水利工程測(cè)量

/第三章水利工程測(cè)量3－1水利工程測(cè)量概述水利工程測(cè)量是水利工程建設(shè)中不行缺少的一個(gè)組成部分，無(wú)論是在水利工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，還是在施工建立階段以及運(yùn)營(yíng)管理階段，都要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量工作。在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，測(cè)量工作的主要任務(wù)是為水工設(shè)計(jì)供應(yīng)必要的地形資料和其它測(cè)量數(shù)據(jù)。由于水利樞紐工程不同的設(shè)計(jì)階段，樞紐位置的地理特點(diǎn)不同，以及建筑物規(guī)模大小等因素，對(duì)地形圖的比例尺要求各不相同，因而在為水利工程設(shè)計(jì)供應(yīng)地形資料時(shí)，應(yīng)依據(jù)詳細(xì)狀況確定相應(yīng)的比例尺。例如，對(duì)某一水系（或流域）進(jìn)行流域規(guī)劃時(shí)，其主要任務(wù)是探討該水系的開(kāi)發(fā)方案，設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，涉及區(qū)域范圍廣，但對(duì)其中的某些詳細(xì)問(wèn)題并不愿定作詳細(xì)的探討。為運(yùn)用便利，一般要求供應(yīng)大范圍、小比例尺的地形圖，即流域地形圖。在水利樞紐的設(shè)計(jì)階段，隨著設(shè)計(jì)的逐步深化，設(shè)計(jì)內(nèi)容比較詳細(xì)。因此對(duì)某些局部地區(qū)，如庫(kù)區(qū)、樞紐建筑區(qū)等主體工程地區(qū)，要求供應(yīng)內(nèi)容較詳細(xì)、比例尺較大、精度要求較高的相應(yīng)比例尺地形圖。由于為水利工程設(shè)計(jì)供應(yīng)的地形圖是一種專(zhuān)業(yè)性用圖，因此在測(cè)量精度、地形圖所示的內(nèi)容等方面都有確定的特別要求。一般來(lái)講，和國(guó)家基本圖相比，平面位置精度要求較寬，而對(duì)地形精度要求有時(shí)較嚴(yán)。當(dāng)設(shè)計(jì)需用較大的比例尺圖面時(shí)，精度要求可低于圖面比例尺，即按小一級(jí)比例尺的精度要求施測(cè)大一級(jí)比例尺地形圖。在勘測(cè)設(shè)計(jì)階段除了供應(yīng)上述地形資料外，還應(yīng)滿意其它勘測(cè)工作的須要。如地質(zhì)勘探工作中的各種比例尺的地形底圖，聯(lián)測(cè)鉆孔的平面位置和高程，測(cè)定地下水位的高程；在水文勘測(cè)工作中測(cè)定流速、流向、水深，以及供應(yīng)河流的縱橫斷面圖等；此外，還須要為各種專(zhuān)用輸電線、運(yùn)輸線和附屬企業(yè)、建筑材料場(chǎng)地供應(yīng)各種比例尺的地形圖及相應(yīng)的測(cè)量資料。在水利樞紐工程的施工期間，測(cè)量工作的主要任務(wù)是依據(jù)設(shè)計(jì)的意圖，將設(shè)計(jì)圖紙上的建筑物以確定的精度要求測(cè)設(shè)于實(shí)地。為此，在施工起先之前，必需建立施工限制網(wǎng)，作為施工放樣的依據(jù)。然后依據(jù)限制網(wǎng)點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件選用適當(dāng)?shù)姆艠臃椒?，將建筑物的軸線和細(xì)部測(cè)設(shè)于實(shí)地，便于施工人員進(jìn)行施工安裝。此外，在施工過(guò)程中，有時(shí)還要對(duì)地基及水工建筑物本身或基礎(chǔ)，進(jìn)行施工中的變形觀測(cè)，以了解建筑物的施工質(zhì)量，并為施工期間的科研工作收集資料。在工程竣工或階段性完工時(shí)，要進(jìn)行驗(yàn)收和竣工測(cè)量。一個(gè)水利樞紐通常是由多個(gè)建筑物構(gòu)成的綜合體。其中包括有擋水建筑物（常稱(chēng)為大壩），它的作用大，在它投入運(yùn)營(yíng)之后，由于水壓力和其它因素的影響將產(chǎn)生變形。為了監(jiān)視其平安，便于剛好維護(hù)和管理，充分發(fā)揮其效益，以及為了科研的目的，都應(yīng)對(duì)它們進(jìn)行定期或不定期的變形觀測(cè)。觀測(cè)內(nèi)容和項(xiàng)目較多，用工程測(cè)量的方法觀測(cè)水工建筑物幾何形態(tài)的空間變更常稱(chēng)之為外部變形觀測(cè)。通常包括水平位移觀測(cè)、垂直位移觀測(cè)、撓度觀測(cè)和傾斜觀測(cè)等。從外部變形觀測(cè)的范圍來(lái)看，不僅包括建筑物的基礎(chǔ)、建筑物本身，還包括建筑物旁邊受水壓力影響的部分地區(qū)。