大型地下发电厂房无尺收敛监测方法及应用

大型地下发电厂房无尺收敛监测方法及应用为了保障障大型地下发发电厂房施工工期的安全，达达到及时反馈馈设计指导施施工，结合地地下发电厂房房工程特点，如如采用传统收收敛计（有尺尺收敛）监测测，受工作条条件限制较大大。在介绍传传统收敛（有有尺收敛）监监测方法的基基础上，主要要说明采用全全站仪（断面面仪）相对三三维位移观测测法、绝对三三维位移观测测法收敛监测测的原理。在在工程实际应应用中有尺收收敛测量方法法精度可靠，但但对于开挖断断面较大且开开挖高度较高高的地下发电电厂监测需要要登高设备配配合工作，操操作不便，有有造成工作成成本高和影响响施工较大。相相对三维位移移监测法和绝绝对位移监测测法可迅速测测出收敛位移移变化值；采采用全站仪（断断面仪）可实实现动态监测测，且可实现现全天候无人人值守，连续续监测地下发发电厂房围岩岩收敛变形。关建建词：地下发发电厂房无尺收敛监测前言“探水”、“治治水”、“防塌”和“高边墙稳定”是大型地下下发电厂房施施工的四大技技术难点，是是工程施工成成败的关键，而而变形监测在在大型地下发发电厂房施工工中对于预测测塌方和检查查高边墙是否否稳定对工程程安全起着十十分重要的作作用。为了及及时给施工提提供准确的围围岩变化信息息，便于指导导施工和改进进施工技术工工艺，确保工工程安全和验验证施工质量量，大型地下下发电厂房开开挖及支护施施工期必需对对围岩的收敛敛、位移和结结构爱力状态态等进行监测测。限于篇幅幅，本文仅对对地下发电厂厂房施工期的的采用收敛监监测方法进行行说明。２、收敛监测方方法2.1有尺收敛敛监测法在开挖至至预设定断面面（高程）1m或通过开挖挖断面后的两两天内沿开挖挖面拱顶、拱拱腰和边墙部部位分别埋设设测桩。测桩桩深度一般为为30cm，钻孔直径径不小于42mm，并用快硬硬水泥或早强强济固定。由由2～5人专门负责责收敛仪现场场数据的采集集。有尺收敛敛监测是传统统的监测方法法，虽然监测测精度高，硬硬件成本低，但但对于大型地地下发电厂房房施工期监测测当开挖达到到一定高度后后将无法正常常观测。2.1相对位移移监测法首先在监监测断面上预预埋设若干锚锚杆，并在锚锚杆端部做成成平面，贴上上反射片，然然后在距离监监测断面30m～50m的地方安置置全站仪，以以全站仪上上上次内存定义义的任意坐标标作为假定坐坐标系，用坐坐标测量法测测出测点的任任意坐标系的的三维坐标（任任意设测站，无无需测站坐标标和已知定向向方位）。2.3绝对三维维位移观测法法相对位移移观测法中如如果把全站仪仪架于已知点点上或者与已已知基准联测测，即可绝对对三维位移监监测。其优点点是：收敛变变形表现为三三维坐标量的的绝对变化，可可以客观的反反应出测点的的变形情况；；收敛监测可可以和测量共共用一套设备备，节省人力力、物力。但但绝对位移观观测法需在厂厂内设置后视视基准点，且且还需埋设观观测墩，作为为固定工作点点安置全站仪仪。2.4无反射棱棱镜自动跟踪踪围岩收敛变变形系统无反射棱镜自动动跟踪围岩收收敛变形系统统其实是采用用断面扫描系系统。该测量量系统可对地地下发电厂房房已经形成开开挖面进行自自动扫描（视视监测工作需需要，可设几几十上百个监监测点），并并通过连线与与计算机连接接，可即时观观测到整个地地下发电厂房房的围岩收敛敛变形。且可可以在几分钟钟内完成一个个监测断面的的扫描和计算算，根据监测测精度要求可可加密或减少少测点数，并并可对地下发发电厂房的一一些特征点进进行多次扫描描，消除或减减小测量误差差，提高测量量精度。该系系统实际上是是对巴赛特收收敛系统为数数不多的测点点进行大量扩扩充。将实测测断面与未发发生变形前的的原断面进行行比较，既可可计算得出整整断面的变形形变形，能更更好地反映围围岩的变形情情况。系统具具有自动化程程度高、精度度高等特点。2.5自动化全全站仪动态监监测系统一个完整整的自动化全全站仪动态监监测系统是指指在无需操作作人员干预的的条件下，实实现自动观测测、记录、处处理、储存、报报表编制、预预警预报等功功能，它由一一系列的软件件和硬件构成成，整个系统统包括：TCA自动化全站站仪、棱镜、通通讯电缆及供供电电缆、计计算机与专用用软件。该系系统的实质是是把无反射棱棱镜自动跟踪踪断面仪围岩岩收敛变形系系统中对固定定断面任意监监测点的扫描描变成任意断断面固定点的的扫描。TCA自动化全全站仪TCA自自动化全站仪仪能够自动整整平，自动调调焦距，自动动正倒镜观测测，自动进行行误差改正，自自动记录观测测数据，其独独有的ATR（AutommaticTargeetReccognittion，自动目标标识别模式，使使全站仪能自自动目标识别别，操作人员员一旦粗略瞄瞄准棱镜后，全全站仪变会自自动搜寻到目目标，并自动动瞄准，不再再需要精确瞄瞄准和调焦距距，大大提高高了工作效率率。