解析混凝土抛物线双曲拱坝的施工放样

王晨阳

娄底市水利水电工程建设有限责任公司，湖南娄底 417000

本文研究的混凝土抛物线双曲拱坝的高度为85m，混凝土抛物线双曲拱坝的坝体断面相对较小，并且几何形状具有复杂、不规则等特点，比较复杂，因此在施工时，不但对施工技术的要求提出了更高的要求，同时也给测量计算工作的进行增添了许许多多的难度。针对于级别较高的混凝土抛物线双曲拱大坝，对坝体外观和几何尺寸的要求非常严格，在施工和设计的过程都必须严格按照规范规定要求设计施工，此外，对混凝土抛物线双曲拱坝的测量放样精度要求也很高。但是，具体的施工现场一般都是高差起伏较大、地形地势复杂多变的较差地势条件，所以怎样选择放样验模方法和架站点是确保混凝土抛物线双曲拱坝测量精度的关键内容。

1 计算原理

混凝土抛物线双曲面坐标系主要是以0为坐标原点，拱坝的中心线作为Y轴，其正方向为上游面，X轴的正方向则垂直向左。具体如图1及表1所示。

图1 混凝土抛物线双曲面坐标系

坝面右岸上游面的抛物线方程：X=Ruri×tgα×uri；Y=（ Ruri+Ouri）-X2/（2×Ruri）

坝面右岸下游面的抛物线方程：X=Rdri×tgα×dri；Y=（Rdri+Odri）-X2/（2×Rdri）

拱圈曲率半径的通用方程：R（i）=a1+a2×z+a3×z2+a4×z3

其中，Rui—下游坝面的拱冠曲率半径，Rdi—上游坝面的拱冠曲率半径，Odi—下游坝面拱冠曲率中心的坐标，Oui—上游坝面的拱冠曲率中心的坐标，Z—拱圈高度，Tc—拱冠梁厚。

表1 各系数取值

2 现场应用

2.1 混凝土抛物线双曲拱坝放样测站点点位选定的原则

（1） 在选择放样测站点时，一般情况下，可以选择测量中心提供的测量控制网点上的位置或者大坝加密控制网点，如果混凝土抛物线双曲拱坝加密控制网点不能直接用于仓面放样时，则也可以利用测量控制网点作为测设点。此外，测设放样测量点也可以选择仓面外或者仓面内。

（2） 选择放样测量点仓面之时，一般情况下尽可能观测到待放样仓面的全部位置，与此同时，可以和至少两个测量控制网点通视，控制通视高度在一定的许可范围以内，避免出现因为测量误差而产生的凝土抛物线双曲拱大坝体形上的偏差。

（3） 对于仓面的选择，一般情况下要确保测设放样测站点需要和至少一个测量控制网点通视，并且在仓面内测设至少两个校核点，从而方便检查校核。

（4） 采用边角后交会法或者全站仪极坐标法对放样测站点进行测设，在选择距边长度时需要控制在200～300m之间，测距边边长需要低于已知的后视边长，测距边需要加乘常数。

2.2 放样测站点的测设方法 （见表2）

对放样测站点进行测设时需要尽可能选择脚架架设棱镜基座，尽力避免因为人工测量产生的误差，从而导致测量站的测定精度的下降。在选择放样测站点的测设方法时，可以选择边角后方交会法或者全站仪坐标法。

（1） 采用全站仪坐标法测设测站点。放样测站点需要两个或者以上数量的测量控制网点通视，从而确保校核的准确方向。测距边的边长低于已知后视边长，在进行测距时需要增加常数乘法、气象以及投影改正。

表2 边角后方交会（自由设站）法、极坐标法设站观测法技术要求

（2） 采用边角后方交会法测设放样测站点。将仪器架设在待测站点上，并将观测标志安置在2个以上的控制网点上，其中将棱镜安装在已知点上边，并按照相关的技术要求对置镜点和其它测量控制网点间的平据、高差和水平角，已知的后视边长大于观测边长，测距需要加乘气象和常数，投影需要改正，组成多租交会图形需要分别计算坐标，测站点位之间的差值需要控制在MP/2（1/2），其中MP-轮廓放样点和相邻基本控制点之间的限差。

两组坐标之间差值小于极限差值的时候，需要将中数当成待求点最后的平面坐标，不然需要对改变放样测站点位置架设仪器进行测量或者直接原地重新测量。结合观程高度、置镜点高程和棱镜高来对视线高进行计算。若需要把点投影至地面时，需要量取仪器的高度，计算地面高程。

2.3 放样测站点的检查和校核

在完成放样测站点的测设之后，需要检查校核已经完成的测设放样测站点，仓面外测设点需要和测量控制网点一起进行实测校核，实测点位平面与高程限差需要控制在15mm之内，仓面内测设点需要和仓面内其它测站点一起进行实测检查，并对比丈量仓内测设点间实际的长度和测量长度。若不能对丈量距离进行直接测量，需要增加测量控制网点和测站点的坐标与水平角，并进行对比校核，或者在完成放样工作之后，对比核对实测放样点坐标和放样记录坐标，保证电位平面与高程限差之间的距离控制在20mm之间。

