3.3　水工建筑物施工测量

3.3.1　渠道施工测量

渠道测量主要内容有选线测量、中线测量、纵断面测量与绘制、横断面测量与绘制、土方计算、边坡放样。

3.3.1.1　选线测量

对于灌溉渠道，选线的任务是选定一条由水源贯穿灌区的合理渠线，在地面上标定渠道中心线的位置。渠道线路选择的好坏将直接影响到工程效益和修建费用，以及占用耕地、拆除或迁移地面建筑物等许多重要问题。

1.踏堪选线

当灌区面积较大、渠线较长时，选线一般是在调查研究的基础上，根据渠系规划布置，先在灌区地形图上初步选定渠道的线路，即根据灌区的主要灌溉任务，确定渠道大致走向、必须经过的位置，然后进行实地勘查，查看地形图上初选线路是否合理，最后加以肯定或修改。当灌区面积较小、渠线不长，可以根据调查研究的资料和渠系规划布置方案直接到实地查勘选线，而不必进行图上选线。

平原地区选择渠线时，应尽可能选成直线；如遇渠线转弯时，应在转折处打下木桩。在山区或丘陵地区选择渠线时，渠道一般是环山而走。为了控制渠道高程，必须确定渠线的位置。若渠线定得过低，施工时要填高渠底才能过水，而填方容易被冲垮，增加维护渠道的困难，盘山渠道一般要求挖方，避免填方。但是，渠线定得过高，则开挖的土方量过大，造成不必要的浪费。因此，根据渠道上某点至渠首的距离、渠首引水高程、渠道比降，即可算出该点应有的高程，然后用水准仪在地面上标定出该点的位置。

2.水准路线布设

在渠道选线时，应沿渠线附近布设足够数量的水准点，作为全线的高程控制，也是满足渠线桩测量和进行纵断面测量的需要。在渠道选线的同时，应沿渠线附近每隔1～2km测设一个水准点，并做好水准点的标记，以备查找。沿渠线的水准点尽量与国家等级水准点连测，点位间隔在1～2km路线组成附合或闭合水准路线，一般用四等水准测量的方法施测，大型渠道有的采用三等水准测量。

3.3.1.2　中线测量

渠道中线测量的主要任务是在实地定出中心线桩、测定渠线长度，从而将渠线的平面位置用一系列的里程桩，在现场具体标定出来。中线测量的主要内容有测设中线交点桩、测定转折角、测设里程桩和加桩、测设圆曲线主点、测设圆曲线细部点。

1.测设中线交点桩

线路中线的起点、转折点（即交点）、终点是控制线路的三个主要点位，称为线路三主点。

（1）当线路的三主点在实地已埋设时，可直接测定三主点的坐标。

（2）当线路的三主点在实地没有埋设，只在图纸上确定了位置，可用极坐标法、直角坐标法、角度交会法、距离交会法等方法测设。

2.转折角测定

转折角是线路由一方向偏转为另一方向时，偏转后的方向与原方向延长线的夹角。从路线前进方向看，向右偏为右偏角，向左偏为左偏角。如图3.15所示，α1、α3为右偏角，α2为左偏角。

转折角的测定：如图3.15所示，将经纬仪安置于JD1点上，以盘右后视A点，度盘置0°00′00″，固定照准部，倒转望远镜成盘左得AB的延长线，松开照准部，再照准前视点C（JD2），这时水平度盘的读数L即右偏角α1；测定左偏角时，则为α2＝360°－L。

3.里程桩测设

为了便于计算线路的长度和测绘纵横断面图，需要沿路方向在地面上设置桩，从起点开始，按规定每隔某一整数设一桩，此为整桩。根据不同的线路，整桩之间的距离也不同，一般为20m、30m、50m等（曲线上根据不同半径，每隔20m、10m或5m），在相邻整桩之间穿越重要地物处（如铁路、公路）或地形坡度突变时，要增设加桩，整桩和加桩统称里程桩。为了便于计算，线路里程桩的桩号都是以起点到该桩的水平距离进行编号，并用红油漆写在木桩侧面，如整桩号为1＋100，即此桩距渠道起点1km又100m（“＋”号前的数为公里数，“＋”号后的数为米数），为了避免测设里程桩错误，量距一般用钢尺丈量两次，精度为1／1000。当精度要求不高时，可用皮尺或测绳丈量一次，再在观测偏角时用视距法进行检核。

