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1、,水工建筑物及水库测量水利工程一般由若干建筑物组成，这些建筑物的综 合体称为水利枢纽。按照这些建筑物在该综合体中的主要任务和作用不同，一般将其分为挡水建筑物，泄水建筑物，通航建筑物，为发电而建的建筑物。挡水建筑物即拦河大坝，是主要的水工建筑物，按照其建筑材料和结构分为土石坝，混凝土重力坝，拱坝和支墩坝。本章分别介绍土石坝、混凝土重力坝及拱坝建设中的测量工作。按照大坝的施工顺序，测量工作一般应完成下列任务：布设平面和高程基本控制网，控制整个工程的施工放样；确定坝轴线和布设控制坝体细部放样的定线控制网；清基开挖放样;坝体细部放样等。,14.1 土坝施工测量 14.1.1 土坝控制测量14.1.1.
2、1 坝轴线的确定对于大型土坝以及与混凝土坝衔接的土质副坝，一般经过现场踏勘，图上规划等多次调查研究和方案比较，确定建坝位置，并在坝址地形图上结合枢纽的整体布置，将坝轴线标于地形图上，如图141中的M1、M2。再根据预先建立的基本控制网用角度交会法将M1和M2放样到地面上。坝轴线的两端点在现场标定后，应用永久性标志标明。为了防止施工时端点被破坏，应将坝轴线的端点延长到两面山坡上，如图141中的M1、M2。,图14-1,图14-1 坝轴线测设示意图,14.1.2 建立平面控制网 直线型坝的放样控制网通常采用矩形网或正方形方格网作平面控制。1.测设坝轴垂直线 具体测设步骤和方法如下：(1)在坝轴线两
3、端找出与坝顶设计高程相同的地面点。为此，将经纬仪安置在坝轴线上，以坝轴线定向；从水准点向上引测高程，当水准仪的视线高达到略高于坝顶设计高程时，算出符合坝顶设计高程应有的前视标尺读数，再指挥标尺在坝轴线上移动寻找两个坝轴端点，并打桩标定，如图142中的M和N。(2)以任一个坝顶端点作为起点，距离丈量有困难时，可采用交会法定出里程桩的位置。如图142，在便于量距的地方作坝轴线MN的垂线EF，用钢尺量出EF的长度，测出水平角MFE，算出平距ME。,图14-2,图14-2 测设坝轴垂直线,这时，设欲放样的里程桩号为o+020，先按公式计算出角，然后用两台经纬仪分别在M点和F点设站，M点的经纬仪以坝轴线
4、定向，F点的经纬仪测设出角，两仪器视线的交点即为0+020桩的位置。其余各桩按同法标定。(3)在各里程桩上测设坝轴线的垂线。垂线测设后，应向上、下游延长至施工影响范围之外，打桩编号，如图143所示。,图14-3,2.测设坝轴平行线 在河滩上选择两条便于量距的坝轴垂直线，根据所需间距，从坝轴里程桩起，沿垂线向上、下游丈量定出各点，并按轴距(即至坝线的平距)进行编号，如上10、上20、，下10、下20等。两条垂线上编号相同的点连线即坝轴平行线，应将其向两头延长至施工影响范围之外，打桩编号(图143)。在测设平行线的同时，还可一道放出坝顶肩线和变坡线，它们也是坝轴平行线。,图14-3,14.1.1.
