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摘 要：通过介绍瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝变形监测的建立与施测，以及对变形监测工作基点网平差计算和精度分析，总结了在深河床、弯峡谷、陡边坡地区建立控制网的踏勘选点及观测过程的注意事项，为此类条件情况下的水电工程平面变形监测控制网和水准网的建立提供参考。
关键词： 砾石土心墙堆石坝；工作基点网；水准网
【分类号】：TV523
一、概述
砾石土心墙堆石坝是一种可以就地取材且经济适用的新型防渗材料堆石坝。目前在国内较多流域中采用了此种坝型，但由于堆石坝在建成后均有不同程度的沉降和位移变形，为了确保大坝蓄水安全，需及时提供监测数据用以指导蓄水的速度和蓄水的高度，以保证水电站整体正常运行。因此，土石坝监测工作至关重要。变形监测分外部变形和内部变形。坝体内部变形沉降和水平位移值所反映的是相对的变形量，只能反映部位变形的量级和速率。要想得到绝对的变形值，就要通过外观监测进行修正。所以说大坝外部变形监测工作基点网的建立是不可或缺的重要组成部分，根据监测工作基点网点通过前方边角交会的方法，可以直接观测出大坝表面监测点的水平位移和垂直位移变形。
瀑布沟水电站位于大渡河中游，四川省汉源县及甘洛县境内，是一座以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合效益的特大型水利水电枢纽工程。电站总装机容量330万千瓦，安装六台单机容量55万千瓦的混流式水轮机，保证出力92.6万千瓦，多年平均发电量145.85亿kw.h。该电站为国内首座砾石土心墙堆石坝，是目前世界上已建成深厚覆盖层上最高的砾石土心墙堆石坝，最大坝高186m，坝顶长540m，宽14米；坝底部高程670米，底宽96米。坝体总填筑量2237万立方米，坝基覆盖层最大厚度77.9米，抗震设防烈度为8度。坝体断面主要分砾石土心墙、反滤层、过渡层和堆石区，心墙采用2道混凝土防渗墙全封闭防渗，墙厚1.2米，中心间距14米，心墙底高程以下防渗墙最大墙深82.9米。正常蓄水位850米，水库总库容53.9亿立方米，调节库容38.8亿立方米。
二、平面变形监测控制网布设及实施
平面变形监测控制网以地表监测网为首级网进行布设，主要是因为该段河道呈“L”形，首级网点平均高程均与坝顶高差达100多米，加上两岸山体雄厚，岸坡陡峭，无法满足大坝外部变形监测的要求。在布设过程中考虑到由于大坝处于深河床、弯峡谷、陡边坡地带，工作基点网点间的通视条件、高差均受地形限制的影响，现场踏勘各点位置并充分考虑了控制网网形和大坝监测变形网网形等因素后确定最终点位。
设置基准点的目的是为电站各建筑物的平面位移监测提供基准，检查与测定工作基点的位移，对工作基点进行定期的检核，所以为了确保平面变形监测控制网基准点（以下简称“基准点”）的稳定性，基准点观测墩全部采用基岩钢筋混凝土观测墩；在观测墩顶面采用强制对中基座，以减小仪器与觇牌的对中误差。工作基点网就是建立在地表监测网的基础上，把坝顶和下游面的监测工作基点全部纳入网中，并联测首级地表监测网基准点。
（一）、平面及高程起算数据
以TN1、TN3已知点坐标为平面工作基点网的起算数据，以TN3为坐标起算点，TN3—TN1的方位角为起算方位角。以B05、TN1、TN3、TN7的二等水准高程为高程工作基点网的起算数据。
（二）、测量基准
（三）、外业观测采集
平面变形监测工作基点网观测按全边全角网二等精度要求观测，共27条边，54个方向，均独立观测两次。外业数据采集：采用标称精度为测角中误差±0.5”，测边精度±（1mm+1ppm）的TCA2003全站仪及机载自动观测软件观测并记录水平方向、天顶距、边长观测值及观测日期、时间；气象数据、棱镜高、仪器高由人工测量记录。气压计使用空盒气压表，气压读至0.5Pa，温度读至0.2℃。TCA2003全站仪的自动观测，有效的消除了人为的观测误差。
外业观测数据按《混疑土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）精度要求，设置全站仪观测限差，光学测微器两次重合读数之差1〞，半测回归零差5〞，一测回内2c互差9〞，测回差5〞。
