□張偉偉 □靳親龍（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.工程簡介

丹江口水利樞紐由兩岸土石壩、混凝土壩、升船機、電站等建筑物組成，初期工程于1973年建成，正常蓄水位157 m，壩頂高程162 m。河床壩段高程100 m以下壩體已按大壩加高后正常蓄水位170 m建成。我公司承建丹江口大壩加高右岸土建施工及金結(jié)設(shè)備安裝標段中的右岸新建土石壩與右聯(lián)混凝土壩右5、右6壩段下游面橫縫處正交連接，為粘土心墻壩。最大壩高60 m，壩頂高程為176.6 m，壩頂寬10.0 m，全長877 m。

2.施工控制測量

2.1 控制測量

土石壩是一種應(yīng)用較為普遍的壩型。根據(jù)土料在壩體的分布及其結(jié)構(gòu)的不同，其類型又有多種，丹江口大壩為粘土心墻壩。由于丹江口大壩加高工程控制網(wǎng)布設(shè)層次較好，已覆蓋整個施工區(qū)域，可直接應(yīng)用，故控制測量采用長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院提供的丹江口大壩加高工程施工控制網(wǎng)中D1～D17控制點。根據(jù)右岸土石壩平面布設(shè)位置及施工要求，直接采用控制點D9、D10、D11、D13、D17，完全滿足右岸土石壩施工需要；為土石壩開挖、填筑階段的首級控制及高程控制提供了有力的保障。

2.2 施工放樣

2.2.1 放樣前的準備工作

在進行工程施工前，通常需按照設(shè)計圖紙進行的測量工作稱為施工測量，又稱為測設(shè)或放樣。放樣前及時收集該施工區(qū)附近的控制點信息，認真審閱施工圖紙，按照所提供設(shè)計圖紙的相關(guān)要求，確定軸線里程樁號與該斷面所屬開挖、填筑斷面類型，并對計算器中預(yù)先編制好的放樣程序進行計算與校核，進一步提高在現(xiàn)場放樣的效率和準確性。

施工測量的任務(wù)就是根據(jù)施工圖紙的要求，用測量儀器把設(shè)計所需要的點的平面位置和高程確定在地面上。施工測量是施工的先導(dǎo)，貫穿于整個施工過程，內(nèi)容包括：施工前的場地平整，施工控制網(wǎng)的建立，建筑物的定位和基礎(chǔ)放線；工程施工當中各道工序進行細部測設(shè)；工程竣工后的變形觀測以及工程的竣工平面圖。

原則：從整體到局部，先控制后細部。

根據(jù)測量規(guī)范規(guī)定和設(shè)計的精度要求并結(jié)合人員及儀器設(shè)備情況制定測量施工放樣方案。其內(nèi)容應(yīng)包括：控制點的檢測與加密、放樣依據(jù)、放樣方法及精度估算、放樣程序、人員及設(shè)備配置等。

2.2.2 土石壩壩軸線的測設(shè)

土石壩的控制測量是根據(jù)基本網(wǎng)確定壩軸線，然后以壩軸線為依據(jù)測設(shè)壩身控制樁以控制壩體細部的放樣。由于丹江口大壩加高工程右岸土石壩為新建壩段，根據(jù)現(xiàn)場實地情況，土石壩的壩軸線，由工程技術(shù)人員和勘測人員組成選線小組，深入現(xiàn)場進行實地踏勘，根據(jù)當?shù)氐牡匦?、地質(zhì)和建筑材料等條件，經(jīng)過比較，直接在現(xiàn)場選定。因此，在土石壩施工放樣前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，首先對土石壩壩體原始地形測設(shè)出來，將壩軸線的設(shè)計坐標繪制到原始地形圖上，為測設(shè)壩體開挖、填筑邊線、方量提供數(shù)據(jù)資料。然后分段分塊的將控制邊線實地測放出來，并作相應(yīng)標記，便于以后工程量收方統(tǒng)計、計算。

基于右岸土石壩的特點，將全站儀安置在控制網(wǎng)的控制點上，可以直接測設(shè)出壩軸線和開挖邊線，另外在上下游施工范圍以外用方向樁標定在實地上，作為測量橫斷面和放樣的依據(jù)，這些樁亦稱橫斷面方向樁。

用全站儀測設(shè)已知點坐標，如圖1所示：將全站儀安置于A點，儀器瞄準棱鏡B點附近，儀器能夠直接顯示出全站儀與棱鏡之間的坐標，用計算器計算出A—B距離和樁號。通過前后左右移動棱鏡使其水平距離D′等于待測設(shè)的已知水平距離D時，即可定出B點。

