大学课程设计

1、三峡和葛州坝大坝监测课程设计目录2刖言2主要内容3三峡水利枢纽4【1】工程概况4【2】三峡水利枢纽特点4工程规模宏大4防洪和经济效益显著4【3】施工测量5建立测区工程测量控制网6建立局部工程测量控制网6左岸电站厂房及电站大坝区施工测量6隔河岩与葛洲坝水利枢纽工程61 .葛洲坝水利枢纽工程6【1】工程概况6【2】综合效益：6发电6航运7其他方面7【3】技术难题7泥沙淤积问题7基岩软弱夹层加固处理7【4】安全监测管理体制7大坝安全监测的目的任务7观测项目及测次71大坝水平位移观测82大坝垂直位移观测82 .隔河岩水利枢纽工程8【1】工程概况8【2】隔河岩水利枢纽工程的变形监测8水平位移监测网8垂直

2、位移监测网8三.结语8综合评语：9一.刖言这次的宜昌集中教学实习是在学习过工程测量还有变形监测的基础上的一次实践和 工程观摩，让我们看到了水利工程测量的方法。主要的目的是为了了解大型水利水电枢纽工 程的总体布局，以及大型工程在规划设计，施工建设和运营管理阶段的测量工作，加深对课 堂教学内容的理解。对施工控制网的布设，施工期的施工测量，水利枢纽工程特别是大坝的 外部和内部的变形观测与数据处理等有更深刻的认识。水力发电是清洁的能源。据测算，每发1千瓦时火电要向大气中排放0. l公斤二氧化碳。燃煤发电还排放出许多其它有害气体和大量灰尘，产生大量废灰、废渣。大力开发水力发电 来取代部分燃煤发电，就可以

3、大量减少对环境的污染。三峡工程世界上最大的水利枢纽工程， 对我国有这重要的国家效益，所以它也是进行爱国主义教育和集体主义教育，树立热爱测绘 工程专业的思想和加强对测绘工作的事业心和责任感的重要基地。此次的实习分为三峡水利 枢纽工程，葛洲坝水利枢纽工程和隔河岩电站三大部分，包括了专题报告和现场参观两个部 分。三峡工程专家为我们做了全面的三峡工程纵横谈，给我们对三峡工程有了全面的认识，其中 穿插了风趣的逸事。葛洲坝电厂专家为我们做了葛洲坝施工和变形监测的报告，让我们更深 入的了解了葛洲坝工程的前后经过，包含了三期工程和一些在工程之外的困难和技术难题。 隔河岩的工程测量专家为我们做了隔河岩大坝的概况

4、，使我们在参观过隔河岩之后对这个工 程有了进一步的认识。不仅仅是看到表面宏伟气魄的水利工程。我们国家一直以来都受着长江洪水的侵害而且占据国民经济大部分的东部缺点严重，所以在 长江上修建水利枢纽工程不仅仅是有着巨大的经济效益，而且可以起到防洪的作用。这样大 的一个工程需要的不仅仅是管理的紧凑和安全，其自身大坝的安全凸现的异常重要。大坝的 施工安全和后期的运营安全是水利工程测量的一个方面，其中的规划设计又是其重要的专业 分支。水利工程测量综合的应用了天文大地测量，普通测量，摄影测量还有海洋测量地图测绘遥感 等技术，为水利工程测量建设提供着各种的测量资料。水利工程测量的主要工作内容有平 面，高程控制

5、测量，水下地形测量，中横断面测量，定线和放样测量，变形观测等。水利枢 纽地区的地壳变形，危崖，滑坡体的安全监测，配合地质测量，钻孔定位，水工建筑物的收 方，验方测量，竣工测量，工程监理测量等贯穿了整个水利工程。在参观隔河岩的过程中我还注意到在安全管理大楼里面挂着地理信息的牌子，在廊道中看到 了用传感器做成的测量自动化。大坝的安全已经做成了一套自动化体系的监测和监控体系。综合这次的实习，我会将我的报告内容分为两个部分，第一个三峡工程部分，第二个将是对 隔河岩和葛洲坝的部分。二.主要内容一.三峡水利枢纽【1】工程概况长江三峡水利枢纽是一项具有防洪，发电，航运综合效益的巨大工程，在我国国民经济发 展

