高深豎井滑模施工監測與糾偏技術

舒 志 勇，劉 興 華，段 科 峰

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

毛爾蓋水電站是四川省阿壩州黑水河流域水電規劃兩庫五級開發方案中的第三級電站，調壓井位于廠房后邊坡山脊上，為露天式超深豎井，采用開敞阻抗式結構，井筒為圓形斷面，開挖直徑為26 m，混凝土襯砌后的內徑為22 m，下部隧洞底板高程2 015 m，頂部高程2 186 m，豎井高度171 m，阻抗孔直徑為4.5 m，井筒采用鋼筋混凝土襯砌，厚2 m，從空間規模角度出發曾被譽為“亞洲第一井”。

該調壓井施工期間采用全站儀控制豎直偏差，規范要求小于5 cm，該要求對于170 m高的地上建筑物而言不是難題，但對于地下建筑物而言卻非易事。為保證調壓井混凝土襯砌結構面的垂直度，開挖結束后，首先對其頂部和底部兩套獨立的坐標系統采取聯系測量[1]的方式，以保證施工測量控制網的精度，然后在混凝土滑模澆筑階段進行“實時監測”控制，要求每5 m對滑模進行一次檢測與校正。

但在混凝土滑模施工期間，所面臨的最大困難是對滑模傾斜的檢測與校正。而以現有的設備條件只能在滑模平臺上架設儀器。因此，如何將坐標和高程傳遞到滑模平臺上是實現“實時監測”的前提。筆者對超深豎井滑模施工的傾斜檢測與校正歸納和總結了一些經驗，旨在為今后同類型超深豎井施工借鑒。

2 滑?；暗臏蕚涔ぷ?/h2>

為保證調壓井混凝土襯砌滿足設計要求，滑?；靶柰瓿梢幌盗械臏蕚涔ぷ?，以做到測量監測與糾偏從源頭控制，具體的控制項目包括：測量控制點聯測復核、滑模模體平面位置測量控制、滑模模體高程面測量控制以及豎向激光導向束布置。

2.1 調壓井控制點的聯測

該工程對調壓井井身混凝土的形體偏差要求≤5 cm，但對閘門槽的精度要求更高。為控制混凝土形體澆筑質量，在滑模測量定位前，對調壓井頂部與底部的施工測量控制點進行了聯測，以保證井內外控制點在一個坐標系統內?？刂泣c的聯測嚴格遵循《水利水電工程施工測量規范》DL/T5173—2003[2]的要求，采用光電測距四等閉合導線實施。以垂線法由地面吊線向井內投點，使井內外的控制點產生聯系，進而使導線成為以投影點為閉合點的“單點閉合導線”。導線測完后進行閉合差計算，待閉合差滿足規范要求后對測量成果進行平差[3]，使用平差后的數據進行放樣。

2.2 滑模模體平面位置的測量控制

首先澆筑調壓井底板，在混凝土底板上安裝滑模。安裝滑模前，測量人員在混凝土底板上放出混凝土內邊界線，滑模安裝啟滑前，校正滑模模板邊線與已放出的混凝土內邊界線是否對齊，以確定其平面位置是否正確。

2.3 滑模模體高程面的測量控制

滑模啟滑前，測量人員在高于井室底板位置放出3～4個同一高程面的高程點，作為滑?；叱痰姆此闫瘘c?；；? m左右用鋼尺或全站儀測量反算起點至滑模平臺的高差，并用油漆在已澆筑的混凝土面上做好標記，作為下一倉滑?；叱痰钠鹚泓c。

2.4 豎直激光導向束的布置

對于平面坐標的傳遞，采用激光投影的方法?；０惭b前，在調壓井頂部固定三個激光指向儀，激光指向儀的位置應盡量接近等邊三角形且距調壓井中心的距離適中。測出三個激光指向儀的中心坐標并在調壓井底板混凝土面上放出這三個點，調整激光指向儀，使其各自指向其坐標對應的點，即形成從調壓井頂部到底部的三條垂直激光導向束。

3 滑?；频臋z測

滑?；^程中，通常因爬升千斤頂升降不同步、多循環累計后造成滑模發生較大偏移，為避免持續的偏移釀成重大質量、安全事故，施工測量人員需要“實時監測”滑升的偏移程度。一般情況下應重點檢測以下幾點：滑模水平度的檢測、滑模平面位置的檢測、滑?；叱痰臋z測。

3.1 滑?；蕉鹊臋z測

在滑模主平臺上布置由四支透明塑料管裝水而成的簡易水平計，水平計的位置應盡量接近調壓井的縱橫軸線且距調壓井中心的距離適中。在滑模安裝結束、啟滑前提空滑模，用測量儀器校平滑模，在每支水平計旁固定一最小刻度為毫米的鋼尺并標記其水面初始位置?；；^程中，監測每支水平計內的水面相對最初水平標記用以判斷滑模模體的水平度，發現水面傾斜時，及時校正滑模的水平度。操作時先調整橫(縱)軸線，再調整縱(橫)軸線。

