坐标法在渠道施工放线中的应用

王 燕 ，李超杰 ，李新芳

（1.烟台市永福园地下水库管理局，山东 烟台 264000；2.黄河水电工程建设有限公司，河南 郑州 450003）

在渠道施工中，由于存在弯道。以及在轴线上的控制点因施工的需要不易保留等原因，采用传统的轴线偏移法放线满足不了工程要求，利用计算机辅助计算，事先求出所施放渠道或建筑物的关键控制点。利用全站仪到现场放样，可以极大地提高施工放样的效率与精度。本方法需要利用 AutoCAD、EXCEL、记事本及CASS等软件。

1 画出渠道轴线

1.1 将设计图纸所提供的渠道轴线控制点展画出来

利用 AutoCAD的画点命令“point”，在绘图空间把设计图纸所提供的渠道轴线控制点坐标按1：1的比例展画出来。

也可利用南方测绘公司的CASS软件菜单栏中的“绘图处理”下的“展野外测点点号”命令。选取轴线控制点所在的文件并点击“打开”命令，根据绘图区下方的提示，将绘图比例选择为1,即可把轴线控制点展画出来。

在AutoCAD命令栏中利用LINE命令，把轴线控制点连接起来，产生渠道中轴线。

1.2 需注意的几个问题

轴线控制点文件可以用Windows系统自带的记事本程序建立。首先建立一个新的文本文件，把轴线控制点坐标按照“点名，东坐标Y，北坐标X，高程Z”这样的格式输入进去，每个点坐标占一行。点击文件菜单中的“另存为”命令，在文件名后面加上扩展名“.DAT”，在保存类型中选择“所有文件”，点“保存”即可。如另存为“轴线点坐标.DAT”文件。

为消除高程对轴线水平偏移和控制点坐标提取所产生的干扰，在轴线控制点坐标文件输入坐标时，应先将所有轴线点高程坐标输入为O。

如渠段存在弯道，可在上面的步骤中，把弯道的前后切点和圆心点坐标展画出来，然后利用画圆弧命令“ARC”将弧形渠道轴线画出来。

2 根据渠道轴线画出渠道各特征控制线

根据某已知桩号处堤顶设计高程与渠底设计高程的高差 “H”，设计渠底宽度 “B”、左右堤顶设计宽度“BL、BR”，设计渠道内坡比“i”，计算出该已知桩号处左右堤顶轴线距渠道轴线的水平距离，例如L左=H*i+B/2+BL/2。通过该已知桩号的点做垂直于渠轴线的垂直线，以垂直线与渠道轴线的交点为圆心，以L左为半径画圆，圆与垂直线的交点即为该桩号处左堤顶轴线的位置。将所有高程有突变的桩号处的堤轴线位置画出后，利用画直线命令，把各点连接起来，即得到左右堤的堤轴线。根据设计的左右堤宽和渠底宽度，利用AutoCAD命令 “offset”对堤轴线或渠轴线进行左右偏移，得到左右堤的肩线和渠底的左右底角线。

3 提取各交点的坐标值

3.1 按一定间隔画出横断面线

根据渠道轴线上已知桩号的某一点，做垂直于渠道轴线的横断面线，其长度应超出渠道内外填筑范围，以确保横断面线与各特征线均有交点。

将该横断面线以相同的间距向两侧偏移，并按已知桩号连续加（或减）偏移距离，并求出各横断面线的桩号。各断面线的间距以能满足控制要求和方便施工的原则取定。渠道开挖、填筑放样一般可按每20m或25m截取一个断面较为适宜；如为渠道衬砌放线，也可按设计的分缝长度取定。

如遇弯道，为便于施工控制，可将曲面近似为折平面进行施工放样，此时需对弧线平分。一般采用辅助圆截取法或半径线旋转的方法画出横断面线，各横断面延长线均应通过圆弧的圆心。

