拱坝测量技术探讨

王启旺（河南省水利第一工程局 郑州 450016）

拱坝测量技术探讨

王启旺
（河南省水利第一工程局 郑州 450016）

在拱坝测量中巧妙应用高等级道路测量放样的方法，在现场放样之前不用先计算出放样点的坐标，减少了内业繁琐的施工放样中坐标计算的工作量，充分发挥全站仪内置的放样程序；外业又简单、快速、准确地对拱坝进行施工放样。

拱坝 道路 线路要素 坐标值 测量放样方法

1 前言

“施工八技，测量第一”。测量指导施工，是施工的依据。测量工作内、外业兼顾，内业计算是外业施工测量放样的基础。传统的内业计算方式复杂，工作量大，本文就解决这一问题，结合G-S拱坝的工程施工测量内业计算和现场施测步骤的实例进行阐述。

传统的拱坝施工放样方法有直接画圆法、纵横距（直角坐标）法、偏角法、弦线偏距法等。这些方法的共同特点都需要测量相应两点的相对距离，不仅工作量大，需要内业计算大量的距离和角度，而且放样的精度也低。交会法对弧线进行放样不仅需要两台仪器，同样也存在工作量大、精度低的问题。全站仪解决了这些问题：全站仪直接对拱坝弧线上的点，用坐标进行放样。全站仪的出现不仅让经纬仪退出了测量的舞台，更新了测量放样方法；同时也大大减轻了测量人员的工作强度，提高了工作效率和测量精度。特别是全站仪内置了许多的测量放样程序，使测量工作更上一层楼。

2 道路施工测量放样方法

在单心园拱坝（同样适用于直线型的坝体、三心园拱坝）测量中引用道路施工测量放样方法：

（1）首先按道路施工测量中求“线路要素”的方法，求拱坝基准线的“线路要素”。确定拱坝基准线的起点坐标、里程、起始方位角、交点编号、交点间距（或交点桩号）、转角、圆曲线半径，通过Hint CAD道路设计软件，可得到“直线、曲线及转角表”，也就是“线路要素”表。如果没有Hint CAD道路设计软件，也可以通过AutoCAD得到“线路要素”表，因为直线段的长度，端点坐标，圆弧段的半径、弧长都是已知的。

图1 拱坝平面图

表1 直线、曲线及转角表

图2 拱冠梁横断面图

图3 主线平面线形

（2）把已知的“线路要素”数据按提示逐步输入到全站仪。

（3）与道路测量放样一样，利用全站仪的道路放样程序，输入断面里程，输入放样点距基准线的距离，可放相应断面中心点位置，可放“左偏距”、“右偏距”点的位置。左、右偏距可通过已编制有计算距离程序的计算器，按照设计高程、施工高程、设计坡度等计算。例如：①从基准线到坝体底边的左侧（下游）或右侧（上游）的距离；②从基准线到施工层面不同高度坝体的左侧（下游）或右侧（上游）的距离等。

上述“拱坝测量放样的简易方法”，不需要现场用计算器计算坐标，再输入到全站仪；也不需要内业用电脑计算大量的坐标，再上传到全站仪，现场放样时再调出来相应点的坐标进行放样。

3 拱坝测量放样的简易方法实例

3.1 工程概况

Gwayi Shangani拱坝工程位于津巴布韦西部的呱邑河上，坝址在呱邑河和尚嘎尼河交汇处下游约6.0km处，距津巴布韦第二大城市布拉瓦约276.0km，是以供水为主、发电为辅的水利工程。该工程为重力式混凝土单曲拱坝，坝高78.0m，坝底厚度27.1m，顶宽8m，溢流段弧长200m，库容6.91亿m3。水库每天可向布拉瓦约供水20万m3。

3.2 拱坝施工测量内业计算

3.2.1 拱坝设计尺寸

溢流段弧长200m，半径109.874m，上游面垂直，下游坡比1∶0.2；两侧止推块顶宽8m，上游坡，1∶0.1，下游坡比1∶0.25。

圆心及A、B点坐标分别为（42088.550，-17954.620）、（42093.340，-17824.520）、（42196.800，-17935.800）。

3.2.2 拱坝平面图（见图1）3.2.3拱冠梁断面图（见图2）3.3基准线的“线路要素”计算

以拱圈上游面，半径为109.874m，两侧止推块顶上游1m画线，作为基准线（见平面图），设右侧直线端点为起点，桩号0+000，经计算起点坐标（42083.779，-17827.656），交点JD1坐标（42264.957，-17923.951），起始方位角：332°00′34.7″，交点间距205.178m，交点转角：104°17′38″。

运行“HintCAD”，按道路设计程序，将上述数据输入到“主线平面线形设计”，得到“主线平面线形”，如图3。

同时得到直线、曲线及转角表，如表1。

4 拱坝施工测量放样（外业施测）

4.1 控制点

大坝施工测量控制系统依据原有的控制点，按照“从高级到低级，从整体到局部”的原则，结合施工布置，合理布设施工控制点。

4.2 线路要素输入到全站仪

把直线、曲线及转角表中的“线路要素”输入到全站仪“道路放样”程序中。4.3放样

断面里程为0+163.8，下游843高程坝体坡脚点的放样：此坡脚点距基准线的距离，用计算器计算，距离=相应900.15高程坝顶宽+坡度×（设计高程-地面高程），D=11.7+0.2×（900.15-843）=23.13m。调出全站仪的道路放样程序，输入里程163.8，输入左偏距23.13，此坡脚点的坐标全站仪自动计算显示，接下来就按照坐标点放样的方法，转动全站仪至放样点方位角的方向，再测量距离，进行放样。其他点的放样同上述，已知其里程和距基线的距离，就可以对其放样。

5 结语

这种道路测量放样方法应用于拱坝，进一步减轻了测量人员的工作强度，提高了工作效率。采用道路测量放样应用于拱坝的方法，不但不需要内业计算大量的坐标，也不需要现场计算坐标，而且外业实际操作起来简单，又快又不受限制，能对相应断面（里程）上任意距离的点进行定位。如随身携带能编程的计算器，现场放样时调出公式，计算距离既快又不易出错

（专栏编辑：顾 梅）