中线测量完成后，一般应绘出渠道测量路线平面图，在图上绘出渠道走向、主要桩点、主要数据等。

3.3.1.3　纵断面测量与绘制

路线纵断面测量又称路线水准测量。它的任务是根据水准点高程，测量路线各中桩的地面高程，并按一定比例绘制路线纵断面图，为路线纵坡设计和挖填土方计算提供基本资料。

1.纵断面测量

纵断面测量一般分为两步进行：一是基平测量，即沿路线方向设置若干水准点，建立路线的高程控制；二是中平测量，即依据各水准点的高程，分段进行水准测量，测定各中桩的地面高程。

基平测量的精度要求比中平测量高，按四等或稍低于四等水准的精度要求。中平测量只作单程观测，精度按普通水准要求。

（1）水准测量法。如图3.16所示，先将仪器安置于水准点BM1和0＋000桩之间，整平仪器，后视BM1点上面的水准尺，将读数填入表3.1，旋转仪器照准前视尺0＋000桩上，读数并填入表中。采用间视法测量中心线上里程桩的标尺读数，计算出地面高程。

（2）经纬仪视距法。安置经纬仪于中线桩上，再直接用经纬仪测定横断面方向，量出仪器高，用视距法测出各特征点与中线桩之间的平距、高差，此法适用于任何地形。利用全站仪测量速度更快，效率更高。

2.纵断面绘制

纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1：2000（城市道路采用1：500～1：1000），纵坐标采用1： 200（城市道路为1：50～1：100）。

纵断面图是由上、下两部分内容组成的。上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线，另外，也用以标注竖曲线及其要素；坡度及坡长（有时标在下部）；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数和孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短链关系等，如图3.17所示。

下部主要用来填写有关内容，根据资料情况自下而上分别填写：直线及平曲线；里程桩号；地面高程；设计高程；填、挖高度；土壤地质说明；设计排水沟沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向（视需要而标注）。

3.3.1.4　横断面测量与绘制

横断面测量，是在线路上所有的百米桩和加桩处测量垂直于线路中线的水平方向上，分别测量中线两侧各变坡点至中线桩的水平距离和高差，并据纵断面成果结合设计纵横断面以计算挖填的土石方量。

1.横断面测量方法

（1）水准仪皮尺法。水准仪可安置在能看清横断面方向的任意点上，以中桩地面高程为后视，在横断面方向的变化点上立尺为前视，高差＝后视－前视，用皮尺量出各变坡点至中桩的水平距离。适用于横断面方向比较平坦的地区，测量精度较高。

（2）标杆皮尺法。在丘陵、山地横向坡度较大时，当横断面每侧宽度小于30m时，可用花杆置平法或平尺拉平法施测横断面，如图3.18所示。可用一根标杆竖立于变坡点上，另一根标杆水平横放，使横放标杆的一端放在另一变坡点上，横放标杆的另一端靠住竖立标杆。横放标杆读水平距离，竖立标杆读两个变坡点的高差。从中桩点开始向左、右两侧测量，记录左、右分开，见表3.2。

2.横断面图的绘制

横断面的比例尺，就根据断面宽度、地形坡度来选用。绘制时，应自上游向下游按桩号顺序从左向右排列。同一列中各断面的中心线桩，应位于方格纸上粗线的同一条线上。横断面图一般也可绘制在透明方格纸的反面，如图3.19所示。为了便于土方计算，一般水平比例尺应与竖向比例尺相同。如果地面起伏较大，为了节省图纸，也可采用不同的比例尺，但要预留套绘设计断面线的位置。

3.3.1.5　渠道施工测量

渠道施工测量主要包括：恢复中线测量、施工控制桩的测设、渠道边坡桩放样等工作。

1.恢复中线测量

从工程勘测开始，经过工程设计到开始施工这段时间里，往往会有一部分中线桩被碰动或丢失。恢复路线的测量工作，一般包括转折点、里程点、曲线细部测量和局部改线测量。为了保证线路中线位置的正确可靠，施工前应进行一次复核测量，并将已经碰动或丢失过的交点桩、里程桩恢复、校正好，其方法与中线测量相同。

2.施工控制桩的测设

中线桩在施工过程中要被锯掉或填埋。为了施工中及时、方便、可靠地控制中线位置，需要在不易受施工破坏、便于引测、易于保存桩位的地方，建立施工控制桩。控制桩测设有以下两种方法：

