河南焦作张王庄控导工程桩坝曲线段施工放样

孙其龙，王永强

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

河南焦作张王庄控导工程桩坝曲线段施工放样

孙其龙，王永强

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

新建张王庄控导工程设计采用钢筋混凝土桩坝结构。设计图纸给出的桩基坐标不能满足施工需要，在桩坝圆曲线段桩基中心坐标内业计算、中心坐标放样的基础上，对后方交会、间隔桩位定位等放样方法进行了分析。

河南焦作；张王庄挖导工程；桩坝曲线段；施工放样

0 引言

张王庄控导工程位于河南省焦作市伊洛河河口对岸温县境内温孟滩移民东防护堤下游2 km、新蟒河以南2．5 km处，上迎神堤控导工程来流，下送来流至金沟控导工程。该工程的兴建不仅有利于改善伊洛河入黄河口河势散乱的现状，保护北岸堤防，避免主流出神堤后直接下泄，冲向神北滩，还可以改善河道横断面形态，减轻堤防防洪压力［1］。为了更好地发挥工程作用，又在现状控导工程南侧400 m处兴建了新控导工程。新建控导工程设计采用钢筋混凝土桩坝结构。笔者试对该工程桩坝曲线段的放样方法进行探讨，以期为加快工程进度、提高测量工作效率提供技术参考。

1 工程概况

张王庄控导工程原规划工程长度为5 000 m，布置丁坝40道，垛坝12座。在进行工程布置时，根据设计，将弯道分成3段，上部为迎流段，中部为导流段，下部为送流段。由送流段一次向上修建4600．4m，基本完成张王庄控导工程的弯道布置。该工程弯道曲率半径为3200m，中心角为75°21'15＂，直线段长为2533m。二标段工程长度为1 500 m，全部为曲线段，为18#～32#坝，共1 250棵桩，从上游到下游依次编号为1 251～2 500。桩基直径为80 cm、中心桩距为1．2 m、桩距为40 cm。左右相邻施工的为一标段和三标段。工程治导线参数如图1所示。

图1中，A点为三标段工程末端的坐标，B点为送流直线段和弯道段的分界点，C点为迎流直线段和弯道段的分界点，D点为一标工程始端的坐标。二标曲线段桩位的施工测量是本工程的关键。

图1 工程治导线参数Fig.1 Construction regulation line parameters

2 桩位坐标的内业计算

设计图纸仅给出圆心坐标以及曲线上14个桩基坐标（每2个桩基间有100棵桩），不能满足施工需要。在这种情况下，就需要对各桩坐标进行计算。在张王庄控导工程中，主要运用的计算方法有导线测量法和前方交会法。

2．1 导线测量法［2］

导线测量法就是按照导线测量（导线方位角推算、坐标增量计算）进行坐标推算。如图2所示。

导线方位角的推算如式（1）所示。

图2 导线测量坐标Fig.2 Traverse survey coordinate

式中：α前、α后为坐标方位角；β左为转折角。

若α前＋α后大于180°，则减去180°（在减去180°之后，若还大于360°，再减去360°）；若算得的值小于180°，则加180°，再按式（2）进行计算：

式中：Δxi、Δyi为计算坐标增量。

每个桩位的坐标为：

X未知桩位＝Ox点＋ΔxiY未知桩位＝Oy点＋Δyi

2．2 前方交会法［2］

如图3所示，按照公式（3）和公式（4）进行坐标推算。

图3 前方交会坐标Fig.3 Forward intersection coordinate

以曲线圆心O为顶点，以第2 500棵桩的中心坐标点为一个底角点，再分别以第2 499＃桩、第2 498＃、第2 497＃桩、第2 496＃桩、第2 495＃桩、第2 494＃桩……第1251＃桩为另一个底角点，组成的多个等腰三角形。第一个等腰三角形的顶点所对的圆心角n＝（180°×L）／πR，以后每个三角形的顶点所对的圆心角为2n，3n，4n……。再根据等腰三角形的性质计算出底角的角度，按照前方交会公式计算出每个桩的坐标，如图4所示。