平面变形监测控制网点高程：TB2、TB3、TP60点与B05组成二等水准闭合环线观测；TB1、TB4、TB5、TB7、TB8与水准高程点TB2、TB3、TP60、TN3、TN1、TN7点组成测距三角高程网进行观测。
（四）、内业数据处理
1、每天外业结束后，及时将观测数据传输到计算机中。
2、用EXCEL将方向观测数据处理成“水平角观测原始记录”，测站平差后形成“水平角方向观测结果记簿”。
3、用EXCEL将斜距观测数据输入“边长观测记录计算表”，输入气象数据、仪器高、棱镜高、测站和镜站的已知或近似高程。进行气象数据、仪器常数改正后进行首次斜距归心改正。
4、用EXCEL将天顶距观测数据处理成“天顶距观测原始记录”，测站平差形成“天顶距观测结果记簿”，用测站和镜站的已知或近似高程、仪器高、棱镜高、首次归心后斜距对天顶距进行归心改正。用归心后的天顶距和首次归心后的斜距计算高差和平距，并以此进行三角高程试平差。
5、用试平差的高程代替“边长记录计算表”中的近似高程。重复进行一次天顶距和斜距的归心改正。用归心后的天顶距和归心后的斜距计算高差，再进行三角高程网的平差。取两次独立观测的平差高程的中数作为平面工作基点的最后高程。
6、在边长记录计算表中填上测站点和照准点的最后高程，用最后高程对归心后的斜距进行改平，再投影到856高程面上。
7、整理各项改正后的对向观测平距边长和各点测站平差后的方向观测值，转换成平差软件需要的格式，进行概算、验算，以后验测角中误差为单位权中误差计算点位中误差。 8、验算内容为三角形闭合差、角极条件和边极条件。
二、水准网的实施
水准观测采用DNA03数字水准仪（标称精度±0.3mm/km）和配套铟瓦条码尺。DNA03数字水准仪和铟瓦条码尺均经过检定，并按规范要求，每天在外出观测前，须对水准仪进行i角的检定。在观测前30min，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界温度趋于一致。
观测时仪器自动读数和记录，内业处理时数据导入计算机，按测站定权进行平差计算。水准环线按测段往返高差不符值和线路闭合差验算。《国家一、二等水准测量规范》要求一等水准每千米水准测量的全中误差为±1mm/km。
三、平差计算及精度评定
四、结论：
瀑布沟水电站变形监测工作基点网的实施，选用的仪器先进，作业过程规范，内业处理科学严密，各项指标均达到或优于规范和设计书的要求。因此，瀑布沟水电站变形监测工作基点网的选点合理，基础稳固，建网精度高。
由瀑布沟砾石土心墙堆石坝变形监测工作基点网的建立，得出以下几点结论：
（一）、瀑布沟水电站位于深河床、弯峡谷、陡边坡地带，踏堪选点时，要根据电站所处的地形和相应的地质条件，选择合理的点位；注意尽可能避免所选控制点间高差过大；若因地形限制，可适当增加一些必要的过渡点，以增加网形强度，提高测量精度。
（二）、该段河道呈“L”形，网形布置受到一定限制，平面监测网尽量考虑左右对称性，且能覆盖瀑布沟水电站主要水工建筑物、右岸和坝下游左岸拉裂体及近坝区工程高边坡和自然边坡。
（三）、瀑布沟水电站工作基点网的施测选择了自动化程度高、标称精度高的Leica TCA2003全站仪和DNA03电子水准仪进行数据自动采集，减少了人工观测误差的影响，这是提高精度的又一个有利条件。
（四）、瀑布沟水电站的深河床、弯峡谷、陡边坡的地理条件，决定了该地方上午易出现大雾，中午时阳光直照进山谷，日光强烈。这样大气折光对施测精度影响较大，因此应对不同的测区选择恰当的时间进行观测。若需提高观测数据的质量和工作效率，选择全阴天进行观测则是最有利的。
参考文献：
[1]DL/T 5178-2003，混凝土坝安全监测技术规范.北京：中国电力出版社，2003.
[2]GB/T12897-2006，国家一、二等水准测量规范.北京：中国标准出版社，2006.
[3]GB/T 17942—2000，国家三角测量规范. 北京：中国标准出版社，2003.
[4]GB/T 16818-1997，中、短程光电测距规范. 北京：测绘出版社，1997.
[5]李清岳，陈永奇主编，工程测量学.北京：测绘出版社，2000.
