坐標法在渠道施工放線中的應用

王 燕 ，李超杰 ，李新芳

（1.煙臺市永福園地下水庫管理局，山東 煙臺 264000；2.黃河水電工程建設有限公司，河南 鄭州 450003）

在渠道施工中，由于存在彎道。以及在軸線上的控制點因施工的需要不易保留等原因，采用傳統的軸線偏移法放線滿足不了工程要求，利用計算機輔助計算，事先求出所施放渠道或建筑物的關鍵控制點。利用全站儀到現場放樣，可以極大地提高施工放樣的效率與精度。本方法需要利用 AutoCAD、EXCEL、記事本及CASS等軟件。

1 畫出渠道軸線

1.1 將設計圖紙所提供的渠道軸線控制點展畫出來

利用 AutoCAD的畫點命令“point”，在繪圖空間把設計圖紙所提供的渠道軸線控制點坐標按1：1的比例展畫出來。

也可利用南方測繪公司的CASS軟件菜單欄中的“繪圖處理”下的“展野外測點點號”命令。選取軸線控制點所在的文件并點擊“打開”命令，根據繪圖區下方的提示，將繪圖比例選擇為1,即可把軸線控制點展畫出來。

在AutoCAD命令欄中利用LINE命令，把軸線控制點連接起來，產生渠道中軸線。

1.2 需注意的幾個問題

軸線控制點文件可以用Windows系統自帶的記事本程序建立。首先建立一個新的文本文件，把軸線控制點坐標按照“點名，東坐標Y，北坐標X，高程Z”這樣的格式輸入進去，每個點坐標占一行。點擊文件菜單中的“另存為”命令，在文件名后面加上擴展名“.DAT”，在保存類型中選擇“所有文件”，點“保存”即可。如另存為“軸線點坐標.DAT”文件。

為消除高程對軸線水平偏移和控制點坐標提取所產生的干擾，在軸線控制點坐標文件輸入坐標時，應先將所有軸線點高程坐標輸入為O。

如渠段存在彎道，可在上面的步驟中，把彎道的前后切點和圓心點坐標展畫出來，然后利用畫圓弧命令“ARC”將弧形渠道軸線畫出來。

2 根據渠道軸線畫出渠道各特征控制線

根據某已知樁號處堤頂設計高程與渠底設計高程的高差 “H”，設計渠底寬度 “B”、左右堤頂設計寬度“BL、BR”，設計渠道內坡比“i”，計算出該已知樁號處左右堤頂軸線距渠道軸線的水平距離，例如L左=H*i+B/2+BL/2。通過該已知樁號的點做垂直于渠軸線的垂直線，以垂直線與渠道軸線的交點為圓心，以L左為半徑畫圓，圓與垂直線的交點即為該樁號處左堤頂軸線的位置。將所有高程有突變的樁號處的堤軸線位置畫出后，利用畫直線命令，把各點連接起來，即得到左右堤的堤軸線。根據設計的左右堤寬和渠底寬度，利用AutoCAD命令 “offset”對堤軸線或渠軸線進行左右偏移，得到左右堤的肩線和渠底的左右底角線。

3 提取各交點的坐標值

3.1 按一定間隔畫出橫斷面線

根據渠道軸線上已知樁號的某一點，做垂直于渠道軸線的橫斷面線，其長度應超出渠道內外填筑范圍，以確保橫斷面線與各特征線均有交點。

將該橫斷面線以相同的間距向兩側偏移，并按已知樁號連續加（或減）偏移距離，并求出各橫斷面線的樁號。各斷面線的間距以能滿足控制要求和方便施工的原則取定。渠道開挖、填筑放樣一般可按每20m或25m截取一個斷面較為適宜；如為渠道襯砌放線，也可按設計的分縫長度取定。

如遇彎道，為便于施工控制，可將曲面近似為折平面進行施工放樣，此時需對弧線平分。一般采用輔助圓截取法或半徑線旋轉的方法畫出橫斷面線，各橫斷面延長線均應通過圓弧的圓心。