除外部變形觀測(cè)之外，還要在混凝土大壩壩體內(nèi)部埋設(shè)專(zhuān)用儀器，檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變的變更狀況，稱(chēng)其為內(nèi)部變形觀測(cè)；這種觀測(cè)常由水工技術(shù)人員完成。在這一時(shí)期，測(cè)量工作的特點(diǎn)是精度要求高、專(zhuān)用儀器設(shè)備多、重復(fù)性大。由上所述可以看出：在水利樞紐工程的建設(shè)中，測(cè)量工作大致可分為勘測(cè)階段、施工階段和運(yùn)營(yíng)管理階段三大部分。在不同的時(shí)期，其工作性質(zhì)、服務(wù)對(duì)象和工作內(nèi)容不完全相同，但是各階段的測(cè)量工作有時(shí)是交叉進(jìn)行的，例如，在設(shè)計(jì)階段為進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備工作，亦著手布置施工限制網(wǎng)；而在施工期間，為了駕馭施工質(zhì)量，要測(cè)定地基回彈、基礎(chǔ)沉降等，這就是變形觀測(cè)的一部分內(nèi)容；在工程階段性竣工或全部完工之后，要進(jìn)行竣工測(cè)量，繪制竣工圖等，這其中又包括了測(cè)圖的工作內(nèi)容。而它們所接受的測(cè)量原理和方法以及儀器又基本相同。所以我們不能將各階段的測(cè)量工作確定分開(kāi)，應(yīng)看成是一個(gè)相互聯(lián)系的整體。水利工程測(cè)量貫穿于水工建設(shè)的各個(gè)階段，是應(yīng)用測(cè)量學(xué)原理和方法解決水工建設(shè)中相關(guān)的問(wèn)題。由于近幾年來(lái)，測(cè)繪儀器正向電子化和自動(dòng)化方面發(fā)展，精度也在不斷提高。各種類(lèi)型的全站儀已使測(cè)角、量邊完全自動(dòng)化，尤其是瑞士徠卡生產(chǎn)的ATC1800I測(cè)量機(jī)器人，使變形觀測(cè)完全自動(dòng)化。它能自動(dòng)找尋目標(biāo)、自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)記錄，真正實(shí)現(xiàn)了測(cè)量外業(yè)工作的自動(dòng)化。同時(shí)，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)（GPS）精度不斷提高，它可以供應(yīng)精密的相對(duì)定位，特別是它不要求地面限制點(diǎn)之間相互通視，且可以大量削減施工限制網(wǎng)中的中間過(guò)渡限制點(diǎn)，這在水利工程測(cè)量中將發(fā)揮極大的作用，也為水工建筑物的變形觀測(cè)供應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物的基準(zhǔn)點(diǎn)創(chuàng)建了條件。3－2施工限制網(wǎng)的布設(shè)勘測(cè)階段在水利樞紐建筑區(qū)所布設(shè)的限制網(wǎng)，主要是為測(cè)繪大比例尺地形圖服務(wù)，限制網(wǎng)的設(shè)計(jì)精度，取決于測(cè)圖比例尺的大小，點(diǎn)位接受勻整分布。因此，限制點(diǎn)的密度、精度及點(diǎn)的分布，都不能滿意施工放樣的要求。在施工時(shí)必需重新建立施工限制網(wǎng)。分析水工建筑物放樣的精度要求，可以看出有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是松散性：一個(gè)水利樞紐建筑物可以分成不同的整體，各部分（如大壩、溢洪道、船閘等）之間具有松散的聯(lián)系。不僅如此，在松散聯(lián)系的各部分內(nèi)部，如電站中各機(jī)組之間，它們的聯(lián)系也是松散的；我們可以利用這些松散部位作誤差調(diào)整或吸取誤差。二是整體性：一些相互關(guān)聯(lián)的水工結(jié)構(gòu)物之間和金屬結(jié)構(gòu)的建筑物都具有較高的相對(duì)精度要求，需盡可能接受相同的限制點(diǎn)或建筑物軸線、幫助軸線進(jìn)行放樣。依據(jù)水工建筑物放樣要求的上述特點(diǎn)，在考慮布設(shè)施工限制網(wǎng)時(shí)，首先應(yīng)劃分工程部位的松散區(qū)段和整體區(qū)段：將閘門(mén)區(qū)段、水電廠房、船閘段、溢洪段等作為整體區(qū)段，而將這些建筑物的連接處作為松散區(qū)段；以有金屬結(jié)構(gòu)聯(lián)系的建筑物劃分為整體區(qū)段，否則為松散區(qū)段；因此，應(yīng)先區(qū)分開(kāi)各部分對(duì)放樣精度的不同要求，然后確定設(shè)計(jì)方案。依據(jù)所劃分的整體區(qū)段的多少、彼此相距的遠(yuǎn)近、面積的大小，以及所占整個(gè)施工區(qū)面積的比例，來(lái)考慮施工限制網(wǎng)的布設(shè)方案。