浅淡关于拱坝施工测量方法的改进1.doc

浅淡关于拱坝施工测量方法的改进随着现代仪器、设备及计算机技术日益发展；水电工程招投标竟争剧烈；对施工速度、质量保证及经济效益的要求越来越高。许多传统的测量放样方法难以满足施工变化的需要。因此，在遵守规范和设计要求的前提下，我们因地制宜地探索、选用了相应的优化方法，使测量放样工作保质、保量、安全高效地完成任务。下面我就华光潭水电站拱坝施工测量的几项改进论述如下，不妥之处请指正。 一、 施工控制网的补测问题华光潭水电站位于临安市昌化江上游，装机容量6万KW。其中混凝土抛物线双曲变厚拱坝是主要建筑物之一。坝高103.85米，坝顶中心线弧长232.5米。坝底部最大径向厚度18.49米，坝顶径向厚度5.8米，厚高比0.18，属薄壳结构，施工放样技术含量高。故施工控制网的精度应适当高一些，以保证大坝整体精度，由局测量队在2002年34月布设坝区等边角网，共7个三角点。平差后，最弱点HS5点位中误差3.3mm，为坝区高精度测量创造有利条件。见图1，表1。华光潭水电站工程控制点成果表 表1点 号纵坐标X横坐标Y点位中误差高程H高程中误差备 注 mm mmm mmD2551724.74407224.58400.0455.80792.4平面起算点HS151746.12147231.19611.8466.20672.2三等点HS251486.76857305.08632.4473.53331.8三等点HS351914.14327368.10692.6438.20692.3三等点HS451619.06427356.62961.8423.91732.2三等点HS551957.27157549.88683.3428.14442.0三等点HS751651.36597268.80541.7390.01520.6三等点HS951849.49927390.66002.5384.12751.9三等点F23381.09000.0高程地算但在开挖过程中，HS3、HS7、HS9三个三角点先后破坏，HS4点位岩石松动，都不能使用。给测量放样带来不便。那么是不是非得重新补测控制网呢？众所周知，测量放样的点位误差M，用传统公式计算，是包括起始误差mA、及放样误差mC，即M= mA2+mc2，如果起始误差很mA很小（本网是3.3m.m.），则M=(3.3)2+ mc2，按规范若放样误差不大于20m.m.则起始误差对本网的影响仅占2%，可以略去。从这个分析中可以看出，在工期紧迫，重测控制网条件不允的情况下，利用剩下的三等控制点HS1、HS2、HS5三点，组成典型图形的起始点，放样前布设四等插点，是补救的最佳方案，是没有办法中的潜力挖掘。两年多的放样实践证明：用补测点ZXJ，XHZ，LHJ，XZW，HSJ1等点放样（见表2）。即争取了施工的黄金时间，同样也能保证质量，是正确的补救方法。拱坝放样控制点坐标 表2点名X坐标Y坐标高程备注HS151746.1217231.196466.207HS251486.7927305.079473.533HS551957.2727549.887428.144轨迹边51671.9277302.096375.544ZXJ51689.9107278.613402.487XHZ51638.5797284.069381.312LHJ51809.9877351.232394.269XZW51740.4767289.627418.014HSJ151697.5667240.600473.377LD51755.6857260.556440.336二、自行设计CASLO FX-4800P计算器程序，解决拱坝放样任意点坐标计算问题。华光潭拱坝浇筑施工放样必须解决的问题是：如何根据设计图纸和勘测设计院提供的拱坝体型参数的方程计算书，利用CASLO FX-4800P编一个程序来解决任意高程各坝段放样资料计算。1）根据设计图：从拱坝体型图中可知，华光潭拱坝采用变厚双曲抛物线拱体型，其拱圈中心线为抛物线，参数方程为：X=Rc*tgi ，Y=Yc+Tc/2+Rc/2*tg2 i式中：Rc为拱冠梁处曲率半径，左岸侧为Rl，右岸侧即为Rr；Yc、Tc、Rl、Rr参见拱圈平面示意图(图2)；i为拱圈中心线任意点Xi处的半中心角，左岸侧为负，右岸侧为正。拱圈中心线上任意点Xi处的法线方向拱厚Ti=Tc+(TaTc)( i/a)r 式中：Ta为拱端厚度，左岸侧即为Tl，右岸侧为Tr；i为拱圈中心线任意点的Xi处的半中心角；a为拱圈中心线拱端的半中心角。参见图2、图3、表3、表4。参数说明：Yc：拱冠梁上游面的Y坐标(工程坐标系)；Tc：拱冠梁处的拱圈厚度；Tl：左拱端拱圈厚度；Tr：右拱端拱圈厚度；Rl：拱冠梁处左岸侧的拱圈中心线曲率半径；Rr：拱冠梁处右岸侧的拱圈中心线曲率半径；l：拱圈中心线左岸拱端半中心角；r：拱圈中心线右岸拱端半中心角；r：用于定义拱圈厚度沿切向变化函数的指数。