全站儀收斂觀測在溪洛渡水電站地下洞室施工中的應用

1、<p>　　全站儀收斂觀測在溪洛渡水電站地下洞室施工中的應用</p><p>　　摘 要:地下洞室開挖期間的施工收斂監(jiān)測是隧道圍巖變形監(jiān)測的必測項目。大型洞室開挖采用全站儀非接觸方法代替鋼尺收斂計直接量距方法進行收斂觀測的優(yōu)點很多，安全、高效率、高精度，可降低工程造價，節(jié)省人力、物力和財力。本文以金沙江流域溪洛渡水電站地下洞室群中尾水洞開挖為例，介紹了應用全站儀自由設站非接觸方法進行收斂觀測的原理和實施

2、方法,并對測量數(shù)據(jù)精度進行了分析。 </p><p>　　關鍵詞： 全站儀；自由設站；大型洞室；收斂觀測；溪洛渡 </p><p>　　Abstract: underground cavern excavation convergence monitoring period is the necessary items of the surrounding rock deformation

3、 monitoring. The advantages of using total station non contact method instead of monitoring the convergence gauge distance method is convergent observation of many large cavern excavation, safety, high efficiency, high p

4、recision, reduce cost, save manpower, material and financial resources. Taking the underground caverns of tailrace tunnel excavation in Xiluodu Hydropow</p><p>　　Keywords: total station; free station; large

5、cavern; convergence of observation; </p><p>　　中圖分類號： [TM622]文獻標識碼：A </p><p><b>　　1工程簡介 </b></p><p>　　金沙江溪洛渡水電站工程位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界處的金沙江干流上，是以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運條件等功能。溪洛渡水

6、電站共18臺機組，分左右岸兩個地下廠房，總裝機容量12600MW。溪洛渡水電站廠房里的所有結(jié)構(gòu)物均分布于地下，具有世界上最大的地下洞室群。僅左岸尾水洞就有9條支洞，3條主洞，呈叉形分布，尾水洞開挖斷面大小介于14m×18.5m與20m×22m之間。 </p><p>　　根據(jù)設計要求，溪洛渡水電站地下洞室在開挖施工期間需進行施工期收斂監(jiān)測。結(jié)合該工程洞室開挖較大的特點，在該工程中選用高精度全站

7、儀實施收斂觀測。 </p><p>　　2全站儀進行收斂觀測原理與方法 </p><p>　　2.1全站儀收斂觀測的原理 </p><p>　　全站儀進行收斂觀測，就是通過測量收斂監(jiān)測點的坐標，計算出收斂監(jiān)測點之間距離的變化（收斂監(jiān)測點間的位移量）來進行收斂觀測。在測量方法上，為了避免全站儀設站時的儀器居中誤差，我們使用自由設站的方式來測量收斂點的坐標。 </

8、p><p>　　收斂點距離如下（公式（1））計算： </p><p>　　-------------公式（1） </p><p>　　其中,,)、,,)分別為點A、點B的空間坐標。 </p><p>　　2.2全站儀收斂觀測的方法 </p><p><b>　　1）布設監(jiān)測點。 </b></p&

9、gt;<p>　　對于收斂監(jiān)測點的布設, 按設計圖紙及有關規(guī)范規(guī)定的布置選好點位。盡量保證將一條斷面上的收斂點布設在同一里程上，將反光片牢固粘貼在監(jiān)測點上，然后用油漆做上標記并對每個點進行編號。 </p><p><b>　　2）現(xiàn)場測量。 </b></p><p>　　使用自由測站的方法，量測監(jiān)測點的坐標，正倒鏡各測一次。首次測量時要多測量幾組原始數(shù)據(jù)

10、求其平均值作為初始值便于以后計算時所用。按照設計要求的間隔時間定期對監(jiān)測點進行測量，記錄每次的坐標。 </p><p><b>　　3）數(shù)據(jù)處理。 </b></p><p>　　①根據(jù)收斂點測量出的坐標，計算出監(jiān)測點間的相對距離。作為測線②對應每條測線，比較不同時間量測線長的差值。③建立收斂監(jiān)測點的位移量計算表。 </p><p>　　4）圖表

11、分析變化趨勢。 </p><p>　　通過在表格中插入累計收斂和本次收斂以及收斂速度與時間關系的函數(shù)圖象來形象反映變化趨勢，因此，根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制位移與時間的關系曲線，可以較直觀地看出圍巖位移變化的情況，并初步判斷圍巖是否趨于穩(wěn)定或出現(xiàn)異常情況。 </p><p><b>　　3應 用 </b></p><p>　　以溪洛渡水電站尾水洞開挖施工

