論在三峽施工中的測繪保障

　　1.1 三峽工程在施工測量上的特點

　　三峽工程是世界級的特大型水利水電工程，從施工測量的角度看，它有以下幾個特點：

　　(1)施工區(qū)范圍廣。

　　已經建成的國內大型水電站其施工范圍一般不過3～5km2，而三峽工程的施工區(qū)達到15.28km2，比一般大型水電站大3～5倍。由于施工區(qū)范圍廣，施工控制網的覆蓋面積較大，總體精度就要提高。

　　(2)工程項目多、規(guī)模大。

　　組成三峽工程的各個子項目很多，每一個子項目實際上都是一個相對獨立的大項目。由于項目多、規(guī)模大，一個項目就是過去的一個大電站，項目內部有緊密的關系，而項目與項目之間仍需保持 定相對精度關系，因此給控制網的布設帶來了困難。

　　(3)測量精度要求高。

　　三峽工程要達到四個一流的水平，其中一流的質量就包含了對施工控制網的質量要求，對建筑物體型的質量要求，對施二工放樣精度的要求；一流的技術就包含著施工測量廣泛采用新技術的要求；一流的管理就包含了對施工測量管理有序的要求；對測量資料規(guī)范化的要求等。

　　(4)管理體制新。

　　由于三峽工程實行招投標制通過競爭，水電系統(tǒng)的許多施工單位以及鐵道、建筑、冶金等系統(tǒng)外的隊伍都參加到了三峽工程的建設中來，因此，如何對施工測量進行管理，統(tǒng)一技術標準，這就提出了新的課題。

 

1.2 施工測量必須考慮的幾個問題

　　由于上述特點而引起的施工測量必須考慮如下幾個問題：

　　(1)必須逐步建立起一套完整的、嚴格的施工測量管理體制。

　　在三峽工地上有各種不同性質和擔負不同任務的測量隊伍，既有施工承包商的測量隊伍、監(jiān)理測量隊伍、業(yè)主測量隊伍，又有按需要委托的臨時性測量隊伍；他們來自各個不同的部門，各有一套施工測量的習慣和經驗，分別使用不同部門的規(guī)程規(guī)范；即使是水電系統(tǒng)也有來自勘測設計部門、來自施工部門的，因此，建立一套完整的、嚴格的施工測量管理體制，統(tǒng)一技術標準是十分必要的。

　　(2)必須建立一個統(tǒng)一的高精度的施工測量控制網。

　　由于施工區(qū)范圍廣，建筑物眾多，各個主體建筑物分別由不同的施工集團中標承建，為了使各個主體建筑物成為一個有機的整體，必須使各個單項建筑物的測量控制都納入這個統(tǒng)一的施工控制網中來，各個施工承包單位所有的施工測量都必須從這個統(tǒng)一的控制網出發(fā)，引測各種點線。

　　(3)必須重視工程量的計量監(jiān)測，以節(jié)約工程成本。

　　三峽工程的土建工程量十分巨大，工程開挖量近2億m3，回填量數千萬m3，混凝土2600萬m3，這些工程量占據了三峽工程總投資的很大比例。在市場經濟條件下，加強工程量的控制，建立嚴格的測量、復核、審核制度是十分必要和迫切的任務。

　　(4)必須加強測量監(jiān)理的力度。

　　測量監(jiān)理在施工測量中具有權威性。施工測量中的許多問題需要由測量監(jiān)理來組織協(xié)調。施工放樣的精度、竣工測量資料的收集需要由測量監(jiān)理來檢查、監(jiān)督和保證；施工測量的技術標準、管理條例需要通過測量監(jiān)理來向施工單位貫徹、落實；施工單位申報的工程量，需要由測量監(jiān)理來審核等等。

　　(5)必須大力采用先進的測量技術。

　　三峽工程施工要采用一流的施工技術，施工測量自然也應該采用一流的施工測量技術，否則難以滿足工程一流的需要，因此有許多測量技術指標，都突破了規(guī)范的標準，許多先進的儀器設備和測量方法在三峽工程施工測量中得到應用。