5、3 高程控制网的建立用于土坝施工放样的高程控制,可由若干永久性水准点组成基本网和临时作业水准点两级布设。基本网一般在施工影响范围之外布设水准点，用三等水准测量按环形路线(如图14-3中由A经BM1BM6，再至A测定它们的高程；临时水准点直接用于坝体的高程放样,布置在施工范围内不同高度的地方并尽可能做到安置一、二次仪器就能放样高程。临时水准点应根据施工进程临时设置，附合到永久水准点上。(如图144中由BM1经13再至BM3)从水准基点引测它们的高程，并应经常检查，以防由于施工影响发生变动。,图14-4,图14-5,14.1.2 土坝清基开挖与坝体填筑的施工测量1.清基开挖线的放样 清基开挖线是坝
6、体与自然地面的交线，亦即自然地表上的坝脚线。套绘断面法是最简易的清基开挖线放样方法。此法与渠道断面放样相仿。首先测定各里程桩高程，沿垂直线方向测绘断面图(即横断面图)，在各断面图上再套绘坝体设计断面(图145)，从图上量出两断面线交点(即坝脚点)至里程桩的距离(如图中的D1和D2，)，然后据此在实地垂线上放样出坝脚点。将各垂线上的坝脚点连起来就是清基开挖线。但清基有一定的深度，为了防止塌方，应放一定的边坡，因此实际开挖线需根据地质情况从所定开挖线向外放宽一定距离，撒上白灰标明，如图143中的虚线所示。,图14-3,2.起坡线的放样清基完工后，位于基坑底面上的坝脚线称为起坡线。起坡线是填筑土石或
7、浇筑混凝土的边界线。起坡线的放样也可采用套绘断面法。如果采用断面法，首先必须恢复里程桩，修测横断面图(即在原断面图上修测靠坝脚开挖线部分)，从修测后的横断面图上量出坝脚点的轴距再去放样。起坡线的放样精度要求较高。无论采用哪种方法放样，都应进行检查。如图14-6，设所放出的点为P。检查时，用水准测量测定此点高程为Hp，则此点至坝轴里程桩的实地平距(或放点时所用的平距)Dp应等于按下式所算出来的轴距，即Dp=+(H顶-HP)m 如果实地平距与计算的轴距相差大于11000，应在此方向移动标尺重测高程和重量平距，直至量得立尺点的平距等于所算出的轴距为止，这时的立尺才是起坡点应有的位置。所有起坡点标定后
8、，连成起坡线。,图14-6,3.坝体边坡的放样通常采用坡度尺法或轴距杆法。混凝土坝的边坡放样必须装置模板，模板的斜度用坡度尺确定。(1)坡度尺法 按设计坝面坡度1：阴特制一个大三角板，使两直角边的长度分别为1市尺和阴市尺；在长为n的直角边上安一个水准管。放样时，将小绳一头系于起坡桩上，另一头系在坝体横断面方向的竹杆上，将三角板斜边靠着绳子，当绳子拉到水准气泡居中时，绳子的坡度即等于应放样的坡度(图147)。(2)轴距杆法 具体作法见教材。,图14-7,14.2 混凝土坝的施工测量 混凝土坝主要有混凝土重力坝、拱坝和支墩坝。下面就分别介绍常用的混凝土重力坝和拱坝的施工测量工作。主要是施工控制测量
9、和立模放样。14.2.1 混凝土坝的施工控制测量 混凝土坝按其结构和建筑材料相对土坝来说较为复杂，其放样精度比土坝要求高。施工平面控制网一般按两级布设，不多于三级，精度要求最末一级控制网的点位中误差一般不超过l0mm。,14.2.1.1 基本平面控制网 基本网作为首级平面控制，一般布设成三角网，并应尽可能将坝轴线的两端点纳入网中作为网的一条边。根据建筑物重要性的不同要求，一般按三等以上三角侧量的要求施测。为了减少安置仪器的对中误差，三角点一般建造混凝土观测墩，并在墩顶埋设强制对中设备，以便安置仪器和觇标。,14.2.1.2 坝体控制网 混凝土坝采取分层施工，每一层中还分跨分仓(或分段分块)进行
10、浇筑。坝体细部常用方向线交会法和前方交会法放样，为此，坝体放样的控制网定线网，有矩形网和三角网两种，前者以坝轴线为基准，按施工分段分块尺寸建立矩形网，后者则由基本网加密建立三角网作为定线网。其做法如下：,1.矩形网 图14-8为直线型混凝土重力坝分层分块示意图，图14-9为以坝轴线AB为基准布设的矩形网，它是由若干条平行和垂直于坝轴线的控制线所组成，格网尺寸按施工分段分块的大小而定。测设时，将经纬仪安置在A点，照准B点，在坝轴线上选甲、乙两点，通过这两点测设与坝轴线相垂直的方向线，由甲、乙两点开始，分别沿垂直方向按分块的宽度钉出e、f和g、h、m以及e、f，和g、h、m等点。最后将ee、ff、
