解析混凝土拋物線雙曲拱壩的施工放樣

王晨陽

婁底市水利水電工程建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南婁底 417000

本文研究的混凝土拋物線雙曲拱壩的高度為85m，混凝土拋物線雙曲拱壩的壩體斷面相對較小，并且?guī)缀涡螤罹哂袕?fù)雜、不規(guī)則等特點(diǎn)，比較復(fù)雜，因此在施工時(shí)，不但對施工技術(shù)的要求提出了更高的要求，同時(shí)也給測量計(jì)算工作的進(jìn)行增添了許許多多的難度。針對于級別較高的混凝土拋物線雙曲拱大壩，對壩體外觀和幾何尺寸的要求非常嚴(yán)格，在施工和設(shè)計(jì)的過程都必須嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定要求設(shè)計(jì)施工，此外，對混凝土拋物線雙曲拱壩的測量放樣精度要求也很高。但是，具體的施工現(xiàn)場一般都是高差起伏較大、地形地勢復(fù)雜多變的較差地勢條件，所以怎樣選擇放樣驗(yàn)?zāi)７椒ê图苷军c(diǎn)是確?；炷翏佄锞€雙曲拱壩測量精度的關(guān)鍵內(nèi)容。

1 計(jì)算原理

混凝土拋物線雙曲面坐標(biāo)系主要是以0為坐標(biāo)原點(diǎn)，拱壩的中心線作為Y軸，其正方向?yàn)樯嫌蚊妫琗軸的正方向則垂直向左。具體如圖1及表1所示。

圖1 混凝土拋物線雙曲面坐標(biāo)系

壩面右岸上游面的拋物線方程：X=Ruri×tgα×uri；Y=（ Ruri+Ouri）-X2/（2×Ruri）

壩面右岸下游面的拋物線方程：X=Rdri×tgα×dri；Y=（Rdri+Odri）-X2/（2×Rdri）

拱圈曲率半徑的通用方程：R（i）=a1+a2×z+a3×z2+a4×z3

其中，Rui—下游壩面的拱冠曲率半徑，Rdi—上游壩面的拱冠曲率半徑，Odi—下游壩面拱冠曲率中心的坐標(biāo)，Oui—上游壩面的拱冠曲率中心的坐標(biāo)，Z—拱圈高度，Tc—拱冠梁厚。

表1 各系數(shù)取值

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 混凝土拋物線雙曲拱壩放樣測站點(diǎn)點(diǎn)位選定的原則

（1） 在選擇放樣測站點(diǎn)時(shí)，一般情況下，可以選擇測量中心提供的測量控制網(wǎng)點(diǎn)上的位置或者大壩加密控制網(wǎng)點(diǎn)，如果混凝土拋物線雙曲拱壩加密控制網(wǎng)點(diǎn)不能直接用于倉面放樣時(shí)，則也可以利用測量控制網(wǎng)點(diǎn)作為測設(shè)點(diǎn)。此外，測設(shè)放樣測量點(diǎn)也可以選擇倉面外或者倉面內(nèi)。

（2） 選擇放樣測量點(diǎn)倉面之時(shí)，一般情況下盡可能觀測到待放樣倉面的全部位置，與此同時(shí)，可以和至少兩個(gè)測量控制網(wǎng)點(diǎn)通視，控制通視高度在一定的許可范圍以內(nèi)，避免出現(xiàn)因?yàn)闇y量誤差而產(chǎn)生的凝土拋物線雙曲拱大壩體形上的偏差。

（3） 對于倉面的選擇，一般情況下要確保測設(shè)放樣測站點(diǎn)需要和至少一個(gè)測量控制網(wǎng)點(diǎn)通視，并且在倉面內(nèi)測設(shè)至少兩個(gè)校核點(diǎn)，從而方便檢查校核。

（4） 采用邊角后交會(huì)法或者全站儀極坐標(biāo)法對放樣測站點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)，在選擇距邊長度時(shí)需要控制在200～300m之間，測距邊邊長需要低于已知的后視邊長，測距邊需要加乘常數(shù)。

2.2 放樣測站點(diǎn)的測設(shè)方法 （見表2）

對放樣測站點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)時(shí)需要盡可能選擇腳架架設(shè)棱鏡基座，盡力避免因?yàn)槿斯y量產(chǎn)生的誤差，從而導(dǎo)致測量站的測定精度的下降。在選擇放樣測站點(diǎn)的測設(shè)方法時(shí)，可以選擇邊角后方交會(huì)法或者全站儀坐標(biāo)法。

（1） 采用全站儀坐標(biāo)法測設(shè)測站點(diǎn)。放樣測站點(diǎn)需要兩個(gè)或者以上數(shù)量的測量控制網(wǎng)點(diǎn)通視，從而確保校核的準(zhǔn)確方向。測距邊的邊長低于已知后視邊長，在進(jìn)行測距時(shí)需要增加常數(shù)乘法、氣象以及投影改正。