6、中具有举足轻重的地位。枢纽位于长江干流河段下段的西陵峡内，坝址在湖北省宜昌市上 游40公里外的三斗坪镇。三峡工程主要由栏河大坝及泄洪建筑物，水电站厂房，通航建筑 物组成。栏河大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长为2039.47米，坝顶高185米，最大坝高 位175米。大坝分为三段，泄洪坝位于原河槽部位，两侧为电站坝段。水电站厂房位于两 侧电站坝段坝后。左岸厂房坝段全长581.5米，装14台水轮发电机组，右岸产房坝段全长 525米，装12台水轮发电机组，单机出力为70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦。【2】三峡水利枢纽特点工程规模宏大通航建筑物全部布置在左岸，包括一座双线五级船闸，一座临时船闸和一座

7、升船机，船闸闸 室能容万吨级船队通过，年单向货运能力可达5000万吨。升船机位于永久船闸右侧，船厢 可容3000吨客货轮最大的提升高度为113米。三峡分三个阶段蓄水，正常蓄水位为175 米，总库容为393亿立方米，防洪库容为221。4亿立方米，库面面积为1084平方公里， 可改善的航运里程为570公里到650公里。坝区有270条断层和破碎带，其中长度超过500 米，宽度大于2米的有15条，大部分的破碎带和节理都充满胶节良好。风化层总厚度平均 为20米，最厚达80米，风化程度随深度增加而减弱。三峡工程分三期建设，包括了三年 的准备，总共建成时间为17年。其主要特点有工程规模宏大，泄水闸，电站厂房

8、，永久船 闸，升船机等，每一个建筑都可以单独堪称一座大型的水工工程，开挖工程巨大，大量的石 方开挖，不仅要造成许多高陡边坡，甚至要改变大范围的地形地貌，从而引起大范围的岩体 应力调整和变形，三峡工程枢纽建筑物的主要工程量为：土石方开挖10259万立方米，土 石方填筑2933万立方米，混凝土浇筑2715万立方米，金属结构安装28. 1万吨，钢筋 制作与安装35. 4万吨，帷幕灌浆35. 5万米，排水孔钻孔77.3万米，固结灌浆36.2万 米，锚杆169. 3万米，混凝土防渗墙23. l万平方米，工程建成的时间长达20年。防洪和经济效益显著三峡水电站装机总容量达1820万千瓦，平均年发电量达847

9、亿千瓦时。这就相当于建设 一座年产5000万吨原煤的特大型煤矿或年产2500万吨的特大型油田，相当于10座装机 容量为200万千瓦的大型火力发电厂以及相应的运煤或运油的铁路，发电效益十分可观。 三峡水利枢纽工程在开始施工准备后的第11年，也就是2003年，第一批机组就可发电， 以后连续6年，每年可投入280万千瓦，相当于每年投入一个葛洲坝水电站的装机总容量。 三峡水电站地处我国中部，它所供电的华中、华东和广东地区，供电距离都在4001000 千米的经济输电范围以内。三峡水电站全部投入发电后，可以把华中、华东、华南电网联成 跨区的大电力系统，可取得地区之间的错峰效益、水电站群的补偿调节效益和水火

10、电厂容量 交换效益。仅华中、华东两大电网联网，就可取得300400万千瓦的错峰效益。同时，还 具备了北联华北、西北，西联西南，组成全国联合电力系统的条件。按华中、华东地区1990 年每千瓦时电量创造工农业产值6元计算，三峡水电站每年可为增加工农业产值5040亿元 提供电力保证。这一产值相当于华中地区四省1990年全年的工农业总产值。三峡水电站还具有巨大的环境效益。与燃煤发电相比，每年可少排放大量二氧化碳，100 200万吨二氧化硫，1万吨一氧化碳，37万吨氮氧化合物，以及大量灰尘、废渣，将减轻环境污染和因有害气体的排放而引起的酸雨等危害。三峡工程正常蓄水位175米时，有防洪库容221. 5亿立