11、gg、hh及mm等连线延伸到开挖区外，在两侧山坡上设置I，V和I、V等放样控制点。然后在坝轴线方向上，按坝顶的高程，找出坝顶与地面相交的两点Q与Q，(方法可参见土坝控制测量中坝身控制线的测设)，再沿坝轴线按分块的长度钉出坝基点2，310，通过这些点各测设与坝轴线相垂直的方向线，井将方向线延长到上、下游围堰上或两侧山坡上，没置12，11，和1、211等放样控制点。在测设矩形网的过程中，测设直角时须用盘左盘右取平均，丈量距离应细心校核，以免发生差错。,图14-8 直线型混凝土重力坝分层分快示意图,图14-9 矩形控制网,2.三角网 图14-10为由基本网的一边AB(拱坝轴线两端点)加密建立的定线网
12、ADCBFEA，各控制点的坐标(测量坐标)可测算求得。但坝体细部尺寸是以施工坐标系xoy为依据的，因此应根据设计图纸求算得施工坐标系原点o的测量坐标和OX的坐标方位角，按式(111)或式(112)换算为便于放样的统一坐标系统。,图14-10,14.2.1.3 高程控制网 高程控制分两级布设，基本网是整个水利枢纽的高程控制。视工程的不同要求按二等或三等水准测量施测，并考虑以后可用作监测垂直位移的高程控制。作业水准点或施工水准点，随施工进程布设，尽可能布设成闭合或附合水准路线。,14.2.2 混凝土重力坝坝体的立模放样14.2.2.1 直线型重力坝的立模放样在坝体分块立模时，应将分块线投影到基础面
13、上或已浇好的坝块面上，模板架立在分块线上，因此分块线也叫立模线，但立模后立模线被覆盖，还要在立模线内侧弹出平行线，称为放样线(图14-9中虚线所示)，用来立模放样和检查校正模板位置。放样线与立模线之间的距离一般为0.2一0.5m。1.方向线交会法 如图14-9所示的混凝土重力坝，已按分块要求布设了矩形坝体控制网，可用方向线交会法，先测设立模线。如要测设分块2的顶点b的位置，可在7，安置经纬仪，瞄准7点，同时在点安置经纬仪，瞄准点，两架经纬仪视线的交点即为b的位置。在相应的控制点上，用同样的方法可交会出这分块的其他三个顶点的位置，得出分块2的立模线。利用分块的边长及对角线校核标定的点位，无误后在
14、立模线内侧标定放样线的四个角顶，如图14-9中分块abcd内的虚线。,2.前方交会(角度交会)法 如图14-11，由A、B、C三控制点用前方交会法先测设某坝块的四个角点d、e、f、g，它们的坐标由设计图纸上查得，从而与三控制点的坐标可计算放样数据交会角。如欲测设g点，可算出1、2、3，便可在实地定出g点的位置。依次放出d、e、f各角点.也应用分块边长和对角线校核点位，无误后在立模线内侧标定放样线的四个角点。,图14-11,14.2.2.2 拱坝的立模放样 拱坝有单曲拱坝和双曲拱坝两种类型。单曲拱坝的坝面弧线采用统一圆心，双曲拱坝坝面弧线的圆心随高度变动。单曲拱坝的放样比较简单，和双曲拱坝中放样
15、一个拱圈的方法相同，本节先以某水利工程为例介绍单曲拱坝的放样方法,相当于双曲拱坝的每一层的放样再介绍双曲拱坝的放样。1.单曲拱坝的放样拱坝的放样常用前方交会法；如果量距方便，有时也采用极坐标法。当测图控制点的精度和密度能满足放样要求时，可以直接依据这些控制点按测图坐标进行放样，若精度和密度都不够时，可按测图坐标重新布设，并在使用比较频繁的控制点上设置固定仪器座架(仪器墩)。,图14-12为某水利枢纽工程的拦河大坝，系一拱坝，坝迎水面的半径为243m，以115度夹角组成一圆弧，孤长为487732m，分为27跨，按弧长编成桩号，从0+13.286-5+01.000(加号前为百米)。施工坐标XOY，
