现代测绘技术在水利工程中的应用
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Value Engineering ・45・
现代测绘技术在水利工程中的应用‘
Application of Modern Surveying Technique in Water Conservancy Project
高焕晨GAO Huan—chen;李白羽LI Bai—yu
(黄委会中游水文水资源局,晋中030600)
(Yellow River Committee Midstream Hydrology Water Resources Bureau,Jinzhong 030600,China)
摘要:随着现代测量技术的发展,使得现代化施工工程中的测绘工作越来越简便和准确。本文以水利工程为研究对象,阐释了现
代测绘学研究对象和水利工程测绘的任务,以水坝为例研究了现代测绘学的应用。本文研究对水利工程中的测量有着一定实际价值。 Abstract:Witll the development of modem measuring technology.the demand for survey and mapping in modem construction engineering is higher and higher.Taking water conservancy projects as the study,the paper presented the research object of modem surveying and mapping and task of surveying and mapping of hydraulic engineering.Based a case study of dam,it studies the application of modern surveying and mapping.The research is significant to the measurement of water conservancy project. 关键词:现代测绘技术;水利工程;水坝
Key words:modern surveying and mapping techniques;hydraulic engineering;dam 中图分类号:TV5 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)08—0045—02
1现代测绘学与水利工程
1.1现代测绘学研究对象测绘学是研究地球及其表
面各种形态的学科,主要任务是测定地球表面的点位和几
何形状,并绘制成固,以及测定和研究地球的形状和大小。
按照研究对象和研究范围的不同,测绘学可划分为以下几
个学科:( 大地测绘学。该学科主要是研究在广大区域内
建立国家大地控制网,测定地球形状、大小和地球重力场
的理论、技术与方法的学科。②地形测绘学。该学科主要研
究测绘地形图的基本理论、技术与方法的学科。地形测绘
学的任务就是将地球表面的地物和地貌测绘成按一定比
例尺和图式符号表示的地形图。③摄影测绘学。该学科主
要是研究如何利用摄影相片或辐射能的各种图像记录,以
测定物体的形状、大小、位置和获取其他有关信息的学科。
④工程测绘学。该学科主要是研究工程建设和规划、勘测
设计阶段所进行的测绘工作。技工程建设的对象不同,工
程测绘又分为,铁路、矿山、隧道、桥梁、城市和国防等工程
测绘。施-r-¥n运营管理各水利、建筑、公路。⑤制图学。该
学科主要是利用测绘所获得的成果资料,研究如何投影编
绘和制印各种地图的测绘工作,属于制图学的范畴。
1.2水利工程测绘的任务①为水利工程规划设计提
供所需的地形资料,规划时需提供中、小比例尺地形图及有
关信息以及进行建筑物的具体设计时需提供大比例尺地形
图。②在工程施工阶段,要将图上设计好的建筑物按其位
置,大小测设于地面,以便据此施工,称为施工放样。③在施
工过程中及工程建成后的运行管理中,都需要对建筑物的
稳定性及变化情况进行监测、变形观测,确保工程安全。
2水利工程中的现代测绘技术
2.1土坝控制测量建立土坝施工控制网应先根据基
本网确定坝轴线制网以控制坝体细部的放样。部分述如
下。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
作者简介:高焕晨(1962一),男,山西晋中人,工程师,研究方向为 水文水资源评价。 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,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,
将坝轴线标于地形固上。再根据预先建立的基本控制网用
角度交会法将和风放样到地面上。 坝轴线的两端点在现场标定后,应用永久性标志标
明。直线型坝的放样控制网通常采用矩形网或正方形方格
网作平面控制。网格的大小与坝体大小和地面情况有关。
测设坝轴垂直线具体测设步骤和方法如下:①在坝轴
线两端找出与坝顶设计高程相同的地面点(即坝顶端点1。
为此,将经纬仪安置在坝轴线上,以坝轴线定向:从水准点
向上引测高程,当水难仪的视线高达到略高于坝项设计高
程时,算出符合坝顶设计高程应有的前视标尺读数,再指
挥标尺在坝轴线上移动寻找两个坝轴端点,并打桩标定。 ②以任一个坝顶端点作为起点,每一定距离设置里程桩,
在坡度显著变化的地方设置加桩。当距离丈量有因难时,