11、方米，防洪效益及其连带的环境效益十分显著。对长江中下游地区的主要防洪作用有：如遇千年一遇”或类似1870年特大 洪水，枝城洪峰流量达11万立方米/秒时，经三峡水库调蓄后，枝城流量可不超过71700 77000立方米/秒，配合运用荆江分洪工程和其它分蓄洪区，可控制沙市水位不超过45米， 可使荆江南北两岸、洞庭湖区和江汉平原避免发生毁灭性灾害。可使荆江河段防洪标准从“十 年一遇”提高到“百年一遇二即遇到不大于“百年一遇”洪水时，经三峡水库调蓄后，可控制枝 城流量不超过56700立方米/秒，沙市水位不超过44. 5米，可不启用荆江分洪区和其它 分蓄洪区。提高了对城陵矶以上洪水的控制能力，配合丹江口水

12、库和武汉附近分蓄洪区的运 用，可避免武汉市汛期水位失去控制，不但提高了武汉市防洪调度的灵活性，还对武汉市防 洪起到保障作用。减轻了洪水对洞庭湖区的威胁。三峡工程能有效控制上游来水，减少汛期 分流入洞庭湖的洪水和泥沙，不但可有效减轻洪水对洞庭湖区的威胁，还可延缓洞庭湖泥沙 淤积速度，延长洞庭湖寿命；可对澧水洪水进行错峰调节，减轻其下游的洪水灾害；并为洞 庭湖的治理创造了条件。增加了长江中下游防洪调度的可靠性和灵活性，便于更好地应付各 种情况。例如：若遇特大洪水需要运用分蓄洪区时，因有三峡水库拦蓄洪水，即可为分蓄洪 区人员转移、避免人员伤亡赢得时间。（3）技术问题复杂明渠截流：大江截流和二期深水围

13、堰难题。大江截流基础地质条件复杂，是三峡工程建设 遇到的关键性技术难题。通过科技攻关，采用“预平抛垫底，双向进占”的方案，截流一举成 功。永久船闸开挖高边坡稳定难题。三峡永久船闸全部在花岗岩体中开挖，总开挖量达5 1 0 0 多万立方米，最大开挖边坡高度为1 7 5米，属世界级施工难题。在历时5年的开挖中，船 闸边坡的变形一般都控制在2到3厘米之间，优于设计要求。混凝土高强度施工难题。三峡工程在大坝浇筑中,1 9 9 9年和2 0 0 0年连续两年保持高强度施工，两次刷新混凝土浇筑世界纪录。大体积混凝土温控难题。三峡大坝不仅混凝土体积大、而且季节性温差悬殊，温控防裂任 务极为艰巨。经过三峡建设

14、者潜心研究，已经创造出生产预冷低温混凝土和提高抗裂能力的 系列工艺措施，有效地减少了因温度骤降产生的裂缝。大型压力钢管和蜗壳制作难题。三峡电站单机容量7 0万千瓦机组是世界上最大的机组。沥青混凝土心墙施工难题。三峡工程茅坪坝全长1 8 0 0多米，最大坝高1 0 4米，采用碾 压式沥青混凝土心墙防渗，这在我国内陆百米以上的土石坝中属首创。百万移民：三峡库区内需要移民的总数达到了84万4千一百多人，直到现在这项工程还 在继续着。移民不仅仅是国家政策的具体体现而且还凸现了集体主义精神，这样大量的移民 在历史上还是第一次。【3】施工测量（1）建立测区工程测量控制网首级平面控制网由40多点组成,测量采