（1）平行线法。平行线法是在设计渠道宽度以外测设两排平行于中线的施工控制桩，控制桩的间距一般取10～20m。此法多用于地势较平坦、直线段较长的路段。

（2）延长线法。延长线法是在渠道转折处的中线延长线上，以及曲线中点至交点的延长线上打下施工控制桩。此法多用于地形起伏较大、直线路段较短的山区。

3.渠道边坡放样

为了指导渠道的开挖和填土，需要在实地标明开挖线和填土线，这些开挖线和填土线在每个断面处是用边坡桩标定的。测设渠道横断面上有关边桩的工作，称为边坡放样。所谓边坡桩，就是设计横断面线与原地面线交点的桩。标定边坡桩的放样数据与中心桩的水平距离，通常直接从横断面图上量取。放样时，先在实地用“＋”字直角器定出横断面方向，然后根据放样数据，在横断面方向将边坡桩标定在地面上。从中心桩向左侧方向量取距离，确定左内边坡桩、量取左外边坡桩。同样，从中心桩向右侧方向量取距离，确定右内边坡桩，分别打下木桩，即为开挖、填筑界线的标志。连接各断面相应的边坡桩，撒上石灰，即为开挖线和填土线。

最后，为了保证渠道的修建质量，还要进行验收测量。验收测量一般是用水准测量的方法检测渠底高程，有时还需检测渠堤顶的高程、边坡坡度等，以保证渠道按设计要求完工。

3.3.2　水闸的施工测量

水闸是控制水位和调节流量的低水头水工建筑物，具有挡水和泄水的作用，按照所承担的任务分为节水闸、进水闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸等。水闸一般由闸室段和上、下游连接段三部分组成。闸室是水闸的主体，这一部分包括底板、闸墩、闸门、工作桥和交通桥等。上下游连接段有防冲槽、消力池、翼墙、护坦、海漫、护坡等防冲设施。水闸的施工放样，应先放出主轴线和整体基础开挖线；在基础浇筑时，为了在底板上预留闸墩和翼墙的连接钢筋，应放出闸墩和翼墙的位置；最后是水闸细部放样。具体放样步骤和方法如下。

3.3.2.1　主轴线的测设

水闸的施工放样，如图3.20所示，主要包括测设水闸的主要轴线AB和CD，闸墩中线、闸孔中线、闸底板的范围以及各细部点的平面位置和高程等。

水闸主轴线由闸室中心线（横轴）和河道中心线（纵轴）两条互相垂直的直线组成。从水闸设计图上，可以定出两轴交点O和各端点A、B、C、D的坐标，根据坐标反算出它们与邻近测量控制点的边长和方位角，再从控制点用极坐标法（或前方交会法）定出它们的实地位置。主轴线定出后，在O点安置经纬仪，检测两轴线是否垂直；若误差超过10″，应以河道中心线为基准，重新测设一条与它垂直的直线作为水闸主轴线。主轴线测定后，应向两端延长到施工影响范围之外，每端各埋设两个固定标志。其目的是检查轴线位置是否发生移动，并作为恢复端点位置的依据。

3.3.2.2　高程控制测量

高程控制采用三等或四等水准测量方法测定。水准基点布设在河流两岸不受施工干扰的地方，临时水准点尽量靠近水闸位置，可以布设在河滩上，其高程要随时检测，另外尽可能达到安置1～2次仪器就能测出水闸上各部位的高程。

3.3.2.3　基础开挖线的测设

当水闸主轴线测定后，便可以进行基础开挖线的测设。水闸基础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，如图3.21所示，方法如下：

（1）从水闸设计图上量取底板形状变化点至闸室中心线的平距，在实地沿主轴线或河道中心线标出这些点的位置，并测定其高程和测绘相应的河床横断面图（原始断面图）。

（2）然后根据设计数据（即相应的底板高程和宽度，翼墙和护坡的坡度）在原始断面图上套绘相应的水闸断面（设计断面）。

（3）量取两断面线交点到主轴线（河道中心线）的距离，即可在实地放出这些交点，连成开挖边线。

3.3.2.4　水闸底板的测设

水闸底板是闸室和上、下游翼墙的基础。闸孔较多的大中型水闸底板是分块浇筑的。底板放样首先是放出每块底板立模线的位置，以便安装模板进行浇筑。底板浇筑完成后，要在底板上定出主轴线、各闸孔中心线、门槽控制线，在地面用油漆将点位标明。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底板浇筑高程的控制