12、期收斂監(jiān)測為例。根據(jù)設計的要求，溪洛渡水電站尾水洞開挖期間收斂監(jiān)測點布設在斷面的頂拱以及邊墻上，由于尾水洞開挖的斷面凈空很大，因此，使用傳統(tǒng)鋼尺收斂計進行觀測, 人為因素對量測精度影響較大, 量測質(zhì)量不穩(wěn)定,因此采用全站儀進行收斂觀測。 </p><p>　　溪洛渡電站的尾水延長段開挖斷面為15m×18.5m，按照臺階開挖方法分三層開挖。根據(jù)設計方案，在尾水延長段樁號0+130斷面的頂拱上按照布點要求布

13、設了5個收斂監(jiān)測點，如圖（1）所示： </p><p>　　圖（1）收斂監(jiān)測斷面布置示意圖 </p><p>　　布點結(jié)束后，進行首次觀測，分別記錄5個收斂監(jiān)測點的相對坐標，并計算出測線長的首次值，如表（1）： </p><p>　　表（1）收斂觀測位移量計算表 </p><p>　　根據(jù)設計要求的監(jiān)測頻率，對收斂監(jiān)測點進行測量，對每次測量的

14、數(shù)據(jù)進行計算處理后，得出累積位移量和期間位移量，如表（2）： </p><p>　　表（2）累積位移量和期間位移量計算表 </p><p>　　將測量數(shù)據(jù)進行處理后，分別繪制每個測線的時間——累積位移量曲線，便于我們直觀的看出圍巖位移變化情況，并初步判斷圍巖是否趨于穩(wěn)定或出現(xiàn)異常情況，圖2顯示的是測線S(3-1)的累積位移值與時間的曲線圖。 </p><p>　　圖

15、（2）累積位移量曲線圖 </p><p>　　根據(jù)圖（2）就可以分析圍巖變化趨勢，為開挖支護提供信息依據(jù)。 </p><p>　　4全站儀收斂監(jiān)測的誤差分析以及提高精度的措施 </p><p>　　4.1 全站儀收斂觀測主要誤差 </p><p><b>　　1）儀器對中誤差 </b></p><p&

16、gt;　　由于儀器是自由設站，不需要對中，因此該項誤差近似為0，可忽略不計。 </p><p><b>　　2）坐標誤差 </b></p><p>　　全站儀的坐標計算主要通過測角及測距來進行的, 故坐標的誤差由測角誤差和測距誤差組成。通常監(jiān)測使用的全站儀測角精度很高, 以測角誤差為2”的全站儀為例, 測站點與監(jiān)測點的最長距離S= 20m, 那么影響在水平收斂方向上最

17、大的誤差M= 2Ssin(2” ) = 0.19mm; 可以適當增加角度測回數(shù)和縮小測站點與監(jiān)測點的距離來提高測角精度。 </p><p>　　3) 測站與反光片空間位置關系引起的誤差 </p><p>　　全站儀觀測時測量精度與測量視線和反光片夾角有很大關系。設視線與反光片面的夾角為θ,θ角越小,光電波被反射回來的概率越低, θ角越接近90°,光電波被反射回來的概率越高。所以θ

18、角越小,測量精度越低,且不易得到測量數(shù)據(jù); θ角處于45°~ 90°之間, 測量精度高, 也易得到觀測數(shù)據(jù); 特別在基本垂直于反射面時, 精度最高。 </p><p><b>　　4) 儀器誤差 </b></p><p>　　儀器的測距測角誤差。對于同一臺儀器，在一個時間段內(nèi)其測距測角誤差是一個固定值。每次測量用同一臺儀器觀測可消除該誤差影響。 &

19、lt;/p><p>　　5）通過誤差計算分析，當測距中誤差小于0.2mm、天頂距中誤差小于0.5″、水平方向角中誤差小于0.5″，且斜距小于30米時，可以使得全站儀收斂測距的綜合誤差小于0.5mm 。 </p><p>　　4.2提高精度的主要措施 </p><p>　　為提高精度，在觀測作業(yè)時，設站時應使盡量使設站點與監(jiān)測點距離小且盡量使視線與反光片表面角度夾角大些，

20、并且應增加測回數(shù)，每次觀測應使用同一臺儀器，盡量設站在大概同一位置，減小各種誤差影響。 </p><p><b>　　5結(jié)語 </b></p><p>　　通過在溪洛渡水電站尾水洞開挖施工期間的實際應用可知:利用高精度全站儀進行非接觸式收斂觀測，在數(shù)據(jù)精度上完全可以達到收斂監(jiān)測的要求，尤其是對于大型洞室開挖，利用全站儀進行收斂觀測無論是在工作難度、工作量上比傳統(tǒng)收斂計

21、觀測都大量減少，降低了作業(yè)成本，而且很大程度提高了工作中的安全性。這種方法值得在大型洞室開挖收斂觀測作業(yè)中推廣。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　1.《工程測量學》 李青岳 陳永奇 測繪出版社 </p><p>　　2.《水電水利工程施工測量規(guī)范》 DL/T 5173-2003 </p>&