假如整個(gè)區(qū)段相距較近，且合并面積占整個(gè)施工區(qū)面積的比例較大，而整個(gè)主要建筑區(qū)的面積又不大（1km2左右）時(shí)，可考慮接受全面提高整個(gè)施工限制網(wǎng)精度的方案，接受這種布網(wǎng)方案的限制網(wǎng)精度，需依據(jù)整體性要求最高的建筑物來(lái)設(shè)計(jì)。當(dāng)整體性區(qū)段彼此相距較遠(yuǎn)，或整體性建筑物雖相距較近，但它們聯(lián)系后的面積較大時(shí)，則以不合并為宜。此時(shí)，整個(gè)施工場(chǎng)地的限制網(wǎng)可只考慮放樣各整體性區(qū)段的軸線（即：只考慮確定精度），而對(duì)局部的整體性區(qū)段則通過(guò)加密限制網(wǎng)來(lái)進(jìn)行放樣；依據(jù)首級(jí)限制網(wǎng)（基本網(wǎng)）的精度（取決于儀器設(shè)備）及欲放樣的整體性區(qū)段的放樣要求，來(lái)確定加密限制網(wǎng)作為附合網(wǎng)或獨(dú)立加強(qiáng)網(wǎng)（即在精度上高于首級(jí)限制）。依據(jù)上述施工限制網(wǎng)的特點(diǎn)和水工建筑物對(duì)放樣精度要求的特點(diǎn)，施工限制網(wǎng)布設(shè)時(shí)應(yīng)遵循如下原則：一、施工限制網(wǎng)應(yīng)作為整個(gè)工程技術(shù)設(shè)計(jì)的一部分，所布設(shè)的點(diǎn)位應(yīng)畫(huà)在施工設(shè)計(jì)總平面圖上，以防止標(biāo)樁被破壞。二、點(diǎn)位的布設(shè)必需顧及施工依次和方法、場(chǎng)地狀況、對(duì)放樣的精度要求、可能接受的放樣方法以及對(duì)限制點(diǎn)運(yùn)用的頻繁性等；以考慮放樣精度要求高的主要建筑物密集處為主。一般來(lái)說(shuō)，由于上游的點(diǎn)位隨著壩身的上升，上、下游間通視將被阻擋而使一部分點(diǎn)位失去作用，故在布網(wǎng)時(shí)點(diǎn)位的分布應(yīng)以壩的下游為重點(diǎn)；但為了放樣便利，布點(diǎn)時(shí)仍應(yīng)適當(dāng)照看上游。三、河面開(kāi)闊地區(qū)的大型水利樞紐以分級(jí)布設(shè)基本網(wǎng)和定線網(wǎng)為宜。對(duì)于高山狹谷、河面較窄地區(qū)的大、中型水利樞紐，在條件允許時(shí)可布設(shè)全面網(wǎng)，條件不具備則可接受分級(jí)布網(wǎng)。依據(jù)詳細(xì)狀況，也可布設(shè)精度高于上一級(jí)的加密網(wǎng)。（a）（b）圖5-3-1大壩施工限制網(wǎng)四、在設(shè)計(jì)總平面圖上，建筑物的平面位置以施工坐標(biāo)系表示。此時(shí)，直線型大壩的壩軸線通常取作坐標(biāo)軸，所以布設(shè)施工限制網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡可能把大壩軸線作為限制網(wǎng)的一條邊。五、施工放樣須要的是限制點(diǎn)間的實(shí)際距離，所以限制網(wǎng)邊長(zhǎng)通常投影到建筑物平均高程面上，有時(shí)也投影到放樣精度要求高的高程面上，如水輪機(jī)安裝高程面上。如圖5-3-1（a）為某大型水利樞紐施工限制網(wǎng)的基本網(wǎng)形。壩軸線包括在三角網(wǎng)內(nèi)，且作為三角網(wǎng)的一條邊（01～06），這樣三角網(wǎng)可干脆接受以壩軸線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的施工坐標(biāo)系。壩址旁邊江面開(kāi)闊，充分利用江中的兩個(gè)沙洲來(lái)布點(diǎn)，既可縮短邊長(zhǎng)、增加點(diǎn)的密度，又提高了限制網(wǎng)的精度。限制網(wǎng)中布設(shè)了兩菱形基線網(wǎng)（大壩的上、下游各一個(gè)），這不僅供應(yīng)了牢靠的檢核條件，還可以使大壩地區(qū)限制網(wǎng)具有確定的精度。 圖5-3-1（b）為另一水利樞紐施工限制網(wǎng)布設(shè)實(shí)例。該樞紐的大壩在河床部分為混凝土重力壩，兩岸為土壩，其主要建筑物有廠房、溢流壩和升船機(jī)等。混凝土壩總長(zhǎng)為636m，最大壩高為78m。該水利樞紐地處山區(qū)，河道兩岸比較狹窄。基本網(wǎng)為沿河兩岸布設(shè)的三角鎖，由六個(gè)三角形共八個(gè)點(diǎn)組成。其中基東、控4、基西、控8、控3等點(diǎn)限制了大壩軸線，為加密大壩定線網(wǎng)供應(yīng)依據(jù)。在大壩旁邊下游河灘上布設(shè)了一條基線作為起始邊，使大壩建筑區(qū)的限制網(wǎng)精度為最高，這對(duì)于主要建筑物的施工放樣是很有利的。