16、以圆心O与12、13分跨线(桩号2+40.000)为X轴，为避免坝体细部点的坐标出现负值,令圆心O的坐标为(500000，50000)。,图14-12,现以第11跨的立模放样为例介绍放样数据的计算，图14-13是第11、12跨坝体分跨分块图，图中尺寸从设计图上获得，一跨分三块浇筑，中间第二块在浇筑一、三块后浇筑，因此只要放出一、三块的放样线(图中虚线所示a1a2b2c2d2d1c1b1及a3a4b4c4d4d3c3b3)。,(1)放样点施工坐标计算由图14-13可知，放样点的坐标可按下列各式求得,式中0。5m为放样线与圆弧立模线的间距：i=1,3取“-”，i=2,4取“+”；,(i=1,2,3
17、,4),根据上述各式算得第三块放样点的坐标如下：,a,图14-13 跨体分跨分快图,(2)交会放样点的数据计算 图14-13中，ai,bi,ci,di等放样点是用角度交会法测设到实地的。例如，图14-14中放样点a4，是由标2、标3、标4三个控制点，用1、2、3三交会角交会而得，标1也是控制点，它们的坐标是已知的。在这里控制点标1作为定向点，即仪器安置在标2，标3、标4，以瞄准标1为测交会角的起始方向。交会角1、2、3根据放样点计算的坐标与控制点的坐标用反算求得，如图14-14中，标2、标3、标4的坐标与标1的坐标计算定向方位角21、31、41，与放样点4的坐标计算放样点的方位角2a、3a4、
18、4a4、相应方位角相减，得1、2、3的角值。有时可不必算出交会角，利用算得的方位角直接交会。例如把经纬仪安置在标2，瞄准定向点标1，使度盘读数为21，而后转动度盘使读数为2a4、此时视线所指为标2a4方向，同样两架经纬仪分别安置在标3及标4，得标3-a4及标4a4二条视线，这三条视线相交，用角度交会法定出放样点a4。放样点测设完毕，应丈量放样点间的距离，是否与计算距离相等，以资校核。,2.双曲拱坝的放样 从投影到平面上的图形来看，双曲拱坝由不同圆心和不同半径的一些圆曲线组成，所有圆心都与拱顶位于同一直线上(图14-15)，这条直线称为拱坝中心线。因为一般河谷都是下窄上宽，所以这些圆曲线所对的中
19、心角及其半径总是按高程从下往上逐层增大，对应的圆心也因设计半径随高程增大而离坝体愈远。在施工中，拱坝是按高程分层、分段和分块浇筑的，放样的任务就是分层、分段放出每块立模线的位置。放样的方法和步骤介绍如下：(1)从设计图上量取拱坝中心线的方位角a0和最远圆心的坐标x，以此作为推算其他曲线点坐标的起算数据。其中，a0一般应量取中心线上两点的坐标进行反算求得。(2)根据最远圆心对应的半径与其他圆心对应的半径之差，以及中心线的方位角计算出其他圆心的坐际，即 xi=x0+(R0-Ri)cosa0 yi=y0+(R0-Ri)sina0,图14-15 双曲拱坝的放样,幻灯片 33,(3)将每层拱圈两端对应的
20、圆心角从中心线向两边分成若干个相同的等分(图14-16)，每等分的大小视具体要求而定(如分块大小、放样精度等；两端可能不足一等分)。根据各等分角边(半径)与中心线的夹角计算出各角边的方位角。(4)根据各圆心坐标、相应设计半径和方位角计算曲线各等分点(包括拱顶)上游面及下游面的坐标。(5)根据坐标反算出各曲线点与相邻控制点间的方位角和边长，在有关控制点上安置经纬仪，按方位角进行前方交会(或采用极坐标法)放出曲线点，标定拱圈的位置。,图14-16 等分拱圈圆心角,14.2.2.3 混凝土浇筑高度的放样 模板立好后，还要在模板上标出浇筑高度。其步骤：(1)在立模前先由最近的作业水准点(或邻近已浇好坝
21、块上所设的临时水准点)在仓内测设两个临时水准点.(2)待模板立好后由临时水准点按设计高度在模板上标出若干点，并以规定的符号标明，以控制浇筑高度。,14.3 水闸施工测量 水闸一般由闸室段和上、下游连接段三部分组成(图14-17)。闸室是水闸的主体，这一部分包括底板、闸墩、闸门、工作桥和交通桥等。上、下游连接段有防冲槽、消力池，翼墙、护坦(海漫)、护坡等防冲设施。由于水闸一般建筑在土质地基甚至软土质地基上，因此通常以较厚的钢筋混凝土底板作为整体基础，闸墩和翼墙就浇筑在底板上，与底板结成一个整体。放样时，应先放出整体基础开挖线：在基础浇筑时，为了在底板上预留闸墩和翼墙的连接钢筋，应放出闸墩和翼墙的