2.4 拱坝上、下游面的放样

（1） 选择放样点。分别对上游面和下游面进行放样，重庆酉阳龙家坝水电站大坝的坝体纵向、横向都采用的曲线，现场采用平面代替了曲面模板，因此放样点的电位需要设在不同模板之间的交汇之处，一般需要在3m范围之内放一个立模点。

（2） 放样测量方法。放样测量方法主要选择的是全站仪极坐标对混凝土下游面和上游面进行放样，将不同控制点的连线当成极轴，并将其中的点当成极点并建立相应的极坐标系，在仪器当中输入架设仪控制点的极轴方位角和坐标，并任意测量放样部位的一点，计算测量点和发样点之间横纵向的间距，并指挥工作人员移动设备，直到满足要求。

（3） 放样基本程序。①按照测量现场与坝体上升时纵向倾斜方向，确定放样点和预设某高程设计边线之间的距离，一般设为0m、0.2、0.5m、1m。

②基岩仓上游和下游面需要分别对模板上边线与下边线进行放样，上升仓在需要先对前一层砼浇筑形体进行检测，模板的下边线需要将已经完成的混凝土边线作为标准，只需要对上边线放样。

③在放样时，需要在模板交汇的位置径向方向置镜，选择完成编辑的程序对置镜点和预设高程设计边线间的径向距离进行计算，并对比预先选择的距离，差值低于1cm的时候，置镜员需要根据差值方向和大小确定电位，并采用红色胶帽钢钉来做点。

④钢钉敲完之后，需要在钢钉顶部置镜，并重新对钢钉平面坐标进行测量，计算边线径向距离，确定其是否满足需求，满足即可继续工作，不满足则需要重开始放样工作。

2.5 拱坝上、下游面模板检测

上游面和下游面模板的计算、检测方法和放样过程是相同的。上游面和下游面都是曲面，因此水平、垂直方向都是曲线，但是一般选择平面模板。在检测基岩仓模板时，分别需要检测模板上边和下边，但是上升仓只需要检测上边线，而下边线需要以完成浇筑的混凝土边线作为标准。由于水平方向采用直线，检测过程中需要检查每块模板的接缝处。混凝土的浇筑会对模板产生一定的影响，一般当模板相对设计位置超过1nn、小于10mm的时候，需要对模板进行调整，从而控制模板位置偏差范围在-10mm～+0mm之间。完成上述的检测工作之后，需要填写检测成果表，并由测量监理工程师确认签字。

3 施工测量质量控制

3.1 建立混凝土抛物线双曲拱坝施工控制网。

在混凝土抛物线双曲拱坝施工的过程当中，根据具体的施工作业进行情况，进行合理的控制点密度增加是工程质量得以保证的重要措施，还可以使施工作业更加便利的进行。此外，随着工程施工作业的进展，还必须将各级基本控制点布设、引测不断进行检查，保证符合满足国家技术规范要求，满足各级施工控制等级及施测要求。

3.2 混凝土抛物线双曲拱坝高程控制点的加密布置

测量水准点的选取原则具体可以分为：使用是否方便、是否能够便于长期保存、土质是否足够坚硬、是否便于引测的地点。首先保证好首级施工控制网的顺利建立，在此基础之上，进一步的加强对于平面加密控制点作高程控制。根据已有的水准路线布设水准点，高程加密点的布设可以附和结点网或者已知路线，可以按照按低于业主提供水准点一个等级的精度施测。

3.3 混凝土抛物线双曲拱坝主坝的测量放样

严格参照施工设计图纸，将混凝土抛物线双曲拱坝主坝的轴线由图纸转化为实际，在轴线上每10m 1个点直接测出主坝的纵断图。双曲拱坝的施工放样工作要严格依据已有的施工设计图纸进行，通常可以使用前方交会法或者极坐标法，进行主坝轴线的放样测量工作，再依据已有的主坝轴线在附近地区进行观测墩的布设，以类似于基本网的基本网联测或者施测精度，用以进行典型图形平差的计算，再进行两端点测图坐标和坝轴线两端点间精确边长。

3.4 混凝土抛物线双曲拱坝浇筑施工

浇筑工作是混凝土结构施工的一个重要环节，对于保证工程质量，提升混凝土抛物线双曲拱坝使用功能和各项技术指标的完善都有着重要的意义。混凝土抛物线双曲拱坝主坝在整个的工程中承担着着最为重要的作用，因此，浇筑主坝的工作的重要意义就显得尤为突出。为了使工程质量得到足够的保证，采用水准仪跟踪测量，在每层的浇筑厚度基础上，误差控制在10cm 以内，保证浇筑要求。对于浇筑过程中出现的问题如模板变形损坏等情况一定要及时地改进。

4 结语

综上所述，本文对混凝土抛物线双曲拱坝的施工放样作业方法进行了分析和讨论，积极完善创新性施工方法和改进放样管理标准，将测量新技术灵活的应用在了实际坝体施工放样工作当中。不但能够满足混凝土抛物线双曲拱坝施工放样的技术需求，同时对于一线施工人员劳动强度的降低、工作风险的减少、工作效率的提升等方面都有着极为重要的意义。

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