拱壩測量技術探討

王啟旺（河南省水利第一工程局 鄭州 450016）

拱壩測量技術探討

王啟旺
（河南省水利第一工程局 鄭州 450016）

在拱壩測量中巧妙應用高等級道路測量放樣的方法，在現場放樣之前不用先計算出放樣點的坐標，減少了內業繁瑣的施工放樣中坐標計算的工作量，充分發揮全站儀內置的放樣程序；外業又簡單、快速、準確地對拱壩進行施工放樣。

拱壩 道路 線路要素 坐標值 測量放樣方法

1 前言

“施工八技，測量第一”。測量指導施工，是施工的依據。測量工作內、外業兼顧，內業計算是外業施工測量放樣的基礎。傳統的內業計算方式復雜，工作量大，本文就解決這一問題，結合G-S拱壩的工程施工測量內業計算和現場施測步驟的實例進行闡述。

傳統的拱壩施工放樣方法有直接畫圓法、縱橫距（直角坐標）法、偏角法、弦線偏距法等。這些方法的共同特點都需要測量相應兩點的相對距離，不僅工作量大，需要內業計算大量的距離和角度，而且放樣的精度也低。交會法對弧線進行放樣不僅需要兩臺儀器，同樣也存在工作量大、精度低的問題。全站儀解決了這些問題：全站儀直接對拱壩弧線上的點，用坐標進行放樣。全站儀的出現不僅讓經緯儀退出了測量的舞臺，更新了測量放樣方法；同時也大大減輕了測量人員的工作強度，提高了工作效率和測量精度。特別是全站儀內置了許多的測量放樣程序，使測量工作更上一層樓。

2 道路施工測量放樣方法

在單心園拱壩（同樣適用于直線型的壩體、三心園拱壩）測量中引用道路施工測量放樣方法：

（1）首先按道路施工測量中求“線路要素”的方法，求拱壩基準線的“線路要素”。確定拱壩基準線的起點坐標、里程、起始方位角、交點編號、交點間距（或交點樁號）、轉角、圓曲線半徑，通過Hint CAD道路設計軟件，可得到“直線、曲線及轉角表”，也就是“線路要素”表。如果沒有Hint CAD道路設計軟件，也可以通過AutoCAD得到“線路要素”表，因為直線段的長度，端點坐標，圓弧段的半徑、弧長都是已知的。

圖1 拱壩平面圖

表1 直線、曲線及轉角表

圖2 拱冠梁橫斷面圖

圖3 主線平面線形

（2）把已知的“線路要素”數據按提示逐步輸入到全站儀。

（3）與道路測量放樣一樣，利用全站儀的道路放樣程序，輸入斷面里程，輸入放樣點距基準線的距離，可放相應斷面中心點位置，可放“左偏距”、“右偏距”點的位置。左、右偏距可通過已編制有計算距離程序的計算器，按照設計高程、施工高程、設計坡度等計算。例如：①從基準線到壩體底邊的左側（下游）或右側（上游）的距離；②從基準線到施工層面不同高度壩體的左側（下游）或右側（上游）的距離等。

上述“拱壩測量放樣的簡易方法”，不需要現場用計算器計算坐標，再輸入到全站儀；也不需要內業用電腦計算大量的坐標，再上傳到全站儀，現場放樣時再調出來相應點的坐標進行放樣。

3 拱壩測量放樣的簡易方法實例

3.1 工程概況

Gwayi Shangani拱壩工程位于津巴布韋西部的呱邑河上，壩址在呱邑河和尚嘎尼河交匯處下游約6.0km處，距津巴布韋第二大城市布拉瓦約276.0km，是以供水為主、發電為輔的水利工程。該工程為重力式混凝土單曲拱壩，壩高78.0m，壩底厚度27.1m，頂寬8m，溢流段弧長200m，庫容6.91億m3。水庫每天可向布拉瓦約供水20萬m3。

3.2 拱壩施工測量內業計算

3.2.1 拱壩設計尺寸

溢流段弧長200m，半徑109.874m，上游面垂直，下游坡比1∶0.2；兩側止推塊頂寬8m，上游坡，1∶0.1，下游坡比1∶0.25。

圓心及A、B點坐標分別為（42088.550，-17954.620）、（42093.340，-17824.520）、（42196.800，-17935.800）。

3.2.2 拱壩平面圖（見圖1）3.2.3拱冠梁斷面圖（見圖2）3.3基準線的“線路要素”計算

以拱圈上游面，半徑為109.874m，兩側止推塊頂上游1m畫線，作為基準線（見平面圖），設右側直線端點為起點，樁號0+000，經計算起點坐標（42083.779，-17827.656），交點JD1坐標（42264.957，-17923.951），起始方位角：332°00′34.7″，交點間距205.178m，交點轉角：104°17′38″。

運行“HintCAD”，按道路設計程序，將上述數據輸入到“主線平面線形設計”，得到“主線平面線形”，如圖3。

同時得到直線、曲線及轉角表，如表1。

4 拱壩施工測量放樣（外業施測）

4.1 控制點

大壩施工測量控制系統依據原有的控制點，按照“從高級到低級，從整體到局部”的原則，結合施工布置，合理布設施工控制點。

4.2 線路要素輸入到全站儀

把直線、曲線及轉角表中的“線路要素”輸入到全站儀“道路放樣”程序中。4.3放樣

斷面里程為0+163.8，下游843高程壩體坡腳點的放樣：此坡腳點距基準線的距離，用計算器計算，距離=相應900.15高程壩頂寬+坡度×（設計高程-地面高程），D=11.7+0.2×（900.15-843）=23.13m。調出全站儀的道路放樣程序，輸入里程163.8，輸入左偏距23.13，此坡腳點的坐標全站儀自動計算顯示，接下來就按照坐標點放樣的方法，轉動全站儀至放樣點方位角的方向，再測量距離，進行放樣。其他點的放樣同上述，已知其里程和距基線的距離，就可以對其放樣。

5 結語

這種道路測量放樣方法應用于拱壩，進一步減輕了測量人員的工作強度，提高了工作效率。采用道路測量放樣應用于拱壩的方法，不但不需要內業計算大量的坐標，也不需要現場計算坐標，而且外業實際操作起來簡單，又快又不受限制，能對相應斷面（里程）上任意距離的點進行定位。如隨身攜帶能編程的計算器，現場放樣時調出公式，計算距離既快又不易出錯

（專欄編輯：顧 梅）