1、 1页 1F410000 水利水电工程技术 本章围绕水利水电工程主要类型，阐述水利水电工程专业技术知识，包括水利水电工程勘测与设计，施工导流，地基处理与灌浆施工，土石方工程，土石坝工程，混凝土坝工程，堤防与疏浚工程，水闸、泵站与水电站，施工安全技术9节。其中“水利水电工程勘测与设计”概述了水利水电工程勘测设计的基础知识，如水工建筑物的分类、工程等级划分及水库特征水位、水力学基础知识、水工建筑材料、施工测量、水利水电工程勘察设计等，其余8节按照主要水利水电工程类型，阐述其基础知识、施工内容和技术要求。 本章的重点是水利水电工程等级划分、施工导流标准与导流方式、围堰及基坑排水、截流的基本方法、地基
2、基础和地基处理的要求及方法、灌浆与防渗墙施工技术、土石方工程施工技术、土石坝施工技术、混凝土坝的施工技术、堤防与疏浚工程施工技术、水闸、泵站与水电站施工技术、施工安全技术等。 通过对本章的学习，应试者应全面了解水利水电工程的类型、功能及其组成以及水利水电枢纽布置；熟悉水利水电工程勘察设计的任务和内容、施工测量的设备及其使用；掌握水利水电工程施工的内容、方法、技术、设备，以及工程质量控制要点和水工 建筑材料的类型及其应用。本章内容在考试中的具体应用可同时参考复习题集以及网上增值服务。 1F411000 水利水电工程勘测与设计 1F411010 水利水电工程勘测 IF411O11 熟悉测量仪器的使
3、用 一、常用测量仪器及其作用 水利水电工程施工常用的测量仪器有水准仪、经纬仪、电磁波测距仪、全站仪、全球定位系统（GPS）。 （一）水准仪分类及作用 水准仪按精度不同可分为普通水准仪和精密水准仪；按读数原理的不同可分为光学水准仪与电子水准仪（数字水准仪）；按视准轴调平的原理不同可分为微倾式水准仪和自动安 平式水准仪。国产水准仪按精度分有DS05、DS1、DS3、DS10等。工程测量中一般使用DS3型微倾式普通水准仪，D、S分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母，数字3表示该仪器精度，即每公里往返测量高差中数的偶然中误差为2页 3mm。 水准仪用于水准测量，水准测量是利用水准仪提供的
4、一条水平视线，借助于带有分划的尺子，测量出两地面点之间的高差，然后根据测得的高差和已知点的高程，推算出另一个点的高程。 （二）经纬仪分类及作用 经纬仪按精度不同可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ10等， D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母，数字07、1、2、6、10表示该仪器精度。按读数装置不同可分为两类：测微尺读数装置；单平板玻璃测微器读数装置。 经纬仪是进行角度测量的主要仪器，包括水平角测量和竖直角测量，水平角用于确定地面点的平面位置，竖直角用于确定地面点的高程。另外，经纬仪也可用于低精度测量中的视距测量。 （三）电磁波测距仪分类及作用 电磁波测距仪按其所采
5、用的载波可分为：用微波段的无线电波作为载波的微波测距仪；用激光作为载波的激光测距仪；用红外光作为载波的红外测距仪， 后两者又统称为光电测距仪。 电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为载波传输测距信号，以测量两点间距离的。一般用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量等。 （四）全站仪及其作用 全站仪是一种集自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能于一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统。 全站仪的功能是测量水平角、天顶距（竖直角）和斜距，借助于机内固化的软件，可以组成多种测量功能，如可以计算并显示平距、高差以及镜站点的三维坐标，进行偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计