一般來(lái)說(shuō)，基本網(wǎng)應(yīng)布設(shè)兩條基線，如受地形條件限制，其次條基線的精度不高，可不參加平差而只起檢核作用。目前由于全站儀的廣泛運(yùn)用，使測(cè)距精度高于測(cè)角精度，邊角網(wǎng)及導(dǎo)線網(wǎng)也慢慢應(yīng)用于水利樞紐工程的施工限制網(wǎng)中，限制網(wǎng)的精度也越來(lái)越高，更有利于大壩及其精密設(shè)備的施工放樣。3－3混凝土重力壩的放樣圖5-3-2（a）是一般混凝土重力壩的示意圖。它的施工放樣工作包括：壩軸線的測(cè)設(shè)，壩體限制測(cè)量，清基開(kāi)挖線的放樣和壩體立模放樣等。一、壩軸線測(cè)設(shè)圖5-3-2混凝土重力壩的壩體限制混凝土重力壩的軸線是壩體和其它附屬建筑物放樣的依據(jù)，它的位置正確和否，干脆影響建筑物各部分的位置。一般先在圖紙上設(shè)計(jì)壩軸線的位置，然后依據(jù)圖紙上量出的數(shù)據(jù)，計(jì)算出兩端點(diǎn)的坐標(biāo)以及和旁邊施工限制網(wǎng)中三角點(diǎn)之間的關(guān)系，在現(xiàn)場(chǎng)用交會(huì)法或極坐標(biāo)法，測(cè)設(shè)壩軸線兩端點(diǎn)，如圖5-3-2(b)中的A圖5-3-2混凝土重力壩的壩體限制二、壩體限制測(cè)量混凝土壩的施工實(shí)行分層分塊澆筑的方法，每澆一層一塊就須要放樣一次，因此，要建立壩體施工限制網(wǎng)，作為壩體放樣的定線網(wǎng)。一般常用施工坐標(biāo)系進(jìn)行放樣比較便利，壩體施工限制網(wǎng)可布設(shè)成矩形網(wǎng)。如圖5-3-2（b）所示，是以壩軸線AB為基準(zhǔn)布設(shè)的矩形網(wǎng)，它是由若干條平行和垂直壩軸線的限制線所組成，格網(wǎng)的尺寸按施工分塊的大小而定。測(cè)設(shè)時(shí)，將經(jīng)緯儀安置在A點(diǎn)，照準(zhǔn)B點(diǎn)，在壩軸線上選甲、乙兩點(diǎn)，通過(guò)這兩點(diǎn)測(cè)設(shè)和壩軸線相垂直的方向線，由甲、乙兩點(diǎn)起先，分別沿垂線方向按分塊的寬度釘出e、f和g、h、m以及eˊ、fˊ和gˊ、hˊ、mˊ等點(diǎn)。最終將eeˊ、ffˊ、ggˊ、hhˊ及mmˊ等連線延長(zhǎng)到開(kāi)挖區(qū)外，在兩側(cè)山坡上設(shè)置Ⅰ、Ⅱ、…Ⅴ和Ⅰˊ、Ⅱˊ、…Ⅴˊ等放樣限制點(diǎn)。然后在壩軸線方向上，按壩頂?shù)母叱?，找出壩頂和地面相交的兩點(diǎn)Q和Qˊ，再沿壩軸線按分塊的長(zhǎng)度釘出壩基點(diǎn)2、3、4、…10，通過(guò)這些點(diǎn)各測(cè)設(shè)和壩軸線相垂直的方向線，并將方向線延長(zhǎng)到上、下游圍堰上或兩側(cè)山坡上，設(shè)置1ˊ、2ˊ、3ˊ……11ˊ和1″、2″、3″……11″等放樣限制點(diǎn)。在測(cè)設(shè)矩形網(wǎng)的過(guò)程中，測(cè)設(shè)直角時(shí)須用盤(pán)左、盤(pán)右取平均值，丈量距離應(yīng)細(xì)心校核，以免發(fā)生錯(cuò)誤。三、清基中的放樣工作在清基工作之前，要修筑圍堰工程，將圍堰以內(nèi)的水排盡，就可以起先清基開(kāi)挖線的放樣。如圖5-3-2（b）所示，可在壩體限制點(diǎn)1ˊ、2ˊ……等點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的限制點(diǎn)1″、2″……等，在這些方向線上定出該斷面基坑開(kāi)挖點(diǎn)，如圖5-3-2(b)中有“×”記號(hào)的點(diǎn)，將這些點(diǎn)連接起來(lái)就是基坑開(kāi)挖線。開(kāi)挖點(diǎn)的位置是先在圖上求得，然后在實(shí)地用逐步接近法測(cè)定的。如圖5-3-3所示，是通過(guò)某一壩基點(diǎn)設(shè)計(jì)斷面圖，從圖上可以查得由壩軸線到壩上游坡腳點(diǎn)Aˊ的距離，在地面上由壩基點(diǎn)p沿?cái)嗝娣较蛄看司嚯x，得A點(diǎn)。用水準(zhǔn)儀測(cè)得A點(diǎn)的高程后，圖5-3-3清基放樣示意圖就可以求得它和Aˊ點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程之差h1，當(dāng)設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖坡度為1：m時(shí)，則距離S1＝mh1。從A點(diǎn)起先沿橫斷面方向量出S1，得（Ⅰ）點(diǎn)，然后再實(shí)測(cè)（Ⅰ）和Aˊ的高差h2，又可計(jì)算出S2＝mh2，同樣由A點(diǎn)量出S2得Ⅰ點(diǎn),假如量得的距離和算得的S2接近相等，則該點(diǎn)即為基坑開(kāi)挖點(diǎn)。否則,應(yīng)按上法接著進(jìn)行，到量出的距離和計(jì)算的距離相等為止。