水利工程的测量

兴修水利，需要防洪、灌溉、排涝、发电、航运等综合治理。一般由若干建筑物组成一整体．称为水利枢纽。水利枢纽示意图，其主要组成部分有：拦河大坝、电站、放水涵洞、溢洪道等。拦河大坝是重要的水工建筑物，按坝型可分为土坝、堆石坝、重力坝及拱坝等(后两类大中型多为混凝土坝、中小型多为浆砌块石坝)。修建大坝需按施工顺序进行下列测量工作：布设平面和高程基本控制网，控制整个工程的施工放样；确定坝轴线和布设控制坝体细部放样的定线控制网；清基开挖的放样；坝体细部放样等。对于不同筑坝材料及不同坝型施工放样的精度要求有所不同，内容也有些差异，但施工放样的基本方法大同小异。第一节土坝的控制测量土坝是一种较为普遍的坝型。根据土料在坝体的分布及其结构的不同，其类型又有多种。粘土心墙土坝的示意图。土坝的控制测量是根据基本网确定坝轴线，然后以坝轴线为依据布设坝身控制网以控制坝体细部的放样。一、坝轴线的确定对于中小型土坝的坝轴线，一般是由工程设计人员和勘测人员组成选线小组，深入现场进行实地踏勘，根据当地的地形、地质和建筑材料等条件，经过方案比较，直接在现场选定。’对于大型土坝以及与混凝土坝衔接的土质副坝，一般经过现场踏勘，图上规划等多次调查研究和方案比较，确定建坝位置，并在坝址地形图上结合枢纽的整体布置，将坝轴线标于地形图上，为了将图上设计好的坝轴线标定在实地上，一般可根据预先建立的施工控制网用角度交会法测设到地面上。坝轴线的两端点在现场标定后，应用永久性标志标明。为了防止施工时端点被破坏，应将坝轴线的端点延长到两面山坡上。二、坝身控制线的测设坝身控制线一般要布设与坝轴线平行和垂直的一些控制线。这项工作需在清理基础前进行(如修筑围堰，在合拢后将水排尽，才能进行)。(一)平行于坝轴线的控制线的测设平行于坝轴线的控制线可布设在坝顶上下游线、上下游坡面变化处、下游马道中线，也可按一定间隔布设(如10、20、30m等)，以便控制坝体的填筑和进行收方。(二)垂直于坝轴线的控制线的测设垂直于坝轴线的控制线，一般按50m、30m或20m的间距以里程来测设，其步骤如下。(1)沿坝轴线测设里程桩。由坝轴线的一端定出坝顶与地面的交点，作为零号桩，其校号为0十000。然后由零号桩起，由经纬仪定线，沿坝轴线方向按选定的间距丈量距离，顺序钉下0十030、060、090……等里程桩，直至另一端坝顶与地面的交点为止。(2)测设垂直于坝轴线的控制线。将经纬仪安置在里程桩上，定出垂直于坝轴线的一系列平行线，并在上下游施工范围以外用方向桩标定在实地上，作为测量横断面和放样的依据，这些桩亦称横断面方向桩。三、高程控制网的建立用于土坝施工放样的高程控制，可由若干永久性水准点组成基本网和临时作业水准点两级布设。基本网布设在施工范围以外，并应与国家水准点连测，组成闭合或附合水准路线，用三等或四等水准测量的方法施测。临时水准点直接用于坝体的高程放样，布置在施工范围以内不同高度的地方。临时水准点应根据施工进程及时设置，附合到永久水准点上。第二节土坝清基开挖与坝体填筑的施工测量一、清基开挖线的放样为使坝体与岩基很好结合，坝体填筑前，必须对基础进行清理。为此，应放出清基开挖线，即坝体与原地面的交线。清基开挖线的放样精度要求不高，可用图解法求得放样数据在现场放样。为此，先沿坝轴线测量纵断面。即测定轴线上各里程桩的高程，绘出纵断面图，求出各里程桩的中心填土高度，再在每一里程桩进行横断面测量，绘出横断面图，最后根据里程桩的高程、中心填土高度与坝面坡度，在横断面图上套绘大坝的设计断面。二、坡脚线的放样清基以后应放出坡脚线，以便填筑坝体。坝底与清基后地面的交线即为坡脚线，下面介绍两种放样方法。(一)横断面法仍用图解法获得放样数据。首先恢复轴线上的所有里程桩，然后进行纵横断面测量，绘出清基后的横断面图，套绘土坝设计断面。(二)平行线法这种方法以不同高程坝坡面与地面的交点获得坡脚线。在地形图上确定土坝的坡脚线，是用已知高程的坝坡面(为一条平行于坝轴线的直线)，求得它与坝轴线间的距离，获得坡脚点。平行线法测设坡脚线的原理与此相同，不同的是由距离(平行控制线与坝轴线的间距为已知)求高程（坝坡面的高程)，而后在平行控制线方向上用高程放样的方法，定出坡脚点。三、边坡放样坝体被脚放出后，就可填土筑坝，为了标明上料填土的界线，每当坝体升高lm左右，就要用桩(称为上料桩)将边坡的位置标定出来。