水工建筑物观测技术规程

藤子沟水电站水工建筑物观测技术规程编写：初审：审核：批准：目录TOC\o"1-1"\h\u15406前言 前言由于藤子沟大坝水平位移的观测项目和观测方法有所变化，大坝水平位移观测方法改为极坐标法，为了及时水工建筑物安全运行，我司对藤子沟电站《水工建筑物观测技术规程》进行修订。1适用范围1.1本规程适用于藤子沟大坝安全监测工作。1.2本规程包括了对大坝以及置换体边坡水平位移的安全监测规范。2引用标准根据《中华人民共和国安全生产法》、《混凝土大坝安全监测技术规范》、《混凝土坝安全监测资料整编规程》、《国家三角测量规范》、中国大唐集团公司颁《大唐集团公司水电厂大坝安全管理办法》的规定，结合本电站实际，制定规程。3大坝安全监测工作3.1目的和任务3.1.1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，了解建筑物的工作状态，掌握其变化规律，总结运行经验，为改善运行方式，制定检修计划，提供依据。3.1.2及时发现异常现象或工程隐患，以便采取补救措施，确保水工建筑物的安全运行。3.1.3通过对观测资料的整编、分析可验证设计，检验施工质量，为其他水利枢纽扭设计、施工、管理及科学研究积累资料，以提高坝工设计、施工及管理水平。3.2应遵循的基本原则3.2.1大坝安全监测应满足监控大坝运行安全、反馈设计信息、管理工作的要求，进行周期性的观测特殊情况（洪水、地震及其它特殊情况）下的加测。3.2.2按照规定项目对建筑物进行全面和重点观测，观测项目必须考虑到相互联系的要求，对有直接联系的原因量和效应量、效应量和效应量应做到同步观测，以满足资料计算分析的要求。3.2.3必须对建筑物进行系统的不间断地观测，全部观测工作应按规定时间和测次进行。观测设备、方法及测次在一定时间内不能随意改变。如不能按照规定测次进行观测时，观测人员应及时分析原因，进行处理，确保观测工作正常进行。3.2.4必须保证观测资料的真实性和可靠性，不得随意降低精度指标。3.2.5对观测资料应进行及时分析，发现异常及时上报处理。3.3观测项目及测次水平位移观测项目的测次，一般应1次/月，如遇地震、大洪水及其它异常情况，应加密监测。经过长期运行还可根据大坝鉴定意见，对测次作适当调整。一、工程概况藤子沟水电厂位于重庆市石柱县境内龙河上游河段，坝址距上游桥头乡5km，距下游石柱县城27km。该工程以发电为主，兼顾水产养殖等综合利用。工程由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水系统和厂区系统组成。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，泄洪建筑物为坝顶泄洪孔，消能建筑物为水垫塘和二道坝组成；引水系统由进水口、引水隧洞、跨河管桥、调压井和压力管道组成；厂区系统由主厂房、副厂房、尾水渠和变电厂组成。本工程总装机容量66MW，年发电量1.92×108kw.h。工程于2003年11月开工，2005年3月25日下闸蓄水，2005年8月竣工。工程主要建筑物大坝与泄水建筑物为2级，引水系统和电厂厂房为3级。防洪标准为100年一遇设计，1000年一遇校核。水垫塘按50年一遇洪水标准设计。大坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程777.00m，建基高程660.00m，基本最大坝高117m（加河床7m混凝土垫座）。正常蓄水位和校核洪水位分别为775.00m和776.72m，相应库容分别为1.86×108m3和1.93×108m3，死水位为723.00m，水库为多年调节性水库。拱坝体形采用椭圆形双曲拱坝，拱冠梁（10#坝段）底宽20.01m，厚高比0.171。坝顶长339.475m(顶拱中心线弧长)，坝顶最小宽度5.0m，分17个坝段，其中2#～7#坝段为右岸挡水坝段，8#～11#坝段为河床溢流坝段，12#～18#坝段为左岸挡水坝段。在9#、10#溢流坝段各布置一个临时导流底孔，底板高程670.00m，底孔断面7.0m×7.0m方形。大坝共设有两个纵向观测廊道和1个纵向基础灌浆廊道，两个观测廊道底板高程分别为743m和703m，基础灌浆廊道底板最低高程为663m。在6#、10#、13#坝段设有横向廊道。在左右岸分别设有两条排水平洞，底板高程分别为723m和671m。在坝后743m和703m高程分别设有坝后交通桥。泄洪采用坝身表孔泄洪，三个表孔堰面为开敞式WES实用堰，堰顶高程764m。坝下水垫塘长度为135.00m，底板高程为656.00m，底宽55.00m。二道坝顶高程为663.00m，水垫塘底板厚度2.50m。