（1）根据底板的设计尺寸，在主要轴线的交点O安置经纬仪，定出CD轴线，分别向上、下游各测设闸室长度的一半，得G、H两点，如图3.20所示。

（2）在G、H点上分别安置经纬仪，测设与CD轴线相垂直的两条方向线，在两方向线上分别量取闸室宽的一半，得E、F、I、K，即为闸底板的4个角点，用油漆将点位标明，便是实地上的立模线位置。由于立模后会压掉点位，无法检查立模是否正确，一般是在模板轮廓点内侧10cm处画点，这样既方便立模，又便于立模后的检查，不过事先要跟有关人员说明，避免出差错。

（3）模板安装完后，根据临时水准点，用水准测量方法在模板内侧每隔一定距离，标出底板浇筑高程的位置，一般用油漆画“T”表示，还可在“T”字上写出高程值。

2.翼墙和闸墩位置及其立模线的标定

由于翼墙与闸墩是和底板连接成一个整体，它们的主筋必须一道连接。于是在标定底板立模线时，还应标定翼墙和闸墩的位置，以便竖立连接钢筋。翼墙、闸墩的中心位置及其轮廓线，也是要根据它们的施工坐标进行放样，并在地面上用油漆将点位标明。

（1）底板浇筑完成后，再在原轴线两端的标桩上安置经纬仪进行观测，即在底板上恢复主轴线。

（2）以主轴线为依据，根据其他轴线对主轴线的距离定出这些轴线（包括闸孔和闸墩中心线以及门槽控制线等），用油漆将点位标明。并且各轴线应按不同的方式进行编号。

（3）根据墩、墙的尺寸和已标明的轴线，再定出立模线的位置，圆弧形翼墙的立模线可采用弦线支距法进行测设。

3.3.2.5　水闸细部放样

根据计算出的放样数据，以轴线AB和CD为依据，在现场定出闸孔中线、闸墩中线、闸墩基础开挖线、闸底板的边线等，如图3.22所示。

1.闸墩直线部分的放样

根据平面图上设计的尺寸，用直角坐标法放样，一般只需放样转折点。

2.曲线部分的放样（闸墩上游一般设计成椭圆曲线）

（1）待水闸基础浇好混凝土垫层后，在垫层上精确地放出主要轴线和闸墩中线等，根据闸墩中线放出闸墩平面位置的轮廓线。

（2）曲线上放样点位较密，一般相隔1～2m一个点，先算出曲线上各点（如1、2、3等）的坐标，再计算出椭圆的对称中心点P至各点的放样数据βi和li。

（3）根据已标定的水闸轴线AB，闸墩中心线MN定出两轴线的交点T，测设距离L定出点P，在P点安置经纬仪，以PM方向为后视，用极坐标法放样1、2、3等点。同法放样出与1、2、3点对称的1′、2′、3′。

（4）闸墩是分层浇筑的，每层模板立好后，应在墩墙上测出浇筑高程，用油漆画“T”表示。当闸墩浇筑完工后，应在闸墩上标出闸室的主轴线，再根据主轴线定出工作桥和交通桥中心线，然后根据桥中心线再进行桥的细部放样，在测设过程始终由轴线、距离和高程来控制细部点的位置。

在水闸施工测量的整个过程中，应及时检查每一步骤，使误差控制在允许范围内，必要时进行校正，以符合设计要求。

3.3.3　土石坝施工测量

修建大坝按施工顺序要进行下列测量工作：布设平面和高程基本控制网，作为整个工程施工放样的依据；确定坝轴线和布设控制坝体细部放样的施工方格网；清基开挖的放样；坝体细部放样测量工作。

土坝的控制测量先根据已有的三角网点确定坝轴线，然后再以坝轴线为依据布设施工方格网，以方便坝体细部的放样。主要包括以下工作内容。

1.坝轴线的确定

坝址选择，也就是确定大坝轴线位置，它通常有两种方式：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。从图上量取两个端点坐标（一般由设计给出），反算出它与邻近三角网点间的边长和方位角，用极坐标法或前方交会法测设到地面上，如图3.23中的M点和N点。

