技术 | 探析水利工程中的大坝施工测量

                           

摘 要：在水利工程中，河道、渠道、大坝等区域的测量工作为施工放样的重要组成部分，是水利工程施工的重要的内容。其中，河道、河道施工测量与道路测量基本相同，而大坝施工测量则有重大区别。因此，本文以保证水利工程施工质量为目标，分别分析了以防洪蓄洪为主的土石大坝和以水力发电为主的混凝土重力坝的施工测量，为其施工提供较为精确的施工放样。

关键词：水利工程；土坝；混凝土重力坝；施工放样

工程测量作为各种建设项目的基础性工作，是工程实施的指路标，更是检测工程质量的重要工具。水利工程与一般工程项目相比，施工放样的精度要求尤其高，这就需要工程测量具有高度的精确性和可靠性，才能保证工程的施工质量。大坝是水利工程的重要组成部分，其施工测量成为水利工程测量的关键。一旦出现超越规定范围内的误差，将会产生非常严重的后果。因此，研究与分析水利工程中大坝施工中测量具有巨大的价值和意义。

一、土石大坝施工测量修建大坝的测量工作具体包括布置平面和高程基本控制网、确定坝轴线和布设控制坝体细部的定线控制网、清基开挖放样及坝体细部放样工作等。具体到土石大坝，施工测量工作主要内容包括坝轴线定位、控制线测设、高程控制网建立、清基放样、坡脚线放样、边坡放样及坡面修整等七项。

（一）坝轴线定位

坝轴线即坝顶中心线，一般先由设计图纸量得轴线两端点的坐标值，反算出他们与附近施工控制网中的已知点的方位角，用角度（方向）交会法测设其地面位置。通常情况下，中小型大坝的坝轴线由工程设计人员根据地形和地质情况，经过多方比较，直接在现场选定轴线两端点的位置。而大型土坝则需要经过严格的现场勘测与规划、多方比较与研究后才能进行坝轴线定位。最重要的是轴线两端点定位后必须用永久性标志标明，并且需要沿轴线方向设立轴线控制桩，以便检查。

                                          

                                                             三峡大坝（坝轴线）

（二）坝身控制线测设

为了施工放样方便，应当测设若干条垂直或平行于坝轴线的坝身控制线。一般情况下，垂直于坝轴线的坝身控制线的布设需要按照20m、30m、50m的间距以里程来布设，而平行于坝轴线的坝身控制线可以布设在坝顶上下游线、上下游坡面变化处及下游马道中线，也可按照间距方式来测设。其中，垂直于坝轴线的坝身控制线布设较为复杂，需要分为两个步骤来完成。

第一，沿坝轴线测设里程桩：将一端坝顶与地面的交会点定位零号桩，然后从零号桩起沿着坝轴线按照间距丈量距离，直到另一端坝顶与地面的交会点。

第二，测设垂直于坝轴线的坝身控制线：将经纬仪正确安置在里程桩上，然后准确测出一系列平行于坝轴线的控制线，并在上下游施工范围外定位横断面方向桩，用于作为测量横断面和施工放样的依据。

（三）高程控制网建立

高程控制网由由若干永久性水准点组成基本网和临时作业水准点两级构成。其中，基本网是用三等或四等水准施测方法，以闭合或附和水准路线形式测设，一般布设在施工分为以外。临时水准点则需要根据施工进度及时设置，且保证附和在永久水准点上，通常直接用于坝身的高程放样。

（四）清基放样清基放样工作的主要目的是保证坝体与岩基衔接牢固，为此，应在坝体与原地面接触处放出清基开挖线。由于清基开挖线的放样精度要求并不高，所以可以采用图解法计算得到施工放样的数据。第一，测定坝轴线上各里程桩的高度，得出各里程桩的中心填土高度；第二，在每一里程桩处进行截断面测量，并绘制出横断面图；第三，结合里程桩的高程、中心填土高度等数据在横断面图基础上绘制大坝的设计断面。