水垫塘横断面为梯形，两侧边墙坡度与自然岩石边坡基本相同为1∶0.9～1∶0.4，边墙厚度1.00m，左侧边墙顶高程为683.00m，右侧边墙顶高程为681.00m。二道坝顶宽2.00m，上、下游坡度均为1∶0.7，二道坝下游设长20.00m的护坦，护坦末端设有深8.00m的防冲槽。二、工程监测系统1平面监测网平面控制测量等级为专二等。根据规范要求及现场实际情况，完善后的监测网共9个点。其中利用原监测网7个点（TS3、TS4、TS6、TS7、TS8、TS9、TS10）。新增2个工作基点（A1、A2）。利用左岸大坝下游的一观测墩A2（利用原有观测墩），在大坝右岸新埋设一观测墩A1。完善后的控制网利用A1和A2能方便地对各坝上位移点进行监测。2高程监测网高程控制测量等级为一、二等水准。对原有高程基准点和大坝附近的工作基点进行联测，组成闭合一等水准线路，线路总长度为15.7km，其余平面监测网点高程采用二等水准（精度）支线往返测量，用于改平测距边，增强平面监测点精度，线路总长度为5.1km。3位移监测点利用新埋设观测墩A1、A2采用极坐标法监测坝上位移点及左岸边坡位移点，共29点，将坝上位移点分为4组进行分组观测，前三组以A1为测站点，A2为后视点，最后一组以A2为测站点，A1为后视点观测。三、观测工作实施1仪器设备LeicaTCA2003TPS全站仪1台套（测量机器人、棱镜组）；DiNi03电子水准仪1台套。2平面监测网实施平面监测网由于使用原有监测网点，新增监测点主要是为了方便监测坝上位移点而设立。监测网坐标系统本平面监测网延用首测成果坐标系统，高程投影面为815高程投影面，坐标系名称为藤子沟水电站独立坐标系。水平角观测水平角采用方向观测法测量，测回数为12个，水平角的全部测回均匀分布在上午、下午两个不同时间段内完成。水平角的全部测回在成像清晰时完成，观测时有太阳情况下有专人撑伞遮阳，阴天正常观测。水平角观测限差（方向观测法）见下表序号项目限差值（〃）1二次照准读数差32半测回归零差53一测回内2C互差94同一方向值各测回互差55三角形最大闭合差2.56按菲列罗公式计算的测角中误差0.7使用LeicaTS30全站仪测角不配置度盘。方向观测读数取至0.1″，测回中数记录及平差计算取至0.01″。监测网方向观测方案测站照准点方向数A1TS09、A2、TS07、TS03、TS045A2TS06、TS08、A1、TS104TS03TS04、TS06、TS08、A1、TS075TS04TS08、TS06、A1、TS07、TS035TS06TS09、A2、TS07、TS03、TS045TS07TS03、TS04、TS06、TS08、A1、TS106TS08TS10、TS09、A2、TS07、TS03、TS046TS09TS06、A1、TS08、TS104TS10TS09、A2、TS07、TS084合计44边长观测每次观测时，测前、测后分别在仪器站和棱镜站读取温度、气压。每条边往返观测(对向观测)，往返观测各4测回，一测回读数4次，全部测回均匀分布在上午、下午两个不同时间段内完成。边长读数至0.1mm，计算至0.01mm。温度读至0.2℃，气压读至50帕。边长观测限差见下表项目限差一测回读数较差2mm测回间互差2.5mm往返测二时段较差2EQ\r(2)（a+bD）（mm）往返测较差2（a+bD）（mm）注：a—标称精度固定误差，mm；b—标称精度比例误差系数，mm/km；D—测距长度，km。监测网边长观测方案测站照准点边长数A1TS09、A2、TS07、TS03、TS045A2TS06、TS08、TS103TS03TS04、TS06、TS08、TS074TS04TS08、TS06、TS073TS06TS09、TS072TS07TS08、TS102TS08TS10、TS092TS09TS101合计22监测网网图3高程监测网高程起算数据本高程监测网采用黄海高程系。起算点为J1（645.88708米）。水准线路一等水准路线由J1、REM6、REM5、REM3、REM2、A1、REM1、RJ1、LJ1、LEM1、LEM2、LEM3、LEM6、LEM8、LEM9、LEM10、LEM11、LEM12、LEM13组成。二等水准路线由A1-A1盘面、LJ1-A2盘面、LEM06-TS03盘面、TS03盘面-TS04盘面、A1-TS6盘面、LEM03-TS7盘面、TS10盘面-TS08盘面、LEM01-TS9盘面、RJ1-TS10盘面组成。一、二等水准路线图高程监测网测量要求高程监测网是监测垂直位移的基准，为保证监测点的高程精度，使用TrmibleDINI系列电子水准仪施测。一、二等水准网水准测量使用电子水准仪（精度0.3mm/km）按《国家一、二等水准测量规范》（GB/12897-2006）要求施测。