水电站大坝安全观测方案样本.doc

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目 录
1概述 1
1.1地形地貌 1
1.2地质概况 1
2 实施依据 2
2.1实施技术标准、规范 2
2.2坐标及高程系统 2
2.3搜集已经有资料 2
3关键工作内容 3
4平面监测控制网实施情况 3
5测站点安装 3
5.1选点定位 3
5.2水平位移观察墩埋设安装 4
5.3垂直位移（水准标）点安装 4
5.4观察便道修建 5
6 大坝监测设备选择 5
6.1平面监测基准网测量仪器 5
6.2水准监测基准网测量仪器 6
6.3内业平差计算软件 6
6.4全站仪、水准仪、水准尺检验 6
6.4.1徕卡TCA 全站仪检校 6
6.4.2水准仪器之检校 6
6.4.3其它仪器检验 7
7控制网观察工作 7
7.1 平面控制网引测 7
7.1.1 基础技术要求 7
7.1.2 测前准备 7
7.1.3 观察作业要求 8
7.1.4平面控制网引测及计算 8
7.2平面控制网观察 8
7.3平面监测控制网平差计算 10
7.4垂直位移观察 11
7.4.1垂直位移基准点观察 11
7.4.2垂直位移监测点观察 11
7.5水准监测控制网平差计算方法 12
7.6监测网点平面观察 12
8 内观设备取值 13
9 观察频次确实定 13
10 监测资料整理 13
10.1通常要求 13
10.2监测资料整理 13
10.3提交资料内容 14
11资源配置及总体进度安排 14
11.1人力资源 14
11.2设备资源 14
11.3总体实施进度 15
12 结语 15
附图（1）
附图（2）
资质文件

1概述
凉山州甘洛县XX水电站地处甘洛县嘎日乡境内，是大渡河支流尼日河段拟近期开发梯级电站第四级。调整计划第七级电站。尼日河是大渡河中游右岸一级支流，干流全长140km，流域面积4062km2，落差1558m，平均坡降11.6‰，水力资源很丰富。本电站坝址距甘洛县城约48km，有甘洛至越西公路、成昆铁路甘洛至乃托段相连，另外工程经过地段还有乡村公路可通，交通较为方便。
XX水电站为引水式开发，总装机容量为105MW（3×35MW），设计水头164m，引用流量72.5m3/s，确保出力13.6MW，多年平均发电量47690万KW.h，年利用小时4540h。电站首部枢纽关键由挡水坝段和泄洪冲沙建筑物组成，坝轴线方位角为NW8.93º，拦河闸坝顶长88.5m，共分5个坝段，沿坝轴线从左至右，1#坝段为左岸挡水坝段，2#、3#坝段泄洪闸坝段，4#坝段为冲砂闸坝段，5#坝段为右岸挡水坝段。正常蓄水位1279.0m，左右岸挡水坝段均采取砼重力坝形式，坝顶高程1280.5m。
10月25日在业主主持召开下对大坝实施监测方案，认真听取了我监测项目部方案陈说，并提出了修改意见，10月29日再次对方案做了论证。为满足本工程顺利经过蓄水安全判定工作，确保XX水电站按计划发电，监测工作开展迫在眉睫。
1.1地形地貌
从成昆铁路花果山大桥至下游河流折弯处，河段长约1.2km，河谷狭窄，河道顺直。尼日河自南西流向北东。该段河谷呈横向谷，岩层产状倾下游略偏左岸，河床宽约30~50m，两岸多悬崖峭壁，山脊高程1800m以上，河床高程1263m左右，呈经典“V”形谷。两岸发育小冲沟，雨季有间歇性水流，崩坡堆积多见，在坝址两岸沿河岸坡脚有零星坍毁堆积，规模均较小。
1.2地质概况
坝址区地质结构以单斜岩层为主，产状N10~12W/NE∠61~75°，倾下游略偏左岸。坝区未见断层，发育两组结构裂隙：①N80~85°E/W∠40~42°，裂面闭合，裂隙间距0.5~1.0m，延伸长2~4m。②N60~70°E/SW∠50~56°，裂面较平直，裂隙间距0.8~1.5m，延伸长度3~5m。据野外勘察可见砂页岩层中软岩挤压层间错动迹象、擦痕，镜面及碎片碎块状。
2 实施依据
2.1实施技术标准、规范
《国家三角测量规范》（GB/T17942-）；
《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-）；
《中短程光电测距规范》（GB/T16818-1997）；
《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）；
《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-）；
《土石坝安全监测技术规范》（SL 60-94）
《土石坝安全监测资料整编规程》（SL 169-96）
《水利水电工程施工测量规范》（DL/T5173—）
2.2坐标及高程系统
高程系统为1956年黄海高程系；
平面坐标系统为施工坐标系；
投影高程面为1280.5m；
大气折光系数：K=0.13；
测区地球曲率：6370000m；