3.2 提取各特征線與橫斷面線的交點坐標

在CASS環境中，選擇菜單中的“工程應用”并點其中的“指定點生成數據文件”命令，在出現的比例對話框中輸入1,然后輸入需要保存坐標文件名稱 （例如：“左堤外堤肩線.DAT”）和文件保存位置，點“保存”命令。按樁號從低到高的順序，依次點取某一特征線與各橫斷面線交點，在命令欄里出現地物代碼、高程和點號對話框時，按空格鍵由軟件自動提取。當一條特征線上的所有交點都順序提取完成后，可重復按空格鍵，則坐標數據自動保存到前面指定的“左堤外堤肩線.DAT”文件中。

用同樣的方法依次提取其它特征線與橫斷面線的交點坐標，分別保存在不同的坐標文件中。

4 對所提取的坐標數據進行重新編碼和處理

4.1 對各特征線進行編碼

按從左到右的順序，將渠道各特征線進行編碼。如左堤外肩線編碼為“1”，左堤軸線為“2”，左堤內肩線為“3”，渠底左底角線為“4”……

4.2 對各點進行重新編號

把上面所得坐標文件 （如：“左堤外堤肩線.DAT”）用記事本程序打開，把其中的坐標數據復制粘貼到EXCEL工作表中。利用EXCEL公式把提取時默認的點名改寫成“樁號+特征線編號”，其余坐標不變。

根據設計縱斷面圖所標示已知各樁號點處各特征線高程，利用內插法推求出各橫斷面處各特征線上高程。

4.3 將轉換好的數據保存到坐標文件

利用EXCEL的合并文本公式，將重新編號的平面坐標與高程坐標合并成所用全站儀要求的坐標格式。利用復制公式，對所有數據進行調整轉換。將合并好的的合格數據復制粘貼到新的坐標文件中 （如：“成果.DAT”）并進行保存。

5 利用全站儀進行現場放線

利用全站儀所附帶的傳輸工具，把“成果.DAT”的內容傳輸到全站儀中，并把基準點坐標也傳輸到全站儀中。把成果控制點坐標數據打印成手簿，就可以進行現場放線了。

由于開挖控制線和填筑控制線與現場地面高程有關，若按前法求出開挖、填筑控制線上的控制點坐標，需要事先測量出放樣位置處地面的實際高程，其工作量較大，也比較麻煩。在實際放線過程中，可以在施放左右堤軸線和渠道軸線時，利用全站儀提示的高程差值推算出該樁號處填筑線和開挖線控制點的位置。

設大堤內側坡比為i1,外側堤坡比為i2,左堤頂寬B1,渠底寬為B2,單側超填寬度為b1,開挖預留保護層水平厚度為b2。如放樣樁號為100100處的左堤填筑線時，可以先放樣左堤軸線點，即1001002號點，放樣時全站儀上顯示該處點的設計高程與實際高程的差值H1，則內側填筑線控制點需從左堤軸線沿垂直于渠軸線方向向內側量取L1(L1=B1/2+i1*H1+b1)，左堤外側填筑線需從左堤軸線沿垂直于渠軸線方向向外側量L3(L3=B1/2+i2*H1+b1)。同理放樣樁號100100處左側開挖線，需先放樣渠軸線控制點即1001005點，根據全站顯示該處點的實際高程與設計高程的差值H2，從渠軸線沿垂直于渠軸線方向向左側量L2(L2=B2/2+i1*H2-b2)即為左側開挖線控制點。將上述點用線繩連接起來并撒白灰示意，放線工作就完成了。

如果渠道填筑和開挖需要分層進行，則可以重復放樣堤軸線與渠底軸線，根據高差的變化來推算出每一層的填筑線和開挖線。

6 結 語

該施工放樣方法的關鍵是利用計算機的強大計算功能，在AutoCAD軟件中把需放樣的渠道各特征線按1：1的比例展畫出來，利用CASS軟件提取出各特征線上控制點的坐標，利用EXCEL的公式功能對控制點進行統一編號，并附加上特征線編號和設計高程數值。在放樣開挖線與填筑線時充分利用全站儀自帶的計算功能，根據所提示的設計高程與實際地面高程的差值，通過簡單換算，來推求放樣控制點。