第十一章水利工程测量

心墙坝壳排水棱体坝轴线坝顶坝脚线马道坝脚线 清基时，位于坝轴线上的里程桩将被毁掉，为了以后放样工作清基时，位于坝轴线上的里程桩将被毁掉，为了以后放样工作的需要，应在清基开挖线以外放出各里程桩的横断面桩。的需要，应在清基开挖线以外放出各里程桩的横断面桩。ABAB心墙d1d2d3d4ABCDA心墙871.50102.5080.00上料桩轴距杆6.50280.00mdA5.713)0.805.102(28 由于坡面需要压实，所以应根据不同的土质，在填土时将由于坡面需要压实，所以应根据不同的土质，在填土时将计算的轴距外加计算的轴距外加12m，即为上料桩位置。随着土坝筑高，应，即为上料桩位置。随着土坝筑高，应随时修定上料桩。随时修定上料桩。放样时，在填土处以外放样时，在填土处以外预先埋设轴距杆，轴距杆距预先埋设轴距杆，轴距杆距坝轴线的距离主要考虑便于坝轴线的距离主要考虑便于量距、放样，如图中为量距、放样，如图中为80m。此时，从坝轴杆向坝轴线方此时，从坝轴杆向坝轴线方向量取向量取 80-(71.50+2)=6.50(m)即为上料桩的位置。即为上料桩的位置。用混凝土浇筑，主要依靠坝体自重来抵抗上游水压力及其它用混凝土浇筑，主要依靠坝体自重来抵抗上游水压力及其它外荷载并保持稳定的坝，叫做混凝土重力坝。外荷载并保持稳定的坝，叫做混凝土重力坝。我国的三峡工程混凝土重力坝，坝顶高程我国的三峡工程混凝土重力坝，坝顶高程185米，最大坝高米，最大坝高181米米(坝基开挖最低高程为坝基开挖最低高程为4米米)；坝顶宽度；坝顶宽度(亦称坝顶厚度亦称坝顶厚度)15米米，底部宽度，底部宽度(亦称底部厚度亦称底部厚度)一般为一般为124米；从右岸非溢流坝段起米；从右岸非溢流坝段起点至左岸非溢流坝段终点，大坝轴线全长点至左岸非溢流坝段终点，大坝轴线全长2310米。米。混凝土重力坝的放样精度比土坝要求高。一般在浇筑混凝土混凝土重力坝的放样精度比土坝要求高。一般在浇筑混凝土坝时，整个坝体是沿轴线方向划分成许多坝段的，而每一坝段在坝时，整个坝体是沿轴线方向划分成许多坝段的，而每一坝段在横向上又分成若干个坝块。横向上又分成若干个坝块。浇筑时按高程分层进行，每一层的厚度一般为浇筑时按高程分层进行，每一层的厚度一般为1.53m。混。混凝土坝施工放样的工作包括：坝轴线的测设、坝体控制测量、清凝土坝施工放样的工作包括：坝轴线的测设、坝体控制测量、清基开挖放样和坝体立模等。基开挖放样和坝体立模等。11.3.1 11.3.1 坝体控制测量坝体控制测量 混凝土坝采用分层施工，每层中还分跨分仓（或分段分块）混凝土坝采用分层施工，每层中还分跨分仓（或分段分块）进行浇筑，因此每层每块都必须进行放样，建立施工控制网，作进行浇筑，因此每层每块都必须进行放样，建立施工控制网，作为坝体放样的定线依据是十分必要的。为坝体放样的定线依据是十分必要的。混凝土重力坝施工平面控制网一般按两级布设，首级基本控混凝土重力坝施工平面控制网一般按两级布设，首级基本控制多布置成三角网，且按三等以上三角测量的要求施测。制多布置成三角网，且按三等以上三角测量的要求施测。建立坝体施工控制网作为坝建立坝体施工控制网作为坝体放样的定线网，一般有矩形体放样的定线网，一般有矩形和三角网两种，其精度要求点和三角网两种，其精度要求点位中误差不超过位中误差不超过10mm。坝体。坝体细部常用方向线交会法和前方细部常用方向线交会法和前方交会法放样。交会法放样。