2.3搜集已经有资料
XX水电站大坝施工控制结果资料；
XX水电站大坝部署平面图；
XX水电站大坝地质勘查汇报；
XX水电站大坝（相关）设计资料。
3关键工作内容
监测基准网首期引测 D级（GPS）
平面监测基准网观察及计算 一等 两测次
水准监测基准网观察及计算 一等 两测次
水平位移测点观察及计算 二等 两测次
沉降位移测点观察及计算 二等 两测次
内观监测取值
监测资料汇编
4平面监测控制网实施情况
从《大坝位移观察平面部署图》中可知，外观监测为两条视准线，依据相关《规范》和闸坝现场条件，视准线工作基点和校核基点需布设在闸坝两端深约15至20米左右平洞里，累计4个平洞，无疑将为本工程增加巨大造价，所以，提议在原监测设计基础上作合适调整，取消原设计中4座工作基点和4座校核基点，改视准线观察为大地测量观察，分别在右坝肩布设平面监测基准点2，左坝肩布设平面监测基准点2座（见附图1）；因实地条件限制，水准监测基准网布设在右坝肩公路上（见附图2），其监测实施方案分叙以下。
5测站点安装
5.1选点定位
（1）在仪器设备埋设安装前，将其埋设安装仪器设备意向通知监理人。安装仪器设备仓面、及待装仪器设备和材料经监理人验收合格后，在监理主持下，做好监测仪器设备安装和其它承包人负担建筑物施工间协调，避免延误监测仪器安装埋设和相互间施工干扰。将监测仪器设备埋设计划列入土建施工进度计划中，方便土建承包商立即提供监测仪器安装和埋设所需工作面。
（2）水平控制网点具体位置，先依据设计图纸提供概略位置或概略坐标现场进行初选，既要考虑确定观察方向能通视，点位又要处于相对稳定地方。工作基点定位具体位置要经过监理人确实定和同意。
（3）垂直位移工作基点具体位置先按施工图纸提供图上概略位置初选，应选择在完整基岩出露处或经少许开挖可达基岩处，其基点定位最终位置要经过监理人确定同意。TN1-TN4为组建观察基准网（附图1）。
5.2水平位移观察墩埋设安装
水平位移观察墩关键有控制网点、工作基点观察墩、变形测点观察墩，关键参考下列要求完成。
(1) 严格按设计技术要求、施工图及相关技术规范或厂家使用说明进行。
(2) 平面观察基准点、工作基点建造，应开挖至新鲜基岩，按图纸要求浇筑钢筋砼底座和柱身，用锚筋和基岩连接成整体。
(3) 变形测点墩为现浇钢筋混凝土观察墩，标墩基础和监测部位紧密结合。
(4) 标墩顶部设置强制对中盘。强制对中盘应调整水平，其倾斜度不得大于4′。
(5) 仪器埋设时，应注意避开视线上障碍物1m以上。
(6) 混凝土观察墩底座应和被观察体稳固连接，确保观察墩标能和岩体为一整体，在土层或自然边坡土体上测点，应确保埋设于坚实原生土中。
(7) 观察墩顶部强制对中底盘应调整水平，倾斜度不得大于4′；水准标志可直接埋设，但须镶嵌于混凝土观察标墩底座结合并同观察标墩标柱结构相连，顶面可露出10mm，确保标志体平正且利于水准尺自由转动。
(8) 混凝土标墩所用混凝土标号不低于C20，混凝土级配小于２级配，并严格捣密，表面刷白，再用红油漆喷印编号。
(9) 控制网点、工作基点、变形测观察标墩埋设安装如设计图所表示。
5.3垂直位移（水准标）点安装
水准标点包含水准测点和工作基点。按功效不一样分别建造安装。
（1）各水准控制网点、工作基点和变形监测点均选择B-2水准标芯，因安装位置不一样，拟采取以下多个形式。
综合标：在水平位移标点基础上，埋设不锈钢水准标点。
混凝土嵌心标：混凝土垂直位移能够代表基岩垂直位移，则可在混凝土底板上埋设嵌心标。如水准标志直接安装在基岩上，也可用嵌心标。在安装点按设计图纸要求挖一坑穴，填以混凝土，在混凝土空腔内埋设不锈钢水准标，上面加钢质保护盖。
墙上标：将水准标点固定在廊道墙壁上，外加保护盖。
（2）基准点安装