TCA22003是LeicaaTCA自动化全站站仪中的一种，该该仪器测角精精度为015＂，测距精精度为（1±10-66）mm。可通过专专用软件来控控制观测目标标和设定观测测周期。Leicca标准精密测测距棱镜棱镜作为为观测标志，利利用膨胀螺丝丝固定在发电电厂房已开挖挖面任意点，其其数量可按实实际需要设定定，该标志能能让TCA20003自动跟踪锁锁定，以实施施精密测角和和测距。计算机计算机利用电缆缆和全站仪连连接，并安装装有专用软件件以实现整个个监测过程的的全自动化，既既能全站仪按按特定的测量量程序采集监监测点数据，并并将测量成果果实时进行处处理，以便及及时发现错误误，杜绝返工工，也可对各各观测周期的的监测数据进进行存储并生生成监测报告告。其它设备其它设备备包括温度计计、气压计、湿湿度计、连接接电缆、外接接电源等；温温度计、气压压计、湿度计计用于测定空空气的温度、压压力和湿度，将将测定结果输输入到计算机机中，对观测测结果进行修修正，以提高高观测精度。实时控制软件GeoMMosMoonitorr是专门用于于监测的与TCA20003全站仪配套套的变形测量量软件，其在在Windoows环境下运行行，并将数据据存储在SQLSServerr数据库中，它它既可按操作作系者设定的的测量过程和和选定的基准准点、观测点点进行相应的的测量处理，也也可快速建立立三维坐标、位位移量及其它它相关数据库库，实现数据据快速存储、检检索、编辑，可可实时处理或或后处理，能能实现显示图图形或后显示示。后处理软件采用自己编辑的的软件，利用用GeoMoos的软件接口口，对测量数数据进行后处处理，按施工工方要求的格格式将监测点点的位移变化化转化为标准准图表的形式式直观表达出出来，绘制出出监测报表和和位移由线，自自动实现数据据分析、报警警以报表生成成的功能，可可发根据用户户要求提供报报表的形式。3.工程程实例工程概况雅龙江锦屏一级级水电站地下下发电厂房尺尺寸为276.999m×255.6m×668.8m；开挖第一一、第二层时时采用有尺收收敛进行人工工观测，有尺尺监测如图1所示，之后后由于高度大大于10m如采用有尺尺收敛监测必必须利用台车车、吊车等登登高设备进行行，这将给工工程施工带来来较大的干扰扰影响。监测方法该工程地下发电电厂房采用了了全站仪三维维绝对坐标测测量法来进行行围岩收敛监监测，无尺监监测如图2所示。测点点由反射膜片片及小支架组组成。支架嵌嵌入岩体固定定。反射膜片片贴在支架上上作为对中点点。全站仪放置在安安装间和空调调机空各设置置的一个工作作基点，测量量出各测点坐坐标根据测量量结果比对初初始观测值计计算出相对位位移值，同时时计算出测点点的距离并由由此两点间的的收敛值和测测点坐标。计算方法坐标方式式相对位移值值式（1）：式（1）SABB=［（XB-XA）2+（YB-YA）2+（ZB-ZC）2］1π2，SBC=［（XC-XB）2+（YC-YB）2+（ZC-ZB）2］1π2，SCA=［（XA-XC）2+（YA-YC）2+（ZA-ZC）2］1π2。利用坐标计算出出两测点距离离及夹角，根根据计算出测测点间的距离离并由此计算算出两测点间间的收敛值式式（2）：式（2）D==X2a+XX2b-2XXaXbcooas测量精度控制随着土建建开挖高度的的来断变化，测测点数量也不不断增加。施施工过程中各各种机械所产产生的烟雾、水水汽和振动等等因素影响，当当全站仪测量量距离大于50m时精度有所所降低，针对对此情况增加加了观测基点点且选择无施施工时段或空空气较好时进进行观测，同同时还采用多多回测次平均均值计算法，综综合分析计算算解决了测距距过大和环境境对测量精度度的影响。4.结语通过实浅浅证明，在洞洞室开挖高度度较小时采用用有尺收敛监监测是满足工工程需要的，但但当高度达到到10m以上时然采采用有尺收敛敛监测围岩变变形将受到条条件限制较大大，需采用有有效的登高设设备配合工作作产生与土建建施工相互干干扰也较大，且且工作成本也也较高。绝对对三维位移观观测法只需一一台全站仪即即可完成作业业，与施工的的相互干扰也也能降到最低低，观测精度度也满足要求求。在具有相相对位移观测测法优点的同同时可完成三三维绝对坐标标测量，还能能反映监测点点的整体绝对对变形信息。不不足之处是考考虑基点的自自身变形，需需定期对观测测基点进行校校测；由于地地下发电厂房房施工期较长长且工作持续续在施工过程程中所产生的的烟雾、水汽汽等因素影响响，采用全站站仪测量围岩岩收敛时测距距离通常不宜宜超过50m。因此在进进行监测施工工测量时，除除选择作业时时段外还应结结合全站仪精精度和现场实实际合理选取取和布设观测测基准点。选择使用无尺收收敛监测系统统可减少