可采用交会法定出里程桩的位置。
在河滩上选择两条便于量距的坝轴垂直线,根据所需
间距,从坝轴里程桩起,沿垂线向上、下游量定出各点,并
按轴距(即至坝线的长距)进行编号,在设平行线的同时,
还可一道放出坝顶肩线和变坡线,它们也是坝轴平行线。
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。基本网一般在施工影响范围之外布设水准点,用
三等水准测量按环形路线再测定它们的高程;临时水准点
直接用于坝体的高程放样,布置在施工范围内不同高度的 地方并尽可能做到安置一、二次仪器就能放样高程。临时
水准点应根据施工进程临时设置,附合到永久水准点上从
水推基点引测它们的高程,并应经常检查,以防由于施工
影响发生变动。 2.2混凝土坝的施工测量混凝土坝主要有混凝上重
力坝、拱坝和支墩坝。下面就分别介绍常用的混凝土重力坝
和供坝的施工测量工作。土要是施工控制测量和立模放样。
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 ・46・ 价值工程
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一般不超过lO厘米。基本网作为
百级平面控制,一般布设成三角网,并应尽可能将坝轴线的
两端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,~般按三等以上三角测量的要求施测。为了减少安
置仪器的对中误差,三角点报建造混凝土观测墩,并在墩顶
埋设强制对中设备,以便安置仪器和服标。坝体拄制网:混
凝土坝采取分层施工、每一层中还分跨分仓f或分段分块1进 行挠筑。坝体细部常用方向线交合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。
矩形网直线型混凝土重力坝分层分块示意图,它是由
若干条平行和垂直于坝轴线的控制线所组成,格网尺寸技
施工分段分块的大小而定。然后在坝轴线方向上,按坝顶的
高程,找出坝顶与地面相交的两点f方法可参见土坝控制测
量中坝身控制线的测设1,再沿坝轴线按分块的长度钉出坝
基点,通过这些点各测设坝轴线相垂直的方向线,井将方向 线延长到上、下游围堰上或两侧山坡上,设置放样控制点。
在测设矩形网的过程中,测设直角时须用盘齐盘石取 平均,丈量距离府细心校核,以免发生差错。
三角网为由基本网的一边AB(拱坝轴线两端点)an密
建立的定线网压,各控制点的坐标(测量坐标1可测算求得。
但坝体细部尺寸是以施工坐标系20g为依据的,因此应根
据设计图纸求算得施工坐标系原点的测量坐标和OX的坐
标方位角,换算为便于放样的统一坐标系统。
高程控制分两级布设,基本网是整个水利枢纽的高程
控制。视工程的不同要求技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。
2.3水闸施工测量水闸一般由闸室段和上、下游连
接段三部分组成。间室是水闸的主体,这一部分包括底板、
问墩、闸门、工作桥和交通桥等。上、下游连接段有防冲强、
消力墙、冀墙、护坦(海漫1、护坡等防冲设施。由于水闸一般
建筑在土质地基甚至软土质地基上,因此通常以较厚的钢
筋混凝土底板作为整体基础,间墩和冀墙就浇筑在底板
上,与底板结成一个整体。放样时,应先放出整体基础开挖
线:在基础浇筑时,为了在底板上项留闸墩和冀强的连接
钢筋,应放出闸墩和墙的位置。具体放样步骤和方法如下。
轴线的渴设和离程控制网的建立:水闸主轴线由间室
中心线(横轴)和河道中心线(纵袖)两条互相垂直的直线
组成。从水闸设计图上可以量出两轴交点和各端点的坐
标,根据坐标反算出它们与邻近测图控制点的方位角,用
前方交会法定出它们的实地位置。主轴线定出后,应在交
点检测它们是否相互垂直:若误差超过10度,应以闸室中
心线为基淮,重新测设一条与它垂直的直线作为纵向主轴
线,其测设误差应小于1。主轴线测定后,应向两端延长至
施工影Ⅱ向范围之外,每端各埋设两个固定标志以表示方
向。高程控制采用三等或四等水准测量方法捌定。水准基
点布设在河流两岸不受施工干扰的地方,临时水推点尽量
靠近水闸位置,可以布设在河滩上。
基础开挖线的放样:水闸基坑开挖线是由水闸底板的 周界以及翼墙、护坡等与地面的交线决定的。为了定出开
挖线,可以采用本章第一节介绍的套绘断面法。首先,从水
闸设计因上查取底板形状变换点至间室中心线的乎距,在
实地沿纵向主轴线标出这些点的位置,并涵定其高程和测
绘相应的河床横断面团。然后根据设计数据f即相应的底
板高程和宽度,翼墙和护坡的坡度1在河床横断面团上套
绘相应的水闸断面,量取两断面线交点到测站点f纵轴1的
距离。即可在实地放出这些交点.连成开挖边线。
为了控制开挖高程,可将斜高注在开挖边桩上。当挖
到接近底板高程时,一般应预留0.3m左右的保护层,待底
板浇筑时再挖去,以免间隙时间过长,清理后的地基受雨
水冲刷而变化。在挖去保护层时,要用水准强定底面高程,
测定误差不能大干10mm。
水闸底板的放祥:底板是闸室和上、下游冀墙的基础。
闸孔较多的大中水闸底板是分块浇筑的。底板放样的目的
首先是放出每块底板立模线的位置,以便装置模板进行浇
筑。底板浇筑完后,要在底板上定出主轴线、各闸孔中心线
和门槽控制线,并弹墨标明。然后以这些轴线为基准标出 闸墩和翼墙的立模线,以便安装模板。
①底板立模线的标定和装模高度纳控制。为了定出立
模线,先应在窃基后的地面上恢复主轴线及其交点的位