作者简介：
陈春艳（1977.10-），男，汉族，湖北黄石人，本科，工程师，主要从事工程测量的应用。
关键词： 砾石土心墙堆石坝；工作基点网；水准网
【分类号】：TV523
一、概述
砾石土心墙堆石坝是一种可以就地取材且经济适用的新型防渗材料堆石坝。目前在国内较多流域中采用了此种坝型，但由于堆石坝在建成后均有不同程度的沉降和位移变形，为了确保大坝蓄水安全，需及时提供监测数据用以指导蓄水的速度和蓄水的高度，以保证水电站整体正常运行。因此，土石坝监测工作至关重要。变形监测分外部变形和内部变形。坝体内部变形沉降和水平位移值所反映的是相对的变形量，只能反映部位变形的量级和速率。要想得到绝对的变形值，就要通过外观监测进行修正。所以说大坝外部变形监测工作基点网的建立是不可或缺的重要组成部分，根据监测工作基点网点通过前方边角交会的方法，可以直接观测出大坝表面监测点的水平位移和垂直位移变形。
瀑布沟水电站位于大渡河中游，四川省汉源县及甘洛县境内，是一座以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合效益的特大型水利水电枢纽工程。电站总装机容量330万千瓦，安装六台单机容量55万千瓦的混流式水轮机，保证出力92.6万千瓦，多年平均发电量145.85亿kw.h。该电站为国内首座砾石土心墙堆石坝，是目前世界上已建成深厚覆盖层上最高的砾石土心墙堆石坝，最大坝高186m，坝顶长540m，宽14米；坝底部高程670米，底宽96米。坝体总填筑量2237万立方米，坝基覆盖层最大厚度77.9米，抗震设防烈度为8度。坝体断面主要分砾石土心墙、反滤层、过渡层和堆石区，心墙采用2道混凝土防渗墙全封闭防渗，墙厚1.2米，中心间距14米，心墙底高程以下防渗墙最大墙深82.9米。正常蓄水位850米，水库总库容53.9亿立方米，调节库容38.8亿立方米。
二、平面变形监测控制网布设及实施
平面变形监测控制网以地表监测网为首级网进行布设，主要是因为该段河道呈“L”形，首级网点平均高程均与坝顶高差达100多米，加上两岸山体雄厚，岸坡陡峭，无法满足大坝外部变形监测的要求。在布设过程中考虑到由于大坝处于深河床、弯峡谷、陡边坡地带，工作基点网点间的通视条件、高差均受地形限制的影响，现场踏勘各点位置并充分考虑了控制网网形和大坝监测变形网网形等因素后确定最终点位。
设置基准点的目的是为电站各建筑物的平面位移监测提供基准，检查与测定工作基点的位移，对工作基点进行定期的检核，所以为了确保平面变形监测控制网基准点（以下简称“基准点”）的稳定性，基准点观测墩全部采用基岩钢筋混凝土观测墩；在观测墩顶面采用强制对中基座，以减小仪器与觇牌的对中误差。工作基点网就是建立在地表监测网的基础上，把坝顶和下游面的监测工作基点全部纳入网中，并联测首级地表监测网基准点。
（一）、平面及高程起算数据
以TN1、TN3已知点坐标为平面工作基点网的起算数据，以TN3为坐标起算点，TN3—TN1的方位角为起算方位角。以B05、TN1、TN3、TN7的二等水准高程为高程工作基点网的起算数据。
（二）、测量基准
（三）、外业观测采集
平面变形监测工作基点网观测按全边全角网二等精度要求观测，共27条边，54个方向，均独立观测两次。外业数据采集：采用标称精度为测角中误差±0.5”，测边精度±（1mm+1ppm）的TCA2003全站仪及机载自动观测软件观测并记录水平方向、天顶距、边长观测值及观测日期、时间；气象数据、棱镜高、仪器高由人工测量记录。气压计使用空盒气压表，气压读至0.5Pa，温度读至0.2℃。TCA2003全站仪的自动观测，有效的消除了人为的观测误差。
外业观测数据按《混疑土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）精度要求，设置全站仪观测限差，光学测微器两次重合读数之差1〞，半测回归零差5〞，一测回内2c互差9〞，测回差5〞。
平面变形监测控制网点高程：TB2、TB3、TP60点与B05组成二等水准闭合环线观测；TB1、TB4、TB5、TB7、TB8与水准高程点TB2、TB3、TP60、TN3、TN1、TN7点组成测距三角高程网进行观测。