体 型 参 数 方 程 表M=A*Z3 + B*Z2 + C*Z + D 表3MABCDYc-0.534340E-06+0.260116E-02-0.195918E+00-0.422862E-07Tc-0.295977E-05+0.681871E-03-0.151482E+00+0.174925E+02Tl+0.613059E-05-0.174677E-02-0.948008E-02+0.187568E+02Tr+0.669254E-05-0.109991E-02-0.839454E-01+0.188844E+02Rl-0.643984E-04+0.158354E-01-0.167944E+00+0.444830E+02Rr-0.503935E-04+0.114941E-01-0.122787E+00+0.460593E+02控制点坐标 表4坐 标 点 号X(m)Y(m)位置O3551666.32440407327.088拱冠梁底部上游面点P3551672.92440407329.730拱冠梁顶部上游面点B3551777.15440407242.185顶拱左岸拱端下游面点C3551678.41940407417.031顶拱右岸拱端下游面点2)根据勘测设计院提供的拱坝体型参数：坝面放样点计算：左负右正 (见图4) Po点为： Xo = Rc*tgYo = Yc+Tc/2+Rc/2*tg2 下游点PD (XD，YD)则 (Xo-XD)2+(YD-Yo) 2=Ti/2 = XD=Xo- tg(YD-YO) tg=( Xo- XD)/( YD-Yo) = YD=YO+Ti/(2tg2+1) 上游点PV (XV，YV)则 (Xv-Xo)2+(Yo-Yv) 2=Ti/2 = Xv=Xo+ tg(Yo-Yv) tg=( Xv- Xo)/( Yo-Yv) = Yv=YO-Ti/(2tg2+1) 坐标变换(见图5) X=X*cos+Y*sin+Xo Y= X*sin+Y*cos+Yo Xo=1666.32421165 Yo=7327.08804876 =68.17928529o3)编程：CASLO fx-4800p在拱坝施工放样中的应用文件名：HGTGB编程：Lb1 1 H A=0.534334E6H30.260116E2H20.195918H0.422862E7B=0.295977E5H30.681871E3H20.151482H17.4925C=0.613059E5H30.174677E2H20.948008E2H18.7568D=0.669254E5H30.109991E2H20.083945H18.8844G=0.64398E4H30.0158354EH20.167944H44.483F=0.503935E4H30.0114941EH20.122787H46.0593 v w vo T=B(DB)(VW)3.0092: T=B(CB)(VW)3.0092T VO I =FtanV: I=GtanV IVO J=AB2F2(tanV)2： J=A+B2+G2(tanV)2 J L=JT2(tanV)21)K=ItanV(JL)P=JT2(tanV)21)Q=ItanV(PJ)X =K*cos68.17928529L*sin68.1792852951666.32421165 Y = K*sin68.17928529L*cos68.179285297327.08804876 N =Q*cos68.17928529P*sin68.1792852951666.32421165 E = Q*sin 68.17928529P*cos 68.179285297327.08804876 Goto 1式中: H输入高差, V输入左、右岸角度, W输入左、右岸拱端角度，显示：X、Y上游设计坐标，N、E下游设计坐标。4)、编程后的应用程序编好后,我们就可用计算器对每个坝段进行放样资料计算。以拱坝10坝段399放样资料计算为例(见表5)：首先根据设计图纸提供的一级电站拱坝横缝布置及坐标表，从中找到10坝段399高程横缝和横缝坐标并算出右岸半中心角，在程序中输入高差H值：53 即(399346)；输入右岸半中心角V；再输入右岸拱端半中心角W。得出拱坝上、下游坝面线的设计坐标：X、Y、N、E，即可快速准确地放出所需的拱体轮廓点。三、拱坝放样方法的改进拱坝形体轮廓点，一般常用极坐标逐点放样。我们改进后，先放测站点和横缝四角点，再逐点放出各点，然后连线后直接量出相应拱线的差值，使木工立模简易准确，具体方法举10坝段399为例：拱坝10坝段399施工放样方法：在首级控制点上设站后，到10坝段仓面上作点：支1并作为测站点。支1： X=51664.502 Y=7360.886 H=397.049，后视HS2的方位为197 2547，校核HS1方位为302 1102，放出坝段两边横缝上游进0.5米、下游进1.0米的点，并作直线。如10坝段399放样图(见图6)所示，再逐个放样出直线上每间隔1.5米(能满足现场立模需要的间距即可)的上、下游面放样点，放样点完成后,全站仪要重新后视和校核方向，正确无误后,外业放样工作结束。在内业交接单上就要根据放样资料(见表5)说明：直线上每间隔1.5米的点作垂线与拱坝上、下游坝面线(拱坝设计线)相交的值。连接坝段两边横缝上游进0.5米，下游进1.0米的直线间距1.5米的点。(一般在1.01.5米之间，尽量方便木工立模的需要)。木工立模就会根据放样点作墨线(直线)，然后根据交接单上提供的各点相交值(作点的垂线与拱坝设计线的值)进行立模。(见图6)立模完成后的精确度比较高，这一方法方便简单又精确。测量人员在进行立模检查时，就对相差大的值让立模人员现场进行调整，以确保立模限差符合规范要求。华光潭拱坝各坝段的放样和立模，按上述方法进行，效果很好。