混凝土雙曲拱壩體型施工控制技術體系分析

肖有臣

（黔東南苗族侗族自治州水利局工程隊 556000）

無論是從經濟指標還是從安全指標看，拱壩都是一種非常有優勢的壩型，也因為這個因素，拱壩在水庫工程中被廣泛采用。拱壩有一個非常大的特點，那就是拱壩不僅可以承重部分水庫的壓力，還可以通過拱的作用將其余部分不能夠承受的水壓力及其它荷載重量傳輸到兩端岸壁上，因為這個傳輸過程，拱壩獲得了更大的穩定性。想要使拱壩的穩定性具有保障，那么在施工的過程中就一定要保證拱壩的結構上具有連續性，因為拱壩的作用有效度取決于結構的整體性。尤其對于雙曲拱壩來說，對雙曲拱壩的結構性要求以及施工精準度的要求都更為嚴格，那是因為雙曲拱壩是上下壩面都是空間曲面。在施工過程中，如何能夠有效的控制雙曲拱壩體型一直是雙曲拱壩施工中的一個技術難點，在很長的一個期限內，我們都在努力的解決這個問題。這篇文章我們將通過對整個施工控制網的建立和設置放樣點坐標的計算模式以及實施放線測量等幾個階段進行分析，希望能夠得到一套行之有效的混凝土雙曲拱壩體型控制技術體系。

1 混凝土雙曲拱壩體型以及施工特點

總的來說，混凝土雙曲拱壩體型施工特點是整個拱壩的外輪廓上游和下游分別是由3條不同圓心，不同半徑的弧線組成的，且我們可以看到混凝土雙曲壩的輪廓隨著高程的變化而改變，從遠處觀看整個混凝土雙曲拱壩體型都呈現一個拋物線形，在空間中形成了一個雙向曲面形體。

混凝土雙曲拱壩在澆筑時不能夠傾注，必須要分層分塊的進行澆筑，根據要求，每層是2m，每塊的長度按一般來說隨著軸線劃分20m，徑向取縫。在施工過程中精度要求比較高的就是支模，支模的精度要求必須要在10mm。通過圖片可以看出圖表中雖只列了六個高程面，但是通過這六個高程面的特征值，我們可以看出幾何特征值明顯是離散的。混凝土雙曲拱壩的建設是一個非常復雜的過程，并且對整個工程的要求極高，如果想要保障整個混凝土雙曲拱壩進行建設一直都處在一個比較好的狀態，保證整個工程順利實施，需要注意以下三個問題：①在施工的過程中一定要建設好平面以及高程控制網。②計算好整個混凝土雙曲拱壩體型的外輪廓放樣點，切記數字一定不能出現問題，計算時一定要非常仔細。③選擇適合混凝土雙曲拱壩的放樣方法，在開工之前，一定要測量好放樣的點位。

2 平面控制網和高程控制網的建立

一般采用全站儀及計算機等現代設備對混凝土雙曲拱壩進行測量及計算，因為混凝土雙曲拱壩的建設地點一般都位于深山峽谷中，在深山峽谷中施工是非常困難的，因為整個施工場地都比較小且建筑物的高度差比較大。在建設平面控制網時一定要采取分層逐步布網的方式，并且統一觀測整體平差，詳情請看圖1。我們可以看到圖中有許多點，像w1和w2就是外圍點，由這些外圍點進行串合，串合之后的就成為基本網。基本網的用處在于加密控制點，并且可以檢查其他點是否出現了移位情況。我們可以看到圖中還有一些其他的點，比如說w7和w3，我們可以把它們作為放樣時的后視點，然后w10到w13是方向控制點，其中w11要設置在壩體上游河槽兩測高程為457.3m的階地上，而w12則放置在壩體上游河槽兩側高程為459.5m的階地上，兩個點基本上是位于左右壩端的切線上，底層控制網就是由這兩個點加上w7組成的，w7的高程為460.8m。在基坑開挖時我們可以采取這種極坐標放樣法，根據地形條件，我們可以將圖中看到的w10和w13分別選擇河槽兩側，一個設置在上游山坡，一個設置在下游的山坡上，上游的高程為507.0，下游的高程為505.5，這兩個點再加上高程w3就會構成高層控制點，w3的高程點為495.2m。為了方便分析，本文中的數據都是通過錦屏孟佰水庫串聯起來的，以孟佰水庫為實例，方便對于整個體系進行分析。

圖1

3 混凝土雙曲拱壩輪廓放樣點以及坐標

3.1 對于坐標點數的計算

孟佰水庫的壩體分縫從拱冠往兩側分，然后沿著壩軸線每隔20m設置一條徑向分縫，整個混凝土雙曲拱壩共包含10個澆筑塊，左右均分，兩邊各有5塊，縫面呈現空間扭曲面。每一層澆筑時，澆筑面積都要達到2m，之所以說這個工程是極為復雜的，那是因為澆筑時，每澆筑一塊，都要去算一遍塊頂的上游邊緣以及下游邊緣的2條曲線的坐標值，也就是說澆筑了幾塊就要算幾次。由于是雙曲拱壩，所以在放線時只能夠放整個曲線上一些有限的點，然后使用直線將兩個點進行連接，然后用直線取代曲線，但是這樣做之后一定會產生誤差，因為直線和曲線畢竟是不一樣的，誤差是允許的，但是不能夠超過10mm。所以放線時，要給每一個澆筑塊放9個點，采用直線取代曲線的方法，整個工程誤差最大的地方就屬壩底下緣部分，經過一系列計算要將誤差控制在8mm以下，這樣才算符合要求，以此類推每一個澆筑塊我們需要計算好18個坐標才可以。

3.2 計算壩體放樣點位的坐標

前文說到，孟佰水庫的混凝土雙曲拱壩給出了六層計算高程平面壩體的計算值，分為2m一層，在澆筑的過程中為了確保計算的放樣點坐標是正確的，所以要將澆筑塊均勻分為8段，這樣壩軸線上就會出現分點9個，先將這九個點的坐標求出來，然后過點做線，所謂過點做線就是通過這九個點做徑向線，做好徑向線以后，計算好徑向線的上游及下游和弧線的交點，當我們將這九個坐標都計算好之后，就會得到如下矩形。

圖2

4 選擇合適的放樣方法

以前使用的是普通經緯儀，普通經緯儀有許多弊端，例如通視條件較差，點位的精準度也較低，且需要耗費大量的人力、物力，在某些特殊情況下，還會耽誤施工進程，現在隨著時間的發展，科學技術不斷加強，我們采用了全站儀，采取極坐標計算的方法，這種方法有效提高了工效，甚至能提高到1倍以上。

將強制規心觀測墩放置在控制點上，這樣的方法使我們先對點位進行預理，然后再加入控制網，隨后再進行觀測，這樣的方法使我們的觀測數據更具有精準度，使儀器的安裝速度加快，不會出現對比誤差，無論是工效還是精準度都得到有效提升。

5 結束語

有效的使用計算機對數據進行處理，在施工過程中會涉及大量的計算公式，對于坐標換算和結果分析來說，計算機技術是必不可少的，因為龐大的計算量不是人力所能為的，如果不借助計算機，我們是無法滿足施工需求的。