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，并设置标志，如图3.23中M′点和N′点。

2.施工方格网的测设

施工方格网是指与坝轴线平行和垂直的一些直线。直线型坝的放样常采用矩形网或正方形方格网作平面控制，这些控制线是进行坝体放样的依据。

（1）平行于坝轴线的控制线的测设。在土坝施工现场，由于施工机械、施工人员来往频繁，如果直接从坝轴线向两边量距会造成施工干扰，影响施工进度，所以平行于坝轴线的控制线可布设在土坝顶的上、下游边线、坝面变坡处、下游马道中线，也可按一定间隔布设（如10m、20m、30m等），以便控制坝体的填筑和进行收方。

测设平行于坝轴线的控制线时，分别在坝轴线的端点M′和N′（或合适位置）安置经纬仪，用测设90°水平角，可得一条垂直于轴线的横向基准线，如图3.24所示，然后沿此基准线量取各平行控制线距坝轴线的距离，得各平行线的位置，把平行线延长到两边山坡上，用方向桩在实地标定。

（2）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，地形复杂时，间距还可以再小些，其步骤如下。

首先，沿坝轴线测设里程桩。由坝轴线的一端（如M′点）安置全站仪或经纬仪，瞄准另一端点N′，定出坝轴线，根据设计给出的零桩号点（M）的三角坐标，反算出M′M的距离，用棱镜测距或钢尺量距，在坝顶地面得到交点M，其桩号为0＋000。然后从M点起，沿坝轴线方向，根据确定的间距测距或量距，（图中为20m）丈量距离，顺序打下0＋020、0＋040、0＋060等里程桩，直至另一端坝顶为止。然后测设垂直于坝轴线的控制线。将经纬仪安置在里程桩上，瞄准M或N，测设90°水平角即定出垂直于坝轴线的方向线，并沿此方向量距，得到一些平行坝轴线的控制线。这些控制线应在上、下游施工范围以外用方向桩标定在实地，作为测量横断面和放样的依据，这些桩也称横断面方向桩，如图3.24所示。

（3）高程控制网的建立。土坝施工期间，经常需要进行高程放样，为此首先在施工范围外建立高程控制网，以便随时进行引测。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组成。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，并尽可能做到安置一两次仪器就能放样高程。临时水准点应根据施工进度及时设置，附合到永久水准点上。一般按四等或五等水准测量的方法施测，并要根据永久水准点定期进行检测。

3.清基开挖线的放样

为了使坝体与地面很好结合，在坝体填挖前，必须先清理坝基。清基开挖线是坝体与地面的交线，坝体表面与地面的交线所包围的区域是大坝的清基范围。

清基开挖线的放样，可用图解法求得放样数据在现场放样。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，求出各里程桩处的填土高度，再在每一里程桩的垂直方向上进行横断面测量，绘出横断面图，最后根据里程桩的高程及该处的填土高度与坝面坡度，在横断面图上套绘大坝的设计断面，如图3.25所示。从图中可以看出，坝壳上下游清基开挖点与坝轴线的距离分别为D1、D2，可从图上量得，用这些数据即可在实地放样。但清基有一定深度，开挖时要有一定边坡，故D1、D2应根据挖深适当加宽进行放样，用白灰或挂线连接各断面的清基开挖点，即为大坝的清基开挖线。

4.坡脚线的放样

坝址清基以后，为了实地标出填土范围，还应放出坝脚线。坝底与清基后地面的交线即为坝脚线。

5.边坡的放样与修整

为了使土坝满足设计要求，填筑至一定高度且坡面压实后，应进行坡面的修整。边坡放样主要包括大坝每升高1m左右上料桩的测设，修坡时作为修坡依据的削坡桩的测设，如图3.26所示。

3.3.4　混凝土坝施工测量

混凝土坝主要有混凝土重力坝、拱坝和支墩坝。下面就分别介绍常用的混凝土重力坝和拱坝的施工测量工作，主要是施工控制测量和立模放样。

3.3.4.1　混凝土坝的施工控制测量

1.施工平面控制网

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一般不超过±10mm。一般布设成三角网，并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，一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，三角点一般宜建造混凝土观测墩，并在墩顶埋设强制对中设备，以便安置仪器和觇标，如图3.27所示。

图3.28为由首级施工平面控制网的一边AB（拱坝轴线两端点）加密建立的次级施工三角网ADCBFEA，各控制点的坐标（大地坐标）可测算求得。但坝体细部尺寸有时以施工坐标系xoy为依据，设计图纸上一般会给出主轴线上2点以上的大地坐标和施工坐标，因此施工坐标系与大地坐标系的关系，可通过换算求得。

