淺談水下炸礁工程施工放樣的若干方法

蘇燦輝

摘要：介紹水下炸礁工程施工放樣的主要特點和方法，并論述使施工放樣直觀化的方法和技巧。

關鍵詞：炸礁工程；施工放樣；

1. 前言

水下炸礁工程，所使用的機械設備是鉆爆船。由于工程的工作面多數情況下在水域進行，鉆爆土石方工程量均在水下，因此，進行該類工程的施工放樣就不可能按照其他陸地上的土石方工程施工放樣一樣，僅僅施測出開挖邊線，而是每一排鉆孔都要準確定位到設計的位置。

2. 水下炸礁工程施工放樣的主要特點

由于炸礁船是在水上作業的，它是靠中纜實現縱向的上下移位，靠4條邊纜實現橫向的左右移位，所以它的放樣定位方法跟岸上不同，每個船位都要實時測量。所使用的施工坐標系要換算成同炸礁船縱向移動和橫向移動方向一致，最好是同水流方向一致，因為水下炸礁要考慮到鉆完孔并裝填炸藥后浮于水面的非電雷管線不能被水流推入船底而被轉動的鉆桿絞斷而發生事故。

3. 水下炸礁工程施工放樣的主要方法

航道疏浚工程施工放樣方法很多，不同的方法有各自的特點和適用范圍。主要有：

3.1 導標法

導標法是比較傳統的定位方法，包括水上導標法和岸上導標法兩種。岸上的導標只能是控制炸礁船沿斷面方向移動，水上導標主要是用于控制炸礁邊線。而炸礁船每排鉆孔間距是按放纜多少來確定，精度很差，所以近三十年來我們不再使用。

3.2 交會法

交會法分前方交會法和后方交會法等等。前方交會法是用兩臺經緯儀在兩個已知控制點上同時測量鉆爆船上棱鏡位置的得到的平面夾角，然后根據前方交會法計算公式用計算器算出其坐標，再用后面介紹的放樣直觀化方法計算出鉆爆船的位置離設計位置的差值，以此指揮鉆爆船移船，從而實現鉆爆船定位工作。后方交會法一般用六分儀測量較為方便，六分儀以前多用于挖泥船疏浚定位，用于炸礁船定位看來只有我本人1994年在廣西欽州港進港航道炸礁工程和1995年防城港0號碼頭泊位基坑水下炸礁工程以及1998北海潿洲島輸油管路水下炸礁工程中使用過，雖然測量精度在0.5米以內，但由于當時挖泥船抓斗較大，所以也不用補炸，但這種儀器測角精度確實不高，人為因素影響較大，岸上三個已知點角度要好，高程與水面高程要求差不多，看儀器者要經驗豐富，這樣才能測量出較為準確的坐標，所以現在炸礁上很少有人使用。

3.3 極坐標法

極坐標法開始是用于大平板儀測量用的，它是在有坐標方格網的圖紙上定好兩個以上的已知控制點，然后將其連線，將大平板儀擺放于其中一個已知控制點上，用儀器對好方向，接著開始瞄準鉆爆船上的標尺，從望遠鏡中讀出上絲和下絲的讀數差，乘以100，就是控制點到標尺的距離，再用比例尺沿儀器斜邊方向量出圖上控制點到標尺的距離，用鉛筆在圖紙上標示出，然后丈量此點到設定船位間距離，從而指揮鉆爆船移船定位。這種方法的精度跟六分儀定位差不多，而且要求高，所以現在也不用了。

1999年，我們開始使用測距儀配合經緯儀來進行極坐標放樣，其方法是將經緯儀擺放于某一已知控制點上，設好方位角，經緯儀測得炸礁船方向的方位角，測距儀測得儀器到炸礁船的距離，用計算器按極坐標法公式計算出炸礁船的坐標，再運用后面介紹的放樣直觀化方法計算出炸礁船位置與設計位置距離差值，從而指揮炸礁船移船定位。實踐證明，這種方法具備定位精度高、抗施工環境干擾強、適用范圍廣的優點，從而被我們使用。

