水利工程拋石工程測(cè)量定位淺析

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(安徽省池州市水電工程局，安徽 池州 247100)

引言

在對(duì)水利工程拋石工程測(cè)量定位時(shí)，需要根據(jù)施工技術(shù)要求，做好測(cè)量定位前的準(zhǔn)備工作，結(jié)合工藝流程，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拋投試驗(yàn)。然后運(yùn)用定位船，做好測(cè)量放樣和石料船的石質(zhì)檢查、計(jì)量和掛檔，以保證拋石工程的施工質(zhì)量。

水利工程拋石工程的施工工藝流程為：現(xiàn)場(chǎng)控制測(cè)量→漂距試驗(yàn)→試拋并修正拋投參數(shù)→報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)→定位船測(cè)量定位→石料驗(yàn)收、量方→調(diào)度料船掛檔→人工拋投→小移位→大移位→修正參數(shù)或處理→單元工程驗(yàn)收→下一循環(huán)重復(fù)施工。

1 拋石工程測(cè)量前的準(zhǔn)備

1.1 施工小區(qū)(網(wǎng)格)劃分

施工小區(qū)(網(wǎng)格)劃分在水下拋石施工中占有重要地位。結(jié)合以往水下拋石的施工經(jīng)驗(yàn)，可將裝石船的施工小區(qū)劃分為10m×20m，其中10m是指垂直水流方向，20m為順?biāo)鞣较颍@種劃分的網(wǎng)格屬于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，分為上、下兩個(gè)半?yún)^(qū)進(jìn)行拋布，劃分為定寬的小區(qū)，正確計(jì)算出每個(gè)網(wǎng)格應(yīng)拋石數(shù)量，準(zhǔn)確測(cè)量每個(gè)拋區(qū)的厚度，評(píng)估拋前的水下地形，編制施工檔位圖。

1.2 水下地形測(cè)量

水下地形測(cè)量采用橫斷面法，斷面方向大致與水流方向垂直(按規(guī)范執(zhí)行)，測(cè)船采用直線航行法。平面位置采用GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)差分的方法進(jìn)行定位，水深測(cè)量采用回聲測(cè)深儀施測(cè)，并通過(guò)水深量化器與計(jì)算機(jī)連接，測(cè)量中GPS系統(tǒng)和測(cè)深儀均由計(jì)算機(jī)控制，做到平面定位與水深測(cè)量同步進(jìn)行，以消除因回聲儀滯后而引起的誤差。在水下斷面測(cè)量的同時(shí)，在該處布設(shè)臨時(shí)水尺觀測(cè)水位，推設(shè)各測(cè)點(diǎn)高程，整理后繪成圖。

1.3 計(jì)算施工網(wǎng)格拋石工程量

水下拋石一般按照拋投網(wǎng)格進(jìn)行拋投。根據(jù)施工網(wǎng)格所在的平面位置，按照設(shè)計(jì)要求的拋石范圍和拋石厚度，計(jì)算出施工網(wǎng)格的拋石量。

進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拋投試驗(yàn)，將結(jié)果報(bào)監(jiān)理單位。

2 現(xiàn)場(chǎng)拋投試驗(yàn)

水下拋石位移情況直接影響拋石護(hù)岸的質(zhì)量。為了弄清水下拋石位移的規(guī)律，應(yīng)將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拋投試驗(yàn)，測(cè)定不同粒徑、質(zhì)量的塊石在不同水深、不同流速下的漂距值。漂距值計(jì)算公式為：

(1)

式中：S——漂距；V——水流的表面流速；H——水深；W——塊石的平均質(zhì)量；K——漂距系數(shù)。

通過(guò)確定漂距系數(shù)K值，從而確定定位船的上提量，便于定位、移位，從而保證拋投的準(zhǔn)確，以利于保質(zhì)保量高效施工。

水下拋投試驗(yàn)方法為：用流速儀和測(cè)深儀(或測(cè)繩)分別測(cè)量拋投區(qū)的流速和水深值。對(duì)不同粒徑、質(zhì)量的塊石進(jìn)行尺寸量取及稱重。對(duì)單個(gè)塊石進(jìn)行漂距值的測(cè)定。