如图为直线型混凝土重力坝如图为直线型混凝土重力坝分层分块的示意图分层分块的示意图浇捣块模板分层厚度 d8段9段Q7段10段B 测设矩形网时，测设矩形网时，先将经纬仪置在先将经纬仪置在A点，点，照准照准B点，根据坝顶设点，根据坝顶设计高程，在坝轴线上计高程，在坝轴线上找出坝顶与地面的交找出坝顶与地面的交点点Q、Q。自。自Q点起，点起，根据分段长度在坝轴根据分段长度在坝轴线上定出线上定出2、3、4、等各点。等各点。矩形控制网控制点222QA A11443335455坝轴线端点开挖线分块线(立模线)坡脚线坝轴线997776668881091010Q1111B Bncdef 图为以坝轴线为基准布设的施工矩形网。图为以坝轴线为基准布设的施工矩形网。AB是坝轴线，矩是坝轴线，矩形网是由平行和垂直于坝轴线的控制线组成，矩形网格的尺寸按形网是由平行和垂直于坝轴线的控制线组成，矩形网格的尺寸按施工分段分块的大小来决定。施工分段分块的大小来决定。经纬仪安置经纬仪安置A点瞄点瞄B点旋转点旋转90，在与坝轴线垂直方向上，在与坝轴线垂直方向上，以分块宽度定出以分块宽度定出、等放样控制点。然后将经纬仪等放样控制点。然后将经纬仪移到移到B点，以同样的方法定出点，以同样的方法定出、等放样控制点等放样控制点。再通过。再通过2、3等点测设出与坝轴线相垂直的方向线，并延长等点测设出与坝轴线相垂直的方向线，并延长到上、下游围堰上或开挖线以外，设置到上、下游围堰上或开挖线以外，设置1、2、3、和和1、2、3、等放样控制点。等放样控制点。在矩形网测设过程中，方向线测设必须采用盘左、盘右两在矩形网测设过程中，方向线测设必须采用盘左、盘右两个盘位测设，取其平均值作为最后结果。距离丈量也应往返丈个盘位测设，取其平均值作为最后结果。距离丈量也应往返丈量，以免发生差错。量，以免发生差错。混凝土重力坝的高程控制也分两级布设，基本网是整个水混凝土重力坝的高程控制也分两级布设，基本网是整个水利枢纽的高程控制。作业水准点或施工水准点，随施工进程布利枢纽的高程控制。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。设，尽可能布设成闭合或附合水准路线。清基开挖线是大坝基础进行清除基岩表层松散物的范围，它的位置清基开挖线是大坝基础进行清除基岩表层松散物的范围，它的位置根据坝两侧坡脚线、开挖深度和坡度决定。根据坝两侧坡脚线、开挖深度和坡度决定。清基工作是在围堰修好、坝体控制测量结束后进行。分别在清基工作是在围堰修好、坝体控制测量结束后进行。分别在1、2、3、等放样控制点上安置经纬仪，瞄准对应的控制点等放样控制点上安置经纬仪，瞄准对应的控制点l”、2”、3”、等点，在方向线上定出该断面的基坑开挖点。将这些点连等点，在方向线上定出该断面的基坑开挖点。将这些点连接起来就是基坑开挖线。接起来就是基坑开挖线。开挖点的位置在设开挖点的位置在设计图上用图解的方法求计图上用图解的方法求得，实际测定时采用逐得，实际测定时采用逐渐接近法，测设步骤如渐接近法，测设步骤如下：下：原始地面AABh1h2S 2S1清基后地面S01m11.3.2 清基开挖线放样清基开挖线放样原始地面AABh1h2S 2S1清基后地面S01m 开挖点定出后，还应在开挖范围外的该断面上设立两个以开挖点定出后，还应在开挖范围外的该断面上设立两个以上的保护桩，以备校核。用同样的方法可以定出各断面上的开上的保护桩，以备校核。用同样的方法可以定出各断面上的开挖点，将这些开挖点连接起来即为清基开挖线。挖点，将这些开挖点连接起来即为清基开挖线。