　　三峽工程施工測量中3支測量隊伍之間的關系是：施工測量負責施工放樣和一切施工作業(yè)的測量工作；監(jiān)理測量對施工測量進行監(jiān)督管理；業(yè)主單位的測量隊伍根據項目法人的指令進行施工控制網的管理、原始地形圖的測繪以及工程量的復核等項工作，對重要的測量控制點線、金屬結構機電設備安裝基準點、以及重要測量成果實行抽檢，共同把好施工測量的質量關。對于測量資料的正確性，實行由施工單位測量自檢，監(jiān)理測量復檢，業(yè)主測量抽檢的制度。

　　為了加強施工測量的管理，中國三峽總公司建設部制訂了“長江三峽工程施工測量管理細則”，著重明確了下列要點：

　　(1)三峽工程施工區(qū)的一、二級施工控制網(含平面、高程)由業(yè)主負責布設和管理，二級以下控制點由有關施工單位負責布設，監(jiān)理審核。

　　(2)收方計量用的原始地形資料，一般由業(yè)主通過監(jiān)理向施工單位提供，對于小范圍的臨時工程，其原始地形資料也可山承包商施測，由監(jiān)理審核確認并報業(yè)主備案。但不論業(yè)主是否提供原始地形資料，施工單位都必須對其中標區(qū)域的原始地形進行測量。 

　　(3)施工放樣由承包商測量人員負責。對于重要部位的放樣方案及其放樣結果，由監(jiān)理單位進行審核和校測。特別重要的放樣點線，業(yè)主的項目管理部門認為有必要時，可派業(yè)主的測量隊伍進行抽檢。

　　(4)工程量的結算，由施工單位施測并上報監(jiān)理單位審核，必要時，業(yè)主測量單位進行校核。

　　(5)竣工測量資料的收集整理由施工單位負責，監(jiān)理單位督促、審核、各項目部終審。

　　(6)三峽工程施工測量遵循的技術標準是：a)．國家測繪局頒布有關測量規(guī)范；b)．《水利水電工程施工測量規(guī)范》；c).《水利水電工程測量規(guī)范》以及中國三峽總公司頒布的有關條例及管理辦法。

　　以上各條，規(guī)范了參與施工測量各方的職責范圍、工作任務、技術標準、相互關系以及處理有關問題的原則。

　　3.1 建立一個統(tǒng)一的高精度的施工控制網，是保證施工測量高質量的基礎

　　三峽工程所布設的施工控制網有如下特點：

　　(1)技術標準高 三峽工程首級平面施工控制網按工等網的標準布設，設計最弱點的點位中誤差不大于±5mm，首級高程控制網按國家Ⅱ等水準技術要求布設，最弱點高程中誤差不大于±2mm。實際觀測結果顯示：平面網和高程網都達到了設計的要求，測角中誤差為±0.49"，最大點位中誤差±2.01mm，高程點最大高程中誤差不大于±1mm。

　　(2)布點密度大 三峽工程首級施工控制網點從初期的15點逐步發(fā)展到現在的44點，若包括各部位的專用控制網點，則達到80多點。布點密度大，不僅方便施工放樣，而且有利于提高放樣點的精度，因為絕大部分的放樣點都是可直接從等級控制點上測設。

　　(3)檢測頻率高 要保證控制點的穩(wěn)定和高精度，必須對控制網進行動態(tài)管理，經常進行復測。三峽工程施工控制網全面的復測已進行了4次，大致是每兩年1次，局部控制網隨時復測。

　　復測實踐證明：高精度的施工控制網如果不進行經常性的維護復測，就會很快降低精度，甚至發(fā)生錯誤。例如：建在二期圍堰上的高精度大壩專用網，兩年內位移、下沉普遍都在±30mm以上，即使建立在基巖上的永久船閘專用控制網三角點，由于高邊坡的變形、開挖爆破的影響，很多點的位移也達到了±20～30mm。因此，經常復測成為維護控制網高精度的關鍵問題。

　　3.2 適當提高測量放樣的精度標準，嚴格放樣程序，是保證施工測量高質量的關鍵

　　隨著測量儀器的改進、人員素質的提高以及軟、硬件條件的改善，放樣的精度有了很大的提高；因此，原來規(guī)范中某些標準顯得有些低了；在三峽工程中，實際上都已提高了標準，例如把控制點的點位中誤差，由±10mm提高到不大于±5mm，模板放樣點的中誤差要求由±20mm改為不大于±10mm，有的安裝埋件專用控制網的點位中誤差要求<±2mm等等。機組中心線、壓力鋼管安裝中心線的放樣要求一般都小于±5mm，最大為±2～3mm。