由于清基具有一定深度，开挖时需要一定的边坡，所以实际清基开挖线应向外适当放宽1m-2m。另外，清基过程中位于坝轴线上的里程桩将被毁掉。为了接下来施工放样工作的需要，应在清基开挖线外设置各里程桩的横断面桩，避免其被毁掉。当前，随着科学技术水平提高大大增强了测量手段技术性，故清基放样工作主要采用全站仪坐标法等方式进行，精确性得到了显著提高。

（五）坡脚线放样

清基放样工作完成后，应标出填土范围，即找出坝体和清基后地面的交线，即坡脚线。具体操作工序：首先，做出两个与上下游坝脚坡度相一致的三角形坡度放样板；其次在上下游清基开挖点位置处各定位一个木桩，并用水准仪测量木桩高程，确保木桩高程等于清基开挖前的地面高程；然后，将三角形坡度放样板的斜面放在桩顶位置，斜边延长线与地面的交会点就是为土坝坡脚点；最后，连接相邻坡脚点，形成坡脚线。

（六）边坡放样

坝体坡脚线放出后，则可以进行填土筑坝工作。为了标明上料填土的界线，每当坝体上升1m就需要用上料桩将边坡位置明确标定出来，这项工作则可称之为边坡放样工作。为了保证边坡放样的工作质量，之前应当依据大坝的设计坡度计算得出不同层面坡面点的轴距。同时，还要使上料桩的轴距比设计计算值大出1m-2m，能够有效确保压实修理后的坝坡面与设计坡面相符。

（七）坡面修整

坡面修整的目的是保证大坝填筑至一定高度且坡面压实后，坝坡面符合设计要求。为了保证坡面修整的精度，可以利用水准仪或经纬仪按照测设坡度线的方法求得修坡量，决定是否削坡或回填。

二、混凝土重力坝施工测量

由于混凝土坝结构和施工材料相对复杂，故施工放样精度要求相对较高。一般浇筑混凝土坝时，整个坝体沿轴线方向划分成许多坝段，而每一坝段在横向上又分成若干个坝块，实施分层浇筑，主要是为了保证施工质量。混凝土重力坝施工测量工作的主要内容与土坝施工测量基本相符，其中坝体控制测量、清基开挖放样尤为重要。

                                  

（一）坝体控制测量

其实，建立坝体施工控制网就是建立坝体放样的定线网。由于混凝土坝一般采用分层施工，故坝体细部经常采用方向线交会法和前方交会法放样。因此，坝体放样控制网具有一定线网，包括矩形网和三角网两种，且每一种控制网型具有不用的测设工序与方式，精度要求点位误差上下浮动不超过10mm。

矩形网：由若干条平行或垂直于坝轴线的控制线组成，格网尺寸按施工分段分块的大小而定。其中，控制线测设方式与土坝基本相同。三角网：由基本网的一边加密建立的定线网，各控制点的坐标可以测算得到。

（二）清基开挖放样

清基开挖放样主要是确定清除大坝基础岩基表面松散物范围的线，其位置由两侧坡脚线、开挖深度 和坡度决定。标定基坑开挖线的方式与土坝基本一致，先在方向线上定出该断面的基坑开挖点，然后将这些点连接起来就是清基开挖线，但是实际测定时需要采用逐渐接近法。鉴于开挖深度的重要性，每次爆破后应当及时在基坑内选择较低的岩面测定高程，并显著标注出来，便于施工人员掌握开挖深度。

三、结束语

通过本文分析与论述土石大坝及混凝土重力坝的施工测量工作，我们比较详细而系统地掌握了水利工程中主要大坝的施工测量内容及程序。鉴于施工测量工作是为工程施工服务，测量精度要求相当高，尤其水利工程测量。为了保证大坝施工测量的工作质量，必须做好坝轴线、控制网、清基开挖等工作的施工放样工作，并注意每一项测量工作的关键点。