在清基开挖过程中，还应控制开挖深度，在每次爆破后及在清基开挖过程中，还应控制开挖深度，在每次爆破后及时在基坑内选择较低的岩面测定高程（精确到时在基坑内选择较低的岩面测定高程（精确到cm即可），并即可），并用红漆标明，以便施工人员和地质人员掌握开挖情况。用红漆标明，以便施工人员和地质人员掌握开挖情况。15.3.3 坝体立模放样坝体立模放样 立模前首先找出上、下游坝坡面与岩基的接触点，即分跨线上立模前首先找出上、下游坝坡面与岩基的接触点，即分跨线上下游坡脚点，然后按设计坝坡面立模。下游坡脚点，然后按设计坝坡面立模。C1BDHBHCS11nHC 1AC1BCSD(HH)n=+-2BC1SD(HH)n=+-坝体中间部分分块立模时，可根据与坝轴线平行和垂直的坝体中间部分分块立模时，可根据与坝轴线平行和垂直的分块线控制点，将分块线投影到已浇好的坝体上。分块线控制点，将分块线投影到已浇好的坝体上。222QA11443335455997776668881091010Q1111Bncdef 若要测设分块若要测设分块n的的c点，可在点，可在点和点和6点同时安置经纬仪，分别照准点同时安置经纬仪，分别照准和和6点点，两台仪器视线的交点即为，两台仪器视线的交点即为c点位置。同点位置。同法可以测出分块的其余三点位置。模板法可以测出分块的其余三点位置。模板立在分块线上，因此，分块线也称立模立在分块线上，因此，分块线也称立模线，立模板后分块线被覆盖，所以在分线，立模板后分块线被覆盖，所以在分块线确定后，还要在分块线内侧块线确定后，还要在分块线内侧0.2m处处弹出平行线，用来检查和校正模扳的位弹出平行线，用来检查和校正模扳的位置置(图中虚线图中虚线)，称为放样线。，称为放样线。模板立的是否垂直，可用一小钢尺在模板的顶都垂直量出模板立的是否垂直，可用一小钢尺在模板的顶都垂直量出0.2m，并悬挂一垂球，待垂球自由静止后，检查其尖端是否指，并悬挂一垂球，待垂球自由静止后，检查其尖端是否指向立模线，如果不通过，应校正模板，直到通过立模线为止。向立模线，如果不通过，应校正模板，直到通过立模线为止。模板立好后，还要在模板上标出浇筑高度。其步骤一般在模板立好后，还要在模板上标出浇筑高度。其步骤一般在立模前先由最近的作业水准点立模前先由最近的作业水准点(或邻近已浇好坝块上所设的临或邻近已浇好坝块上所设的临时水准点时水准点)在仓内测设两个临时水准点，待模板立好后，由临在仓内测设两个临时水准点，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。明，以控制浇筑高度。复曲线反曲线回头曲线圆曲线带有缓和曲线段的圆曲线 如下图所示，在一些有固定建筑物的地区，可根据设计交点如下图所示，在一些有固定建筑物的地区，可根据设计交点与建筑物的位置在地形图上事先量出交点到建筑物的距离，在与建筑物的位置在地形图上事先量出交点到建筑物的距离，在现场用距离交会法或直角坐标法测设出交点的实际位置。现场用距离交会法或直角坐标法测设出交点的实际位置。(1)根据与已有地物的关系测设交点根据与已有地物的关系测设交点JD15D1D2D3 (2)根据导线点的坐标和交点的设计坐标测设交点根据导线点的坐标和交点的设计坐标测设交点按导线点的已知坐标和交点的设计坐标，事先算出有关测设数按导线点的已知坐标和交点的设计坐标，事先算出有关测设数据，按极坐标法，角度交会法或距离交会法测设交点，如下图，据，按极坐标法，角度交会法或距离交会法测设交点，如下图，首先计算出首先计算出A8到到JD16之间的距离之间的距离D，以及夹角，以及夹角，然后用极坐标，然后用极坐标法测设交点法测设交点D16。