河南焦作張王莊控導(dǎo)工程樁壩曲線段施工放樣

孫其龍，王永強(qiáng)

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南開封475004）

河南焦作張王莊控導(dǎo)工程樁壩曲線段施工放樣

孫其龍，王永強(qiáng)

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南開封475004）

新建張王莊控導(dǎo)工程設(shè)計采用鋼筋混凝土樁壩結(jié)構(gòu)。設(shè)計圖紙給出的樁基坐標(biāo)不能滿足施工需要，在樁壩圓曲線段樁基中心坐標(biāo)內(nèi)業(yè)計算、中心坐標(biāo)放樣的基礎(chǔ)上，對后方交會、間隔樁位定位等放樣方法進(jìn)行了分析。

河南焦作；張王莊挖導(dǎo)工程；樁壩曲線段；施工放樣

0 引言

張王莊控導(dǎo)工程位于河南省焦作市伊洛河河口對岸溫縣境內(nèi)溫孟灘移民東防護(hù)堤下游2 km、新蟒河以南2．5 km處，上迎神堤控導(dǎo)工程來流，下送來流至金溝控導(dǎo)工程。該工程的興建不僅有利于改善伊洛河入黃河口河勢散亂的現(xiàn)狀，保護(hù)北岸堤防，避免主流出神堤后直接下泄，沖向神北灘，還可以改善河道橫斷面形態(tài)，減輕堤防防洪壓力［1］。為了更好地發(fā)揮工程作用，又在現(xiàn)狀控導(dǎo)工程南側(cè)400 m處興建了新控導(dǎo)工程。新建控導(dǎo)工程設(shè)計采用鋼筋混凝土樁壩結(jié)構(gòu)。筆者試對該工程樁壩曲線段的放樣方法進(jìn)行探討，以期為加快工程進(jìn)度、提高測量工作效率提供技術(shù)參考。

1 工程概況

張王莊控導(dǎo)工程原規(guī)劃工程長度為5 000 m，布置丁壩40道，垛壩12座。在進(jìn)行工程布置時，根據(jù)設(shè)計，將彎道分成3段，上部為迎流段，中部為導(dǎo)流段，下部為送流段。由送流段一次向上修建4600．4m，基本完成張王莊控導(dǎo)工程的彎道布置。該工程彎道曲率半徑為3200m，中心角為75°21'15＂，直線段長為2533m。二標(biāo)段工程長度為1 500 m，全部為曲線段，為18#～32#壩，共1 250棵樁，從上游到下游依次編號為1 251～2 500。樁基直徑為80 cm、中心樁距為1．2 m、樁距為40 cm。左右相鄰施工的為一標(biāo)段和三標(biāo)段。工程治導(dǎo)線參數(shù)如圖1所示。

圖1中，A點(diǎn)為三標(biāo)段工程末端的坐標(biāo)，B點(diǎn)為送流直線段和彎道段的分界點(diǎn)，C點(diǎn)為迎流直線段和彎道段的分界點(diǎn)，D點(diǎn)為一標(biāo)工程始端的坐標(biāo)。二標(biāo)曲線段樁位的施工測量是本工程的關(guān)鍵。

圖1 工程治導(dǎo)線參數(shù)Fig.1 Construction regulation line parameters

2 樁位坐標(biāo)的內(nèi)業(yè)計算

設(shè)計圖紙僅給出圓心坐標(biāo)以及曲線上14個樁基坐標(biāo)（每2個樁基間有100棵樁），不能滿足施工需要。在這種情況下，就需要對各樁坐標(biāo)進(jìn)行計算。在張王莊控導(dǎo)工程中，主要運(yùn)用的計算方法有導(dǎo)線測量法和前方交會法。

2．1 導(dǎo)線測量法［2］

導(dǎo)線測量法就是按照導(dǎo)線測量（導(dǎo)線方位角推算、坐標(biāo)增量計算）進(jìn)行坐標(biāo)推算。如圖2所示。

導(dǎo)線方位角的推算如式（1）所示。

圖2 導(dǎo)線測量坐標(biāo)Fig.2 Traverse survey coordinate

式中：α前、α后為坐標(biāo)方位角；β左為轉(zhuǎn)折角。

若α前＋α后大于180°，則減去180°（在減去180°之后，若還大于360°，再減去360°）；若算得的值小于180°，則加180°，再按式（2）進(jìn)行計算：

式中：Δxi、Δyi為計算坐標(biāo)增量。

每個樁位的坐標(biāo)為：

X未知樁位＝Ox點(diǎn)＋ΔxiY未知樁位＝Oy點(diǎn)＋Δyi

2．2 前方交會法［2］

如圖3所示，按照公式（3）和公式（4）進(jìn)行坐標(biāo)推算。

圖3 前方交會坐標(biāo)Fig.3 Forward intersection coordinate

以曲線圓心O為頂點(diǎn)，以第2 500棵樁的中心坐標(biāo)點(diǎn)為一個底角點(diǎn)，再分別以第2 499＃樁、第2 498＃、第2 497＃樁、第2 496＃樁、第2 495＃樁、第2 494＃樁……第1251＃樁為另一個底角點(diǎn)，組成的多個等腰三角形。第一個等腰三角形的頂點(diǎn)所對的圓心角n＝（180°×L）／πR，以后每個三角形的頂點(diǎn)所對的圓心角為2n，3n，4n……。再根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)計算出底角的角度，按照前方交會公式計算出每個樁的坐標(biāo)，如圖4所示。