混凝土坝采取分层施工，每一层中还分段分块进行浇筑。在直线型大坝为了方便施工放样，多采用施工方格网作控制。

图3.29为直线型混凝土重力坝分层分块示意图，图3.30为以坝轴线AB为基准布设的施工方格网，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，大坝从左至右分成若干坝段以1、2、3、…编号，每一坝段又自上游至下游分成若干坝块以甲、乙、丙……编号。

测设方法与土坝相似，将全站仪安置在A点，照准B点，先计算出坝轴线上各坝段分段线至A点的距离，用棱镜直接测出1、2、3、…诸点，在1、2、3、…诸点分别架设全站仪，后视B（或A）以视线远者为后视，旋转仪器90°（180°），在大坝上下游方向施工范围外选定1′1″两点标定，即得到垂直于坝轴线的1坝段的分段控制线，由此得其余坝段分段控制线2′2″、3′3″、…。

在测设施工方格网的过程中，测设直角时为提高精度，须用正倒镜观测取平均值，测量距离应细心校核，以免发生差错。

2.高程控制网

高程控制分两级布设，首级网是整个水利枢纽的高程控制，水准点应尽量选在基岩上，埋设铜质或不锈钢标志，如图3.31所示。各水准点应布设成闭合或附合水准路线，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。次级网随施工进度布设，施工水准点可选在工作面的石头或钢筋头上，各水准点应尽量布设成闭合或附合水准路线，少用支线水准路线。

3.3.4.2　清基开挖线放样

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，它的位置根据大坝上下游坡脚线、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。

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。

3.3.4.3　混凝土重力坝坝体的立模放样

在坝体分块立模时，应将分块轮廓线和坝块内廊道、竖井、门槽等建筑物的轮廓线放设到基础面或已浇好的坝面上，直线形建筑物一般只放设转折点，木工就可架立模板，因此，这些点线就叫立模线。立模后立模点被覆盖，还要在模板线内侧（或外侧）留保护点，称为放样线（图3.30中虚线所示），用来检查校正模板位置，放样线与立模线之间的距离一般为0.1m。

1.方向线交会法

如图3.29所示为直线形混凝土重力坝，已按分块要求布设了施工方格网，可用方向线交会法，先测设立模线。如要测设分块2的顶点b的位置，可在7′安置经纬仪，瞄准7″点，同时在Ⅱ点安置经纬仪，瞄准Ⅱ′点，两架经纬仪视线的交点即为b的位置。在相应的控制点上，用同样的方法可交会出这分块的其他三个顶点的位置，得出分块2的立模线。利用分块的边长及对角线校核标定的点位，无误后在立模线内侧标定放样线的四个角顶，如图3.30中分块abcd内的虚线。

2.前方交会（角度交会）法

如图3.32所示，由A、B、C三控制点用前方交会法先测设某坝块的四个角点d、e、f、g，它们的坐标由设计图纸上查得，从而与三控制点的坐标可计算放样数据——交会角。如欲测设g点，可算出β1、β2、β3，便可在实地定出g点的位置。依次放出d、e、f各角点，也应用分块边长和对角线校核点位，无误后在立模线内侧标定放样线的四个角点。不过，现在全站仪普及后，都用极坐标法放样，效率高。

3.3.4.4　拱坝的立模放样

拱坝有单曲拱坝和双曲拱坝两种类型。单曲拱坝的坝面弧线采用统一圆心，双曲拱坝坝面弧线的圆心随高度变动。单曲拱坝的放样比较简单，和双曲拱坝中放样一个拱圈的方法相同，本节先以某水利工程为例，介绍单曲拱坝的放样方法，相当于双曲拱坝的每一层的放样，然后再介绍双曲拱坝的放样。

1.单曲拱坝的放样

拱坝的放样常用前方交会法。如果量距方便，有时也采用极坐标法。当测图控制点的精度和密度能满足放样要求时，可以直接依据这些控制点按测图坐标进行放样，若精度和密度都不够时，可按测图坐标重新布设，并在使用比较频繁的控制点上设置固定仪器座架（仪器墩）。

图3.33为某水利枢纽拱坝分跨图，拱坝迎水面的半径为243m，以115°夹角组成一圆弧，弧长为487.732m，分为27跨，按弧长编成桩号，从0＋13.286～5＋01.000（加号前为百米）。施工坐标XOY，以圆心O与12、13分跨线（桩号2＋40.000）为X轴，为避免坝体细部点的坐标出现负值，设圆心O的坐标为（500.00，500.00）。

