规范要求进行施测。本工程的平面控制网观测采用GPS静态测量方法进行测量。采用标称精度为±(5mm+1mm/km×D)的美国Trimble 4800 GPS接收机以静态方式进行测量。按《全球卫星定位系统(GPS)测量规范》中C级GPS网的精度实测,其点位中误差不超过±10mm,控制网的平均边长相对中误差不超过1/250000。其具体技术要求(见表1)所示:
级别
项目 C级
卫星高度角(°) ≥15
数据采集间隔(s) 10~30
观测时间 静态定位(min) ≥60
点位几何图形强度因子(PDOP) ≤8
施测时段数 ≥2
有效观测卫星总数 ≥6
时段中任意一卫星的有效观测时间(min) ≥15
表1GPS控制网观测基本指标
4.2坝体控制网
混凝土坝采取分层施工,每―层中还分跨分仓(或分段分块)进行浇筑。坝体细部常用方向线交会法和前方交会法放样,为此坝体放样的控制网-定线网,有矩形网和三角网两种,前者以坝轴线为基准,按施工分段分块尺寸建立三角网作为定线网。
(1)矩形网。矩形网是由若干平行和垂且于坝轴线的控制线所组成,格网尺寸按施工分段分块的大小而定。在测设矩形网的过程中,测设直角时须用盘左、盘有取平均,丈量距离应细心校核,以免发生错误。
(2)三角网。如图1所示为由基本网的一边AB(拱坝轴经两端点)加密建立的定线网ADCBFEA,各控制点的坐标(测量坐标)可测算求得。但坝体细部尺寸是以施工坐标x0,y为依据的,因此应根据设计图纸求算得施工坐标系原点0’的测量坐标和0’x的坐标方位角,按坐标换算公式换算为便于放样的统一坐标系统。
图1 定线三角网示意图
4.3高程控制
对于高程控制网一般为高精度的水准网,然后以较低登记的符合水准路线或者结点水准网加密,地形起伏较大时则采用电磁波三角高程测量代替适当等级的水准测量。对于水利工程施工测量的高程控制分两级布设,其基本网是以整个水利枢纽的高程控制而定。视工程的不同要求按二等或三等水准测量施测,并考虑以后可用作监测垂直位移的高程控制。作业水准点或施工水准点,随施工进程布设,尽可能布设成闭合或附合水准路线。作业水准点多布设在施工区内,应经常由基本水准点检测其高程,如有变化应及时改正。
5混凝土坝清基开挖线的放样
清基开挖线是确定对大坝基础进行清除基岩表层松散物的范围。它的位置根据坝两侧坡脚线、开挖深度和坡度决定。标定开挖线一般采用图解法。和土坝一样,先沿坝轴线进行纵横断面测量,绘出纵横断面图,由各横断面图上定坡脚点,获得坡脚线及开挖线。
实地放样时,可用与土坝开挖线放样相同的方法,在各横断面上由坝轴线向两侧量距得开挖点。如果开挖点较多,用大平板仪测放也较为方便。方法是按一定比例尺将各断面的开挖点绘于图纸上,同时将平板仪的设站点及定向点位置也绘于图上。
在清基开挖过程中,还应控制开挖深度,在每次爆破后及时在基坑内选择较低的岩面测定高程(精确到厘米即可),并用红漆标明,以便于施工人员和地质人员掌握开挖情况。
6坝体的立模放样
6.1坡脚线的放样
基础清理完毕,可以开始坝体的立模浇筑,立模前首先找出上、下游坝坡面与岩基的接触点,即分跨线上、下游坡脚点。采用逐步趋近法进行坡脚线的放样。
6.2坝的立模放样
在坝体分块立模时,应将分块线投影到基础上或已浇好的坝块面上,模板架立在分块线上,因此分块线也叫方模线,但立模后立模线被覆盖,还要在立模线内侧弹出平行线,称为放样线,用来立模放样和检查校正模板位置。放样线与立模线之间的距离一般为0.2~0.5m.