開(kāi)挖點(diǎn)定出后，在開(kāi)挖范圍外的該斷面方向上，設(shè)立兩個(gè)以上的愛(ài)惜樁，量得愛(ài)惜樁到Ⅰ點(diǎn)的距離，繪出草圖，以備查核。用同樣方法可定出各個(gè)斷面上的開(kāi)挖點(diǎn)，將這些點(diǎn)連接起來(lái)即為清基時(shí)的開(kāi)挖邊線。四、壩體立模中的放樣工作1．壩坡面的立模放樣壩體立模是從基礎(chǔ)起先的，因此立模時(shí)首先要找出上、下游壩坡面和巖基的接觸點(diǎn)。首先須要放樣出坡腳點(diǎn)A′的位置：可先從設(shè)計(jì)圖上查得塊頂B′的高程HBˊ及距壩軸線的距離a以及上游設(shè)計(jì)坡度1：m。而由壩軸線起沿?cái)嗝媪砍鰏1得C點(diǎn)，并用水準(zhǔn)儀實(shí)測(cè)C點(diǎn)的高程HC，假如它和Aˊ點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程HAˊ值相等，C點(diǎn)即為坡腳點(diǎn)。否則，應(yīng)依據(jù)實(shí)測(cè)的C點(diǎn)高程，再計(jì)算s2=a+(HBˊ-HC’)m，從壩軸線量出s2得Aˊ點(diǎn)，用逐步接近法最終就能得到坡腳點(diǎn)的位置。連接各相鄰坡腳點(diǎn)，即為澆筑塊上游坡腳線，沿此線就可按1：m坡度架立坡面板。圖5-3-4壩坡立模放樣2．壩體分塊的立模放樣在壩體中間部分的分塊立模時(shí)，可將分塊線投影到基礎(chǔ)面或已澆好的壩塊面上。圖5-3-5是第六壩段最底層分成甲、乙、丙三個(gè)壩塊。隨著壩體向上澆筑，大壩的寬度變窄，壩塊可圖5-3-5壩體分塊示意圖圖5-3-6壩體分塊立模放樣示意圖能削減，但對(duì)不同的水平層，每一塊的形態(tài)都呈矩形。顧及大壩澆筑，每層厚度一般為1.5m～3m，對(duì)于100多米高的大壩，重復(fù)放樣的次數(shù)很多。為了混凝土澆筑的立模放樣，通常在兩岸建立標(biāo)記，形成平行壩軸的方向線，在上、下游圍墻上建立垂直壩軸線的方向線，然后用方向線法放樣立模限制線。依據(jù)所建立的方向線放樣立模點(diǎn)的依次是：在一條方向線的一個(gè)端點(diǎn)（如圖5-3-6中A點(diǎn)）安置全站儀。照準(zhǔn)該方向線的另一端點(diǎn)（B點(diǎn)）上的標(biāo)記，在P點(diǎn)旁邊依據(jù)全站儀標(biāo)出這一方向線ab；在另一方向線的一端點(diǎn)（C點(diǎn)）安置全站儀，照準(zhǔn)D點(diǎn)上的標(biāo)記，在P點(diǎn)旁邊再標(biāo)出一方向線cd。兩條方向線的交點(diǎn)即為欲放樣的立模點(diǎn)P如圖5-3-6所示。對(duì)于放樣的P點(diǎn)也可以首先計(jì)算其在施工限制網(wǎng)中的坐標(biāo)，然后用全站儀依據(jù)其坐標(biāo)值用極坐標(biāo)法或直角坐標(biāo)法干脆放樣。由于全站儀具有便于操作、計(jì)算簡(jiǎn)潔、精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且不受地形限制，只要兩點(diǎn)能夠通視，在全站儀的測(cè)程范圍之內(nèi)，即可獲得滿意結(jié)果。這樣不僅提高了放樣的速度，還節(jié)約了大量的人力和物力。可以充分發(fā)揮全站儀的智能化功能，在放樣的同時(shí)，還能剛好檢測(cè)放樣的精確性。因此，在目前全站儀運(yùn)用比較普遍的狀況下，極坐標(biāo)放樣法或直角坐標(biāo)放樣法是目前常用的施工放樣方法。在重力壩的立模放樣中，實(shí)際作業(yè)時(shí)，一般每壩塊（如圖5-3-7）放樣時(shí)，用方向法放出1～2個(gè)點(diǎn)，如圖5-3-7中的O點(diǎn)，再由它們用直角坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法放樣出壩塊的細(xì)部。當(dāng)然也可以用全站儀在限制點(diǎn)上干脆放樣出每壩塊的各個(gè)角點(diǎn)，再通過(guò)丈量各邊的長(zhǎng)度來(lái)檢核，以確定放樣的精度。在用全站儀放樣每一塊壩體的立模點(diǎn)P時(shí)，只要計(jì)算出P點(diǎn)在其施工限制網(wǎng)中的坐標(biāo)，將全站儀安置在任圖5-3-7每塊壩體的細(xì)部放樣一限制點(diǎn)上（只要能夠通視即可），就可用極坐標(biāo)法或直角坐標(biāo)法放樣出P點(diǎn)。因此，放樣的關(guān)鍵是P點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算，而坐標(biāo)的計(jì)算是依據(jù)P點(diǎn)和壩體及限制點(diǎn)之間的幾何關(guān)系來(lái)求得。3－4渠道的選線及中線測(cè)量渠道是農(nóng)田水利基本建設(shè)的重要內(nèi)容之一，分澆灌渠道和排水渠道兩類(lèi)。