2.3 两种计算方法的比较

将采用导线测量法和前方交会法计算出的坐标进行对比，看那种方法计算出来的坐标和给出的百米整桩坐标相比误差小。由于坐标方位角在高斯平面坐标系统中有正负之分，使用导线法进行计算时发现，第1586＃桩坐标方位角由正值变为负值。在这种情况下，如果不采用前方交会计算坐标的方法进行检查对比，就发现不了错误。如用错误的坐标进行放样施工，将会给工程建设造成损失。将两种方法的计算进行对比，导线法和设计坐标最小相差0．002m，前方交会法最大相差0．005m。该工程最后决定按导线法进行施工放样。

图4 桩的坐标Fig.4 Pile coordinate

3 现场施工测量放样

在放样过程中，可以采取多种方法。但是，当测区内现有的控制点数量满足不了放样需要时，就需要加密控制点或利用其他的方法进行放样。

3．1 后方交会

加密控制点常用的方法是后方交会测量。后方交会可以在数个已知控制点上设站，分别向待定点观测方向或距离，也可以在待定点上设站，向数个已知控制点观测方向或距离，而后计算待定点的坐标。采用后方交会法不但可以快速、方便地在施工区进行设站，还能检查控制点在施工中是否被移动，从而对控制点进行校核。该工程由于施工环境比较复杂、应用施工机械比较多，控制点易损坏，用后方交会法能够测量出两个控制点的距离，并显示被测两点的残差。如果控制桩发生移位，就可以利用其他控制点进行距离、方位的精确校核，及时发现问题。这对指导工程建设有重要意义［3］。

3．2 间隔桩位定位

二标段有1 250棵桩基组成的圆曲线，对逐桩进行放样，工作强度大、所需时间长。当大批钻机施工时，如果仍按逐桩放样的方法进行放样，就不能满足工期短、质量要求高的施工需要，甚至会造成工期的滞后。所以，要运用间隔桩位来定位［4～5］。

经过对施工图纸的分析，利用AutoCAD对圆曲线以及桩位、桩距进行绘图（如图5所示）。从图5可以的看出，由于圆曲线半径为3 200 m，短距离内曲线几乎为直线。间隔B、C、D、E、F5个桩位将桩A、G的中心连接起来，桩B、C、D、E、F的中心距直线AG的距离不大于0．003 m。

图5 第2 500#桩至2 494#桩组成的局部曲线图Fig.5 Partial curves from the 2 500#pile to 2 494#pile

在这种情况下，可以每间隔5个桩位进行两端两个桩基的中心坐标放样，对两个桩的中心进行连线，然后人工利用钢尺进行丈量，对中间的5个桩基每间隔1．2m进行定位。这样放样的速度完全能够满足施工的需要，不会出现钻机因为没有放样好的桩位而停机的现象，而且精度也能够满足施工规范的要求。

表1 桩基中心点到圆曲线的距离DTab.1 Distance D of pile foundation center to circular curve

从图5和表1可以看出，间隔任意5个桩位将两端桩基的中心坐标放样出来，利用钢尺进行精确丈量，将7个桩中心一次连接，可计算出任意2个桩基的中心点连线的方位角和桩基中心点到直线（AG）的距离（结果如表1所示）。由表1可以看出，7个桩基的中心连线几乎为直线。这种方法运用在施工中，可以大大提高工程进度。

4 结语

分别用导线法和前方交会法计算张王庄控导工程桩坝曲线段桩坐标，并将2种结果对比，能及时发现问题。当测区内已有控制点数量满足不了放样需要时，要加密控制点。间隔定位大大提高了施工放样进度。

［1］李文昌，刘峰春，张冬岩，等．溪洛渡水电站左岸导流洞工程施工测量综述［J］．四川水力发电，2007，26（1）：61－64．

［2］周建郑．建筑工程测量［M］．北京：化学工业出版社，2013：139－156.

［3］姬宏科，张士勇．景洪水电站机电设备库振动沉管灌注桩施工［J］．人民珠江，2010，31（3）：22－24．

［4］张春生．高速公路曲线段施工的放样测量［J］．吉林交通科技，1996（1）：12－15．

［5］田嘉陵，雷燕．南水北调中线穿黄Ⅲ标渠道开挖施工测量方法探讨［J］．青海水力发电，2013（2）：44－47．

[责任编辑 杨明庆]

TU753.3

B

10．13681／j．cnki．cn41－1282／tv．2017．03．009

2016-09-05

孙其龙（1965-）男，山东平阴人，讲师，从事高校水利、交通专业的教学与研究工作。