6.3.混凝土浇筑高度的放样
模板立好后,还要在模板上标出浇筑高度。其步骤一般在立模前先由最近的作业水准点〔或邻近已浇好坝坝上所设的临时水准点)在舱内测设两个水准点,待模板立好后由临时水准点按设计高度在模板上标出若干点。并以规定的符号标明,以控制浇筑高度。
7施工测量成果检测
依据国家测绘标准和《水电水利工程施工测量规范》(DL/T5173-2003)的作业规程和精度要求,及时准确地完成对各施工部位的重要测量点线(如轴线点、孔洞中心线、主体建筑物基础块和预埋件的立模点、大型金属结构、设备安装基准点等)和监理认为需要检查的测量成果,以及从自身的业务角度出发,对施工中某些重要点线成果产生怀疑时进行复核。复核前对施工所涉及的的各类测量资料、图纸及时调阅,并再实施检测。
为保证检测的准确性,对必须用到的测量基准点进行严格的检查和复测。轴线点、主体建筑物基础块和预埋件立模点等的复核在等级控制点上设站,也可在以等级控制点为依据重新测设的测站点上设站,采用全站仪(测角精度为0.5″测量,测边精度为(1mm+1mm/km×D))采取极坐标法进行正、倒镜观测,取平均值作为测量成果,在有必要时采用双极坐标法进行正、倒镜观测,若2次极坐标观测成果较差小于5mm取平均值作为测量成果,大于5mm则重测。根据大型金属结构相对精度要求高(±0.53mm)的特点,着重检查安装点相对轴线(如孔中线、门槽中心线等)及安装点相互的几何尺寸(包括高差)的精度,检测使用全站仪及经过鉴定的钢带尺进行,高程检测采用Leica DNA03数字水准仪及NA2光学水准仪进行。
8结语
施工测量是工程施工必不可少的环节,而其测量的精度直接影响到工程实施海后是否符合原设计意图。鉴于此重要性,文章通过结合实例以及笔者测量实践经验,提出水利工程施工测量相关技术,以及相应的测量要点,以有效地提高测量精度,为同类工程提供有价值的参考。
参考文献:
[1] 谢先明.水利水电工程测量技术的研究[J].淮北职业技术学院学报,2010,28(06):118~119.
[2] 陈永亮.浅谈GPS高程测量技术在水利工程测量中的应用[J].价值工程,2011,27(01):31~33.
【关键词】水利水电 测量技术 工程
工程测量技术在水利水电工程的规划阶段、设计阶段、施工阶段、运转阶段都有所应用,从中便可以看出,工程测量技术对水利水电工程的影响有多大。近年来,我国的水利水电工程测量技术发展的十分迅猛,出现了很多好的工程测量技术,本研究将介绍一些水利水电工程测量技术以及这些水利水电工程测量技术的发展趋势,希望本研究所阐述的内容能够对水利水电工程测量技术的发展、水利水电工程施工质量的提升有所帮助。
1 水利水电工程常用测量技术
1.1 控制测量技术
随着科学技术的发展,水利水电控制测量由传统控制测量过渡到现代控制测量模式,即以GPS 等空间定位技术为主、传统测绘方法为辅,快速高效、高精度确定空间点位的三维坐标。水利水电工程控制测量按水利水电工程阶段和服务内容划分为测图控制网和专用控制网两种类型,包含平面控制和高程控制两方面测量技术。水利水电工程平面控制网测量技术由传统的三角网发展为三边网、边角网、导线网、混合网等现代控制网测量技术,大区域测图控制网基本采用GPS 控制网技术,中小区域测图平面控制网采用GPS 控制网作为首级网或采用多种设备观测的混合网。水利水电工程高程控制网测量仪器从光学水准仪发展到自动安平水准仪再到数字水准仪、液体静力水准系统。观测方法从人工读数发展到自动读数纪录、自动观测,作业方式从单一的几何水准发展到测距三角高程、静力水准、GPS拟合水准等多元作业方式。