工作基准点选择B-2水准标点，其安装方法和观察点相同。
5.4观察便道修建
依据各控制网网点处地质条件和网点在全网中所起作用，采取不一样墩标类型。基准点TN1、TN2、TN3、TN4全部采取混凝土基岩标。
观察墩距地面高度设计为1.2m，墩顶埋设强制对中基座。为了利于观察，为了确保观察时仪器及人员安全，在观察平台四面布设钢筋防护栏。各观察墩四面刻上警示语和点名，顶部加专用保护罩。观察墩基础要求埋设在弱风化基岩上。
为了方便观察，到每个观察墩全部要修建1m以上宽度观察便道，陡峭地方要修建爬梯并加围栏，沿途控制好坡降，方便安全顺畅进行观察。
6 大坝监测设备选择
6.1平面监测基准网测量仪器
使用瑞士徕卡TCA自动跟踪全站仪及配套徕卡反射棱镜和带置平水准器棱镜基座，该仪器含有自动跟踪寻求照准目标、自动统计观察数据，经过机载软件自动掌握观察限差、观察误差超限时自动完成补测等功效，并经过计算机后处理软件，转换为合格观察手薄统计格式输出，打印。
该仪器关键精度指标为：
•测角标准偏差0.5″
•最小角度显示值0.1″
•测距标称精度：1 mm +1ppm
•最小距离显示值：0.1mm
•反射棱镜常数为0，棱镜基座置平气泡灵敏度为20″/格。
6.2水准监测基准网测量仪器
使用瑞士天宝DINI0.3电子数字水准仪及3m铟瓦条码尺，该仪器含有自动置平、自动读数、自动统计等功效，经过厂家内置随机软件，依据观察等级，设定各项测量观察限差后，能够自动检验观察误差，对合格观察数据进行自动存放，对不合格观察数据则警示立即重测。仪器关键精度指标：每公里±0.3mm。
6.3内业平差计算软件
采取“大坝安全监测平差及统计软件（DDM6.0）”进行预处理，生成文本、文件，再导入“控制测量数据处理系统”自动平差。
6.4全站仪、水准仪、水准尺检验
6.4.1徕卡TCA 全站仪检校
在外业工作开始前，应进行下列检验和校正：
·双轴赔偿纵、横向指标差检校（l、t）
·自动目标识别轴准直差检校(ATR)
·垂直编码度盘检校（i）
·水平视准差（c）
·水平轴倾斜误差（a）
检验后，仪器显示更正值，并经过内置功效进行自动更正。因为气象等不确定原因影响，在每次开机后全部检校当初电子气泡更正值（双轴赔偿纵、横向指标差）。其它检校值通常不易变动。但为了预防在观察中任何不确定原因影响其发生改变，在整个工程过半和工程结束后均对自动照准功效检校（ATR）、垂直编码度盘检校（i）。
6.4.2水准仪器之检校
⑴ 水准仪——在每十二个月作业前，按下述项目进行检验和校正：
水准仪上概略水准器检校；
i角检校。
⑵ 水准标尺——按《规范》要求对下述项目进行检验和校正：
标尺上圆水准器检校。
数字水准仪测出i角值后,输入本机即可自动更正i角影响
6.4.3其它仪器检验
其它如干湿温度计、空盒式气压计等仪器设备按《规范》要求定时送国家计量部门检定。
7控制网观察工作
7.1 平面控制网引测
7.1.1 基础技术要求
采取双频GPS接收机进行观察， GPS接收机标称精度应不低于5mm+1ppm。应用GPS监测网观察要求和各项限差按GB/T18314-中D级网相关要求实施。观察技术指标见表。
表 基准网GPS观察技术指标要求
等级
卫星高度角
有效观察
卫星数
任一卫星有效观察时间
反复设站率
时段长
采样率
D
≥15°
≥4
≥15min
≥2
≥45min
15s
联测已知点：时段长为60min
7.1.2 测前准备
（1）观察前应事先编制GPS卫星可见性预报表和作业调度表。
（2）天天出发前应检验电池容量是否充足。
（3）作业前应检验接收机内存容量是否足够。
（4）天线应整平，天线基座上圆气泡应居中，天线指向应相同。当日线安置在较高处或风较大地方，须采取方法，以防天线被风刮倒。
7.1.3 观察作业要求