3.2 滑?；矫嫖恢?、高程面及豎直傾斜度的檢測

3.2.1 全站儀配合激光導向束監測滑模水平位置及其傾斜度

現場操作時，采用測角精度2″、測距標稱精度2+2 ppm的全站儀，激光測量功能的有效距離為1 000 m。測量過程充分利用全站儀的后方交會功能[4]，選取滑模平臺比較穩定的地方作為全站儀長期架站的位置，將三塊透明的平板置于滑模平臺面，使三條激光束投射到平板上得到三條激光束的坐標。目前大多數全站儀均具有后方交會功能，使用全站儀后方交會三個激光束投影坐標，計算出架站點坐標并定向。一般全站儀的后方交會功能可以觀測2～5個點，采用“最小二乘法”進行平差計算，成果更加可靠[5]。后方交會三點，測量精度完全可以達到施工要求。后方交會前，在儀器內設置測量限差，使平面坐標標準差在1 cm以內。由于滑升過程中對絕對高程的要求不高，故高程的標準差可以適當放寬。后方交會得到架站點坐標并定向后，檢查測站點的標準差，如果在設置的限差范圍內便可對滑模進行檢測。若多次檢查標準差超限，則限差的設置可以適當放寬，但精度應滿足設計要求。在滑模模體平面位置確定后，首先在模體上用全站儀放出六個控制點，控制點的分布為調壓井縱、橫軸線以及閘門槽永久面各兩個。在滑?；^程中，使用全站儀后方交會功能測出六個固定點的坐標并將其與原始坐標比較并填好滑模模板記錄檢查表以計算控制點偏中值(表1)。為了更形象、直觀，在CAD上畫出理論模體平面圖并標出實測的六點，移動模體平面模塊，盡可能多地讓以上六點落在調壓井縱橫軸線及永久面上，即可得到滑模的實際位置，將其與理論位置相比較來判斷模體偏移及扭轉情況，特別是閘門槽的偏移情況(圖1)。

圖1 滑模檢測示意圖

表1 滑模模板檢查記錄表

說明：表中X測、Y測為控制點的實測坐標；X控、Y控為控制點的原始坐標；f測為偏移軸線的測量值，即控制點1、2的實測Y值，控制點3、4的實測X值，控制點5、6的實測Y值。f控為偏移軸線的原始值，即控制點1、2的原始Y值，控制點3、4的原始X值，控制點5、6的原始Y值?！鱢=f測-f控。

3.2.2 閘門槽的傾斜監測

調壓井閘門槽的傾斜度至關重要。因其直接影響到金屬結構的安裝，需在滑模施工中加強對閘門槽的監測，每滑升5 m左右，用10 kg重錘檢測閘門槽各邊的垂直度，10 kg重錘足以減弱重錘振幅和風對重錘的影響。檢測時，滑模停止作業，以確保檢測的準確度。

通過采取以上幾種方法綜合判斷滑?；乃蕉?、平面位置及傾斜度，并將其作為調整滑模的依據。

4 滑?；频男Ｕ?/h2>

毛兒蓋電站調壓井滑?；陂g，滑?；茩z測雖實時進行，但由于測量儀器的誤差無法消除，多循環累計后仍會發生滑模偏移現象，因此，必須采取有效的糾偏措施予以校正。通常需完成滑模水平度、偏移及傾斜度的校正。

4.1 滑?；蕉鹊男Ｕ?/h3>

用不均衡爬升滑模與不均衡混凝土入倉法調整滑模的水平度。若發現模體水平度超過許可范圍，在滑升時，關閉偏高側幾個液壓千斤頂進行不均衡爬升，先澆筑偏高側混凝土并振搗，后澆筑低側混凝土。所關閉千斤頂的個數視不同水平度程度以及保證滑模整體穩定而定，不能操之過急，需要經幾個循環過程緩慢完成調整。

4.2 滑?；萍皟A斜度的校正

當斷定滑模偏移及傾斜度超過其許可范圍時，需要采取加外力的方法進行校正。最初采用花籃螺桿加外力法，但因模體太大效果不明顯；隨后采用手拉葫蘆架外力法進行校正。將3至4個5 t手拉葫蘆在偏離側一端掛在圍巖支護錨桿上，一端掛在模體主平臺桁架上，當滑?；龝r，用均衡適度的力同時收緊葫蘆將模體強行拉向原位，通過一個循環調整回80%的偏離，在進行正?；?/p>

升兩個循環后再進行正常的調整。調整時，手拉葫蘆的一端只能掛在支護錨桿上，可以把幾個錨桿連接在一起作為基礎以增加受力強度，但絕不能掛在制作的鋼筋籠上，以免引起安全事故；另一端只能掛在主平臺的主桁架上，而掛在其他部位有可能將其損壞且拉不動模體，也不能掛在支撐桿上。校正前，先用全站儀在稍高于滑模模板上口的開挖巖石面上放出調壓井橫縱軸線，校正滑模使控制點1、2，3、4趨近各自的軸線，調整完畢實測控制點5、6并計算其△f值作為校正效果的參考依據。

5 結 語

毛爾蓋工程采用上述方法監測與控制滑?；婆c傾斜度，襯砌完成后實測調壓井混凝土最大偏移量為3.5 cm，滿足最大偏移不超過5 cm的要求。激光指向儀配合全站儀的辦法解決了儀器架站難的問題，真正做到了“實時監測”，為滑模的糾偏提供了重要依據，對調壓井滑模施工質量的控制起到了關鍵作用。所取得的經驗可為類似高深、高大建筑物的施工提供參考。