JD16DA8A7A9（3）穿线放线法测设交点）穿线放线法测设交点 当线路主点不能直接测设出、且定测中线离初测导线不远当线路主点不能直接测设出、且定测中线离初测导线不远时，常采用此方法。时，常采用此方法。()放点放点放点常用的方法有极坐标法和支距法。放点常用的方法有极坐标法和支距法。极坐标法放点支距法放点12345l1l2l31236745l4l5()穿线穿线穿线123AB()交点交点d db bA AB BC CD DJDJDc ca a (1)在两交点间设转点在两交点间设转点 JD5，JD6为相邻而互不通视为相邻而互不通视的交点，的交点，ZD 为初定转点。为为初定转点。为检查检查ZD 是否在两交点的连线是否在两交点的连线上，先将经纬仪安置于目估的上，先将经纬仪安置于目估的转点转点ZD 上，以正、倒镜分中上，以正、倒镜分中延长直线的方法在延长直线的方法在JD6点附近标点附近标fbaae式中：式中：a、b距离可直接丈量或用视距测出距离可直接丈量或用视距测出 ZDZDZD出出JD6，丈量出，丈量出JD6-JD6=f，如，如f超过允许偏离范围，则须将超过允许偏离范围，则须将测站测站ZD 横向移动至横向移动至ZD点，移动量点，移动量e：(2)延长线上设转点延长线上设转点 当在互不通视的两交点当在互不通视的两交点JD7、JD8的延长线上设立转点的延长线上设立转点ZD时，时，可先将经纬仪安置于目估的转点可先将经纬仪安置于目估的转点ZD 上，分别用正、倒镜照准上，分别用正、倒镜照准DJ7，并以相同竖盘位置俯视，并以相同竖盘位置俯视JD8，得，得两点后取其中点得两点后取其中点得JD8。若。若JD8 与与DJ8点重合，或偏差值点重合，或偏差值f在容许在容许aefab=-JD8ZDZDJD8ZD范围之范围之内，即可将内，即可将ZD 点作为转点。否则应丈量出点作为转点。否则应丈量出JD8-JD8=f，将测站，将测站ZD 横向移动至横向移动至ZD点，移动量点，移动量e可按下式计算：可按下式计算：在路线的转折处，为了设置曲线通常需要测定转角。所谓转角在路线的转折处，为了设置曲线通常需要测定转角。所谓转角，就是指路线由一个方向偏转至另一方向时，偏转后的方向与原来，就是指路线由一个方向偏转至另一方向时，偏转后的方向与原来方向间的夹角，以方向间的夹角，以表示。如下图，偏转后的方向位于原来方向右表示。如下图，偏转后的方向位于原来方向右侧时，称为右偏角，如侧时，称为右偏角，如9；偏转后的方向位于原来方向左侧时，称；偏转后的方向位于原来方向左侧时，称为左偏角，如为左偏角，如10。当当180时，为左偏角，路钱向左转：JD8JD9JD10JD11910910180ab=-左左180ab=-右右2.5cm交点桩百米桩加桩JD 3+135.88K 5+200ZY 5+278.6240cm6cm40cm6cm6cm 3.里程桩的埋设里程桩的埋设 里程桩一般用木质桩。木质桩分扁桩和方桩。里程桩一般用木质桩。木质桩分扁桩和方桩。方桩一般长方桩一般长40cm，断面为，断面为66cm。起控制作用的。起控制作用的交点桩、转点桩及一些重要的地物加桩交点桩、转点桩及一些重要的地物加桩(如桥，隧位如桥，隧位置桩置桩)，以及曲线主点桩，均应采用方桩。一般方桩，以及曲线主点桩，均应采用方桩。一般方桩钉至桩顶露出地面约钉至桩顶露出地面约2cm，桩顶钉以中心钉表示点，桩顶钉以中心钉表示点位。位。扁桩一般长扁桩一般长30cm40cm，断面为，断面为2.56cm。用来标示其余。用来标示其余的里程。标志桩的里程。