（四）、内业数据处理
1、每天外业结束后，及时将观测数据传输到计算机中。
2、用EXCEL将方向观测数据处理成“水平角观测原始记录”，测站平差后形成“水平角方向观测结果记簿”。
3、用EXCEL将斜距观测数据输入“边长观测记录计算表”，输入气象数据、仪器高、棱镜高、测站和镜站的已知或近似高程。进行气象数据、仪器常数改正后进行首次斜距归心改正。
4、用EXCEL将天顶距观测数据处理成“天顶距观测原始记录”，测站平差形成“天顶距观测结果记簿”，用测站和镜站的已知或近似高程、仪器高、棱镜高、首次归心后斜距对天顶距进行归心改正。用归心后的天顶距和首次归心后的斜距计算高差和平距，并以此进行三角高程试平差。
5、用试平差的高程代替“边长记录计算表”中的近似高程。重复进行一次天顶距和斜距的归心改正。用归心后的天顶距和归心后的斜距计算高差，再进行三角高程网的平差。取两次独立观测的平差高程的中数作为平面工作基点的最后高程。
6、在边长记录计算表中填上测站点和照准点的最后高程，用最后高程对归心后的斜距进行改平，再投影到856高程面上。
7、整理各项改正后的对向观测平距边长和各点测站平差后的方向观测值，转换成平差软件需要的格式，进行概算、验算，以后验测角中误差为单位权中误差计算点位中误差。 8、验算内容为三角形闭合差、角极条件和边极条件。
二、水准网的实施
水准观测采用DNA03数字水准仪（标称精度±0.3mm/km）和配套铟瓦条码尺。DNA03数字水准仪和铟瓦条码尺均经过检定，并按规范要求，每天在外出观测前，须对水准仪进行i角的检定。在观测前30min，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界温度趋于一致。
观测时仪器自动读数和记录，内业处理时数据导入计算机，按测站定权进行平差计算。水准环线按测段往返高差不符值和线路闭合差验算。《国家一、二等水准测量规范》要求一等水准每千米水准测量的全中误差为±1mm/km。
三、平差计算及精度评定
四、结论：
瀑布沟水电站变形监测工作基点网的实施，选用的仪器先进，作业过程规范，内业处理科学严密，各项指标均达到或优于规范和设计书的要求。因此，瀑布沟水电站变形监测工作基点网的选点合理，基础稳固，建网精度高。
由瀑布沟砾石土心墙堆石坝变形监测工作基点网的建立，得出以下几点结论：
（一）、瀑布沟水电站位于深河床、弯峡谷、陡边坡地带，踏堪选点时，要根据电站所处的地形和相应的地质条件，选择合理的点位；注意尽可能避免所选控制点间高差过大；若因地形限制，可适当增加一些必要的过渡点，以增加网形强度，提高测量精度。
（二）、该段河道呈“L”形，网形布置受到一定限制，平面监测网尽量考虑左右对称性，且能覆盖瀑布沟水电站主要水工建筑物、右岸和坝下游左岸拉裂体及近坝区工程高边坡和自然边坡。
（三）、瀑布沟水电站工作基点网的施测选择了自动化程度高、标称精度高的Leica TCA2003全站仪和DNA03电子水准仪进行数据自动采集，减少了人工观测误差的影响，这是提高精度的又一个有利条件。
（四）、瀑布沟水电站的深河床、弯峡谷、陡边坡的地理条件，决定了该地方上午易出现大雾，中午时阳光直照进山谷，日光强烈。这样大气折光对施测精度影响较大，因此应对不同的测区选择恰当的时间进行观测。若需提高观测数据的质量和工作效率，选择全阴天进行观测则是最有利的。
参考文献：
[1]DL/T 5178-2003，混凝土坝安全监测技术规范.北京：中国电力出版社，2003.
[2]GB/T12897-2006，国家一、二等水准测量规范.北京：中国标准出版社，2006.
[3]GB/T 17942—2000，国家三角测量规范. 北京：中国标准出版社，2003.
[4]GB/T 16818-1997，中、短程光电测距规范. 北京：测绘出版社，1997.
[5]李清岳，陈永奇主编，工程测量学.北京：测绘出版社，2000.
作者简介：
陈春艳（1977.10-），男，汉族，湖北黄石人，本科，工程师，主要从事工程测量的应用。