15、用测边测角网。边长测量有边和常规测距边,网型精 GPS度相当于国家二等网，布设于施工区及其附近。其标石类型均为混凝土强制对中观测墩。 高程控制网测量的水准点在充分利用平面控制网点的基础上增设了一定量专用高程控制网 点,点位设在观测墩基础混凝土底盘上，埋置专用水准测量标志。首级网高程控制网由一等水 准施测，加密网点采用二等水准施测。主控制网定期进行复测。（2）建立局部工程测量控制网在施工区首级测量控制网的基础上建立便于工程放样的局部控制网，该网布设时尽可能的将 主要轴线点纳入网内，其精度由所控制区域内的施工要求的测量精度而定。一般而言，局部工 程测量控制网相对首级测量控制网的精度要求不一定很高，

16、但其本网自身精度必须达到完全 能够满足施工放样的要求。（3）左岸电站厂房及电站大坝区施工测量包括施工控制测量、地形测量（含水下地形测量）、工程量测量（含断面测量）、细部测量、 基准点测量（含高程基准点、轴线点测量）、竣工测量、形体测量、变形监测等。平面控制 测量，是确保在施工期间测区内的平面网，高程网的完整性、可靠性、可用性，方便施工加密控 制点的布设，以及施工过程中对损坏点位的同精度恢复。基准点测量，水工建筑物度要求高， 基准点一般也存在绝对精度要求高，使用效率高,维护难的问题。如发电机组的轴线，引水压 力钢管的轴线，对这类轴线的放样原则上应采用相同的上一级控制点为起始点以减少起始 点误差对

17、基准点的影响。凡用于这些工作基点的控制测量的精度必须满足设计要求 的轨道位置和各种工作参数。细部测量，水工建筑物的结构复杂，特别是高速水流部位的工程 放样都存在结构尺寸大、形状特殊、安装工程放样难度大的特点要正确地安装就位，纠偏 拼装等进行的现场施工测量。它是工程质量控制的重要环节。地形测量为了进行工程部位 的设计布置及工程量核算进行的地形图测量，它既是设计工作的依据，也是工程投资控制的 唯一凭证，更是工程建设的原始资料，必须要认真正确进行测量，但工程完工后这些资料将是 不可恢复的历史资料。工程量测量一般分开工前测量、施工中测量收方测量、竣工工程量 测量，它是工程投资、投资控制和结算的依据。二

18、.隔河岩与葛洲坝水利枢纽工程葛洲坝水利枢纽工程【1】工程概况20世纪70年代初，湖北省迫切需要大量电力，三峡工程不宜马上开工，考虑到葛洲坝工程库容 不大,工期相对较水库淹没损失小，建成后可获得较多的电能，又可改善川江中航行最困难的三峡峡谷河段航运条件，并可为兴建三峡工作实战准备，因此经中央批准，提前兴建葛洲坝水 利枢纽。【2】综合效益：（1）发电葛洲坝水利枢纽工程是长江干流的第一个综合性工程，位于长江三峡出口南津关下游2.3公 里出，左岸毗邻宜昌市区，与三峡形成了航运梯级，担负着渠化三峡大坝至宜昌间天然河道， 并对三峡电站日调节非恒定流进行法调节和利用河段落差发电的任务。工程沿坝轴线全长 26

19、06.5米，设航道2条，船闸3座，电站2座，泄水闸1座，冲沙闸2座及混凝土和土石 挡坝等建筑物。船闸能通行万吨级船队，单向年通过能力为5000万吨，电站机组21台， 总装机容量为271。5万千瓦，年发电量为157亿千瓦时，总投资委48.48亿元，总造价为 42.76亿元。（2）航运葛洲坝工程建成后，坝址至奉节约200 km水库航道得到不同程度改善。奉节至南津关全河 段平均比降减少12 %60 %。19处滩险基本消失或明显减弱。影响航行安全的泡漩水、 剪刀水、乱水等有的消失，有的强度大大减弱。三峡河段的航运安全度大大提高，结束了川 江自古以来不能夜航的历史。船舶单位马力拖载能力提高，航运成本降低