6、算等。 （五）全球定位系统（GPS） 全球定位系统（Global Positioning 3页 System，GPS）是拥有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。GPS具有全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点。在大地测量、城市和矿山测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。 （六）水准尺 精密水准测量一般指国家一、二等水准测量，国家三、四等水准测量为普通水准测量。 三、四等水准测量或其他普通水准测量所使用的水准尺是用干燥木料或者玻璃纤维合成材料制成，一般长约34 m，按其构造不同可分为折尺、塔尺、直尺等数种。为使尺子不弯曲，其横剖面做成丁字形、槽形、工
7、字形等。尺面每隔lcm涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。为倒像望远镜观测方便，注字常倒写。 三、四等水准测量采用的尺长为3m，是以厘米为分划单位的区格式木质双面水准尺。双面水准尺的一面分划黑白相间称为黑面尺（也叫主尺），另一面分划红白相间称为红面尺（也叫辅助尺）。黑面分划的起始数字为“0”，而红面底部起始数字不是“0”，一般为4687或4787mm。为使水准尺能更精确地处于竖直位置，可在水准尺侧面装一个圆 水准器。 二、常用测量仪器的使用 （一）水准仪的使用 1微倾水准仪的使用步骤包括安置仪器和粗略整平（简称粗平）、调焦和照准、精确整平（简称精平）和读数。 （1）安置水准仪和粗平。先
8、选好平坦、坚固的地面作为水准仪的安置点，然后张开三脚架使之高度适中，架头大致水平，再用连接螺旋将水准仪固定在三脚架头上，将架腿的脚尖踩实。调整三个脚螺旋，使圆水准气泡居中称为粗平。 （2）调焦和照准。水准仪整平后，将望远镜对着明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；用望远镜的准星和照门瞄准水准尺，然后旋紧 制动螺旋固定望远镜；转动物镜调焦螺旋，待水准尺成像清晰后，再转动水平微动螺旋，使十字丝竖丝照准水准尺；瞄准目标后，眼睛可在目镜处作上下移动，如发现十字丝与目标影像有相对移动，读数随眼睛的移动而改变，说明有视差；产生视差的原因是目标影像与十字4页 丝分划板不重合，它将影响读数的正确性；必须
9、消除视差，办法是先调目镜调焦螺旋看清十字丝，再继续仔细地转动物镜调焦螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。 （3）精平。转动微倾螺旋，同时察看水准管气泡观察窗9当符合水准管气泡成像吻合时，表明已精确整平。 、 （4）读数。当符合水准管气泡居中时，立即根据十字丝中丝在水准尺上读数。不论使用的水准仪是正像或是倒像，读数总是由注记小的一端向大的一端读出。通常读数保留四位数。 2精密水准仪的操作程序。与一般DS3水准仪基本相同，不同之处是精密水准仪是采用光学测微器测出不足一个分格的数值。作业时，先转动微倾螺旋，使望远镜视场左侧的符合水准管气泡两端的影像符合，保证视线水平。再转动测微轮，使十字丝上楔形丝精确地
10、夹住整分划，读取该分划线读数。 3自动安平水准仪操作程序：粗平 照准 读数。 4数字水准仪操作程序，与自动安平水准仪基本一样，但数字式水准仪能自动观测和记录，并将测量结果以数字的形式显示出来。 （二）经纬仪的使用 经纬仪的使用包括对中、整平、照准和读数四个操作步骤。 1对中和整平 分为用垂球对中及经纬仪整平的方法以及用光学对中器对中及经纬仪整平的方法。 （1）用垂球对中及经纬仪整平的方法 垂球对中。先打开三脚架放在测站上，脚架长度要适当，以便于观测；三脚架架头应大致水平。把脚架上的连接螺旋放在架头中心位置，挂上垂球，移动脚架使垂球尖概 略对准测站点，同时保持脚架头大致水平。从箱中取出仪器放到三
11、脚架上，旋紧连接螺旋使仪器与脚架连接。此时再细心观察垂球是否偏离标志中心，如偏离可略放松连接螺旋，在架头上平移仪器，使垂球尖准确对准测站点，再旋紧连接螺旋。 整平。先转动仪器照准部，使水准管平行于任意两个脚螺旋连线，转动这两个脚螺旋使气泡居中；然后将仪器照准部旋转90，旋转第三个脚螺旋，使气泡居中。按上述方法反复进行几次，直到仪器旋到任何位5页 置时，气泡都居中为止。 （2）用光学对中器对中及经纬仪整平的方法 目估初步对中，并使三脚架 架头大致水平； 转动和推拉对中器目镜调焦，使地面标志点成像清晰，且分划板上中心圆圈也清晰可见； 转动仪器脚螺旋，使地面标志点影像位于圆圈中心； 伸缩调节三脚架架
