蜀河水电站厂顶溢流式厂房工程施工测量技术与应用

蜀河水电站厂顶溢流式厂房工程施工测量技术与应用
张燕王俊超
摘要蜀河水电站采用厂顶溢流式厂房布置形式，该类坝型采用了溢流坝与厂房重叠布
置形式，能够在狭窄的河谷上布置电厂，大幅度缩短了枢纽建筑物坝顶长度。

本文简要介
绍了蜀河水电站厂顶溢流厂房施工测量的方法，并对关键的作业步骤作了具体的叙述；总
结了在蜀河水电站厂顶溢流厂房工程施工测量中测量技术应用和创新，新的施工坐标转换
方法等，为类似工程施工提供借鉴。

关键词蜀河水电站控制测量excel施工坐标转换流道放样
1 工程概况
陕西汉江蜀河水电站工程由中国大唐集团投资兴建，位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站。

枢纽内安装6台46MW灯泡贯流式机组，枢纽布置采用了厂顶溢流式厂房布置方案。

蜀河水电站的主要任务是发电，并兼顾航运，工程规模为二等大（2）型。

厂房工程于2008年2月1日开工，2009年12月30日首台机组发电，2010年10月31日完工，工期33个月。

2 控制测量
2.1 平面控制测量
2.1.1 导线布设形式
我部根据业主提供的测量成果(TS03,TS05,TS08,TS07)，结合现场地形，采用了附合导线布设形式,TS03 → TS05 →CF01 → CF02 →TS08 → TS07,详见控制网图形。

2.1.2 观测
水平角观测所采用的仪器为尼康DTM-532,其测角中误差为2",测距中误差为±
(2mm+2ppm),观测目标采用的是照准觇牌,水平角观测为六个测回.观测过程中,我们严格按照规范要求进行,最终的观测结果满足精度要求.
2.2 高程控制测量
2.2.1 布设形式
根据水利水电工程施工测量规范(DL/T5173-2003),高程控制测量中,可以采用光电三角高程导线测量代替三、四等水准测量,因此我部对整个测区的四个控制点CF01, CF02, TS08，TS07的高程进行了光电三角高程测量.
2.2.2 观测
竖直角观测采用的仪器为尼康DTM-352,其测角中误差为2",根据跨河光电三角高程测量的规范要求,竖直角共观测了四个测回.
边长观测为4个测回,边长观测时已将当时的气压及温度同时观测,并将其气象数据依次输入(气压最小读数为1hpa,温度最小读数为1°C),以便仪器自动进行气象改正;竖直角观测为4个测回,目标采用觇牌,仪器高与目标高的测量精度不大于2mm.
2.3 数据处理
2.3.1 水平方向值
我们对水平方向观测值数据进行了处理, 最大点位误差[CF02]=0.0063 (m)，最大点间误差=0.0164(m)，角度闭合差=0.28",限差=±4.067"
2.3.2 距离改正及归化
外业观测的斜距需进行各项改正:其中气象改正在观测过程中通过仪器自身进行了自动改正,利用△S=a+b*S0(a=±0.9 mm为固定误差, b=±1.55 mm/km为乘常数, S0为观测斜距)对经过气象改正后的斜距进行常数改正,在气象改正和常数改正之后,再利用观测的竖直角对改正之后的斜距进行倾斜改正,最后再将倾斜改正之后的距离投影到工程所在的203.5m高程面上.
2.3.3 用南方平差易，进行控制网(平面)平差报告
3 施工坐标系的转换
在施工中，发包方常常提供给我们的是大地坐标，数据很大，不利于现场位置的放样，如何快速进行施工坐标系和大地坐标系的转换，我们在蜀河厂房施工中尝试了运用excel
其中A为原点坐标，
B为方面公式：
aAB=180-90*SIGN(7915.8850-8167.9661)-DEGREES(ATAN((5536.7530-5540.601)/ (7915.8850-8167.9661)))=298.3740097
公式：SX=(DX-5400.601)*COS(RADIANS(aAB))+(DY-8167.9661)*SIN(RADIANS(aAB)) SY=-(DX-5400.601)*SIN(RADIANS(aAB))+(DY-8167.9661)*COS(RADIANS(aAB)
DX=5400.601+SX*COS(RADIANS(aAB))-SY*SIN(RADIANS(aAB))
DY=8167.9661+SX*SIN(RADIANS(aAB))+SY*COS(RADIANS(aAB))
这样把公式列在excel里面，就能方便进行施工坐标系和大地坐标系的转换。