1.2 水下地形测量技术
水下地形测量技术一般会选用以下几种定位技术:RTK 定位技术,CORS 定位技术,等。这类定位技术的优点:(1)准确率高;(2)工作效率高;(3)工作强度低;(4)自动化程度高;(5)可整天工作。
2 GPS 定位技术
GPS定位技术以空间定位为主,传统测量技术为辅。能快速高效的确定个空间点的三维坐标。
2.1 GPS 水准点在整个测区中均匀分布
因为拟合是建立在已知的GPS水准点基础上的,水准点的精度和分布很大程度上决定所确定模型的准确程度。GPS水准点分布均匀,模型可客观地反映整个测区的高程异常情况。局部分布,模型较大程度上反映该局部的情况,而较少反映整体网型的情况。
2.2 GPS水准点的精度要求较高
GPS测量是利用独立的基线矢量进行解算,几乎不受传统的误差影响。并且可以采用多次重复观测的方法,降低误差。据分析,采用四等集合水准联测的误差,约占GPS高程拟合误差的30%左右。因此,应根据项目精度要求,尽可能提高水准联测的精度。
2.3确保高精度结果
外业观测时要充分考虑到影响GPS测量精度,有时可能GPS水准点分布不均匀,但计算的外、内符合精度较高。在这种情况下,建议重新选择分布较为均匀的GPS水准点作为已知起算点,重新计算,这样可能丧失了一定的精度,但保证了整个测区待求点确定正常高的精度。
2.4受环境影响小
GPS受天气条件,如雨雪、云雾、大风的影响甚微。有风雨雪的天气,GPS天线的防水密封装置设备照样能正常运转,工作效率提高,观测简单轻松,定时读取数据即可。
3 水利水电工程测量
3.1 工程的首级控制基准点一般由业主单位向承建单位提供
承建单位要对上述基准点成果进行复核,并将复核结果以书面开工向监理机构报告,如有异议,由监理机构转报项目法人进行核实,经检查确认无误后,以书面形式通知承建单位才能启用该成果。
3.2 应根据施工需要加密控制点
承建单位应根据施工需要加密控制点,并应在施测前7 天将作
业方案报监理机构审批,施测结束后,将外业记录、控制点成果及精度
分析资料报监理审核。该成果必须经监理机构批准后才能正式启用。
3.3 负责保护并经常检查已接收的控制点
承建单位应负责保护并经常检查已接收的控制点,一经发现有位移或破坏,及时报告监理工程师,在监理工程师及业主指示下采取必要的措施予以保护或重建。若施工需要拆除个别控制点,承建单位应提出申请,报监理机构和业主批准。
4 加强水利水电工程测量监管
4.1 加强队伍建设,提高工程测量人员素质?。
随着水利建设规模的日益扩大、水利工程质量要求的不断提高以及新测量技术和仪器的发展与应用,必须采取有效措施加强水利工程队伍建设,提高工程测量人员素质。:由于水利工程测量属于专业性较强的技术工作,应持证上岗。水利主管部门要组织工程测量人员上岗培训、考核,给合格者发从业资格证,同时对水利企业工程测量人员资格审查。?