水准观测在标尺分划线成像清晰而稳定时进行，一等水准路线经过的观测墩联测承台上的水准点，二等水准从一等水准点联测到观测墩盘面盘中。整个水准作业期间每天开测前进行i角测定。同一测段的往测与返测分别在上午与下午进行。测站视线长度、前后视距差、视线高度、重复测量次数按下表规定执行。等级视线长度(m)前后视距差(m)前后视距累积差(m)视线高（m）重复测量次数一等≥4且≤30≤1.0≤3.0（任一测站）≤2.8且≥0.65≥3次二等≥3且≤50≤1.5≤6.0（任一测站）≤2.8且≥0.55≥2次注：在地面震动较大时，应随时增加重复测量次数。往返测高差不符值、环闭合差应不超过下表的规定。等级往返测高差不符合值(mm)环闭合差(mm)K--测段或路线长度；F--环线长度；单位为km。一等1.8EQ\r(K)2EQ\r(F)二等4EQ\r(K)4EQ\r(F)计算取位按下表执行等级往返测距离总和km测段距离中数km各测站高差mm往返测高差总和mm测段高差中数mm水准点高程mm一、二等0.010.10.010.010.10.14位移监测点坝上位移监测点分成4组进行观测，每组观测4个测回，采用极坐标法，观测要求仍按照专二等平面观测要求进行，精度估算达到三等导线测量精度要求。监测值方向规定：径向向下游位移为正、向上游位移为负；切向向左岸位移为正、向右岸位移为负。测站分组表测站后视点分组A1A2BD04、BD05、BD06、BD07、BD08、BD09、BD10、BD11A1A2BD12、BD13、BD14、BD15、BD16、BD17、BD18A1A2MD07、MD12、MD13、MD14、MD15、ZHT-1、ZHT-2、ZHT-3A2A1BD02、BD03、MD05、MD06、MD08、MD11坝上位移点图5数据处理5.1数据预处理边长改正：温度、气压等气象改正，仪器加、乘常数改正，观测斜距精确归算到标心斜距，最后归算成815m高程面（平均高程面）平距，仪器改正公式如下：加常数改正C=A毫米乘常数改正R=B*S毫米/公里周期误差改正A=∮*SIN((T+(2*S/3)*360)*3.1415926/180)毫米气象改正ΔD=(286.34-0.29525×P/(1+0.00366×T))S/1000毫米改平公式D=米投影改正D0=D1×(1-((H1+I+H2+L）/2-H0）/6367454.82）米地球曲面半径取：6367454.82米,本次高程投影面值H0=815米注：A、B、∮、T为仪器检验后的改正常数（仪器常数检验后分别为A=-0.13,B=-1.71，∮=0.17，T=53.98583），S为斜距，D为平距，H1、H2为测站和镜站盘面水准高程，I、L为仪高及镜高。水准高差进行水准标尺长度误差的改正。对经预处理后的观测数据进行各项验算。5.2数据平差观测数据以一点一方向的平差方式进行，以TS08（X=3327584.5136，Y=521367.3011）作为固定点，以TS07（方位角87°1′13.55″）作为已知方向进行平差计算，高程网以J1=645.88708米作为起算高程。6监控网复测成果平面监测网成果表点名坐标盘面高程(m)X(m)Y(m)A13327635.9206521452.6526778.2860A23327737.7777521650.5444765.6604TS033327248.3531521735.8064784.4742TS043327144.6455521620.1242780.8309TS063327488.9218521438.6386769.2119TS073327610.3641521863.9467859.9982TS083327584.5136521367.3011863.1388TS093327892.9289521728.1247795.3545TS103327912.1137521304.5692820.4764高程监测网成果表点名一等水准高程(m)点名一等水准高程(m)J1645.8871LEM2833.4857REM6668.2420LEM3876.9385REM5695.2952LEM6817.0373REM3715.0101LEM8774.4894REM2744.6975LEM9727.3633点名一等水准高程(m)点名一等水准高程(m)A1777.0647LEM10689.1416REM1778.0189LEM11659.7957RJ1778.7968LEM12649.4439LJ1778.3771LEM13650.3324LEM1789.1338坝上位移点成果表点名坐标高程(m)X(m)Y(m)BD023327690.0377521403.9002