标志桩(扁桩扁桩)应打入地下深应打入地下深1525cm，露出地面以上部，露出地面以上部分分515cm，以便书写桩号。用于中桩的，书写桩号一面应面向路，以便书写桩号。用于中桩的，书写桩号一面应面向路线起点方向。线起点方向。2.5cm40cm6cm40cm6cm6cm 渠道中线由直线、平曲渠道中线由直线、平曲线所组成。当路线由一个方线所组成。当路线由一个方向转到另一个方向时，必须向转到另一个方向时，必须用曲线来连接。曲线的形式用曲线来连接。曲线的形式较多，其中圆曲线较多，其中圆曲线(又称单曲又称单曲线线)是最常用的一种平曲线。是最常用的一种平曲线。JDZYYZQZ交点曲线终点曲线起点切线长曲线半径外矢距圆心曲线长ORELTaa2(圆直点)(直圆点)(曲中点)LTDSecRRSecRERLRT2)12(21802tan切曲差外矢距曲线长切线长aaaaJDZYYZQZ交点曲线终点曲线起点切线长曲线半径外矢距圆心曲线长ORELTaa2(圆直点)(直圆点)(曲中点)1.测设测设曲曲线的起点（线的起点（ZY）与终点（）与终点（YZ）将经纬仪安置于交点将经纬仪安置于交点JD桩上，分别以路线方向定向，自桩上，分别以路线方向定向，自JD点起点起分别向后、向前沿切线方向量出切线长分别向后、向前沿切线方向量出切线长T，即得曲线的起点和终点，即得曲线的起点和终点。2.测设曲线的中点（测设曲线的中点（QZ）后视曲线的终点，测设角度后视曲线的终点，测设角度 得分角线方向，沿此方向从得分角线方向，沿此方向从交点交点JD桩开始，量取外矢距桩开始，量取外矢距E,即得即得曲线的中点曲线的中点QZ。o180-2JDZYYZQZ交点切线长Ta(圆直点)(直圆点)(曲中点)切线长TE 在一般情况下，当地形条件较好、曲线长度不超过在一般情况下，当地形条件较好、曲线长度不超过40米时，只米时，只要测设出曲线的三个主点即能满足工程施工的要求。但当地形变化要测设出曲线的三个主点即能满足工程施工的要求。但当地形变化复杂、曲线较长或半径较小时，就要在曲线上每隔一定的距离测设复杂、曲线较长或半径较小时，就要在曲线上每隔一定的距离测设一个加桩，以便把曲线的形状和位置详细地表示出来，这个过程称一个加桩，以便把曲线的形状和位置详细地表示出来，这个过程称为曲线的细部测设。为曲线的细部测设。渠道中线测量中加桩一般采用整桩号法，即将曲线上靠近曲线渠道中线测量中加桩一般采用整桩号法，即将曲线上靠近曲线起点（起点（ZY）的第一个桩的桩号凑成整数桩号，然后按整桩距）的第一个桩的桩号凑成整数桩号，然后按整桩距l0 0向曲向曲线的终点（线的终点（YZ）连续设桩。由于地形条件、精度要求和使用仪器）连续设桩。由于地形条件、精度要求和使用仪器的不同，细部点的测设主要有以下几种方法。的不同，细部点的测设主要有以下几种方法。切线支距法是以曲线的起点（切线支距法是以曲线的起点（ZY）或终点（）或终点（YZ）为坐标原点，）为坐标原点，通过曲线上该点的切线为通过曲线上该点的切线为X轴，以过原点的半径方向为轴，以过原点的半径方向为Y轴，建立轴，建立直角坐标系，从而测定各加桩点的方法。如下图所示。直角坐标系，从而测定各加桩点的方法。如下图所示。ZYQZJDYZOP1P2P3P4ZYP1OYZP3P2QZP4JDRXYRy2x2N22K8+743.8723.3122.475.34 测设时，将圆曲线以曲中点（测设时，将圆曲线以曲中点（QZ）为界分成两部分进行。）为界分成两部分进行。