拱坝10坝段399放样资料拱端半中心角：43.80370 高差：399-346=53 表5序号半中心角 设计坐标放样点坐标放样方位、距离、高程备注XYXYS高程距离相交值120-18-08.9151658.1757351.53351658.6747351.546上进0.5米221-11-12.7751658.1417352.83351658.7597352.791234-38-469.925396.9091.2480.619322-04-16.6351658.1267354.15551658.8497354.106230-10-468.828396.9212.5660.724422-57-20.4951658.1317355.50151658.9407355.446224-21-537.780396.9473.9090.811523-50-24.3551658.1577356.87251659.0347356.812216-41-186.819396.9705.2780.878624-43-28.2151658.2047358.26851659.1297358.204206-31-366.005396.9856.6740.927725-36-32.0751658.2737359.69351659.2267359.628193-24-405.424396.9998.1010.955826-29-35.9351658.3667361.14651659.3257361.081177-50-345.181397.0239.5570.961927-22-39.7951658.4827362.63051659.4267362.565161-41-505.346397.03311.0450.9461028-15-43.6551658.6257364.14651659.5307364.084147-15-035.912397.02212.5670.9071129-08-47.5151658.7937365.69751659.6367365.639135-40-236.802397.03314.1260.8451230-01-51.3751658.9907367.28351659.7457367.231126-51-357.930397.02315.7220.7571330-54-55.2351659.2177368.90651659.8567368.863120-13-039.231397.01017.3570.6411431-47-59.0651659.4747370.57051659.9677370.484上进0.5米151620-18-08.9151669.2487351.82751668.2497351.800下进1.0米1721-20-51.6551669.2367353.16451668.3807353.242296-54-008.571397.0851.4480.8591822-23-34.3951669.2507354.53151668.5037354.598302-28-067.453397.1302.8100.7501923-26-17.1351669.2917355.93151668.6307355.991310-08-286.403397.1384.2080.6642024-28-59.8751669.3597357.36551668.7607357.420320-51-165.490397.1465.6430.6022125-31-42.6151669.4587358.83751668.8937358.889335-32-394.824397.1577.1180.5672226-34-25.3551669.5877360.34851669.0307360.398353-50-564.554397.1248.6340.5592327-37-08.0951669.7507361.90051669.1727361.95212-51-304.790397.16810.1940.5812428-39-50.8351669.9487363.49751669.3177363.55428-59-275.505397.14111.8030.6332529-42-33.5751670.1837365.14051669.4677365.20541-01-116.581397.14113.4600.7182630-45-16.3151670.4577366.83451669.6227366.91049-38-167.906397.12815.1720.8382731-47-59.0651670.7757368.58251669.7907368.755下进1.0米序号半中心角 设计坐标放样点坐标放样方位、距离、高程备注120-18-08.9151658.17477351.533351658.6747351.546-上0.5米221-11-12.7758.14152.83358.75952.791234-38-469.925396.9091.2480.619321-11-12.7758.126234-38-46421-11-12.7758.131234-38-46521-11-12.7758.157234-38-46621-11-12.7758.204234-38-46721-11-12.7758.273234-38-46821-11-12.7758.366234-38-46921-11-12.7758.482234-38-461021-11-12.7758.625234-38-461121-11-12.7758.793234-38-461221-11-12.7758.990234-38-461321-11-12.7759.217234-38-461421-11-12.7759.4742-上0.5米1516171819202122232425262728