土石壩的測量工作包括平面和高程基本控制網的布設、大壩軸線的確定和控制大壩細部的線形控制網的布設、基礎清理開挖放樣和大壩細部放樣等。具體到土石壩,施工測量主要包括壩軸線定位、控制線測量、高程控制網建立、基礎清理放樣、趾線放樣、邊坡放樣、邊坡修整七項內容。
①大壩軸線定位
大壩的軸線是壩頂的中心線。壹般由設計圖紙測出軸線兩端的坐標值,計算其與附近施工控制網中已知點的方位角,用角度(方向)交會法測設其地面位置。通常中小型大壩的壩軸線是由工程設計人員根據地形地質條件,經過多次比較後,在現場直接選定的。而大型土壩需要經過嚴格的實地勘測規劃,多方比較研究,才能定位壩軸線。最重要的是定位後軸線兩端必須標有永久性標誌,並需沿軸線方向設置軸線控制樁以備檢查。
(2)大壩控制線布置
為便於施工放樣,應布設若幹條垂直或平行於壩軸線的壩體控制線。壹般情況下,垂直於壩軸線的壩體控制線的布設需要以英裏為單位,每隔20m、30m、50m布設壹條,而平行於壩軸線的壩體控制線可以布設在壩頂上下遊線、上下遊坡度變化處和下遊馬道中線處,也可以間隔布設。其中,垂直於壩軸線的壩體控制線的布設較為復雜,需要分兩步完成:首先,沿壩軸線測設裏程樁:在壹端定位壩頂與地面的交點,然後從零樁開始沿壩軸線每隔壹段距離測量,直至另壹端壩頂與地面的交點。二、測量垂直於壩軸線的壩體控制線:將經緯儀正確放置在裏程樁上,然後精確測量壹系列平行於壩軸線的控制線,在上下遊施工範圍外的橫斷面方向定位樁,作為測量橫斷面和施工放線的依據。
③高程控制網的建立
高程控制網由若幹永久水準點組成的基本網和兩級臨時作業水準點組成。其中,基礎網以閉合或附合水準路線的形式,采用三等或四等水準測量方法進行測量,壹般布置在施工外。臨時水準點需要根據施工進度及時設置,必須依附於永久水準點,通常直接用於壩體高程放樣。
(4)清基放樣清基放樣工作的主要目的是保證壩體與巖石地基連接牢固。因此,應在壩體與原地面的接觸點放出清晰的基礎開挖線。由於開挖線放樣精度不高,施工放樣數據可用圖解法計算。首先測量大壩軸線上各裏程樁的高度,得到各裏程樁的中心填築高度;其次,測量每個裏程樁處的橫斷面,繪制橫斷面圖;第三,在橫斷面圖的基礎上,結合裏程樁高程和中心填土高度,繪制大壩的設計斷面。由於清基有壹定深度,開挖時需要壹定的坡度,實際清基開挖線應適當加寬1m-2m。此外,位於壩軸線上的裏程樁在地基清理過程中也會被破壞。為滿足下壹步施工放樣工作的需要,所有裏程樁的橫斷面樁都應設置在基礎面清理開挖線外,以免被破壞。目前,隨著科學技術的提高,測量方法的技術性大大增強,因此清場放樣工作主要采用全站儀坐標法進行,精度有了顯著提高。
⑤坡腳線放樣
清基放樣工作完成後,應標出填築範圍,即清基後壩體與地面的交線,即邊坡坡腳線。具體操作步驟:首先制作兩個與上下遊壩腳坡度壹致的三角形放坡模板;其次,在上下遊清基礎開挖點位置定位樁,用水準儀測量樁標高,確保樁標高等於清基礎開挖前的地面標高;然後將三角放坡模板的斜面放在樁頂,斜邊延長線與地面的交點為土壩壩趾;最後,連接相鄰的腳趾點以形成腳趾線。
⑥邊坡放樣
大壩趾線放開後,大壩就可以填土了。為了標出填土的邊界,壩體每升高1m,就要用放線樁明確標出邊坡位置,可稱為邊坡放樣。為了保證邊坡放樣的質量,應根據大壩以前的設計坡度計算不同級別坡點的軸距。同時,加載樁的軸距應比設計計算值大1m-2m,能有效保證壓實修復後的壩坡與設計坡度壹致。
⑦坡面修整
修坡的目的是在大壩填築到壹定高度,邊坡壓實後,確保大壩邊坡滿足設計要求。為了保證修坡的精度,可以用水準儀或經緯儀根據設置坡度線的方法確定修坡量,決定是削坡還是回填。
二、混凝土重力壩施工概況
由於混凝土壩的結構和施工材料相對復雜,施工放樣的精度相對較高。壹般在澆築混凝土壩時,將整個壩體沿軸向分成許多壩段,每個壩段沿橫向分成若幹個壩塊,主要進行分層澆築,以保證施工質量。混凝土重力壩施工測量的主要內容與土壩基本壹致,其中大壩控制測量和基礎清理開挖放樣尤為重要。
①壩體控制測量
大壩施工控制網的建立實際上就是大壩放樣放線網的建立。由於混凝土壩通常是分層建造的,因此經常使用方向線交會法和前方交會法來放樣大壩的細節。因此,大壩放樣控制網有壹定的網絡,包括矩形網和三角形網,每個控制網有不同的測設程序和方法,精度要求點位誤差上下波動不超過10 mm .矩形網格:由若幹條平行或垂直於壩軸線的控制線組成,網格大小取決於施工段的大小。其中控制線布置與土壩基本相同。三角網:對基本網的壹面加密建立的定線網,可以計算出各控制點的坐標。
(2)清理基礎開挖放樣
清基開挖放線主要是確定壩基巖石建基面清除松散物範圍的線,其位置由兩側坡腳線、開挖深度和坡度決定。基坑開挖線的標定方法與土壩基本相同。首先在方向線上確定該段開挖點,然後將這些點連接起來,形成清基礎開挖線,但實際測量時需要采用逐步逼近法。鑒於開挖深度的重要性,每次爆破後,應及時選取下部巖面在基坑內測量標高,並標記清楚,以便施工人員掌握開挖深度。
本文通過對土石壩和混凝土重力壩施工測量的分析和探討,對水利工程中主要大壩的施工測量內容和步驟有了詳細而系統的掌握。鑒於施工測量是為工程建設服務的,測量精度相當高,尤其是水利工程測量。為了保證大壩施工測量的質量,必須做好大壩軸線、控制網和基礎開挖的施工放樣工作,並註意各項測量工作的要點。
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