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        對水電站高邊坡混凝土噴護工程量計算方法探討

        2016-04-14 08:21:26中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司四川成都610072
        水電站設計 2016年1期

        龍 國(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都 610072)

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        對水電站高邊坡混凝土噴護工程量計算方法探討

        龍 國
        (中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都 610072)

        摘 要:探討了水電站高邊坡混凝土噴護表面積的計算方法,舉例介紹了高邊坡表面積的三種計算方法,并將其結(jié)果進行比較。結(jié)論是三角形計算法的計算方便、快速、高效、準確。

        關(guān)鍵詞:豎直斷面法;平切斷面法;三角形法;表面積計算

        1 工程簡介

        某水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)大渡河上游干流上,為大渡河干流河段梯級開發(fā)規(guī)劃的第十個梯級電站,是一座以發(fā)電為主,兼有防洪等綜合利用效益的特大型水利水電樞紐工程。

        壩址控制流域面積為56 648 km2,占全流域面積的73.2%,多年平均流量843 m3/s。電站采用礫石土心墻堆石壩、首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)。電站總裝機容量為2 600 MW,水庫正常蓄水位1 690 m,正常蓄水位以下庫容為10.15億m3,總庫容為10.75億m3,調(diào)節(jié)庫容4.15億m3,具有季調(diào)節(jié)能力。

        大壩右岸壩前卸荷拉裂巖體位于筆架溝上、下支溝之間,高程約為1 720~1 842 m、樁號約(壩)0 -130 m~(壩)0-240 m,山脊單薄,三面臨空,地形陡峻,坡度65°~75°,卸荷強烈,巖體多呈塊裂結(jié)構(gòu),裂隙一般微張至張開,多構(gòu)成不利組合面,天然狀態(tài)下崩塌時有發(fā)生。在暴雨、地震、爆破震動等情況下,易產(chǎn)生裂隙及崩塌破壞。因此,對卸荷拉裂體必須進行開挖、噴護處理。

        對F0斷層以下,上游側(cè)向坡開挖線以外的環(huán)境邊坡,該區(qū)域邊坡處在單薄山脊影響范圍內(nèi),兩面臨空,巖體卸荷強烈,長大裂隙較發(fā)育,裂面多銹染,平直光滑,多張開,巖體以塊裂結(jié)構(gòu)為主,邊坡易產(chǎn)生較大的滑塌破壞。總體邊坡穩(wěn)定性差,巖體為Ⅳ類,針對現(xiàn)場開挖揭示的地質(zhì)情況,對影響施工安全的確定性危石進行加固處理或清除。為了保障大壩施工及運行期安全,必須清坡、支護,表面進行混凝土噴護處理。

        2 探討混凝土噴護面積計算方法

        在工程監(jiān)理測量過程中,工程計量是一項非常復雜而重要的工作,對工程月底的計量及竣工計量需花費大量時間,業(yè)主不僅要求出具的資料真實、準確,而且要求施工單位計量資料具有時效性,監(jiān)理單位要及時審批。

        某水電站高邊坡混凝土噴護后的凹凸不平局部曲面形狀,收方計量利用全站儀在混凝土噴護范圍內(nèi)采集地形點數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)采集點過于密集,會加大測量的工作量以及計算工作難度;如果數(shù)據(jù)采集點太稀,對計算的混凝土噴護工程量不準確。按測量規(guī)范要求采集地形點的間距控制在2~5 m內(nèi),能滿足工程計量要求。

        那么,采用什么方法來計算混凝土噴護表面積,才更接近實際噴護工程量是值得測量技術(shù)人員探討的問題。本文就常用豎直斷面法、平切斷面法、三角形法來計算混凝土噴護表面積,并分別進行探討。

        2.1 豎直斷面法計算表面積

        將混凝土噴護范圍內(nèi)實測的坐標數(shù)據(jù)點用南方成圖軟件生成等高線,在噴護范圍內(nèi)確定一條水平基準線,垂直于基準線按3~5 m間距剖斷面,斷面線上按1 m間隔取點。當然也可以直接按樁號實地進行斷面測量,噴護面是凹凸不平的曲面,生成的斷面線是折線。兩斷面之間噴護表面積Si=相鄰兩斷面線平均長度乘以斷面間距。則:噴護范圍內(nèi)總表面積

        2.2 平切斷面法計算表面積

        將混凝土噴護范圍內(nèi)實測的坐標數(shù)據(jù)點用南方成圖軟件生成等高線,按5 m等高距水平平切,相鄰

        兩平切斷面面積之差為Si,斜坡面與水平面的夾角φ=

        式中 h——為頂部與低部平切斷面的高程之差;

        D——為頂部與低部平切斷面范圍線的水平距離。

        2.3 三角形計算法計算表面積

        利用采集實測點組成三角形的三個頂點A、B、C,坐標分別為:A(x1,y1,H1),B(x2,y2,H2),C(x3,y3,H3)根據(jù)立體幾何分別計算三角形的三邊斜長:

