测量控制在高边坡支护中的作用

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测量控制在高边坡支护中的作用

作者：郑方品

来源：《科技创新导报》2011年第17期

摘 要:介绍锦屏一级水电站大坝左岸边坡锚索测量控制。通过全站仪测量放样,保证边坡每根锚索、锚杆(锚杆束)、排水孔的方位角和倾角,防止锚索交叉及施工锚杆及排水孔打断锚索。充分发挥了锚索、锚杆(锚杆束)和排水孔的作用启到关键环节,为保证边坡稳定及边坡顺利下挖提供保障;边坡锚喷支护计量采用南方测绘软件,利用三维系统方法进行计算,使结算工程量与实际相符合,为竣工结算提供准确的数据。通过锦屏一级电站高边坡施工,为下步边坡支护质量控制及锚喷支护结算提供参考依据。 关键词:测量控制高边坡支护作用

中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0082-02 1 工程简介

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上,是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库,距河口358km,距西昌市直线距离约75km。

本工程采用坝式开发,主要任务是发电。水库正常蓄水位1880m,死水位1800m,正常蓄水位以下库容77.65亿m3,调节库容49.1亿m3,属年调节水库。电站装机6台机组,单机容量600MW。

根据设计提供的地质资料:锦屏一级水电站大坝左岸边坡分布的地层岩性可分为两段,即砂板岩段和大理岩段。边坡地质复杂,整个边坡出露有:f8断层、f5断层、煌斑岩脉、f42-9断层等。坝基岩体均一性极差,抗变形能力弱,地质情况比较复杂,岩石极为破碎,施工对锚索方位角和倾角控制要求比较困难。由于地质比较复杂,在进行开挖时,边坡地质超挖较多,并平整度起伏大,因在进行锚喷支护时,实际喷护工程量与设计工程量相差很大。

根据施工需要,将大坝左岸边坡支护共分为三个区域,及拱肩槽上游侧F5以上为一区、F5至拱肩槽为二区、拱肩槽以下为三区。边坡深层支护主要为单孔自由式多锚头防腐型无粘结锚索,分别为:1000kN、2000kN、3000kN。锚索设计共计3850束;间排距为4.0m×4.0m、4.0m×5.0m等布置;锚索长度为80～30m之间,锚索与开开挖坡面之间夹角为30～90度;浅层支护主要包括:砂浆锚杆(Φ28、L=6m,Φ32、L=9m),水平锚杆束(3Φ32、L=12m、15m),排水孔(Φ76、Φ110、L=6m),水平间排距为2.0m×2.0m;马道锚杆束3Φ32、L=9m,间距2.5m。所有锚杆(锚杆束)、排水孔施工方位角与该区域锚索方位角一直。锚喷支护形式有:10cm厚的C25素喷混凝土和15cm厚的C25网喷混凝土。

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2 施工精度控制要求

根据锦屏一级水电站大坝基础开挖及支护施工技术要求:锚索钻孔倾角、方位角应符合设计要求,其中开孔偏差不得大于10cm,开孔应严格控制钻具的倾角及方位角,当钻进20～30cm后应校核方位角和倾角,在钻进过程中及时测量孔斜和纠偏,终孔孔轴线偏差不得大于孔深的3%;终孔孔深应大于设计孔深40cm,终孔孔径不得小于设计孔径10mm。边坡开挖不超过一级马道(15m),锚索支护必须跟进,确保边坡的稳定。

对系统锚杆(锚杆束)开孔孔位偏差小于10cm,钻孔倾角、方位角误差均小于2°,孔深须达到设计深度,允许偏差宜在50mm以内。

排水孔上倾5°,孔位偏差不大于10cm,与该区域锚索方位角一直到,孔倾误差均小于2°。 边坡拱肩槽位置不许欠挖,超挖为小于20cm。拱肩槽上下游位置允许超欠挖尺寸为±20cm。

3 施工放样坐标选择

为减少测量数据运算的复杂性,便于现场校核。似以垂直于大坝双曲线的直线(O--A)为参考直线,其中控制点坐标分别为A(3519769.956,327732.213),O(3520034.841,327873.054),O点大坝相对坐标设置为(0,0)。