2.3 兩種計算方法的比較

將采用導(dǎo)線測量法和前方交會法計算出的坐標(biāo)進(jìn)行對比，看那種方法計算出來的坐標(biāo)和給出的百米整樁坐標(biāo)相比誤差小。由于坐標(biāo)方位角在高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)中有正負(fù)之分，使用導(dǎo)線法進(jìn)行計算時發(fā)現(xiàn)，第1586＃樁坐標(biāo)方位角由正值變?yōu)樨?fù)值。在這種情況下，如果不采用前方交會計算坐標(biāo)的方法進(jìn)行檢查對比，就發(fā)現(xiàn)不了錯誤。如用錯誤的坐標(biāo)進(jìn)行放樣施工，將會給工程建設(shè)造成損失。將兩種方法的計算進(jìn)行對比，導(dǎo)線法和設(shè)計坐標(biāo)最小相差0．002m，前方交會法最大相差0．005m。該工程最后決定按導(dǎo)線法進(jìn)行施工放樣。

圖4 樁的坐標(biāo)Fig.4 Pile coordinate

3 現(xiàn)場施工測量放樣

在放樣過程中，可以采取多種方法。但是，當(dāng)測區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的控制點(diǎn)數(shù)量滿足不了放樣需要時，就需要加密控制點(diǎn)或利用其他的方法進(jìn)行放樣。

3．1 后方交會

加密控制點(diǎn)常用的方法是后方交會測量。后方交會可以在數(shù)個已知控制點(diǎn)上設(shè)站，分別向待定點(diǎn)觀測方向或距離，也可以在待定點(diǎn)上設(shè)站，向數(shù)個已知控制點(diǎn)觀測方向或距離，而后計算待定點(diǎn)的坐標(biāo)。采用后方交會法不但可以快速、方便地在施工區(qū)進(jìn)行設(shè)站，還能檢查控制點(diǎn)在施工中是否被移動，從而對控制點(diǎn)進(jìn)行校核。該工程由于施工環(huán)境比較復(fù)雜、應(yīng)用施工機(jī)械比較多，控制點(diǎn)易損壞，用后方交會法能夠測量出兩個控制點(diǎn)的距離，并顯示被測兩點(diǎn)的殘差。如果控制樁發(fā)生移位，就可以利用其他控制點(diǎn)進(jìn)行距離、方位的精確校核，及時發(fā)現(xiàn)問題。這對指導(dǎo)工程建設(shè)有重要意義［3］。

3．2 間隔樁位定位

二標(biāo)段有1 250棵樁基組成的圓曲線，對逐樁進(jìn)行放樣，工作強(qiáng)度大、所需時間長。當(dāng)大批鉆機(jī)施工時，如果仍按逐樁放樣的方法進(jìn)行放樣，就不能滿足工期短、質(zhì)量要求高的施工需要，甚至?xí)斐晒て诘臏?。所以，要運(yùn)用間隔樁位來定位［4～5］。

經(jīng)過對施工圖紙的分析，利用AutoCAD對圓曲線以及樁位、樁距進(jìn)行繪圖（如圖5所示）。從圖5可以的看出，由于圓曲線半徑為3 200 m，短距離內(nèi)曲線幾乎為直線。間隔B、C、D、E、F5個樁位將樁A、G的中心連接起來，樁B、C、D、E、F的中心距直線AG的距離不大于0．003 m。

圖5 第2 500#樁至2 494#樁組成的局部曲線圖Fig.5 Partial curves from the 2 500#pile to 2 494#pile

在這種情況下，可以每間隔5個樁位進(jìn)行兩端兩個樁基的中心坐標(biāo)放樣，對兩個樁的中心進(jìn)行連線，然后人工利用鋼尺進(jìn)行丈量，對中間的5個樁基每間隔1．2m進(jìn)行定位。這樣放樣的速度完全能夠滿足施工的需要，不會出現(xiàn)鉆機(jī)因?yàn)闆]有放樣好的樁位而停機(jī)的現(xiàn)象，而且精度也能夠滿足施工規(guī)范的要求。

表1 樁基中心點(diǎn)到圓曲線的距離DTab.1 Distance D of pile foundation center to circular curve

從圖5和表1可以看出，間隔任意5個樁位將兩端樁基的中心坐標(biāo)放樣出來，利用鋼尺進(jìn)行精確丈量，將7個樁中心一次連接，可計算出任意2個樁基的中心點(diǎn)連線的方位角和樁基中心點(diǎn)到直線（AG）的距離（結(jié)果如表1所示）。由表1可以看出，7個樁基的中心連線幾乎為直線。這種方法運(yùn)用在施工中，可以大大提高工程進(jìn)度。

4 結(jié)語

分別用導(dǎo)線法和前方交會法計算張王莊控導(dǎo)工程樁壩曲線段樁坐標(biāo)，并將2種結(jié)果對比，能及時發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)測區(qū)內(nèi)已有控制點(diǎn)數(shù)量滿足不了放樣需要時，要加密控制點(diǎn)。間隔定位大大提高了施工放樣進(jìn)度。

［1］李文昌，劉峰春，張冬巖，等．溪洛渡水電站左岸導(dǎo)流洞工程施工測量綜述［J］．四川水力發(fā)電，2007，26（1）：61－64．

［2］周建鄭．建筑工程測量［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：139－156.

［3］姬宏科，張士勇．景洪水電站機(jī)電設(shè)備庫振動沉管灌注樁施工［J］．人民珠江，2010，31（3）：22－24．

［4］張春生．高速公路曲線段施工的放樣測量［J］．吉林交通科技，1996（1）：12－15．

［5］田嘉陵，雷燕．南水北調(diào)中線穿黃Ⅲ標(biāo)渠道開挖施工測量方法探討［J］．青海水力發(fā)電，2013（2）：44－47．

[責(zé)任編輯 楊明慶]

TU753.3

B

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

2016-09-05

孫其龍（1965-）男，山東平陰人，講師，從事高校水利、交通專業(yè)的教學(xué)與研究工作。