無(wú)論興修灌渠還是排渠，都必需進(jìn)行測(cè)量，為設(shè)計(jì)施工供應(yīng)依據(jù)。一般中小型渠道的測(cè)量步驟為：踏勘和選線，中線測(cè)量，縱橫斷面測(cè)量和土方計(jì)算及施工放樣。一、渠道的踏勘和選線選擇渠道線路應(yīng)考慮以下幾個(gè)主要條件：一是渠道要盡量短而直，避開(kāi)障礙物，以削減工程量和水流損失；二是澆灌渠道應(yīng)盡量選在比灌區(qū)稍高的地方，以便自流澆灌，而排水渠道應(yīng)選在排水區(qū)較低的地方，以便排出區(qū)內(nèi)積水；三是土質(zhì)要好，坡度要適當(dāng)，以防滲漏、淤塞、沖刷和坍塌；四是挖、填土石方量要小，渠道建筑物要少，盡量利用舊溝渠，要考慮綜合利用，如對(duì)山區(qū)渠道布置應(yīng)集中落差，以便發(fā)電。依據(jù)上述條件，首先在圖上選線，然后再到現(xiàn)場(chǎng)踏勘，最終進(jìn)行實(shí)地選線。圖上選線：若渠道大而長(zhǎng)，一般應(yīng)在地形圖上選出幾條線路作為預(yù)選方案，然后權(quán)衡利弊，從中定出一條比較好的線路。假如渠道短而小，便可干脆到實(shí)地踏勘、定線?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘：在圖上選出渠道線路后，由各方面人員組成小組，到實(shí)地沿著選出的渠線勘察一遍，這叫踏勘。在踏勘中，要進(jìn)一步衡量選出的渠線是否符合要求。最終把確定下來(lái)的方案標(biāo)繪到地形圖上。二、渠道中線測(cè)量中線測(cè)量的任務(wù)是要測(cè)出渠道的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)折角的大小，并在渠道轉(zhuǎn)折處設(shè)置曲線。在渠道線路初步選定后，接著就要在實(shí)地標(biāo)出渠道中心線，并在實(shí)地打樁。為了便于計(jì)算渠道長(zhǎng)度及繪圖施工，必需從渠道起點(diǎn)起先，沿著渠道方向丈量渠道長(zhǎng)度，每隔20m、30m、50m或100m打一標(biāo)樁（一般山地丘陵地區(qū)樁距20m或30m，平地樁距50m或100m），稱(chēng)為里程樁。在兩里程樁間地形坡度有明顯的變更點(diǎn)或經(jīng)過(guò)河、溝、坑、路以及須要構(gòu)筑水利工程（涵洞、水泵房等）的地方，都應(yīng)打樁，稱(chēng)為加樁。標(biāo)樁可用直徑5㎝、長(zhǎng)30㎝左右的木樁，打入地下，露出地面5至10㎝；樁頭一側(cè)削平朝向渠道起點(diǎn)，以便于注記。在標(biāo)定渠線的同時(shí)，應(yīng)丈量出各標(biāo)樁至起點(diǎn)的水平距離，用紅鉛筆或油漆記在樁頭上或面對(duì)起點(diǎn)的樁側(cè)面，作為樁號(hào)。注記時(shí)，在距離的公里數(shù)和米數(shù)之間寫(xiě)“＋”號(hào)，如距離起點(diǎn)1050米的標(biāo)樁應(yīng)寫(xiě)作1＋050，詳見(jiàn)圖5-3-8所示；起點(diǎn)樁號(hào)應(yīng)寫(xiě)成0＋000。渠道較長(zhǎng)時(shí)，還要在丈量距離時(shí)，繪出渠線草圖（如圖5-3-8所示），作為設(shè)計(jì)渠道時(shí)參考。繪制草圖，不必象繪地形圖那樣細(xì)致，可以把整個(gè)渠線用一條直線表示，在線上用小黑點(diǎn)表示里程樁的位置，點(diǎn)旁寫(xiě)上樁號(hào)。遇到轉(zhuǎn)彎處，用箭頭指出轉(zhuǎn)向角方向，寫(xiě)上轉(zhuǎn)角度數(shù)，以便用圓曲線相連接，使水流安逸。沿線的主要地形、建筑物，目測(cè)畫(huà)下來(lái)，能顯示圖5-3-8渠道測(cè)量草圖出特征即可，并登記地質(zhì)狀況，地下水位等資料，以便繪制縱斷面圖和給設(shè)計(jì)施工支配供應(yīng)參考。當(dāng)渠道的里程樁和加樁標(biāo)定完成后，即可進(jìn)行渠道的中線測(cè)量。渠道中線測(cè)量就是渠道縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量，其任務(wù)是測(cè)量出渠道中線上各里程樁及加樁的高程，為繪制縱斷面圖、計(jì)算渠道上各點(diǎn)的填、挖深度供應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)渠線較長(zhǎng)時(shí)，為了保證縱斷面測(cè)量的精度和便于施工時(shí)引測(cè)高程，必需沿渠道中心線在施工范圍以外埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，每1～3km敷設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)高程應(yīng)盡可能和旁邊國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)連測(cè)。