圖1 全站儀測設(shè)示意圖

為了達到施工要求和避免測設(shè)錯誤的出現(xiàn)，必須進行復(fù)測。將棱鏡安置在B點，測量AB的水平距離，若不符合要求，則再次測設(shè)改正，直至在允許范圍之內(nèi)為止。

2.3 高程控制

施工場地的高程控制測量一般采用水準測量方法，應(yīng)根據(jù)施工場地附近已知的國家水準點，測定施工場地水準點的高程，以便納入統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。

用于土石壩施工放樣的高程控制點，可采用由若干永久性水準點組成的基本網(wǎng)和臨時作業(yè)水準點；進行兩級布設(shè)，兩級控制。基本網(wǎng)布設(shè)在施工范圍以外，應(yīng)與國家水準點連測，組成閉合或附合水準路線，用三等或四等水準測量的方法施測。

臨時水準點直接用于壩體的高程放樣，隨著壩體填筑高度的不斷增高，在施工范圍以內(nèi)的臨時水準點隨壩體的加高而進行調(diào)整。臨時水準點根據(jù)施工進程及時布設(shè)和調(diào)整，附合到永久水準點上。

3.土石壩清基開挖與壩體填筑的施工測量

3.1 清基開挖線的放樣

為保證壩體與巖基良好結(jié)合，填筑前必須對基礎(chǔ)進行清理。壩體填筑前應(yīng)對開挖地形進行測量，先測設(shè)出清基開挖邊線，即壩體坡腳線與原地面的交線。清基開挖線的放樣精度要求不高，采用全站儀進行點位放樣，依據(jù)控制點和已知放樣點坐標放樣。在進行放樣之前，首先審閱施工圖紙，了解設(shè)計所提供用于放樣的控制點坐標和點位以及放樣點坐標。根據(jù)設(shè)計圖紙要求，將已知放樣點坐標，利用全站儀存儲功能將放樣數(shù)據(jù)和控制點數(shù)據(jù)存入文件內(nèi)，便于外業(yè)工作人員放樣時調(diào)用。施工放樣前除了準備好放樣數(shù)據(jù)外，測站人員還應(yīng)做好現(xiàn)場放樣的數(shù)據(jù)記錄，前視人員準備好所需的棱鏡、木樁等必備的放樣工具。

全站儀不僅具有測設(shè)精度高、速度快的特點，而且可以直接測設(shè)點的位置。同時，在施工放樣中受天氣和地形條件的影響較小，從而在工程實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

全站儀坐標測設(shè)法，就是根據(jù)控制點和待測設(shè)點的坐標定出點位的一種方法。首先，儀器安置在控制點上，使儀器置于測設(shè)模式，然后輸入控制點和測設(shè)點的坐標，前視人員持棱鏡立在待測設(shè)點附近，測站人員用望遠鏡照準棱鏡，按坐標測設(shè)功能鍵，全站儀顯示出棱鏡位置與測設(shè)點的坐標差；根據(jù)坐標差值，移動棱鏡位置，直到坐標差值等于零，此時棱鏡位置即為測設(shè)點的點位。

為了能夠及時發(fā)現(xiàn)錯誤，利用卡西歐計算器進行復(fù)核，每個測設(shè)點位置確定后，可以再測定其坐標作為檢核。

3.2 坡腳線放樣

在不同的填筑高度上，壩體與地面交點的連線即為坡腳線，也是壩體填筑后的輪廓線。放樣時在已知控制點A安置全站儀，后視另一個控制點線定出方向。采用全站儀實測該地面P的坐標和高程HL，利用計算器內(nèi)已編好的程序計算出實際的距離，據(jù)壩頂高程及壩面坡比及馬道的寬度可計出壩面在P點位置的高程HL。連接各個坡腳點，即在實地標出壩體填筑坡腳線。參見圖2。

圖2 坡腳線放樣示意圖

3.3 坡面修整放樣

壩體坡腳放樣完成后，即可進行壩體分段和分層填筑。為保證碾壓機具能夠碾壓到位，確保削坡完成后的質(zhì)量，按照設(shè)計要求在壩殼料上、下游壩坡處水平超填寬度為1 m。為保證在壩體填筑過程中不超填，當壩體高程每上升約2 m時，按設(shè)計斷面進行測量放樣，采用挖掘機修坡一次，使坡面符合設(shè)計要求。具體方法為：在碾壓后的工作面上，用全站儀實測填筑面的高程，推算設(shè)計邊線，直線段每10 m布置一個控制樁；對圓弧段的測量控制按照加密控制樁的原則，每隔3～5 m均勻布置控制樁，樁與樁之間用石灰線將各點連接，即為削坡控制邊線。用水準儀測量出控制樁位置的地面高程Hi，求出高程Hi與該平行控制線位置壩坡面設(shè)計高程H的高差△Hi；采用挖掘機從上一層的修坡線到該層修坡線修坡即可。通過多次實踐，只要修坡線放樣準確，挖掘機操作手技術(shù)熟練，坡面修整后，平整度完全滿足設(shè)計要求。