隨著測量儀器價格下降，2004年我們購買了一臺南方測繪儀器公司自主生產的全站儀，定位更方便，儀器上直接顯示棱鏡處的坐標，速度更快，精度更高，效果更好。因此，該法已成為2011年前航道工程施工放樣的主要手段。

3.4 距離交會法

距離交會法是在炸礁船上擺放測距儀，分別測量出儀器到岸上兩個已知控制點之間的距離，用數學方法和前方交會法公式計算出炸礁船的坐標，這種方法要求岸上兩控制點與船的高程大致相同，角度也要求較好才行，因此定位精度也不高，所以少有人用，本人只是在挖泥船上用過。

3.5 RTK GPS定位法

以上的方法已成過去，由于GPS儀器價格下降并且衛星定位全面普及，現在我們都已經使用雙RTK GPS定位，因為它能在電腦中實時顯示鉆爆船位置從而實現炸礁船的移船定位，這種方法最直觀，最快速，最準確，最容易保存數據，最全天候。

它是將兩臺GPS接收機通過數據線纜與電腦連接，在電腦顯示屏上實時顯示出炸礁船具體位置，通過比對作好的計劃線，就能指揮炸礁船移船定位。所以，GPS定位憑著其優越的全天候、自動化、操作簡便、定位精度高，而且不用技術員在岸上風餐露宿等優點，得到廣泛應用。我們2005年的貴梧二級航道工程和2011年南貴二級航道工程都得益于這種儀器的幫助，才優質按時完成了施工任務。

4. 放樣直觀化的幾種方法

根據航道工程施工要求隨時對鉆爆作業船泊進行準靜態定位和動態監測的特點，施工技術管理人員能否快速地了解和掌握施工船泊的實時位置，將很大程度上影響著整個施工的進程。下面介紹幾種放樣數據直觀化的方法。

4.1 用建立施工坐標系的方法

對于炸礁區為直線段的施工放樣的簡化方法，可以采取建立施工坐標系的辦法解決。即以某一設計開挖線（最好是自定義與水流方向一致的線段）作為坐標軸建立施工坐標系，這樣，先將所有控制點數據轉換到施工坐標系中，以后計算均在施工坐標系中進行，全站儀測量出的鉆孔坐標即為施工坐標，施工放樣數據就顯得比較直觀，從而達到快速掌握施工船位的目的。這樣做的好處是鉆爆船移船快，定位快，因為炸礁船是1門中錨加4門邊錨，只能往上往下或往左往右移動，全站儀測出的X坐標為上、下方向，Y坐標為左右方向，技術員只要拿現在的坐標與上一排鉆孔坐標作比較就能夠指揮鉆爆船移往正確的位置。

將控制點的北京坐標變換為適合施工的施工坐標方法有多種，最常用的是用計算器，通過坐標軸平移和坐標軸旋轉的公式就能計算出控制點新的施工坐標；另一種比較直觀的方法，在電腦CAD軟件中打開電子施工圖，然后選擇自己要求的坐標原點和坐標軸，就能設立新的坐標系，再點擊工具條中的查詢點這個工具，點擊要查詢的控制點，就顯示出要查詢的控制點的施工坐標了 。

如果炸礁段為曲線段，有兩種方法：一種方法是取一段圓弧的弦作為坐標軸方向，以直線取代曲線，用上面介紹的方法即可計算出控制點的施工坐標。另一種方法較為復雜，要用到弧長計算公式、圓的方程公式和點到曲線的距離公式等，這里不做詳述。

4.2 用CAD作圖的方法

其實最簡便的方法是在電腦CAD軟件中打開電子施工圖，點擊工具欄中的直線按鈕，然后將全站儀測得的兩個棱鏡位置的坐標數據輸入，按回車鍵，就能得到炸礁船的實時位置，接著指揮炸礁船移船定位便可。

參 考 文 獻：

[1]水運工程測量規范 人民交通出版社 2001

[2]工程測量學 測繪出版社 1995

[3]水下地形測量 測繪出版社 1995