22、位置。具体放样步骤和方法如下：,图14-17 水闸组成图,14.3.1 主轴线的测设和高程控制网的建立 水闸主轴线由闸室中心线(横轴)和河道中心线(纵轴)两条互相垂直的直线组成。从水闸设计图上可以量出两轴交点和各端点的坐标，根据坐标反算出它们与邻近测图控制点的方位角，用前方交会法定出它们的实地位置。主轴线定出后，应在交点检测它们是否相互垂直：若误差超过10，应以闸室中心线为基准，重新测设一条与它垂直的直线作为纵向主轴线，其测设误差应小于10。主轴线测定后，应向两端延长至施工影响范围之外，每端各埋设两个固定标志以表示方向(图14-18)。,高程控制采用三等或四等水准测量方法测定。水准基点布设在河
23、流两岸不受施工干扰的地方，临时水准点尽量靠近水闸位置，可以布设在河滩上。,图14-18 主轴线方向,14.3.2 基础开挖线的放样 水闸基坑开挖线是由水闸底板的周界以及翼墙、护坡等与地面的交线决定的。为了定出开挖线，可以采用本章第一节介绍的套绘断面法。首先，从水闸设计图上查取底板形状变换点至闸室中心线的平距，在实地沿纵向主轴线标出这些点的位置，并测定其高程和测绘相应的河床横断面图。然后根据设计数据(即相应的底板高程和宽度，翼墙和护坡的坡度)在河床横断面图上套绘相应的水闸断面(图14-19)，量取两断面线交点到测站点(纵轴)的距离，即可在实地放出这些交点，连成开挖边线。,为了控制开挖高程，可将斜
24、高l注在开挖边桩上。当挖到接近底板高程时，一般应预留o3m左右的保护层，待底板浇筑时再挖去，以免间隙时间过长，清理后的地基受雨水冲刷而变化。在挖去保护层时，要用水准测定底面高程，测定误差不能大于lmm。,图14-19 水闸断面,14.3.3 水闸底板的放样 底板是闸室和上、下游翼墙的基础。闸孔较多的大中型水闸底板是分块浇筑的。底板放样的目的首先是放出每块底板立模线的位置，以便装置模板进行浇筑。底板浇筑完后，要在底板上定出主轴线、各闸孔中心线和门槽控制线，并弹墨标明。然后以这些轴线为基准标出闸墩和翼墙的立模线，以便安装模板。1.底板立模线的标定和装模高度的控制 2.翼墙和闸墩位置及其立模线的标定
25、,14.4 水库淹没界线测量,水库边界线的测设常采用几何水准测量法。如图14-20所示，欲测设移民线上的两个界桩点76人-105和76人-106，可先从附近的水准点BM5开始，将高程引测至边界附近的正点上，然后以正点为后视，读取后尺读数，并按下式依次计算两界桩点的前尺读数b，即：b=Ha+a-H0式中 Ha后视点的高程，a一后尺读数，H0待测界桩点的高程。由观测员指挥前视尺沿河谷的斜坡方向移动，直至望远镜中丝照准水准尺黑面的读数b，并在此埋设相应的界桩，再用黑红面读数精确测定界桩高程。对于能够纳入高程作业路线的永久或临时界桩，均应作为转点纳入路线(如图14-20中的76人108，即B点)，这时
26、应注意使转点到测站的前后视距相等。,当水平视线方向通视条件不好时，可采用经纬仪测设比较方便.,图14-20 几何水准测量测设水库边界线,本章小结主 主要讲述了土坝的施工测量，混凝土重力坝和拱坝的施工测量，水闸施工测量，水库测量，具体内容如下：(1)土坝的控制测量包括土坝控制测量，土坝坝身控制线的测设，土坝高程控制测量。(2)土坝施工过程中的测量工作，包括清基开挖线的放样，起坡线的放样，坝体边坡的放样，坡面修整。（(3)混凝土坝控制测量，包括基本控制网的建立，坝身控制网的建立（格网控制线测设和三角网建立），高程控制网的建立。（,(4)混凝土坝施工测量主要介绍了重力坝施工测量和拱坝施工测量。分别介绍在施工的过程中所涉及到的几种测量工作，包括坡脚线开挖的放样，混凝土重力坝立模放样，单曲拱坝立模放样，双曲拱坝立模放样。(5)水闸的施工测量，包括主轴线的测设和高程控制网的建立，基础开挖线的放样，水闸底板的放样。(6)水库淹没界线测量。,