圖關(guān)系圖

3 定位船定位

3.1 定位船

采用500t單條定位船順型定位。定位船配有纜繩、絞關(guān)、鐵錨等設(shè)施。

3.2 定位方法

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的岸上及水面定位坐標(biāo)控制點(diǎn)、漂距、水下地形圖和施工檔位圖，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的距離及先外后內(nèi)的原則，由岸上控制點(diǎn)通過(guò)經(jīng)緯儀(岸邊插上花桿或帶紅旗的竹桿，標(biāo)定初步定位位置)，初步確定上定位船應(yīng)就位的橫向和縱向位置，接著分別對(duì)不同粒徑、不同質(zhì)量的塊石在不同水位、不同流速下進(jìn)行漂距試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)測(cè)漂距(取平均值)，再利用經(jīng)緯儀校正上定位船的準(zhǔn)確位置。上定位船船梢上提量=單元起點(diǎn)+沖距+拋石船頭5m左右，定位船前設(shè)頭錨，內(nèi)外兩側(cè)設(shè)兩對(duì)八字錨，掛檔鋼纜一頭系在船上，另一頭在岸坎埋地龍或鋼樁上系牢、系緊，橫向小環(huán)之間每5m夾牢一夾頭，每30～40m設(shè)浮桶1只，以方便撈纜掛檔。單條定位船順型定位示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 單條定位船順型定位示意圖

4 拋石工程的測(cè)量、放樣

由于該工程屬于水下拋石施工，因此需要設(shè)立標(biāo)志，確定施工位置。

4.1 測(cè)量放樣方法

(1)根據(jù)建設(shè)單位提供的控制點(diǎn)，在拋區(qū)附近的岸邊測(cè)設(shè)1點(diǎn)，采用前方交會(huì)或后方交會(huì)的方法，放出施工基線。

(2)根據(jù)測(cè)設(shè)的已知點(diǎn)，分別設(shè)立兩條基線，例如一條正基線，一條斜基線。其中正基線平行于拋區(qū)長(zhǎng)度方向，而斜基線不平行于拋區(qū)長(zhǎng)度方向。

(3)根據(jù)各施工小區(qū)的長(zhǎng)度，在基線上劃出各基線樁。

(4)沿垂直于拋區(qū)長(zhǎng)度方向，在基線樁上測(cè)設(shè)出各斷面樁(也稱為方向樁)。

4.2 測(cè)量放樣技術(shù)要求

(1)要保證基線樁和方向樁與定位船之間具有良好的通視效果。

(2)采用紅外線測(cè)距儀。

(3)控制點(diǎn)要以測(cè)設(shè)點(diǎn)為主，基線樁和方向樁需采用極坐標(biāo)法，保證樁位距離誤差<5mm。

5 石料船的石質(zhì)檢查、計(jì)量和掛檔

拋石船只采用40t的駁船，施工中訂立標(biāo)準(zhǔn)船型，按標(biāo)準(zhǔn)船型劃分小區(qū)和選用裝石船只，具體為船長(zhǎng)20m，寬3.75m，船頭至貨位長(zhǎng)度為3.5m，貨位長(zhǎng)10m，后船艙長(zhǎng)6.5m。

5.1 石料質(zhì)量的控制和數(shù)量的確定

5.1.1 石質(zhì)的控制

水下拋石要把好石料質(zhì)量關(guān)，塊石供應(yīng)前應(yīng)先試驗(yàn)，確定其符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)合格后，方可使用。杜絕風(fēng)化石、易水解、碎石等不合格的石料。

5.1.2 石料數(shù)量的確定

石料船到達(dá)工地指定地點(diǎn)后，在監(jiān)理工程師在場(chǎng)的情況下，對(duì)檢查合格的石料進(jìn)行量方。量方時(shí)，長(zhǎng)度量2次，寬度量4次，高度量8次，取平均值計(jì)算方量，并設(shè)專人視空隙率大小和石質(zhì)情況核扣方量。施工中，監(jiān)理工程師和項(xiàng)目部質(zhì)檢人員應(yīng)隨機(jī)抽船過(guò)磅，根據(jù)抽磅結(jié)果確定系數(shù)，消除虛噸位，以監(jiān)理的核定量為準(zhǔn)。