4.2把工程建设监理纳入日常的监理工作。在履行水利工程施工质量监控过程中,要切实把水利工程测量成果的检查与验收纳入日常管理。在对工程测量质量监控中,一定要坚持“事前控制”的原则,加强对工程测量的监控。
4.2 测量监理工作的重要性
测量监理工作是工程建设实行全过程、全方位、全天候的质量监督和管理,是工程建设的重要内容,也是建设监理常用的控制方法和手段。所以,测量监理工作对水利水电工程建设的投资、进度、质量控制等关键问题起着极重要的作用。
4.3如何做好工程建设各个阶段的监理工作
4.3.1测量监理工作是以合同为依据、以质量控制为根本,加强自身监理测量队伍建设,提高监理测量水平,做好工程建设各个阶段的监理工作。其内容包括监理职责、工作方法、步骤、手段以及保证质量应采取的必要对应措施等。
4.3.2鉴于工程测量有误,则工程质量肯定有问题的关系,在对工程测量质量监控中,一定要坚持“事前控制”的原则,对工程建设进行整体控制。采取抽检、复测、旁站、巡视等有效的监控措施,加强对工程测量的监控。对主要的工程测量放样,一定要复测,测量成果合格方可进行下一道工序的施工;。
4.3.3工程测量成果经监理测量检测后,对检测结果应给予认定,经双方测量人员签字,作为工程竣工验收、工程质量等级评定的技术资料。加强对水利工程测量的监控,可有效地杜绝工程测量事故,既有利于促进水利企业测量管理的健全和测量人员素质的提高,也有利于监理测量水平的提高。
6 结论
水利水电测量技术是一种全方位测量工作的科学技术,随着各种测量技术的发展,水利水电工程测量技术也得到了极大的发展。随着测量技术向数字测量技术的护转化,测量的数据采集将实现自动化、实时化、数字化,测量数据管理实现科学化、标准化、规格化,测量数据传播与应用实现多样化、网络化、社会化.
参考文献:
[1]王晏民,洪立波,张健.测绘新技术在工程测量中的应用[J]. 中国新技术新产品,2010(12):22-24.
1水利水电工程特点
水利水电工程是一项系统性很强的建设项目。在施工的过程中受到很多因素的影响,既有人为因素,又有自然因素。自然因素主要是指水利水电工程多建在湖泊、沿海、河道等地及周边区域,这些地方的地质条件复杂,工程建设有很大的难度。人为因素主要是指任何工程都是由人来具体操作完成的,在工程的组织、决策、操作等方面,人都直接参与其中。水利水电工程在蓄水、泄水、挡水方面发挥着巨大的作用,自然对工程的质量提出更高的要求,特别要加强在防渗、承压、抗裂方面的施工管理。工作人员要按照水利水电工程的技术规范,采取专门的措施以保证工程的质量。此外,水利水电工程对地基的要求也比较严格,既需要有足够的强度,又要有足够的抗渗性、耐久性。这也给工程施工带来了一定的难度。因此,在工程施工中,既要对自然因素进行全面分析,又要发挥人的积极性和主观能动性,把水利水电工程建设好、利用好。
2水利水电管理的内涵
2.1重视安全管理
对水利水电工程而言,建设是基础,管理是关键。安全是一切工作的生命线,必须要时刻牢记。水利水电工程数量多,对国家经济影响大,必须要做好安全管理。首先要加强对员工的安全教育,提高他们的安全意识。通过开设安全教育课程、印发安全教材、现场讲解、悬挂条幅等方式,强化施工人员及管理人员的安全教育与培训,提高工作人员的安全意识。这样的培训应该是有计划、长久的工作,要把措施真正落到实处,而不应该只是走形式。其次要加强施工现场的安全管理,加大安全监管的力度。通过增加巡查的次数、查看制度落实情况、检查施工安全技术措施落实情况,及时发现并消除安全隐患,提高企业的安全管理水平。
2.2强化质量管理
质量是企业的生命线,是企业实现可持续发展的根本保证。提高工程质量,运用质量管理体系、手段和方法所进行的系统管理。水利水电工程投资大、使用周期长,必须强化工程的质量标准,才能投入交付使用,发挥最大效益,满足国家、社会的需求。工程的测量管理是质量管理的重要一环,它为建设项目提供了数据和图纸,没有它,任何工程都无法顺利开展与完成。因此要从提高测量放线人员的素质抓起,强化工作人员的质量意识。并通过增加测量仪器成本投入、引进先进的测量工具等方式,全面加强工程测量管理,确保测量的精确度。只有这样,才能保证工程的质量,并对工程的质量进行系统化的管理。