（1）观察组应严格按调度表要求时间进行作业，确保同时观察同一组卫星。
（2）每时段开机前、关机后各量取天线高一次 ，两次量测互差应小于3mm 。每次在互为120°三个方向上量测，量测互差应小于2mm。并统计量测方法。
（3）仪器中参数设置，未经技术责任人同意，不得随意改变或删除。
（4）仪器正常工作后，作业员应立即根据统计手簿内容做好观察统计。
（5）观察员作业期间不得私自离开测站，并应预防仪器受震动和移动，预防她人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。
（6）接收机在观察过程中不应在接收机周围10m内使用对讲机和50m内使用电台；当遇雷、闪电或大风雨时，应立即停止观察。
（7）经认真检验，全部要求作业项均已全方面完成，并符合要求，统计资料完整无误方可迁站。
7.1.4平面控制网引测及计算
从现有施工控制网K7、K8两个控制点作为起算数据，采取静态观察，构建GPS观察网，引入大坝监测控制网TN3-TN4。考虑到K7、K8两点相距太近，不利于网形整体精度，在河对岸增加一控制转点，参与整体平差计算。
7.2平面控制网观察
依据XX水电站外部变形监测点布设情况和通视条件，平面监测控制网观察拟采取TCA机器人按边角网观察，实施《混凝土坝安全监测技术规范》第7.4节“观察”中一等观察精度要求。平面监测控制网点高程通常只作边长改平之用，按二等水准测量或用替换二等水准三角高程测量方法求得，用三角高程测量方法测定监测控制网点高程监测控制网观察边均应对向观察垂直角，量取仪器高和觇点高，计算往返三角高程高差，计算出监测控制网点高程。
观察仪器采取徕卡测量机器人TCA全站仪，仪器测角标称精度为0.5"，测距标称精度为1+1ppm，水平角观察6个测回，距离观察4个测回共16次读数。
各项观察限差列于下表：
方向限值统计表
序 号
项 目
限 差
1
半测回归零差
5″
2
一测回内同方向2C互差
9″
3
同一方向值各测回互差
5″
测距限差统计表
序 号
项 目
限 差
1
一测回读数间互差
2mm
2
单程测回间互差
3mm
3
往返测边改化至同一高程面上互差
2 (1+D×10-6) mm
4
温度最小读数
0.2℃
5
气压最小读数
50pa
测角中误差按菲列罗公式计算
(mβ≤0.7″)
式中：为测角中误差；W为三角形闭合差
观察时间和时间段数要求:水平角观察均在通视条件好、成像清楚，能正确照准时间段内进行观察。因是首期测量，故应独立进行两测次观察，每次观察12测回。当两观察方向垂直角差值超出±3°时，则该两方向之间不进行2C值比较，各方向2C只按同方向、相邻测回进行比较，其差值仍应符合对应要求。
平面控制网关键技术要求和限差：
测角中
误差
（″）
测距中
误差
（mm）
最弱点点
位中误差
（mm ）
最弱点误差
椭圆长半径
（mm）
±0.7
±2.5
±2.0
±2.0
测距均采取往返观察，每条边每次观察4个测回，每个测回读数4次，共16次。气象元素测定，采取测站、镜站同时测定气压、干温、湿温。气压读至0.5hpa，温度读至0.2℃。使用千分卡尺量测仪器、游标卡尺量测棱镜高至1mm。
依据《规范》要求，距离测量方法以下：
序 号
项 目
限 差
1
一测回读数间互差
1mm
2
单程测回间互差
1.4mm
电磁波测距作业应符合以下要求：
测距应在成像清楚、气象条件稳定时进行,阴天、有微风可全天观察。
当一测回中读数较差超限时，应重测整测回。当测回间较差超限时，可重测2个测回，然后去掉一大一小取平均。如重测后测回仍超限，应重测该测距边全部测回。当往返测或不一样时段较差超限时，应重测单方向距离。如重测后仍超限，应重测往、返两方向或不一样时段距离。
测距限差：