5.1.3 拋石船掛檔、拋投塊石

定位船定位結(jié)束后，可在定位船下舷邊掛吊裝石船進(jìn)行施工，根據(jù)拋投須均勻的原則，各裝石船船位應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，以保證拋石均勻。根據(jù)所確定的標(biāo)準(zhǔn)船型及有效拋?zhàn)o(hù)寬度，將拋石標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的半?yún)^(qū)10m×10m的網(wǎng)格分為8個(gè)長(zhǎng)10m、寬1.25m的條形區(qū)域(即4個(gè)船位)進(jìn)行拋布，每個(gè)船位依次錯(cuò)開(kāi)1.25m，從而保證拋投均勻且無(wú)空檔。裝石船拋石在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格中，應(yīng)從船兩邊進(jìn)行拋布，在非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的定寬小區(qū)拋石時(shí)，應(yīng)由船一邊進(jìn)行拋布，這樣掛檔能夠保證塊石入水后落至指定區(qū)域，從而達(dá)到拋投均勻的目的。

5.2 人工拋投

石料船進(jìn)檔掛牢后，開(kāi)始組織人員拋投，待各檔船只全部拋投結(jié)束，方可解纜離檔。記檔人員應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地將拋投量上檔位圖，做到各網(wǎng)格的實(shí)際拋投量控制在設(shè)計(jì)量的95%～105%范圍之內(nèi)，單元工程實(shí)際拋投量控制在設(shè)計(jì)量的100%～103%范圍之內(nèi)。

5.3 竣工水下地形測(cè)量

水下拋石工程結(jié)束后，要派專人配合業(yè)主委托的測(cè)量人員，采用GPS系統(tǒng)對(duì)拋投區(qū)域及相鄰的部分水域進(jìn)行水下地形測(cè)量，并繪制比例為1∶2 000的水下地形圖，將拋前與拋后的水下地形圖進(jìn)行對(duì)比，確定拋投成果。定點(diǎn)測(cè)量增厚控制在70%～130%，如果增厚<70%，則須補(bǔ)拋塊石；如果增厚>130%，則須安排潛水員進(jìn)行水下埋坡工作。

6 施工技術(shù)要求

(1)施工期間可能會(huì)受季風(fēng)影響，為保證拋石掛纜船進(jìn)位準(zhǔn)確，減小風(fēng)力和水流造成的影響，應(yīng)嚴(yán)格控制各施工段長(zhǎng)度，如水流方向與設(shè)計(jì)拋區(qū)方向一致，流速不大時(shí)，每單元拋石長(zhǎng)度為80m；如水流方向與設(shè)計(jì)拋區(qū)方向夾角較大或水流紊亂，每單元拋石長(zhǎng)度為40～60m。

(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)察看和設(shè)計(jì)圖紙、施工區(qū)域拋?zhàn)o(hù)寬度以及水流情況，為了保證拋石準(zhǔn)確、拋投均勻，在施工單元上、下游分別布設(shè)1條定位船，使進(jìn)檔裝石船串聯(lián)掛檔時(shí)上、下游固定，不會(huì)擺動(dòng)，確保滿足設(shè)計(jì)圖紙的拋投要求。

(3)施工中嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)船型選擇40t的裝石船，確保拋石均勻和拋投厚度。

(4)建立完善的定位系統(tǒng)，正確布設(shè)永久性的控制導(dǎo)線，嚴(yán)格控制樁號(hào)及固定觀測(cè)斷面樁，并在每個(gè)斷面樁插上小紅旗作為標(biāo)記，確保定位不發(fā)生偏差。

(5)拋石施工中，需遵循一定的施工順序，如“先上游后下游，先深泓后近岸”，依次均勻地投拋。

(6)在進(jìn)行正式拋石前，先進(jìn)行拋石試驗(yàn)，找出漂距與水深、流速、塊徑之間的關(guān)系。

(7)根據(jù)流速和水位，及時(shí)調(diào)整定位船的船位，勤測(cè)其參數(shù)，如流速、流向、水深等，拋石之間的落距要保證有足夠的精度。

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