12、腿，使圆水准器气泡居中； 按用垂球安置仪器的整平方法进行精确整平； 检查光学对中器，此时若标志点位于圆圈中心则对中、整平完成，若仍有偏差可稍松动连接螺旋，在架头上移动仪器，使其准确对中，然后重新进行精确整平，直到中和整平均达到要求为止。 2照准 （1）目镜调焦：将望远镜对向明亮的背景，转动目镜调焦螺 旋，使十字丝清晰。 （2）粗瞄目标：松开望远镜水平、竖直制动螺旋，通过望远镜上的粗瞄器对准目标，然后拧紧制动螺旋。 （3）物镜调焦：转动望远镜物镜调焦螺旋，使目标成像清晰。注意消除视差现象。 （4）准确瞄准目标：转动水平微动及竖直微动螺旋，使十字丝竖丝与目标成像单线平分或双丝夹准，并且使十字丝交点
13、部分对准目标的底部。 3读数 打开反光镜，调整其位置，使读数窗内进光明亮均匀，然后进行读数显微镜调焦，使读数窗内分划清晰，进行读数。电子经纬仪可在屏幕上直接读数。 （三）电磁波测距仪的使用 1，为测量A、B两点的距离D，先在A点安置经纬仪，对中整平，然后将测距仪安置在经纬仪望远镜的上方。 2在B点安置反射器。 3瞄准反射器。 6页 4设置单位、棱镜类型和比例改正开关在需要的位置。 5距离测量。 6运用键盘除可以实现上述测距外，还可通过输人有关数据计算平距、高差和坐标增量。 （四）全站仪的使用 全站仪放样模式有两个功能，即测定放样点和利用内存中的已知坐标数据设置新点如果坐标数据未被存人内存，则也
14、可从键盘输人坐标。放样步骤如下： 1选择数据采集文件，使 其所采集数据存储在该文件中。 2选择坐标数据文件。可进行测站坐标数据及后视坐标数据的调用。 3设置测站点。 4设置后视点，确定方位角。 5输入所需的放样坐标，开始放样。 1F411012 熟悉水利水电工程施工测量的要求 一、基础知识 （一）高程 地面点到高度起算面的垂直距离称为高程。高度起算面又称高程基准面。某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为该点的绝对高程或海拔，简称高程，用H表示。通常采用平均海水面代替大地水准面作为高程基准面。假定一个水准面作为高程基准面，地 面点至假定水准面的铅垂距离，称为相对高程或假定高程，两点高程之差称为
15、高差。 我国自1959年开始，全国统一采用1956年黄海高程系。后来利用19521979年期间青岛验潮站的验潮结果计算确定了新的黄海平均海面，称为“1985国家高程基准”。我国自1988年1月1日起开始采用1985国家高程基准作为高程起算的统一基准。 （二）地图的比例尺及比例尺精度 地图上任一线段的长度与地面上相应线段水平距离之比，称为地图的比例尺。常见比例尺表示形式有两种：数字比例尺和图示比例尺。 1数字比例尺 7页 以 分子为一的分数形式表示的比例尺称为数字比例尺。设图上一条线段长为J，相应的实地水平距离为D，则该地图的比例尺为： 式中，M称为比例尺分母。比例尺的大小视分数值的大小而定。M
16、越大，比例尺越小；M越小，比例尺越大。数字比例尺也可以写成1：500、1：1000、1：2000等形式。 地形图比例尺分为三类：1：500、1：1000、1：2000、1：5000、1：10000为大比例尺地形图；1：25000、1：50000、1：100000为中比例尺地形图；1：2500 00、1 ： 500000、1：1000000为小比例尺地形图。 2图示比例尺 最常见的图示比例尺是直线比例尺。用一定长度的线段表示图上的实际长度， 并按图上比例尺计算出相应的地面上的水平距离注记在线段上，这种比例尺称为直线比例尺。如图1F4110l2自上至下，分别表示1：500，1：1000，1：200
17、0三种直线比例尺。 二、施工放样的基本工作 （一）放样数据准备 1放样前应根据设计图纸和有关数据及使用的控制点成果，计算放样数据，绘制放洋草图，所有 数据、草图均应经两人独立计算与校核。 2应将施工区域内的平面控制点、高程控制点、轴线点、测站点等测量成果，以及设计图纸中工程部位8页 的各种坐标（桩号）、方位、尺寸等几何数据编制成放样数据手册，供诺丿、员使用。 3现场放样所取得的测量数据，应记录在规定的放样手簿中。 （二）平面位置放样方法的选择 平面位置放样应根据放样点位的精度要求，现场作业条件和拥有的仪器设备，选择适用的放样方法。平面位置放样的基本方法有：直角交会法、极坐标法、角度交会法、距离