        根據(jù)(1)、(2)、(3)、(4)式,利用海倫公式計算三角形的表面積:

        3 某水電站右岸環(huán)境邊坡混凝土噴護表面積計算實例

        3.1 豎直斷面法計算表面積實例(見圖1、表1)

        圖1 部份豎直斷面示意

        表1 豎直斷面法計算表面積

        本例用豎直斷面圖法計算表面積,在混凝土噴護范圍內(nèi),根據(jù)表1計算總表面積8 591.68 m2。存在的問題主要有:

        (1)剖面線上的取點稀密直接導致剖面線的長度變化;

        (2)兩斷面間理論距離與實地距離的間距系數(shù)難以確定,而且間距系數(shù)每段不同,誤差較大。

        多數(shù)施工單位按此方法計算,但均未乘間距系

        數(shù),比實際噴護的表面積偏小。

        3.2 平切斷面法計算表面積實例(見圖2、表2)

        本例用平切斷面法計算表面積,在混凝土噴護范圍內(nèi),根據(jù)表2計算總表面積11 450.08 m2。存在的問題主要有:

        (1)斜坡面是凹凸不平的曲面,標定的位置不同,斜坡面與水平面的夾角就不同;

        (2)平切斷面等高距的取值不同,均影響表面積最終結(jié)果。

        圖2 部份平切斷面

        表2 平切法計算表面積

        少數(shù)施工單位按此方法計算。比實際噴護的表面積偏大。

        3.3 三角形法計算表面積實例

        方法:打開南方成圖軟件CASS70,用采集的數(shù)據(jù)成圖→工程應用→計算表面積→根據(jù)坐標文件→組成三角形→表面積計算。表面積計算結(jié)果用Excel打開Program Files→CASS70→System→Surface.log文件如表(3)。

        本例在混凝土噴護范圍內(nèi)由440個三角形組成,最大面積50.67 m2,最小面積0.58 m2,平均面積為23.02 m2,噴護總表面積10 127.35 m2。

        用三角形法計算表面積有如下優(yōu)點:

        (1)按測量規(guī)范要求的間距均勻采集噴護面的地形點,方便、快速、準確,計算的表面積接近實際噴護的表面積;

        (2)表面積計算過程清楚、詳細。

        三角形法計算表面積已用于某水電站大壩左右岸壩肩高邊坡、拉裂體、環(huán)境邊坡、料場及公路的高邊坡噴護面積計算。受到業(yè)主及各施工單位的好評。本例中表3共59頁。為了降低紙張成本,可通過Excel VBA編一小程序排版打印,可減少紙張三分之二。三角形編號為1、440的三角形表面積計算示例見圖3。

        4 結(jié)束語

        本例是針對環(huán)境邊坡混凝土實際噴護面計算的表面積。通過上述三種方法對噴護表面積計算結(jié)果進行比較,采用三角形法計算表面積準確可靠、計算過程清晰。同時,業(yè)主、監(jiān)理、施工單位在計量審核過程中能統(tǒng)一計算方法,做到無爭議的規(guī)范計量,可為其它工程廣泛應用。

        事實上,有些重要部位開挖是有設計坡比要求的,但在施工中難免局部有嚴重超欠挖,而不滿足設計坡比要求的混凝土噴護面,并經(jīng)相關(guān)專業(yè)簽字認可,但又要按設計坡比計算,同時還要考慮開挖的允許誤差值,混凝土噴護的表面積用三角形法又該如何計算呢?本文意在拋磚引玉,還需進一步探討。

        圖3 三角形網(wǎng)平面

        表3 用三角形法計算表面積 m2

        參考文獻:

        [1] 顧孝烈,鮑峰,程效軍.《測量學》[M].同濟大學出版社,2006(8).

        [2] 《水電水利工程施工測量規(guī)范》(DL/T 5173-2012)[S].國家能源局發(fā)布,中國電力出版社,2012.

        簡訊

        我院取得工程勘察勞務類(工程鉆探)資質(zhì)證書

        根據(jù)《工程勘察資質(zhì)標準》、《工程勘察資質(zhì)標準實施辦法》和四川省住房和城鄉(xiāng)建設廳相關(guān)規(guī)定,我院市場經(jīng)營部會同人力資源部與勘察中心等部門,于2015年8月正式啟動工程勘察勞務類(工程鉆探)資質(zhì)申報工作。2016年1月13日,四川省住房和城鄉(xiāng)建設廳發(fā)布了《關(guān)于建設類企業(yè)行政許可審批決定的通告》,我院通過審核并取得證書。

        (本刊編輯部)

        作者簡介:龍 國(1965-),男,四川安岳人,高級工程師,從事水電工程監(jiān)理工作。

        收稿日期:2015-04-09

        中圖分類號:TV544

        文獻標志碼:B

        文章編號:1003-9805(2016)01-0080-04

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