20、;航行周期缩短，洪 水期通航流量提高。（3）其他方面葛洲坝工程对三峡工程建设发挥了以下几方面的作用。葛洲坝工程完全依靠我国自己的力 量建设成功，表明我国已有能力建设包括三峡工程在内的任何一个大型水利水电工程，消除 了国内一部分人对建设三峡工程技术上是否有把握的疑虑。在许多领域如水工技术、机 电设备、泥沙研究、大型船闸建设和复杂水流条件下的通航、大规模高强度施工等科学技术 方面，为三峡工程积累了经验;培养了科技、施工和管理队伍。为三峡工程建设提供大量 资金支持。【3】技术难题泥沙淤积问题在航道和电站进出口的泥沙淤积问题是葛洲坝水利枢纽工程的一个大难题，葛洲坝工程泥沙 问题关系长江航运畅通和枢纽正

21、常发电，是枢纽建设的一项重大技术问题。葛洲坝枢纽航运 工程有“二线三闸”。为解决船闸上、下引航道的泥沙淤积问题，实施“静水通航、动水冲沙” 运行方式。工程运行后，每年汛末三江和大江航道各冲沙23次。冲沙后，配合少量挖泥。 航道泥沙淤积问题成功解决。电站泥沙防治的目标:“门前清”，防止泥沙淤积在进水口前沿;尽量减少粗沙通过水轮机， 以减轻水轮机过流部件的磨损。经过对己建同类工程的调查研究和模型试验决定采取“导排 结合”的方针，在进水渠前设导沙坎，将底沙导向二江泄水闸，并在水轮机进水口的下部设 排沙底孔，尽量将越过导沙坎的粗沙由排沙底孔排除。由于大江电站位于凸岸，泥沙问题显 得更为突出，故在电站最

22、右端的右安装场下部设排沙洞排沙。此外，还利用大江航道上的泄 洪冲沙闸，在超过该航道通航流量35 000 m / s时泄洪排沙，以减少进入电站的泥沙。基岩软弱夹层加固处理葛洲坝工程首要的地质问题是埋藏在地基中的72层软弱夹层，突出的是控制建筑物抗滑 稳定的泥化剪切带。1991年和1996年进行工程安全鉴定时，在观测廊道内并打钻孔取样对 剪切带进行了检查和试验。结果证明，在渗水作用下，剪切带的化学成分和结构状态相对稳 定，物理力学性能未发生明显变化。总的认为，坝基岩体中的剪切带无进一步恶化的迹象。 除了这两个主要的方面之外还有例如水电机组的研制和安装问题，大型航闸起闭机的设计和 制造问题都涉及到了

23、工程测量。【4】安全监测管理体制葛洲坝工程运行管理体制分为两部分，葛洲坝船闸管理局分关二条航道三座船闸的垂直坝轴 线的变形，内部观测（不含枢纽整体控制测量）。船闸底部基础渗流观测由电厂负责。（1）大坝安全监测的目的任务1按照规程的要求，进行水工建筑物现场观测和经常性的资料整理分析，了解建筑物工作 状态，掌握其变化规律，总结运行经验，为改善运行的发那个时，制定检修计划，提供依据。 2及时发现异常现象或工程隐患，以便采取补救错事，确保水工建筑物安全运行。3通过观察自来哦的整理，分析，验证设计，检验施工质量。为其他水利枢纽设计，施工， 管理及科学研究积累资料，以提高坝工设计，施工，管理水平。（2）观

24、测项目及测次各监测项目的测次，一般应遵守以下规定，如遇地震，大洪水及其它异常情况，应增加测次。经常长期运行后可根据大坝鉴定一件，对测次做适当的调整。1大坝水平位移观测坝区基点检测网，坝顶直伸边角网，每2一3年一次坝顶连续引张线3个月测一次视准轴1一3个月测一次正倒垂，挠度，引张线，变形缝，每月一次2大坝垂直位移观测A坝下一等水准环线测量2-3年一次B建筑物基础沉陷观测电每月一次C坝面重点沉陷观测电每月一次D坝面一般沉陷观测点每3个月一次3坝体内部埋设仪器观测葛洲坝埋设仪器有温度计，钢筋计，渗压计，测缝计，裂缝计，山向测缝计，无应力计，压 应力计，基岩变形计。隔河岩水利枢纽工程【1】工程概况隔河