现以第11跨的立模放样为例介绍放样数据的计算，图3.34是第11、12跨坝体分跨分块图，图中尺寸从设计图上获得，一跨分三块浇筑，中间第二块在浇筑一、三块后浇筑，因此只要放出一、三块的放样线（图中虚线所示a1a2b2c2d2d1c1b1a1及a3a4b4c4d4d3c3b3a3）。

（1）放样点施工坐标计算。实际工程中可用Excel计算拱坝坝面放样数据。

（2）放样点坐标。随着全站仪的普遍使用，水利工程中拱坝放样基本采用全站仪进行施工放样。操作时进入“放样”菜单，测站点坐标输入、后视点坐标输入，仪器就会计算出方位角，仪器照准后视目标，点“设置”，完成后视方位角的配置过程。进入坐标放样，根据计算出的放样点坐标输入坐标数据，全站仪可计算出放样数据：角度、距离，转动仪器使角度差为0，目标方向就确定了。再在这个方向上摆放棱镜测距，屏幕显示距离差，前后移动棱镜使距离没有偏差，放样完成。

2.双曲拱坝的放样

从投影平面上的图形看，双曲拱坝是由不同曲率中心和不同曲率半径的一些抛物线组成，如图3.35所示。所有的曲率中心都与拱冠位于同一直线上，这条直线称为拱坝中心线。拱坝左右拱不一定对称，一般分为左岸上、下游和右岸上、下游共4条抛物线。因为一般河谷都是下窄上宽呈“V”形，所以这些抛物线的中心角及其曲率半径也按高程从下往上逐层增大，相应的曲率中心也随高程增高而离坝体越远。在施工中，拱坝是按高程分层，在每层又是分段分块浇筑混凝土。施工放样的任务就是将各坝块浇筑混凝土的轮廓线在实地标示出来，供立模之用。

（1）放样数据的准备。设计图纸上会提供施工坐标系O点在大地坐标系中的坐标，可根据坐标反算公式，反算出两种坐标系的换算关系。根据设计图纸上提供的左右拱抛物线方程，可计算出各高程层，包括拱冠梁厚度、拱端梁厚度；左右岸上游面和下游面总弧线长；左右岸拱端至拱冠中心角；左右岸下游任一点的施工坐标。

（2）施工放样的具体步骤。如图3.36所示，在待浇仓外选择一个已知控制点A，架设全站仪（或经纬仪），以另一个控制点B为后视点。再在待浇筑仓内选择一个便于架设仪器的C点作为测站点，并用油漆标示于地面上，并设置反射棱镜。在控制点A用仪器瞄准C点棱镜进行观测，即可利用极坐标法求得C点的坐标值。待浇筑仓内C点的坐标求出后，可用计算器或Excel软件求出C点至放样点1、2、3、…、n（这些放样点的数据已事先在室内求得）的边长和方位角。将全站仪从A点移到C点，以A点为后视方向，同样用极坐标法，在放样点处挪动棱镜和钢尺，使方向和边长符合数据后，即可在地面上定点，用油漆标出点名。因为双曲拱坝体型较复杂，曲线上每隔1～2m应放设一点。

3.3.5　隧洞施工测量

在水利工程建设中，为了施工导流、引水发电、或修渠灌溉，常常要修建隧洞。隧洞施工测量与隧洞的结构型式、施工方法有着密切的联系，一般情况下隧洞多由两端相向开挖，有时为了增加工作面还在隧洞中心线上增开竖井，或在适当的地方向中心线开挖平洞或斜洞，这就需要严格控制开挖方向和高程，保证隧洞的正确贯通。隧洞施工测量的任务是：标定隧洞中心线，定出掘进中线的方向和坡度，保证按设计要求贯通，同时还要控制掘进的断面形状，使其符合设计尺寸。

3.3.5.1　洞外控制测量

1.平面控制测量

隧洞平面控制网可以采用三角锁或导线的形式，但水利工程中的隧洞一般位于山岭地区，故多采用三角锁的形式。当具有电磁波测距仪时，也可采用电磁波测距导线作为平面控制。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。