在进行现场测量之前,首先对测量仪器按要求进行校核,使用仪器精度及测量人员专业素质必须满足施工要求。对基准点测量时严格按照“三级检测”制度。根据成都勘测设计院提供坐标数据进行检查,所提供的测点满足要求时,再进行布置现场施工控制网及加密控制点,根据现场施工条件,为满足现场施工放样和过程控制,分别在左岸边坡EL1990马道、EL1960马道、EL1885马道,利用设计提供的二等控制网进行复合导线加密布置,布置满足施工精度和现场施工要求。 4 坐标放样和控制过程

由于本标段部分锚索、锚杆(锚杆束)等方向与边坡之间有20～90度的夹角,锚索、锚杆(锚杆束)孔口方位角和倾角受开挖面超欠挖影响比较大,当出现超欠挖时,锚索孔口坐标和高程都要变化,利用fX4500计算器编程,可以满足现场施工放样工作。 其中测量程序公式为:LbI 0 {N,E,H,A,B,G,F} {X,Y}

L=POL(N-A,E-B)×COS(Q)

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X=N+REC(L,F),Y=E+W U=H-L×TAN(D) GO TO0

注明:(N,E,H)表示设计控制点位坐标和高程;(A,B,G)表示实测点位坐标和高程;Q表示锚索方位角;(X,Y,U)表示开挖面实际开孔坐标和高程;D表示锚索的下倾角度;F表示设计坐标与施工坐标之间的夹角。 LbI 0 {X,Y}

P:Q:S=POL(P-X,Q-Y),A=W+M,

Z=P+S×COS(A)×COS(180-M),U=Q×COSA×SIN(180-M) GO TO0

说明:(X,Y)表示以上程序所算出的坐标;M为坡面与锚索形成的夹角;(P,Q)表示设计开挖面设计锚索的坐标。

在坡面开挖满足设计要求后,先根据坡面超欠挖放样出孔口位置,并用油漆作上明显的标识,当锚固钻机布置就绪后,先钻进10～20cm左右,再利用全站仪进行方位角和倾角的校核,方可进行钻孔施工。在施工过程中进行分段监测,每进尺10m进行一次测斜,方位角和倾角出现超限时,及时进行纠偏处理,直到满足要求为止。当钻孔完毕后,再进行一次全孔测斜,现锚索已经施工完成3200束,锚索整体方位角和倾角总体满足设计要求。 锚索方位角和倾角统计表如表1所示。 5锚喷支护计量结算

按照土建施工的原则和施工规范要求,路基开挖前施工单位应联合监理、业主进行原始地形、原始断面测量,以20m左右设置一个断面,根据地形变化情况增减。当地形变化大的部位,可增设为5m一个断面。开挖面积根据两个断面平均面积乘以间距。

由于锦屏一级水电站左岸边坡地质复杂,断层多,开挖坡面塌方现象比较严重,如果按照5m一个断面进行收方,工作量大,按断面计算喷护工程量只为实际喷记工程量的80%,不能反映实际的情况,因按断面进行喷护收方计算不满足要求。根据前期的测量总结,采用免棱镜全站仪进行测量收方,每2m为一个断面,计算时采用南方测绘软件利用三维进行面积计算,所计算工程量与实际吻合,满足规范要求。

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锦屏一级水电站左岸边坡锚喷支护面积约为13万m2,通过以上的测量收方方法,及满足规范要求,并得到相关业主、监理的认可。为公司创造可观的价值。 6 结语

在锦屏一级水电站高边坡支护过程中,运用严格测量控制,指导现场锚索钻孔施工,确保锚索施工质量和锚索的最佳受力效果,对锦屏一级电站边坡的正常下挖和边坡的稳定启到关键作用。现开挖已经达到1750m左右,整个边坡处于稳定状态。通过锦屏地质极为特殊情况下高边坡锚索施工,为下步高边坡支护测量控制提供技术依据。