4 施工放样的测量
这里我们主要以尾水出口流道为例讲述流道的放样。

出口流道宽度为11.2m，高度为10.6m，出口底板高程173.70m。

流道出口布置了尾水事故检修门。

尾水出口流道典型的圆变方结构，是厂房工程结构最复杂的部位，也是本工程的最大难点。

模板加工制作和安装都采用整体制作和安装，精度要求在±２mm，所以给测量控制提出了更高的要求。

尾水流道桩号范围为坝下0+41.233～坝下0+62.4，总长21.167m，也就是尾水流道在坝下41.233断面处结构为Ø4.142m的圆，在坝下0+62.4处断面处的结构为11.2*10.6的长方形。

详见厂房尾水出口流道平面图、厂房尾水出口流道立面图和厂房尾水流道正视图。

由图可以看出，厂房尾水出口流道的圆变方实际是流道的四个角由Ø=4.142m的1/4的圆变渐变为Ø=0m，所以只要求出各个变化元素的变化率就能够求出任意位置的要素。

尾水流道各变化元素统计表
流道程序如下：
Lbl 1
X:Y:Z
｛XYZ｝
U”ZX”: ZX表示轴线的首字母
M=ABS(X-U) m 标示到轴线的偏差值
X≤46.851→Goto 2◢≠→X≤53.544→Goto 3◢≠→X≤57.179→Goto 4◢≠→X ≤60.973→Goto 5◢≠→X≤62.4→Goto 6◢⊿
Lbl 2
I=（4.142-3.458）÷(46.851-41.233) 半径的变化率
R=4.142-(Y-41.233)×I 每个断面的半径
J=(1.098-0)/(46.851-41.233) 内切线的变化率
N=0+J*(Y-41.233) 每个断面圆弧与直线的内切线的x
Goto 1
Lbl 3
I=（3.458-2.623）÷(53.544-46.851) 半径的变化率
R=4.142-(Y-46.851)×I 每个断面的半径
J=(2.429-1.098)/(53.544-46.851) 内切线的变化率
N=1.098+J*(Y-46.851) 每个断面圆弧与直线的内切线（也就是圆心的x水平坐标）
Goto 1
Lbl 4
I=（2.623-1.977）÷(57.179-53.544) 半径的变化率
R=2.623-(Y-53.544)×I 每个断面的半径
J=(3.343-2.429)/(57.179-53.544) 内切线的变化率
N=2.429+J*(Y-53.544) 每个断面圆弧与直线的内切线的x
Goto 1
Lbl 5
I=（1.977-0.984）÷(60.973-57.179) 半径的变化率
R=1.977-(Y-57.179)×I 每个断面的半径
J=(4.616-3.343)/(60.973-57.179) 内切线的变化率
N=3.343+J*(Y-57.179) 每个断面圆弧与直线的内切线的x
Goto 1
Lbl 6
I=（0.984-0）÷(62.4-60.973) 半径的变化率
R=0.984-(Y-60.973)×I 每个断面的半径
J=(5.6-4.616)/(62.4-60.973) 内切线的变化率
N=4.616+J*(Y-60.973) 每个断面圆弧与直线的内切线的x
K=（5.6-4.142）/（60.973-41.233）宽度的变化率
W=4.142+K*（Y-41.233）宽度
Q1=（5.3-4.142）/（60.973-41.233）高差的变化率
Q=4.142+（Y-41.233）*Q1 高差
A=Abs(Z-179)
M≤N→E=A-Q 高程的偏差
Y≥U→V”Y,”=U+N ◢判断是在左边还是右边
≠→V”Y,”=U-N◢
Z≥179→ O=179+Q-R◢计算圆心高程
≠→O=179-Q+R◢计算圆心高程
“DR=”:√((Z-O)2+(X-N)2)-R◢内切线的边其实就是圆心的x
“CZGZ=”√(R2-(X-N)2)-(A-O)
“SPGZ=”√(R2-(A-O)2)-(X-N)
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5 结语
通过上文所述施工测量过程，蜀河电站厂房施工测量工作完全符合测量规范要求，用excel进行施工坐标系的转换，速度快、效率高，能够对厂房的各个施测位置进行快速放样；通过尾水出口流道程序的编制，保证了模板的放样精度，实现了厂顶溢流式厂房快速施工，使得发电目标按如期实现，取得了良好的社会效益和经济效益。