　　3.3 建立有效的檢測體系，是達到施工測量高質量的制度保證

　　三峽工程施工測量放樣，實行施工單位自檢，監(jiān)理單位復檢和業(yè)主單位抽檢的制度。

　　施工單位自檢：主要是要求施工單位采用合適的放樣方法，具備必要的檢核條件，對某些主要點線要求采用不同的方法或測站進行重復放樣等。

　　監(jiān)理單位復核：主要是審核施工單位的控制方案、放樣方法、旁站監(jiān)理及實測資料審核等。對布設的獨立控制網或專用控制線進行檢測。 

　　業(yè)主單位抽檢：一般視項目管理部門的需要或對安裝的最終成果進行獨立的檢測，或者當施工單位與監(jiān)理單位或施工單位之間對放樣成果有異議時，業(yè)主單位進行抽檢。

　　實踐證明，嚴格執(zhí)行上述的檢測程序是防止出現錯誤的有效辦法。

　　3.4 廣泛采用施工測量新技術，是提高施工測量質量的一項根本措施

 

　　(1)使用高精度的全站儀(TC2002、TC3003A)和高精度電子水準儀(NA3000系列)，布設高精度的控制網，或直接進行高精度的放樣和檢測。在永久船閘直立面測量中使用了DIR3002無目標測距儀，以及在人字門安裝投點等，普遍采用徠卡高精度(1：20000)投點儀，從而大幅度地提高測量的精度。

　　(2)廣泛應用全球衛(wèi)星定位技術(GPS)，進行控制網的布設和檢測、像控點測量，以及航道整治水下地形測量，從而使測量的精度、點的密度和作業(yè)速度大大提高，在大江截流過程中實時測量戧堤體型，對指導截流發(fā)揮了巨大作用。

　　(3)采用航空攝影測量與地面攝影測量相結合，進行地形和斷面測量。

　　三峽工程從1994年4月開始，每隔1～2年對全工地進行一次航空攝影測量，編制1：1000地形圖，并每隔2～5m測定一點地面高程建立全工地的DEM數據庫。有了這套地形圖，并不斷進行更新，就可以保證施工、監(jiān)理和業(yè)主各單位的用圖需要。

　　 在兩期航空攝影測量之間，對局部地區(qū)進行地面攝影測量更新局部數據，測制局部地形圖和斷面圖，也是一個比較實用、比較先進的的方法。這個方法從龍羊峽到水口到李家峽到三峽，已經使用了10多年，有比較成熟的經驗，對于大規(guī)模的土、石開挖及陡坡地段的斷面測量有著特殊的優(yōu)越性。

　　(4)引進先進的數字攝影測量技術，進行攝影測量的數據處理。 1996年下半年，中國三峽總公司引進了一套先進的數字攝影測量系統(tǒng)，它包括：高精度的影像掃描儀、SGl02圖形工作站和數字攝影測量軟件，這就為我們快速處理攝影測量數據帶來了極大的方便。用數字攝影測量工作站制作的1：1000地形圖或影像圖，其精度與解析測圖儀所測的地形圖基本一致。它不僅有等高線還帶有影像，使用時更為直觀。利用數字攝影測量工作站，還可以得到數字地面模型(DIM))，它可以制作斷面圖以計算工程量。

　　三峽工程主體建筑物的建基面積很大，地質情況復雜。利用這套數字攝影測量工作站還可制作建基巖體影像圖、開挖立面圖等，以便在混凝土覆蓋后仍能保留建基面的地質構造印像及其數學關系。

　　(5)廣泛應用計算機繪圖。

　　在三峽工程中，幾乎所有的施工單位、監(jiān)理單位和業(yè)主單位在繪制地形圖、斷面圖方面都已實現了計算機化，測制地形圖已全部采用全站儀(或半站儀)十記錄模塊(或記錄器)進行外業(yè)工作，然后由計算機進行數據處理生成等高線，由繪圖機輸出精美的地形圖。在水下地形測量中，由GPS導航，隨時補測空白部位，然后稍加編輯即可在繪圖儀上輸出地形圖。在地形圖的內業(yè)處理中，數字化儀、掃描儀也已投入使用。利用掃描儀和數字化儀的功能將已有地圖數字化，存人地形圖數據庫或進行新舊地形圖的拼接和更新十分方便。在三峽工地上已基本見不到手工繪制的地形圖。