局部地區(qū)測(cè)量小型渠道時(shí)，若旁邊無(wú)國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，可接受假定高程進(jìn)行測(cè)量。水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量一般按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行實(shí)測(cè)。測(cè)定了水準(zhǔn)點(diǎn)高程之后，可依次測(cè)量出渠道中心線各里程樁和加樁的高程。一般接受先計(jì)算儀器的視線高程，然后用視線高程減中視或前視讀數(shù)來(lái)計(jì)算各樁點(diǎn)的高程。渠道縱斷面測(cè)量的觀測(cè)、記錄、計(jì)算的方法和公路中線的縱斷面測(cè)量的方法相同。不再詳述。3－5渠道橫斷面測(cè)量渠道橫斷面測(cè)量的任務(wù)是測(cè)出渠線上里程樁和加樁處兩側(cè)的地形起伏變更的狀況，繪出橫斷面圖，以便計(jì)算填挖土石方工程數(shù)量。橫斷面施測(cè)的寬度視渠道大小及地形變更狀況而定，一般約為渠道上口寬度的2～3倍，渠道的橫斷面測(cè)量要求精度比公路橫斷面測(cè)量要求的精度低，通常距離量至分米，高差量測(cè)至厘米即可。施測(cè)時(shí)，首先應(yīng)在渠道的各中心樁上（里程樁和加樁）定出橫斷面方向，而后以中心樁為依據(jù)向兩側(cè)施測(cè)，中心樁的左側(cè)為左橫斷面，中心樁的右側(cè)為右橫斷面，左右的確定是以順?biāo)鞣较驗(yàn)闇?zhǔn)。由于橫斷面的測(cè)量精度要求比較低，因此標(biāo)定橫斷面的方向可用量角器或簡(jiǎn)潔的十字架，當(dāng)用量角器測(cè)定斷面方向時(shí)，首先用鋼尺或施工線標(biāo)出中心線來(lái)，使量角器的一條直角邊沿中心線方向，則另一條直角邊所指的方向即為橫斷面的方向；用十字架來(lái)確定橫斷面的方向時(shí)，將十字架立于中心樁上，用其中的一根木條上的兩釘瞄準(zhǔn)前（或后）一個(gè)中心樁，則另一對(duì)釘連線所指引的方向，即為和中心線成垂直的橫斷面方向。橫斷面的方向確定后，即可測(cè)量橫斷面上各地形變更點(diǎn)和中心樁的距離和高差。其測(cè)量方法有多種多樣，有用標(biāo)桿和皮尺協(xié)作測(cè)量，或用水準(zhǔn)儀協(xié)作皮尺測(cè)量，也可以用全站儀干脆測(cè)量距離和高差等。水準(zhǔn)儀和全站儀的觀測(cè)方法和公路中線的橫斷面測(cè)量相同，不再詳述。在此只簡(jiǎn)潔介紹標(biāo)桿和皮尺協(xié)作測(cè)量的方法，在精度要求不高時(shí)，它是一種比較便利的重要方法。標(biāo)桿也稱(chēng)為花桿，它紅白相間，間隔20㎝。將皮尺的零點(diǎn)端置于斷面的中心樁上，拉平皮尺和直立在橫斷面方向上點(diǎn)的標(biāo)桿相交，從皮尺上讀得水平距離，從標(biāo)桿上讀得高差。如0＋020樁左側(cè)一段的第一點(diǎn)，讀得水平距離2.5m，高差為－0.40m，測(cè)量結(jié)果用一分?jǐn)?shù)表示，分母為距離，分子為高差如表5-2-3所示，接著接著由第一點(diǎn)向左測(cè)其次點(diǎn)，直至測(cè)到要求的寬度；再在0＋020樁號(hào)右側(cè)用同樣的方法施測(cè)至要求的寬度；這樣完成了一個(gè)橫斷面的測(cè)量工作。記錄手薄類(lèi)似于表5-2-3所示，其他樁號(hào)以同法進(jìn)行。3－6渠道縱橫斷面圖繪制一、渠道縱斷面圖的繪制通過(guò)渠道縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量，得出了渠道中線上各里程樁及加樁的高程。依據(jù)各里程樁及加樁的高程繪制成顯示渠道縱向地面變更狀況的圖，稱(chēng)為縱斷面圖。它是設(shè)計(jì)渠底坡度和計(jì)算土方的一項(xiàng)重要資料。圖5-3-9渠道縱斷面圖渠道縱斷面圖通常繪在毫米方格紙上，縱軸表示高程，橫軸表示距離。為了明顯地顯示出渠道中線的地勢(shì)起伏狀況，縱斷面圖的高程比例尺往往是距離比例尺的10～20倍。常用的比例尺：高程為1：100或1：200，水平距離為1：1000或1：2000。繪圖時(shí)，先在縱斷面圖的里程橫行內(nèi)，按比例尺定出各里程樁和加樁的位置，并注上樁號(hào)，再將實(shí)測(cè)的里程樁和加樁的高程記入地面高程欄，并按高程比例尺在相應(yīng)的縱向線上標(biāo)定出來(lái)，將這些點(diǎn)連成折線，即為渠道縱向的地面線，如圖5-3-9所示。圖5-3-10渠道橫斷面圖在圖5-3-9中的坡度欄內(nèi)，斜線表示設(shè)計(jì)渠道的坡度方向線，斜線上方注明坡度的大小，下方注明這一坡度持續(xù)的距離。