测距中误差
正（反）相或一测回读数间较差
同一时段正（反）相中数间或测回中数间较差

往或返测二时间段较差

往返观察较差
±2.5
2.0
2.5
2√2（a+b×D）
2（a+b×D）
天顶距观察方法、测回数及观察限差表：
测回数
两次重合读数差
指标互差（″）
测回差（″）
中丝四测回（分二个时段观察）
1
6
6
观察人员和观察仪器保持相对固定。观察原始数据采取电子统计，并以此存盘归档。
7.3平面监测控制网平差计算
为了保持平面监测控制网坐标系统和施工测量控制网系统一致，在首次观察之前用D级GPS测量直接从施工测量控制网上联测。
平面监测控制网采取正版商业软件《大坝变形监测系统DAM6.0》，平差计算采取TN3为固定点，TN3～TN4为固定方向，首期计算采取经典自由网平差；复测采取TN3、TN2为固定点，按约束平差计算。平差前各观察边长必需经过气象更正、仪器加乘常数更正和用高程进行倾斜更正，并统一归化到测区坝顶高程面。
7.4垂直位移观察
7.4.1垂直位移基准点观察
水准监测控制网拟采取标称精度小于±0.45mm数字水准仪按一等精密水准精度和要求进行观察。本项目拟采取DINI0.3数字水准仪按GB12897-《国家一、二等水准测量规范》中一等水准精度和要求进行观察。为了降低系统误差影响，在观察中应固定人员、固定仪器和固定观察路线。按《规范》要求，水准基准点布设在坝体下游1-5km处，采取双金属标(或钢管标)，并采取深埋标志， 工作基点设在近坝处。在坝上坝下各设一排垂直位移测点。整个网以B1为起算点，B2为校核点，B3为工作基点，形成一条闭合水准线路进行观察。并取两测次合格结果为基准值。
7.4.2垂直位移监测点观察
坝上各监测点垂直位移按国家二等水准测量要求往返观察。
（1） 测站视线长度（仪器至标尺距离）、前后视距差、视线高度按表要求实施。
等级
仪器类型
视线长度
前后视距差
任一测站上前后视距差累积
视线高度
（下丝读数）
二等
DS1，DS05
≤50
≤1.0
≤3.0
≥0.3
（2） 测站观察限差应不超出表7.3-2要求。
等级
上下丝读数平均值和中丝读数差
基辅分划
读数差
基辅分划所测高差差
检测间歇点
高差差
0.5cm刻划标尺
1cm刻划标尺
二等
1.5
3.0
0.4
0.6
1.0
（3） 往返测高差不符值、环闭合差和检测高差较差限差应不超出表7.3-3要求。
等级
测段、区段、路线
往返测高差不符值
附合路线闭合差
环闭合差
检测已测
测段高差之差
二等
4
4
4
6
最终每公里水准测量偶然中误差M△不得超出±1.0mm,平差后网点高程中误差小于±1.41mm，式中：K为测段长度（km）；F环线长度（km）

水准测量测站限差统计表
等级
视线
长度
前后视距差
前后视距差累计
下丝
读数
上下丝读数
和中丝读数差
基辅分划读书差
基辅分划所测高差之差
0.5cm
刻划
1cm
刻划
二等
50m
1m
3m
0.3m
1.5mm
3mm
0.4mm
0.6mm
监测点水准路线图如（附图2）
7.5水准监测控制网平差计算方法
水电站水准监测控制网首次平差计算采取LN02为起算点，全网采取经典网平差；复测采取LN02为固定点，按约束平差计算。每次进行控制网观察时联测LB01校核基准点，用以校核各基准点组稳定情况。
7.6监测网点平面观察
采取TCA“监测程序”进行监测点观察，同时采集水平角、垂直角、边长观察数据。观察测回数不少于4测回，统计测站和镜站干温和气压。
TP1-TP6为组建监测网点图