BD033327704.2797521410.2274BD043327722.4808521419.6114BD053327739.8587521430.3150BD063327754.8803521441.6650BD073327769.2128521455.2504BD083327779.5491521468.9883BD093327788.8524521486.5712BD103327794.1307521500.7051BD113327797.6725521516.1065BD123327804.7079521535.9048BD133327806.2714521554.5281BD143327806.1514521574.6883BD153327804.4716521592.2527BD163327800.8928521613.1777BD173327796.4214521630.9782BD183327789.9586521651.0701MD053327738.6207521432.1165MD063327754.8480521442.1760MD073327769.0489521453.7166MD083327781.4299521466.7204MD113327804.3269521519.1188MD123327805.9826521535.5515MD133327805.8237521554.5657MD143327803.4631521571.9038MD153327797.6700521592.4230左岸置换体边坡位移点成果表点名坐标高程(m)X(m)Y(m)ZHT-13327770.0973521633.2925ZHT-23327737.7734521650.5440ZHT-33327711.3881521660.7478四、观测工作基本要求1观测工作的态度必须认真做到:四无(无缺测、无漏测、无不符合精度、无违时）；四随（随观测、随记录、随计算、随校核）；四固定（人员固定、仪器固定、时间固定、测点固定）。2定期对全部设施进行检查、校正、维护、更新、补充、完善、监测资料的整理整编、监测报告的编写以及监测技术档案的建立；定期进行大坝、厂洞系统等其它建筑物的工作状态的分析和评估工作。3现场记录原则3.1应切实做好观测工作，严格遵守规程规范，做到记录真实、注记齐全、观测数据应立即整理，发现问题及时上报。3.2现场观测读数应直接记入记录本中，不得追记或记入其它纸上面转抄。记录要坚持复诵制。3.3实测的原始数据，是要长期保存、使用的重要资料，必须做到记录真实、注记明确、整理清洁美观、格式统一。3.4一切原始观测值的记录项目,必须在现场用铅笔或钢笔记录在规定格式的外业手薄中。严禁凭记忆补记，外业手薄中每一页都必须编号，任何情况下都不许撕毁手薄中的任何一页。3.5一切数字、文字记载应正确、清楚、整齐、美观。凡更正错误均应将错字整齐划去，在其上方或右上方填写正确的文字或数据，禁止涂改或擦去。尾数不能划改，如尾数记错，则应重测重记，绝对禁止伪造数字。各观测项目不能划改的尾数单位见下表。观测项目一、二等水准测量测角记录尾数0.005mm或0.01mm0.1″可改位数m、dm度、分不可改位数cm及以下秒及以下7.6原始数据不得连环划改,例如水准测量在同一测站内有两个相关数字不得连环更改。3.7观测成果取位数见上表，原始记录经计算、整理、校核后由负责人签名并由负责工程师审核并签名后，进行归档永久保存，不得销毁。五、观测责任制度1观测人员必须进行专责分工，并在一定时期内固定不变；观测工作人员应熟悉本规程中相应规定，并定期考试；新参加观测工作人员考试合格后才能参加观测工作。2观测人员不得擅自改变观测设备、方法和侧次；不得擅自停测任何观测项目。3如不能按照规定测次观测，观测人员应逐级向领导汇报。4观测人员必须爱护仪器、设备，遵守仪器使用操作规程和安全规程，随时注意仪器和人身的安全；主要仪器按专责分工使用与保养；观测设备应经常维护，保护完好；观测资料统一管理，保持完整，注意保密。5观测工作所使用的仪器，应按规程和计量检验工作的规定进行检验，检验结果应立案保管，不合格的仪器应严禁使用。6通过检验，仪器的某些指标超限时，应报请有关部门，经许可后，由仪器检验人员进行校正或送仪器修理部门进行修理。7精密仪器一般不得外借，如遇特殊情况经主管领导同意后外借时，应有该仪器使用人员一通前往。六、质量保证措施6.1技术指导和交底作业前按照各岗位对人员的要求确定本项目参加人员，对作业人员进行质量职责和作业要求的培训，讨论在作业中可能遇到的质量和进度等方面的问题及其应采取的措施，确定作业过程中质量和进度的管理点。6.2仪器设备的控制后勤组对所有在作业中