　　(6)改進斷面測量方法。

　　水利水電工程中斷面測量的工作量很大，幾乎要占整個測量外業(yè)的30％以上，過去一般用交會法、視距法或花桿皮尺法，這些方法勞動強度大，精度差，在三峽工程中已經逐步淘汰。目前主要有三種方法：

　　陸攝法 利用地面攝影像片在立體坐標量測儀或解析測圖儀上進行斷面測量。這是業(yè)主測量單位采用的主要方法。

　　自由設站斷面測量法 這種方法，儀器并不架在斷面中心樁上，而是可以“自由”設站。利用全站儀按事先計算好的斷面方向，用逐漸接近法使立尺者在斷面線上奔跑，內業(yè)處理全部由計算機解決，這主要是監(jiān)理單位和施工單位的測量方法。

　　數字地面模型法 本法不測斷面，直接測繪地形數據，然后利用軟件建立數字地面模型，也可通過原有地形圖數字化建立DTM，在此模型上“切”斷面，然后計算面積，進而得到體積。

　　(7)改進高程傳遞方法，大力推廣使用光電測距三角高程和GPS測高方法。

　　過去在水利水電工程施工中，需要用幾何水準的方法布設各等級的水準網，尤其是要布設大量的三、四、五等水準點，以滿足各種高程放樣的需要。在施工放樣時，必須先用經緯儀放出平面位置，然后再用水準儀測定放樣點高程。

　　在三峽工程中，已經改變了上述的放樣方法，在土建施工中大力推廣使用光電測距三角高程，每一個三角點都提供三維坐標，因而可同時確定每個放樣點的三維坐標。在土建施工中已基本上拋掉了水準儀，今后估計只有在機電設備、金屬結構安裝時，有可能用到精密水準。

　　由于一般水利水電工程的施工范圍不大且相對固定，利用已有的水準點進行GPS連測大地高程，求出符合本區(qū)域的擬合方程，然后將它編人GPS的定位程序之中，就可以在獲得待定點平面坐標的同時，得到該點的正常高，可以大大的節(jié)省時間和經費，為利用GPS進行高程傳遞開闊了一條廣闊的應用前景。

　　加強三峽工程施工中的計量監(jiān)測，對土建工程量進行宏觀控制，是中國三峽總公司領導決定成立業(yè)主測量中心的初衷之一，也是有關領導對社會主義市場經濟時代如何規(guī)范市場行為、控制工程成本的重要決策。

　　經過幾年的實踐，不論已采取成立業(yè)主測量中心的模式(三峽工程、小灣工程和龍灘工程)，還是采取成立測量監(jiān)理中心的模式(黃河小浪底工程、公伯峽工程)，加強計量監(jiān)測都是要達到的主要目的之一。因為在計劃經濟年代，工程量的完成情況僅僅反映了工程的進展，與施工承建單位的經濟利益并五十分密切的關系。然而，在市場經濟的條件下，工程量完成情況不僅反映工程進度，而且與經濟利益密切相關。工程量的結算是施工承包商賴以維持生產經營的基礎，是監(jiān)理工程師進行工程管理控制成本的有力杠桿，也是業(yè)主控制概算節(jié)約投資的關鍵一環(huán)。因此，正確科學的計量管理是上述各方共同關心的問題。為了做好計量監(jiān)測，筆者認為：

　　(1)計量監(jiān)測必須有一支能獨立作戰(zhàn)的隊伍，配備相應的設備，可以自主采集數據和處理數據，那種人員很少、沒有設備單靠“旁站”或審查施工單位的測量成果來控制工程量是難以達到控制工程量的目的。

　　(2)對于關鍵的測量成果要全面的校測，僅僅抽查很小的百分比(5％～10％)，是不能達到目的的。

　　(3)做好計量監(jiān)測工作，要有主動性、預見性。事先要做好各種資料的收集整理工作。如果事先不收集資料，待到施工單位申報工程量資料時，施工場地已經改變，資料無法收集，自己沒有占有資料，就不能審查別人的資料，怎能做好此項工作呢?

　　(4)做好計量監(jiān)理工作，要持公正的立場，以擁有資料為依據，憑數據說話，既不能偏向甲方，也不能偏向乙方。

　　三峽工程是廣大測量工作者大顯身手的舞臺。我們堅信，隨著工程建設的進展和廣大測繪工作者的共同努力，我們一定會將我國水利水電施工測量的技術提高到一個新的水平。