2.高程控制测量

为了保证隧洞在竖直面内正确贯通，将高程从洞口及竖井传递到隧洞中去，以控制开挖坡度和高程，必须在地面上沿隧洞路线布设水准网。一般用三、四等水准测量施测，可以达到高程贯通误差容许值为±50mm的要求。

建立水准网时，基本水准点应布设在开挖爆破区域以外地基比较稳固的地方。作业水准点可布置在洞口与竖井附近，每一洞口要埋设两个以上的水准点。

3.隧洞洞口位置与中线掘进方向的确定

在地面上确定洞口位置及中线掘进方向的测量工作称为洞外定线测量，它是在控制测量的基础上，根据控制点与图上设计的隧洞中线转折点、进出口等的坐标，计算出隧洞中线的放样数据，在实地将洞口位置和中线方向标定出来，这种方法可称为解析法定线测量。另外，当隧洞很短，没有布设控制网时，则在实地直接选定洞口位置，并标定中线掘进方向，这种方法称为直接定线测量，如图3.37所示。

3.3.5.2　隧洞掘进中的测量工作

1.隧洞中线及坡度的测设

在隧洞口劈坡完成后，就要在劈坡面上给出隧洞中心线，以指示掘进方向。如图3.38（a）所示，安置仪器在洞口点A，瞄准掘进方向桩1、2，倒转望远镜即为隧洞中线方向，一般用盘左、盘右取平均的方法，在洞口劈坡面上给出隧洞开挖方向。

随着隧洞的掘进，需要继续把中心线向前延伸，应每隔一定距离（如20m），在隧洞底部设置中心桩。施工中为了便于目测掘进方向，在设置底部中心桩的同时，做三个间隔为1.5m左右的吊桩，用以悬挂垂球，如图3.38（b）所示。

用全站仪进行洞内中线的测设，只要计算出中线点的坐标，输入全站仪，就能通过全站仪把需要测设的中线点在实地标定出来。

2.折线与曲线段中线的测设

对于不设曲线的折线隧洞的中线测设，如图3.39，可在隧洞转折点A上安置经纬仪（或全站仪），瞄准B右转角度180°－α，定出继续掘进的方向。由于开挖前不便在前进方向上标志掘进方向，这时可在掘进的相反方向（180°－α）上作出方向标志，如1、2点，用1、2、A三点指导开挖。

对于需要设置圆曲线的较短隧洞，Z、Y分别为圆曲线的起点和终点，J可采用偏角法测设曲线隧洞的中线，如图3.40所示。测设时，当隧洞沿直线部分掘进至曲线的起点Z，粗略过Z点后，根据直线段的长度和中线方向，准确标出Z点。

3.洞内导线测量

对于较长的隧洞，为了减少测设洞内中线的误差累积，应布设洞内导线来控制开挖方向。

洞内导线点的设置以洞外控制点为起始点和起始方向，每隔50～100m选一中线桩作为导线点，如图3.40所示。对于曲线隧洞，曲线段的导线边长将受到限制，此时应尽量用能通视的远点为导线点，以增大边长，应将曲线的起点、终点包括在导线点内。为了避免施工干扰，保证点位的稳定，一般采用钢筋混凝土，以钢筋顶所刻十字线的交点代表点位，埋设在隧洞底部，且低于底面约10cm的地方，其上设置活动盖板加以保护。

4.隧洞开挖断面的放样

隧洞断面放样的任务是：开挖时在待开挖的工作面上标定出断面范围，以便布置炮眼，进行爆破；开挖后进行断面检查，以便修正，使其轮廓符合设计尺寸；当需要衬砌浇筑混凝土时，还要进行立模位置的放样。

断面的放样工作随断面的型式不同而异。通常采用的断面型式有圆形、拱型和马蹄形等。开挖断面必须确定断面各部位的高程，通常采用的方法称为腰线法。拱部断面的轮廓线一般用五寸台法测出。

首先根据隧道的设计半径加上衬砌厚度和预留量放出隧道拱顶点，根据此点垂直按一定距离往下拉，依次算出各高度处轮廓线距中线距离，然后朝两边水平拉出定点即可自拱顶外线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧量其设计支距，然后将各支距端点连接起来，即为拱部断面的轮廓线。

墙部的放样采用支距法，曲墙地段自起拱线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧按设计尺寸量支距。直墙地段间隔可大些，可每隔1m量支距定点。

如隧道底部设有仰拱时，由路线中线起，向左、右每隔0.5m由路基高程向下量出设计的开挖深度。