2.3实施控制管理
对项目成本的管理控制能够降低工程成本,实现工程利益的最大化。这就需要决策管理者运用一定的科学方法,对水利水电工程作出科学的评估。这样能够减少决策的盲目性,帮助管理者提高决策的科学性,便于管理者选择最佳方案,作出正确决策。成本预测是企业全面成本管理的首要环节,事后的计算分析存在严重的滞后性,已经远远不能适应现代化的需要。应将成本工作的重心转移到事前控制上。这样能够为工程企业有效地降低成本、提高经济效益。
2.4优化风险管理
风险是无处不在的,它总是伴随着企业经营活动的始终。如何将风险降到最低或消除,这是水利水电工程管理中必须要考虑到的问题。首先,要降低风险,就必须能够识别风险。作为风险管理的基础,风险的识别要综合各种可能发生的情况,以便更好的进行控制。其次,风险管理要着眼于风险控制,水利水电工程管理部门要采用积极的措施来控制风险。要通过制定切实可行的应急方案,编制多个备选的方案等方法来进行,如果风险真的来临,要按照预先的方案实施,将损失控制在最低限度。最后,风险管理要学会规避风险。通过设立现代激励机制、做好人才备份工作等,降低员工流失的风险,从根本上消除风险因素。
3水利水电工程的现代化管理技术
3.1GPS定位技术
GPS是利用导航卫星进行测距、测速和定时,为用户提供高精度位置和时间信息的空间无线电导航系统。它具有实时性、连续性、全能性。传统的测量方法很难保证在特殊地区获得的数据的精度,尤其是在地形条件复杂的山区,而且传统的测量方法效率低下,不能及时了解水利工程的变化情况。GPS的出现和应用使这些问题迎刃而解。如在截流施工中,水下地形测量就是一个很大的难题。水下地形资料的准确性对水利工程建设十分重要,然而水下地形条件复杂,传统测量不仅工作量大,测量的范围有限,而且精度不高,不能满足工程建设要求。GPS技术却能准确测量出水下地形的数据,保证工程的顺利进行。其工作原理就是利用静态GPS测量系统进行施工控制测量。在精度问题上,尽量构成等边三角形,不用考虑点和点之间的通视问题。经过几十年的发展,GPS在测量精度、速度、效率等方面都获得了长足的发展,不仅能够满足工程测量的需求,也给测绘技术带来了全方位的变革。GPS技术能够提高测量的可靠性,降低作业强度,适应现代水利水电工程的要求。
3.2AutoCAD设计技术
AutoCAD是一种通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作的计算机辅助设计软件,它可以用于绘制二维制图和基本三维设计,在具体的水利水电工程建设中应用广泛。尤其是在工程资料中的应用优势更加明显。手工绘图需要准备三角板、丁字尺、曲线板等会图工具,不仅费时费力,而且经常出错。用CAD绘图只要动一动鼠标就可以完成,且画面整洁统一,既方便又美观。而对于难度较高的工程图,工作人员可利用已有的图库进行简单的改造就可以得到,制图的效率大大提高。不仅如此,用CAD绘制的图象文件可以直接储存在软件、硬盘上,并能够根据不同的用途进行分门别类的整理保存,保存时间长,保管起来极其方便。CAD设计技术在水电工程制图中的广泛应用,极大地节省了工作人员的时间,提高了工作效率。
3.3数据库技术
对工程建设的数据和信息进行更好的测算和利用,最为有效的方式就是通过数据库技术进行调整。所谓的数据库技术就是从大量的、原始的数据中推导出有价值的信息,为以后的行动和决策提供必要的依据,并将大量有价值的数据保存起来,为人们提供更宝贵的信息资源。水利水电工程建设管理中存在大量的数据。这些数据信息量大,识记起来较难,这就要发挥信息技术的作用,特别是GIS技术在水利水电工程中发挥着越来越重要的作用。它不仅能够减少工作人员的工作量、提高工作效率,更能促进工程测量技术的进一步发展,为社会带来更多的综合效益。但也应看到GIS系统存在的一些不足之处,要通过加快发展数据库技术,为水利水电工程更好的发展提供技术保障。
4结语