标定上料桩的工作称为边坡放样。四、坡面修整大坝填筑至一定高度且坡面压实后，还要进行坡面的修整，使其符合设计要求。此时可用水准仪或经纬仪按测设坡度线的方法求得修坡量(削坡或回填度)。第三节混凝土坝的施工控制测量混凝土坝按其结构和建筑材料相对土坝来说较为复杂，其放样精度比土坝要求高。施工平面控制网一般按两级布设，不多于三级，精度要求最末一级控制网的点位中误差不超过±10mm。一、基本平面控制网基本网作为首级平面控制，一般布设成三角网，并应尽可能将坝轴线的两瑞点纳入网中作为网的一条边。根据建筑物重要性的不同要求，一般按三等以上三角测量的要求施测，大型混凝土坝的基本网兼作变形观测监测网，要求更高，需按一、二等三角测量要求施测。为了减少安置仪器的对中误差，三角点一般建造混凝土观测墩，并在墩顶埋设强制对中设备，以便安置仪器和视标。二、坝体控制网混凝土坝采取分层施工，每一层中还分跨分仓(或分段分块)进行浇筑。坝体细部常用方向线交会法和前方交会法放样，为此，坝体放样的控制网——定线网，有矩形网和三角网两种，前者以坝轴线为基准，按施工分段分块尺寸建立矩形网，后者则由基本网加密建立三角网作为定线网。(一)矩形网直线型混凝土重力坝分层分块示意图，(A以坝轴线为基准布设的矩形网，它是由若干条平行和垂直于坝轴线的控制线所组成，格网尺寸按施工分段分块的大小而定。(二)三角网由基本网的一边加密建立的定线网，各控制点的坐标(测量坐标)可测算求得。但坝体细部尺寸是以施工坐标系船岁为依据的，因此应根据设计图纸求其得施工坐标系原点O的测量坐标和坐标方位角，换算为便于放样的统一坐标系统。三、高程控制分两级布没，基本网是整个水利枢纽的高程控制。视工程的不同要求按二等或三等水准测量施测，并考虑以后可用作监测垂直位移的高程控制。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。作业水准点多布设在施工区内，应经常由基本水准点检测其高程，如有变化应及时改正。第四节混凝土坝清基开挖线的放样清基开挖线是确定对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。标定开挖线一般采用图解法。和土坝一样先沿坝轴线进行纵横断面测量绘出纵横断面图，由各横断面图上定坡脚点，获得坡脚线及开挖线。实地放样时，可用与土坝开挖线放样相同的方法，在各横断面上由坝轴线向两侧量距得开挖点。如果开挖点较多，可以用大平板仪测放也较为方便。方法是按一定比例尺将各断面的开挖点绘于图纸上，同时将平板仪的设站点及定向点位置也绘于图上。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cm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。第五节混凝土重力坝坝体的立模放样一、坡脚线的放样基础清理完毕，可以开始坝体的立模浇筑，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。二、直线型重力坝的立模放样在坝体分块立模时，应将分块线投影到基础面上或已浇好坝坡脚放样示意图的坝块面上，模板架立在分块线上，因此分块线也叫立模线，但立模后立模线被覆盖，还要在立模线内侧弹出平行线，称为放样线，用来立模放样和检查校正模板位置。放样线与立模线之间的距离一般为0.2一O.5m。(一)方向线交会法(二)前方交会(角度交会)法方向线交会法简易方便，放样速度也较快，但往往受到地形限制，或因坝体浇筑逐步升高，挡住方向线的视线不便放样，因此实际工作中可根据条件把方向线交会法和角度交会法结合使用。三、拱坝的立模放样拱坝坝体的立模放样，一般多采用前方交会法。放样数据计算时，应先算出各放样点的施工坐标，而后计算交会所需的放样数据。(一)放样点施工坐标计算(二)交会放样点的数据计算(三)混凝土浇筑高度的放样、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(或邻近已浇好坝块上所设的临时水准点)在仓内酗设两个临时水准点，待模板立好后曲脑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。