18、交会法等几种。 （三）高程放样方法的选择 1高程放样方法的选择，主要根据放样点高程精度要求和现场的作业条件。可分别采用水准测量法、光电测距三角高程法、解析三角高程法和视距法等。 2对于高程放样中误差要求不大于10mm的部位，应采用水准测量法。 3采用经纬仪代替水准仪进行工程放样时，应注意以下两点： （1）放样点离高程控制点不得大于50m； （2）必须用正倒镜置平法读数，并取正倒镜读数的平均值进行计算。 4采用光电测距三角高程测设高程放样控制点时，注意加人地球曲率的改正，并校核相邻点的高程。 （四）仪器、工具的检 验 1施工放样使用的仪器，应定期按下列项目进行检验和校正： （1）经纬仪的三轴误差
19、、指标差、光学对中误差，以及水准仪的i角，应经常检验和校正。 （2）光电测距仪的照准误差（相位不均匀误差），偏调误差（三轴平行性）及加常数、乘常数，一般每年进行一次检验。 2施工放样使用工具的应按下列项目进行检验： （1）钢带尺应通过检定，建立尺长方程式。 （2）水准标尺应测定红黑面常数差和标尺零点差。标尺标称常数差与实测常数差超过10mm时，应采用实测常数差；标尺的零点差超过05mm时，应进行 尺底面的修理或在高差中改正。 （3）塔尺应检查底面及结合处误差。 （4）垂球应检查垂球尖与吊线是否同轴。 三、开挖工程测量 9页 （一）开挖工程测量的内容 开挖区原始地形图和原始断面图测量；开挖轮廓点
20、放样；开挖竣工地形、断面测量和工程量测算。 （二）开挖工程细部放样 1开挖工程细部放样，需在实地放出控制开挖轮廓的坡顶点、转角点或坡脚点，并用醒目的标志加以标定。 2开挖工程细部放样方法有极坐标法、测角前方交会法、后方交会法等，但基本的方法主要是极坐标法和前方交会法。直接用后方交会 法放样开挖轮廓点的情况很少。采用测角前方交会法，宜用三个交会方向，以“半测回”标定即可。用极坐标法放样开挖轮廓点，测站点必须靠近放样点。 3距离丈量可根据条件和精度要求从下列方法中选择： （1）用钢尺或经过比长的皮尺丈量，以不超过一尺段为宜。在高差较大地区，可丈量斜距加倾斜改正。 （2）用视距法测定，其视距长度不应
21、大于50m。预裂爆破放样，不宜采用视距法。 （3）用视差法测定，端点法线长度不应大于70m。 4细部点的高程放样，可采用支线水准，光电测距三角高程或经纬仪置平测高法。 （三）断面测量和工程量计算 1开挖工程动工前，必须实测开挖区的原始断面图或地形图；开挖过程中，应定期测量收方断面图或地形图；开挖工程结束后，必须实测竣工断面图或竣工地形图，作为工程量结算的依据。 2断面间距可根据用途、工程部位和地形复杂程度在520m范围内选择。设计有特殊要求的部位按设计要求执行。 3断面图和地形图比例尺，可根据用途、工程部位范围大小在1：2001：1000之间选择，主要建筑物的开挖竣工地形图或断面图，应选用1：
22、200；收方图以l：500或1：200为宜；大范围的 土石覆盖层开挖收方可选用1：1000。 4断面点间距应以能正确反映断面形状，满足面积计算精度要求为原则。一般为图上13cm施测一点。地形变化处应加密测点。断面宽度应超出开挖边线310m。 10页 5开挖施工过程中，应定期测算开挖完成量和工程剩余量。开挖工程量的结算应以测量收方的成果为依据。开挖工程量的计算中面积计算方法可采用解析法或图解法（求积仪）。 6两次独立测量同一区域的开挖工程量其差值小于5（岩石）和7（土方）时，可取中数作为最后值。 四、立模与填筑放样 （一）立模和填筑放样的内容 立模和填筑放样应包括下列内容：测设各种建筑物的立模或
23、填筑轮廓点；对已架立的模板、预制（埋）件进行形体和位置的检查；测算填筑工程量等。 （二）建筑物的细部放样 1混凝土建筑物立模细部轮廓点的放样位置，以距设计线0205m为宜。土石坝填筑点，可按设计位置测设。 2立模、填筑轮廓点，可直接由等级控制点测设，也可由测设的建筑物纵横轴线点（或测设点）测设。 （l）由轴线点或测站点放样细部轮廓点时，一般采用极坐标法。 （2）在不便于丈量距离的部位进行放样时，宜采用短边（200m以内）前方交会法。 （3）在有众多三角点作为交会方向的部位，也可采用后方交会法测定测站点坐标，然舌再放样细部点。 （4）在已经精确测定了轴线的部位进行细部放样时，也可采用轴线交会法。 （5）在有条件的地方，细部点的精确放样，可采用边角前方交会法、边角后方交会法或测边交会法等。 3混凝土建筑物的高程放样，应区别情况采用不同的方法。 （1）对于连续垂直上升的建筑物，除了有结构物的部位（如牛腿、廊道、门洞等）外，高程放样的精度要求较低，主要应防止粗差的发生。 （2）对于溢流面、斜坡面以及形体特殊的部位，其高 程放样的精度，一般应与平面位置放样的精度相一致。 （3）对于混凝土抹面层，有金属结构及机电设备埋件的部位，其高程放样的精度，通常高于平面位置的