监测点观察方案
测站点名
后视点名
照准点名
位 置
TN1
TN2
TP3、TP2、TP1
坝上
TN2
TN1
TP3、TP2、TP1
TN3
TN4
TP4、TP5、TP6
坝下
TN4
TN3
TP4、TP5、TP6
8 内观设备取值
XX电站已埋设监测设备有12支渗压计和10套测压管，按设计要求对初始值进行测定。
9 观察频次确实定
基准值：首次蓄水前取得基准值，依据规范要求，水平位移观察和垂直位移观察连续观察两个测次，合格后取两个测次平均值作为最终结果。基准网每十二个月观察校核一次。
10 监测资料整理
10.1通常要求
监测资料整编前做好相关考证工作。搜集资料是否齐全。审查全部考证资料、相关图表及文字说明等有没有遗漏。校核原始资料、坐标系统及各项计算有没有错误。将多种曲线图相互对照，检验其合理性。
监测资料整理应立即、正确、全方面。单项监测汇报、年度汇报、阶段性分析汇报应结论明确，依据资料应正确，论证要详尽、充足，做到校审齐全。资料分析以观察资料为依据，结合边坡工程施工、坝区地形历经情况进行逐步总结，要做到随观察、随统计、随计算、随校核、随分析。
10.2监测资料整理
（1）汇总经监理验收合格观察网图形，检验观察方案及原始数据正确性，查验观察仪器检测合格性和计算引用检测参数正确性，各观察项目标观察仪器和观察精度应符合设计要求和规范等级。
（2）原始观察结果满足相关规范要求后，才可结合网形、观察等级对观察数据进行概算，对概算和平差均满足规范限差和设计要求后原始观察结果形成份期观察结果
正本电子文件，对应算稿形成份期结果副本电子文件。
（3）对于工作基点网复测结果，应利用平差和数值分析技术对网点稳定性进行精度分析，且利用真实稳定网点作为固定点对工作基点网进行平差。
（4）最终资料一式4份，业主、监理、施工方各1份，存档1份。
10.3提交资料内容
提交以下结果资料:
序号
成 果 名 称
数 量
备 注
1
原始观察统计手簿
1本
全套
2
平差计算资料
1本
全套
3
结果表
3份
全套
4
上述对应电子文档
1套
全套
5
需提交汇报
全套
全套
11资源配置及总体进度安排
11.1人力资源
为确保在六月份完成首次值观察，项目部安排五个作业组进行。

作业组
组长
组人数
土建施工组

5
GPS组

5
监测组

5
水准一组

5
11.2设备资源
投入仪器设备表
序号
仪器名称
精度指标
数量
备注
1
双频GPS接收机
5mm+1ppm
4套
判定材料
2
全站仪
测角0.5″，
测距1mm+1ppm
1台
判定材料
3
水准仪
0.3mm
1台
判定材料
4
水准尺
3m铟钢
1对

5
气压表

4个

6
干湿温度计

4个

6
便携式计算机
戴尔
2台

11.3总体实施进度
进度初步安排以下：
1年11月12日～12月30日，完成首次值作业观察。
12 结语
因为河谷两岸边坡高且陡，属经典峡谷地段，网点间通视条件限制了网形布局，监测控制网布设较为困难，加之气象条件较差，可能造成观察精度有所下降，在施工过程中也能够合适增加边角条件，这么更有利于网形精度控制，达成设计要求。
XX水电站监测控制网中包含三角高程测量替换二等水准，关键用于边长改平，三角高程网替换二等水准观察精度在中国已多有叙述，其精度在三角高程采取对向观察，网形结构合理等条件下优于二等水准精度，故可行性在本方案中不再叙述。
此次方案确实定到实施得到了XX能源业主和葛洲坝监理项目部等相关领导支持，并提出相关修改意见，在此一并致谢！