如圖5-3-9所示的坡度為1.5‰，持續(xù)距離為400米。各點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程是指渠底的高程，它是依據(jù)渠道起點(diǎn)渠底的設(shè)計(jì)高程、設(shè)計(jì)坡度和水平距離逐點(diǎn)計(jì)算出來(lái)的，如0＋000的渠底設(shè)計(jì)高程為44.80米，設(shè)計(jì)坡度為下降1.5‰，則0＋025的渠底設(shè)計(jì)高程應(yīng)為m，圖5-3-10渠道橫斷面圖二、渠道橫斷面圖的繪制渠道橫斷面圖的繪制方法基本上和縱斷面圖相同，為了便利計(jì)算面積，橫斷面圖上水平距離和高程一般接受相同的比例尺，常用的比例尺為1：100或1：200。圖5-3-10是0＋025樁處的橫斷面圖，縱橫比例尺圴為1：100。地面線是依據(jù)橫斷面測(cè)量的數(shù)據(jù)繪制而成的。設(shè)計(jì)橫斷面是依據(jù)里程樁挖深（1.24m）、設(shè)計(jì)底寬（1.5m）和渠道邊坡（1：1）繪成的。地面線和設(shè)計(jì)斷面線所圍的面積，即為挖方或填方的面積。圖中所注數(shù)字：c代表挖深，Ac及AF分別為算得的挖方面積（4.0m2）及填方面積（2.7m2）。3－7渠道施工斷面放樣為了開(kāi)挖土方有所依據(jù)，必需在每個(gè)里程樁及加樁上進(jìn)行渠道橫斷面的放樣工作，就是把渠道邊坡和地面的交點(diǎn)，用木樁標(biāo)示出來(lái)。渠道橫斷面圖一般有三種形式，（1）挖方斷面，如圖5-3-11（a）所示；（2）填方斷面，如圖5-3-11（b）所示；（3）半填半挖斷面，如圖5-3-11（c）所示。圖5-3-12中虛線所表示的是一個(gè)半填半挖的渠道橫斷面圖，按圖上所注的數(shù)據(jù)，可從中心樁向兩側(cè)，分別量距定出A、B、C、D和E、F、G、H等點(diǎn)，在開(kāi)挖點(diǎn)（A、E）和外堤腳點(diǎn)（D、H）處分別打入木樁，堤頂邊緣點(diǎn)（B、C和F、G）上按填高直立竹桿，并扎緊繩子形成一個(gè)施工斷面。一般是每隔一段距離才放一個(gè)施工斷面，以便于駕馭施工標(biāo)準(zhǔn)。而其他里程樁只要釘出斷面的開(kāi)挖點(diǎn)和渠堤堤腳點(diǎn)，并分別灑以石灰線將各開(kāi)挖點(diǎn)和各堤腳點(diǎn)連接起來(lái)，就能顯示出整個(gè)渠道的開(kāi)挖和填筑的范圍了。圖5-3-11渠道橫斷面式樣圖圖5-3-12渠道橫斷面放樣示意圖3－8河道測(cè)量河道測(cè)量的內(nèi)容包括河道地形測(cè)量、河道縱橫斷面測(cè)量。河道地形測(cè)量和一般地形測(cè)量工作一樣；而新開(kāi)河道的測(cè)量工作和渠道測(cè)量基本相同。本節(jié)著重介紹舊河道的縱、橫斷面測(cè)量工作，為河道的加深、拓寬、裁彎取直及估算工程量等供應(yīng)資料。一、河道限制測(cè)量1．平面限制測(cè)量河道為線型工程，因此常用導(dǎo)線網(wǎng)作為平面限制，如圖5-3-13中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、…等點(diǎn)就是沿河岸一側(cè)布置的導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線應(yīng)盡可能和國(guó)家限制點(diǎn)連接。假如連接有困難時(shí)，最好在導(dǎo)線的兩端各測(cè)方位角以資校核。圖5-3-13河道平面限制示意圖為了進(jìn)行河道縱橫斷面測(cè)量，沿河的一岸每隔50～100m要打一斷面樁，圖5-3-13中，斷面樁樁號(hào)為0＋000、0＋100……等。遇河道彎曲、地形有變更、有橋梁等水工建筑物處，都要打加樁。2．高程限制一般的高程限制可以接受四等水準(zhǔn)作為基本限制，沿河每隔1～2km埋設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能設(shè)置在固定建筑物（如橋、閘、墻腳等）比較穩(wěn)固的地點(diǎn)，敷設(shè)的水準(zhǔn)路途必需和國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。導(dǎo)線點(diǎn)和斷面樁的高程可接受一般水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定。為了求得河底高程，先在河岸釘一邊樁，樁頂和水面齊平，測(cè)定樁頂高程（工作水位）。假如水位受潮汐影響變更較大時(shí)，則應(yīng)設(shè)置水準(zhǔn)尺按時(shí)記錄水位。二、渠道橫斷面圖的測(cè)繪橫斷面測(cè)量的任務(wù)是測(cè)定橫斷面上地面變更點(diǎn)的位置及河底變更狀況?，F(xiàn)將測(cè)量方法分述如下：1．橫斷面方向