表2 邊角后方交會(huì)（自由設(shè)站）法、極坐標(biāo)法設(shè)站觀測法技術(shù)要求

（2） 采用邊角后方交會(huì)法測設(shè)放樣測站點(diǎn)。將儀器架設(shè)在待測站點(diǎn)上，并將觀測標(biāo)志安置在2個(gè)以上的控制網(wǎng)點(diǎn)上，其中將棱鏡安裝在已知點(diǎn)上邊，并按照相關(guān)的技術(shù)要求對置鏡點(diǎn)和其它測量控制網(wǎng)點(diǎn)間的平據(jù)、高差和水平角，已知的后視邊長大于觀測邊長，測距需要加乘氣象和常數(shù)，投影需要改正，組成多租交會(huì)圖形需要分別計(jì)算坐標(biāo)，測站點(diǎn)位之間的差值需要控制在MP/2（1/2），其中MP-輪廓放樣點(diǎn)和相鄰基本控制點(diǎn)之間的限差。

兩組坐標(biāo)之間差值小于極限差值的時(shí)候，需要將中數(shù)當(dāng)成待求點(diǎn)最后的平面坐標(biāo)，不然需要對改變放樣測站點(diǎn)位置架設(shè)儀器進(jìn)行測量或者直接原地重新測量。結(jié)合觀程高度、置鏡點(diǎn)高程和棱鏡高來對視線高進(jìn)行計(jì)算。若需要把點(diǎn)投影至地面時(shí)，需要量取儀器的高度，計(jì)算地面高程。

2.3 放樣測站點(diǎn)的檢查和校核

在完成放樣測站點(diǎn)的測設(shè)之后，需要檢查校核已經(jīng)完成的測設(shè)放樣測站點(diǎn)，倉面外測設(shè)點(diǎn)需要和測量控制網(wǎng)點(diǎn)一起進(jìn)行實(shí)測校核，實(shí)測點(diǎn)位平面與高程限差需要控制在15mm之內(nèi)，倉面內(nèi)測設(shè)點(diǎn)需要和倉面內(nèi)其它測站點(diǎn)一起進(jìn)行實(shí)測檢查，并對比丈量倉內(nèi)測設(shè)點(diǎn)間實(shí)際的長度和測量長度。若不能對丈量距離進(jìn)行直接測量，需要增加測量控制網(wǎng)點(diǎn)和測站點(diǎn)的坐標(biāo)與水平角，并進(jìn)行對比校核，或者在完成放樣工作之后，對比核對實(shí)測放樣點(diǎn)坐標(biāo)和放樣記錄坐標(biāo)，保證電位平面與高程限差之間的距離控制在20mm之間。

2.4 拱壩上、下游面的放樣

（1） 選擇放樣點(diǎn)。分別對上游面和下游面進(jìn)行放樣，重慶酉陽龍家壩水電站大壩的壩體縱向、橫向都采用的曲線，現(xiàn)場采用平面代替了曲面模板，因此放樣點(diǎn)的電位需要設(shè)在不同模板之間的交匯之處，一般需要在3m范圍之內(nèi)放一個(gè)立模點(diǎn)。

（2） 放樣測量方法。放樣測量方法主要選擇的是全站儀極坐標(biāo)對混凝土下游面和上游面進(jìn)行放樣，將不同控制點(diǎn)的連線當(dāng)成極軸，并將其中的點(diǎn)當(dāng)成極點(diǎn)并建立相應(yīng)的極坐標(biāo)系，在儀器當(dāng)中輸入架設(shè)儀控制點(diǎn)的極軸方位角和坐標(biāo)，并任意測量放樣部位的一點(diǎn)，計(jì)算測量點(diǎn)和發(fā)樣點(diǎn)之間橫縱向的間距，并指揮工作人員移動(dòng)設(shè)備，直到滿足要求。

（3） 放樣基本程序。①按照測量現(xiàn)場與壩體上升時(shí)縱向傾斜方向，確定放樣點(diǎn)和預(yù)設(shè)某高程設(shè)計(jì)邊線之間的距離，一般設(shè)為0m、0.2、0.5m、1m。

②基巖倉上游和下游面需要分別對模板上邊線與下邊線進(jìn)行放樣，上升倉在需要先對前一層砼澆筑形體進(jìn)行檢測，模板的下邊線需要將已經(jīng)完成的混凝土邊線作為標(biāo)準(zhǔn)，只需要對上邊線放樣。

③在放樣時(shí)，需要在模板交匯的位置徑向方向置鏡，選擇完成編輯的程序?qū)χ苗R點(diǎn)和預(yù)設(shè)高程設(shè)計(jì)邊線間的徑向距離進(jìn)行計(jì)算，并對比預(yù)先選擇的距離，差值低于1cm的時(shí)候，置鏡員需要根據(jù)差值方向和大小確定電位，并采用紅色膠帽鋼釘來做點(diǎn)。