3.2 提取各特征线与横断面线的交点坐标

在CASS环境中，选择菜单中的“工程应用”并点其中的“指定点生成数据文件”命令，在出现的比例对话框中输入1,然后输入需要保存坐标文件名称 （例如：“左堤外堤肩线.DAT”）和文件保存位置，点“保存”命令。按桩号从低到高的顺序，依次点取某一特征线与各横断面线交点，在命令栏里出现地物代码、高程和点号对话框时，按空格键由软件自动提取。当一条特征线上的所有交点都顺序提取完成后，可重复按空格键，则坐标数据自动保存到前面指定的“左堤外堤肩线.DAT”文件中。

用同样的方法依次提取其它特征线与横断面线的交点坐标，分别保存在不同的坐标文件中。

4 对所提取的坐标数据进行重新编码和处理

4.1 对各特征线进行编码

按从左到右的顺序，将渠道各特征线进行编码。如左堤外肩线编码为“1”，左堤轴线为“2”，左堤内肩线为“3”，渠底左底角线为“4”……

4.2 对各点进行重新编号

把上面所得坐标文件 （如：“左堤外堤肩线.DAT”）用记事本程序打开，把其中的坐标数据复制粘贴到EXCEL工作表中。利用EXCEL公式把提取时默认的点名改写成“桩号+特征线编号”，其余坐标不变。

根据设计纵断面图所标示已知各桩号点处各特征线高程，利用内插法推求出各横断面处各特征线上高程。

4.3 将转换好的数据保存到坐标文件

利用EXCEL的合并文本公式，将重新编号的平面坐标与高程坐标合并成所用全站仪要求的坐标格式。利用复制公式，对所有数据进行调整转换。将合并好的的合格数据复制粘贴到新的坐标文件中 （如：“成果.DAT”）并进行保存。

5 利用全站仪进行现场放线

利用全站仪所附带的传输工具，把“成果.DAT”的内容传输到全站仪中，并把基准点坐标也传输到全站仪中。把成果控制点坐标数据打印成手簿，就可以进行现场放线了。

由于开挖控制线和填筑控制线与现场地面高程有关，若按前法求出开挖、填筑控制线上的控制点坐标，需要事先测量出放样位置处地面的实际高程，其工作量较大，也比较麻烦。在实际放线过程中，可以在施放左右堤轴线和渠道轴线时，利用全站仪提示的高程差值推算出该桩号处填筑线和开挖线控制点的位置。

设大堤内侧坡比为i1,外侧堤坡比为i2,左堤顶宽B1,渠底宽为B2,单侧超填宽度为b1,开挖预留保护层水平厚度为b2。如放样桩号为100100处的左堤填筑线时，可以先放样左堤轴线点，即1001002号点，放样时全站仪上显示该处点的设计高程与实际高程的差值H1，则内侧填筑线控制点需从左堤轴线沿垂直于渠轴线方向向内侧量取L1(L1=B1/2+i1*H1+b1)，左堤外侧填筑线需从左堤轴线沿垂直于渠轴线方向向外侧量L3(L3=B1/2+i2*H1+b1)。同理放样桩号100100处左侧开挖线，需先放样渠轴线控制点即1001005点，根据全站显示该处点的实际高程与设计高程的差值H2，从渠轴线沿垂直于渠轴线方向向左侧量L2(L2=B2/2+i1*H2-b2)即为左侧开挖线控制点。将上述点用线绳连接起来并撒白灰示意，放线工作就完成了。

如果渠道填筑和开挖需要分层进行，则可以重复放样堤轴线与渠底轴线，根据高差的变化来推算出每一层的填筑线和开挖线。

6 结 语

该施工放样方法的关键是利用计算机的强大计算功能，在AutoCAD软件中把需放样的渠道各特征线按1：1的比例展画出来，利用CASS软件提取出各特征线上控制点的坐标，利用EXCEL的公式功能对控制点进行统一编号，并附加上特征线编号和设计高程数值。在放样开挖线与填筑线时充分利用全站仪自带的计算功能，根据所提示的设计高程与实际地面高程的差值，通过简单换算，来推求放样控制点。