25、岩水利枢纽位于湖北宜昌市长阳县，距长阳县9公里。气候吻合和潮湿，雨量充沛。工程于1987年开工当年截流，1993年6月的一台机组发电，此年11月最好一台机组发电， 具有防洪，发电航运，养殖和给水效益，电厂系华中网局骨干的调峰调频电厂。坝顶高程 206米，共分30个坝段。【2】隔河岩水利枢纽工程的变形监测隔河岩水利枢纽工程的变形监测由水平位移和垂直位移组成。水平位移监测网由九个主点和七个扩充点组成，按照一等精度要求控制，包含了用测距仪直接跨河的边长的 谷宽，用来监测两岸岩体的张合变形。在坝体及左右岸灌浆平硐，左岸吊物井，右岸通风井， 升船机，引水洞进口及厂房出口高边坡。44条正垂线，26条倒垂线

26、按照“多点观测点”法布 置，正垂线大部分是一线多测点，倒垂线大部分是一线一测站。为了监视拱冠，两岸拱座的 径，切向位移，在平硐布设了三条测角边导线。边角导线转折角观测用J1型经纬仪按左。 右观测法观测。边长测量用专用的因瓦带尺和长度差分尺观测。为监测坝顶的径，切向水平 位移，在大坝廊道那布设了一条弦矢导线。设视准轴线五条，分别布设于左岸重力坝，厂房 进水闸，引水洞出口镇墩和官家冲副坝。视准线观测采用J1型经纬仪和活动觇牌。垂直位移监测网由9。6公里坝下一等水准环线和下游的下鱼口道两河口的3。7公里的校准线组成。共有19个水准电，其中16各式普通岩石标，两个测温钢管标，一个双金属标。为了监测建筑

27、物 的垂直位移，在大坝的基础廊道，坝面的每一个坝段埋设了普通沉陷水准点。为监测坝基的 垂直位移和平面倾斜，在廊道和横向廊道两端各布设一套静力水准仪，在厂房的廊道里面也 布设了一套静力水准仪电旁百年埋设了墙上水准点，一的那个附和水准路两条，一等闭合环 线13条。，为了坝体各层廊道间的高程传递，为监测坝体垂直方向各层间的伸缩变形，在 基础廊道中布设了 14套竖直传高装置。观测使用专用的因瓦带尺和竖直传高仪。为消除温 度的影响，传递丝采用的是双金属丝。三.结语在近一个星期的参观教学中，我收获了不少，也欣赏到了美不胜收的三峡美景。其实刚开 始去的时候感觉一个水利工程跟我们工程测量的关系有多大呢？工程测

28、量的内容在建成后 的大坝管理中占的份额很小，并且是用自动采集数据并且用软件来平差和预警。并且在实地 观摩的同时老师的讲解也不是全部能够解答内心的疑惑。看到的只是个表面让人很遗憾，而 且有一点就是感觉应该是先听过报告之后再去参观可能感受更深刻一些!不过在回来之后老 师给我们讲过一次之后才发现自己的眼光只是局限到自己专业上面，不论是葛洲坝还是三峡 水利枢纽工程都是一项投资数额巨大的工程项目，在这个项目中间，我们专业的内容虽然自 始至终贯穿到了整个工程的建设之中，但是其中还是综合了很多工程建设专业的知识，就像 我在这个报告中涉及到的内容一样，每一个分支都拿出了自己最精粹的东西来建设大坝工 程，而且在参观三峡展览馆的时候看到了那么多的之最。很多的东西值得让人惊叹，虽然实 地看到的只是散碎的工程建筑，但是厂房还有廊道都是一个整体，在展览馆中看得那个模型 让我感触很深刻，虽然只是一个栏河大坝，但是附属的地域却是那么的广大。这样一个大坝， 需要用我们工程测量的知识，从施工设计阶段到后期的运营过程中，都需要这样的知识来稳 定整个过程的