3.4 壩面護坡放樣

壩體填筑完成后，在澆筑混凝土護坡前，需進行護坡放樣。放樣方法是在壩坡面上平行于壩軸線方向布設(shè)，直線段、圓弧段每5 m測設(shè)放樣樁，直線段與圓弧段交點位置必須測設(shè)出并作出重要標記，用細線連接作為鋪設(shè)墊層及澆筑混凝土的依據(jù)。已知設(shè)計坡度，測設(shè)坡面任意位置，讀取儀器上實測坡面坐標及實測高程Hb，根據(jù)實測坐標求距離D1。參見圖3。假設(shè)已知A點到壩軸線的距離為D2，高程為Ha。需測設(shè)出坡度1:δ坡面上A、B點坡面線。首先直接測出B點的高程為Hb，由于設(shè)計坡面較長，為保證A、B連線為1:δ的坡比，故按照加密方法在AB方向上定出1、2、3各樁點。

圖3 壩面護坡放樣示意圖

按照上述測設(shè)方法，其余斷面均采用此方法進行測量作業(yè)。

4.外業(yè)測量數(shù)據(jù)采用全站儀采集，內(nèi)業(yè)采用Aut oCAD與CASS軟件成圖作業(yè)

外業(yè)數(shù)據(jù)采集利用topcon GTS—311等棱鏡反射全站儀直接進行。

首先，根據(jù)要求每10m測一條斷面，由于工作面平整和視線開闊，每測得一個點的樁號都可以直接讀出來，并且可以在需要測量斷面圖的部位任意測設(shè)。每測一個點檢核其樁號是否符合要求，若在待測斷面樁號上可直接存入全站儀內(nèi)存儲，若不符合樁號要求則沿X軸前后移動直至符合要求為止，之后存入全站儀內(nèi)，然后進行下一個點的測設(shè)。一條斷面測量完成后再測量下一條斷面。極大的提高了外業(yè)收方作業(yè)效率，使得外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作所需時間明顯的縮短。

在工程測量中，內(nèi)業(yè)資料整理及測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算占有十分重要的地位，內(nèi)業(yè)資料計算的準確無誤與速度直接決定了測量工作是否能夠快速、高效的完成。而內(nèi)業(yè)資料的計算方法及其所需達到的精度，則又直接取決于外業(yè)所用儀器及具體的放樣目標和內(nèi)業(yè)計算所用到的辦公軟件和計算方法。計算機輔助設(shè)計常稱AutoCAD是20世紀80年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)型應(yīng)用軟件。如今在各個領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用，它大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。AutoCAD配合AutoLisp語言，還可以編制一些常用的計算程序，得到計算結(jié)果。AutoCAD的特性提供了測量內(nèi)業(yè)資料計算的另外一種全新、直觀、明了的圖形計算方法。

結(jié)合目前使用拓普康全站儀的情況，可以很方便地進行三維坐標的測量，通過AutoCAD的內(nèi)業(yè)計算，在放樣的過程中，可以用編程計算器結(jié)合全站儀，便捷、快速地進行作業(yè)；運用AutoCAD進行計算結(jié)果的驗證；隨著全站儀的推廣和普及，極坐標的放樣越來越成為眾多放樣方法中備受測量人員青睞的一種，而坐標計算又是極坐標放樣中的重點和難點，由于一般的紅線放樣，工程放樣中的元素多為點、直線（段）、圓（弧）等，故可以充分利用AutoCAD設(shè)定坐標系、繪圖和取點的功能，以及結(jié)合外業(yè)所用計算器的功能，從而大大減輕外業(yè)的工作強度及內(nèi)業(yè)的工作量。

在右岸土石壩施工測量中，全站儀外業(yè)采集數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)用CASS軟件成圖的作業(yè)模式已經(jīng)成為常規(guī)的作業(yè)模式，使用這種全數(shù)字化的作業(yè)模式不但可以使測量的內(nèi)業(yè)的工作量大大減輕，而且由于數(shù)據(jù)從采集到使用的全過程都數(shù)字化，大大降低了由于手工操作而產(chǎn)生錯誤的概率。

5.結(jié)語

丹江口大壩加高工程右岸土石壩施工測量控制過程中使用的測量新思路、新方法，使右岸土石壩工程施工測量的質(zhì)量不僅滿足設(shè)計要求，效率也大大提高，而且將工程中的施工測量提升到一個新的高度。通過進行大面積開挖和填筑施工的測量控制工作，總結(jié)出了適宜土石壩施工測量控制的新方法，為今后類似工程施工測量提供了借鑒經(jīng)驗。