（1）根据曲线加桩的详细计算资料，用钢尺从根据曲线加桩的详细计算资料，用钢尺从ZY点（或点（或YZ点点）向）向JD方向量取方向量取x1、x2等横距，得垂足等横距，得垂足N1、N2等点，用测钎作等点，用测钎作标记。标记。（2）在各垂足点在各垂足点N1、N2等处，依次用方向架（或经纬仪）定等处，依次用方向架（或经纬仪）定出出ZY点（或点（或YZ点）切线的垂线，分别沿垂线方向量取点）切线的垂线，分别沿垂线方向量取y1、y2等等纵距，即得曲线上各加桩点纵距，即得曲线上各加桩点Pi。（3）检验方法：用上述方法测定各桩后，丈量各桩之间的弦长检验方法：用上述方法测定各桩后，丈量各桩之间的弦长进行校核。如不符或超过容许范围，应查明原因，予以纠正。进行校核。如不符或超过容许范围，应查明原因，予以纠正。此法适合于地势比较平坦开阔的地区。使用的仪器工具简单，此法适合于地势比较平坦开阔的地区。使用的仪器工具简单，而且它所测定的各点位是相互独立的，测量误差不会积累，是一种而且它所测定的各点位是相互独立的，测量误差不会积累，是一种较精密的方法。测设时要注意垂线较精密的方法。测设时要注意垂线y不宜过长，垂线愈长，测设垂不宜过长，垂线愈长，测设垂线的误差就愈大。线的误差就愈大。测设步骤：测设步骤：偏角法是一种类似于极坐标的放样方法。它是利用曲线起点（偏角法是一种类似于极坐标的放样方法。它是利用曲线起点（或终点）的切线与某一段弦之间的弦切角或终点）的切线与某一段弦之间的弦切角i（称为偏角）以及弦长（称为偏角）以及弦长Ci来确定来确定Pi点的位置的一种方法。点的位置的一种方法。QZJDORTCCCC1P1P2P3JD方向(a)(b)C2OP11+2ZYYZZYYZ2j11j1jjjj2113=12=1+CP4【例【例3】已知】已知JD的桩号为的桩号为K5+135.22，偏角为，偏角为=4021 10（右偏）（右偏），设计圆曲线半径为，设计圆曲线半径为R=100m，取整桩距为，取整桩距为20m。根据公式计算可。根据公式计算可知主点测设元素为：知主点测设元素为：T=36.75m，L=70.43m，E=6.54m，D=3.07m。（1）将经纬仪安置于曲线起点将经纬仪安置于曲线起点ZY(或终点或终点YZ)上，以度盘上，以度盘000 00照准路线的交点照准路线的交点JD。（2）转动照准部，正拨（按顺时针方法）测设转动照准部，正拨（按顺时针方法）测设1角（角（026 18），由测站点沿视线方向量弦长），由测站点沿视线方向量弦长C1（1.53米）钉桩，则得曲线上第米）钉桩，则得曲线上第一点一点Pl（K5+100）的位置。）的位置。（3）然后测设然后测设P2（K5+120）点之累计偏角）点之累计偏角2（610 04），将），将钢尺端零点对准钢尺端零点对准Pl点，以钢尺读数为点，以钢尺读数为C（19.97米）处交于视线方向米）处交于视线方向，即距离与方向相交，则定出曲线上第二点，即距离与方向相交，则定出曲线上第二点P2点。依此类推，定出点。依此类推，定出其它中间各点，并钉以木桩。其它中间各点，并钉以木桩。（4）最后，测设至曲线终点，视线应恰好通过曲线终点最后，测设至曲线终点，视线应恰好通过曲线终点YZ。Pn-1点至曲线终点的弦长应为点至曲线终点的弦长应为C2（8.90米），测设得出的曲线终点米），测设得出的曲线终点点位与原定终点点位之差，其纵向闭合差不应超过点位与原定终点点位之差，其纵向闭合差不应超过L1000(L为为曲线长曲线长)，横向误差不应超过，横向误差不应超过10cm，否则应进行检查，改正或重，否则应进行检查，改正或重测。测。ZY12=1+3=1+2 C1P1P2P3Pn-1YZJD方向C2C3Cn-1