④鋼釘敲完之后，需要在鋼釘頂部置鏡，并重新對鋼釘平面坐標(biāo)進(jìn)行測量，計(jì)算邊線徑向距離，確定其是否滿足需求，滿足即可繼續(xù)工作，不滿足則需要重開始放樣工作。

2.5 拱壩上、下游面模板檢測

上游面和下游面模板的計(jì)算、檢測方法和放樣過程是相同的。上游面和下游面都是曲面，因此水平、垂直方向都是曲線，但是一般選擇平面模板。在檢測基巖倉模板時(shí)，分別需要檢測模板上邊和下邊，但是上升倉只需要檢測上邊線，而下邊線需要以完成澆筑的混凝土邊線作為標(biāo)準(zhǔn)。由于水平方向采用直線，檢測過程中需要檢查每塊模板的接縫處?；炷恋臐仓?huì)對模板產(chǎn)生一定的影響，一般當(dāng)模板相對設(shè)計(jì)位置超過1nn、小于10mm的時(shí)候，需要對模板進(jìn)行調(diào)整，從而控制模板位置偏差范圍在-10mm～+0mm之間。完成上述的檢測工作之后，需要填寫檢測成果表，并由測量監(jiān)理工程師確認(rèn)簽字。

3 施工測量質(zhì)量控制

3.1 建立混凝土拋物線雙曲拱壩施工控制網(wǎng)。

在混凝土拋物線雙曲拱壩施工的過程當(dāng)中，根據(jù)具體的施工作業(yè)進(jìn)行情況，進(jìn)行合理的控制點(diǎn)密度增加是工程質(zhì)量得以保證的重要措施，還可以使施工作業(yè)更加便利的進(jìn)行。此外，隨著工程施工作業(yè)的進(jìn)展，還必須將各級基本控制點(diǎn)布設(shè)、引測不斷進(jìn)行檢查，保證符合滿足國家技術(shù)規(guī)范要求，滿足各級施工控制等級及施測要求。

3.2 混凝土拋物線雙曲拱壩高程控制點(diǎn)的加密布置

測量水準(zhǔn)點(diǎn)的選取原則具體可以分為：使用是否方便、是否能夠便于長期保存、土質(zhì)是否足夠堅(jiān)硬、是否便于引測的地點(diǎn)。首先保證好首級施工控制網(wǎng)的順利建立，在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步的加強(qiáng)對于平面加密控制點(diǎn)作高程控制。根據(jù)已有的水準(zhǔn)路線布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，高程加密點(diǎn)的布設(shè)可以附和結(jié)點(diǎn)網(wǎng)或者已知路線，可以按照按低于業(yè)主提供水準(zhǔn)點(diǎn)一個(gè)等級的精度施測。

3.3 混凝土拋物線雙曲拱壩主壩的測量放樣

嚴(yán)格參照施工設(shè)計(jì)圖紙，將混凝土拋物線雙曲拱壩主壩的軸線由圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)際，在軸線上每10m 1個(gè)點(diǎn)直接測出主壩的縱斷圖。雙曲拱壩的施工放樣工作要嚴(yán)格依據(jù)已有的施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，通常可以使用前方交會(huì)法或者極坐標(biāo)法，進(jìn)行主壩軸線的放樣測量工作，再依據(jù)已有的主壩軸線在附近地區(qū)進(jìn)行觀測墩的布設(shè)，以類似于基本網(wǎng)的基本網(wǎng)聯(lián)測或者施測精度，用以進(jìn)行典型圖形平差的計(jì)算，再進(jìn)行兩端點(diǎn)測圖坐標(biāo)和壩軸線兩端點(diǎn)間精確邊長。

3.4 混凝土拋物線雙曲拱壩澆筑施工

澆筑工作是混凝土結(jié)構(gòu)施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對于保證工程質(zhì)量，提升混凝土拋物線雙曲拱壩使用功能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的完善都有著重要的意義?；炷翏佄锞€雙曲拱壩主壩在整個(gè)的工程中承擔(dān)著著最為重要的作用，因此，澆筑主壩的工作的重要意義就顯得尤為突出。為了使工程質(zhì)量得到足夠的保證，采用水準(zhǔn)儀跟蹤測量，在每層的澆筑厚度基礎(chǔ)上，誤差控制在10cm 以內(nèi)，保證澆筑要求。對于澆筑過程中出現(xiàn)的問題如模板變形損壞等情況一定要及時(shí)地改進(jìn)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對混凝土拋物線雙曲拱壩的施工放樣作業(yè)方法進(jìn)行了分析和討論，積極完善創(chuàng)新性施工方法和改進(jìn)放樣管理標(biāo)準(zhǔn)，將測量新技術(shù)靈活的應(yīng)用在了實(shí)際壩體施工放樣工作當(dāng)中。不但能夠滿足混凝土拋物線雙曲拱壩施工放樣的技術(shù)需求，同時(shí)對于一線施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度的降低、工作風(fēng)險(xiǎn)的減少、工作效率的提升等方面都有著極為重要的意義。

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