工程扭面的幾何解析及其施工、計量與驗收方法

孫韶波

摘 要：在實際生產中，工程面的開挖由于地質原因，導致多余工程開挖量，為減少多余開挖及后期支護工作和多余換填工程量，會應用扭面來解決實際問題。泄洪口邊墻也運用扭面來方便泄洪。文章主要簡單介紹扭面的成型，運用AutoCAD軟件剖切出扭面區域的橫切圖，運用橫斷面法計算相關工程量，運用解析幾何的方法解決扭面的施工、驗收與計量。

關鍵詞：扭面；扭線放樣；扭面計量；Auto CAD

前言

運用幾何解析的方法能夠較為直觀方便的解決和解釋實際應用中扭面的施工放樣和相關的計量問題。文章以某水電站壩肩開挖面為參考。因為業主及監理要求，對于扭面部分的計量要求用橫斷面法進行計量，即切面垂直與樁號方向，此處牽扯到扭面與切面交線的不規則性，可以利用AutoCAD軟件繪制扭面的立體圖形，并繪制出切面與扭面的交線，方便相關的計算。

1 扭面的定義

扭線在扭轉軸前進方向上繞扭轉軸平行于某一參考面扭轉所形成的空間集合叫扭面。如圖1所示，線AB為扭面ABCD的扭轉軸，線i為扭面的一條扭線，參考面為水平面。

圖1 扭面立體俯視圖

扭線每沿扭轉軸位移一個單位長度所旋轉的角度的增量為扭率。

扭面的扭轉軸是唯一的。當扭線在扭轉軸上的位移量為0時，所形成的空間集合為平行于參考面的平面。

2 扭面的放樣計算過程及其驗收

以該壩肩為例，如圖2所示，放樣的計算方法，先用已知數據計算出扭面的扭率，通過實測高程算出測點所在扭線與AB線交點處的樁號，然后計算測點偏距所對應的設計扭線在該偏距處的設計樁號，再計算其與施測點的實測樁號的差值進行放樣，得到該位置的超欠值來判斷驗收。

因為在施工過程中，邊坡的開挖是臺階爆破方式，每一臺階的炮孔是有坡度有深度的，在測量放線的時候要考慮到當前臺階的炮孔坡度及其深度，其具體計算方法可參考《論測量在扭面邊坡開挖施工的應用》武警水電七支隊何永明。

3 開挖扭面的計量

工程計量工作有實測開挖量計算和設計開挖量計算和超欠挖量的計算。其主要過程為：

（1）數據整理與分析；

（2）建立立體幾何模型；

（3）剖切斷面并繪制斷面圖；

（4）計算相應的斷面面積；

（5）計算扭面區域的工程量。

對應該工程扭面的操作如下：首先繪制扭面的立體圖形，再繪出所有樁號對應的切面，然后繪出切面與扭面的交線（圖3），最后繪制出圖中特殊樁號的橫切圖進行計量。以（樁）0+420.00斷面的橫切圖為例，圖4和圖5。

設計工程量計算：

設計量是在起止高程范圍內，原始地形表面到設計表面之間所要開挖的范圍的方量。

該壩肩開挖扭面區域的設計工程量就是高程EL1525至EL1610范圍內扭面ABCD與原始地形表面的工程量，用斷面法計算該高程范圍內的設計工程量，首先繪制出（樁）0+393.85至（樁）0+453.35段內的設計橫切圖和原始地形橫切圖，再計算兩根剖切線范圍內的平面面積，然后計算段內工程量。

實測工程量計算：

實測工程量是在起止高程范圍內，原始地形表面到實測開挖面之間所挖部分的量。

該壩肩開挖扭面區域的實測工程量就是高程EL1525至EL1610范圍內扭面的實際開挖表面與原始地形表面的工程量，用斷面法計算該高程范圍內的實測工程量，首先繪制出（樁）0+393.85至（樁）0+453.35段內的實測開挖面橫切圖和原始地形橫切圖，再計算兩根剖切線范圍內的平面面積，然后計算段內工程量。

超欠挖工程量計算：

超挖工程量即為多余開挖量。欠挖工程量是沒有開挖到設計面而產生的工程量。

4 結束語

文章運用Auto CAD軟件繪制出扭面的立體圖形，非常直觀的顯示出扭面的空間立體形狀，并利用CAD軟件繪制出扭面區域內的橫切斷面線，較大量的數學計算相比，能夠較為快捷和直觀的解決實際問題。