淺談水下炸礁工程施工放樣的若干方法

蘇燦輝

摘要：介紹水下炸礁工程施工放樣的主要特點(diǎn)和方法，并論述使施工放樣直觀化的方法和技巧。

關(guān)鍵詞：炸礁工程；施工放樣；

1. 前言

水下炸礁工程，所使用的機(jī)械設(shè)備是鉆爆船。由于工程的工作面多數(shù)情況下在水域進(jìn)行，鉆爆土石方工程量均在水下，因此，進(jìn)行該類工程的施工放樣就不可能按照其他陸地上的土石方工程施工放樣一樣，僅僅施測(cè)出開挖邊線，而是每一排鉆孔都要準(zhǔn)確定位到設(shè)計(jì)的位置。

2. 水下炸礁工程施工放樣的主要特點(diǎn)

由于炸礁船是在水上作業(yè)的，它是靠中纜實(shí)現(xiàn)縱向的上下移位，靠4條邊纜實(shí)現(xiàn)橫向的左右移位，所以它的放樣定位方法跟岸上不同，每個(gè)船位都要實(shí)時(shí)測(cè)量。所使用的施工坐標(biāo)系要換算成同炸礁船縱向移動(dòng)和橫向移動(dòng)方向一致，最好是同水流方向一致，因?yàn)樗抡ń敢紤]到鉆完孔并裝填炸藥后浮于水面的非電雷管線不能被水流推入船底而被轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿絞斷而發(fā)生事故。

3. 水下炸礁工程施工放樣的主要方法

航道疏浚工程施工放樣方法很多，不同的方法有各自的特點(diǎn)和適用范圍。主要有：

3.1 導(dǎo)標(biāo)法

導(dǎo)標(biāo)法是比較傳統(tǒng)的定位方法，包括水上導(dǎo)標(biāo)法和岸上導(dǎo)標(biāo)法兩種。岸上的導(dǎo)標(biāo)只能是控制炸礁船沿?cái)嗝娣较蛞苿?dòng)，水上導(dǎo)標(biāo)主要是用于控制炸礁邊線。而炸礁船每排鉆孔間距是按放纜多少來確定，精度很差，所以近三十年來我們不再使用。

3.2 交會(huì)法

交會(huì)法分前方交會(huì)法和后方交會(huì)法等等。前方交會(huì)法是用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在兩個(gè)已知控制點(diǎn)上同時(shí)測(cè)量鉆爆船上棱鏡位置的得到的平面夾角，然后根據(jù)前方交會(huì)法計(jì)算公式用計(jì)算器算出其坐標(biāo)，再用后面介紹的放樣直觀化方法計(jì)算出鉆爆船的位置離設(shè)計(jì)位置的差值，以此指揮鉆爆船移船，從而實(shí)現(xiàn)鉆爆船定位工作。后方交會(huì)法一般用六分儀測(cè)量較為方便，六分儀以前多用于挖泥船疏浚定位，用于炸礁船定位看來只有我本人1994年在廣西欽州港進(jìn)港航道炸礁工程和1995年防城港0號(hào)碼頭泊位基坑水下炸礁工程以及1998北海潿洲島輸油管路水下炸礁工程中使用過，雖然測(cè)量精度在0.5米以內(nèi)，但由于當(dāng)時(shí)挖泥船抓斗較大，所以也不用補(bǔ)炸，但這種儀器測(cè)角精度確實(shí)不高，人為因素影響較大，岸上三個(gè)已知點(diǎn)角度要好，高程與水面高程要求差不多，看儀器者要經(jīng)驗(yàn)豐富，這樣才能測(cè)量出較為準(zhǔn)確的坐標(biāo)，所以現(xiàn)在炸礁上很少有人使用。

3.3 極坐標(biāo)法

極坐標(biāo)法開始是用于大平板儀測(cè)量用的，它是在有坐標(biāo)方格網(wǎng)的圖紙上定好兩個(gè)以上的已知控制點(diǎn)，然后將其連線，將大平板儀擺放于其中一個(gè)已知控制點(diǎn)上，用儀器對(duì)好方向，接著開始瞄準(zhǔn)鉆爆船上的標(biāo)尺，從望遠(yuǎn)鏡中讀出上絲和下絲的讀數(shù)差，乘以100，就是控制點(diǎn)到標(biāo)尺的距離，再用比例尺沿儀器斜邊方向量出圖上控制點(diǎn)到標(biāo)尺的距離，用鉛筆在圖紙上標(biāo)示出，然后丈量此點(diǎn)到設(shè)定船位間距離，從而指揮鉆爆船移船定位。這種方法的精度跟六分儀定位差不多，而且要求高，所以現(xiàn)在也不用了。

1999年，我們開始使用測(cè)距儀配合經(jīng)緯儀來進(jìn)行極坐標(biāo)放樣，其方法是將經(jīng)緯儀擺放于某一已知控制點(diǎn)上，設(shè)好方位角，經(jīng)緯儀測(cè)得炸礁船方向的方位角，測(cè)距儀測(cè)得儀器到炸礁船的距離，用計(jì)算器按極坐標(biāo)法公式計(jì)算出炸礁船的坐標(biāo)，再運(yùn)用后面介紹的放樣直觀化方法計(jì)算出炸礁船位置與設(shè)計(jì)位置距離差值，從而指揮炸礁船移船定位。實(shí)踐證明，這種方法具備定位精度高、抗施工環(huán)境干擾強(qiáng)、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，從而被我們使用。

隨著測(cè)量?jī)x器價(jià)格下降，2004年我們購(gòu)買了一臺(tái)南方測(cè)繪儀器公司自主生產(chǎn)的全站儀，定位更方便，儀器上直接顯示棱鏡處的坐標(biāo)，速度更快，精度更高，效果更好。因此，該法已成為2011年前航道工程施工放樣的主要手段。

3.4 距離交會(huì)法

距離交會(huì)法是在炸礁船上擺放測(cè)距儀，分別測(cè)量出儀器到岸上兩個(gè)已知控制點(diǎn)之間的距離，用數(shù)學(xué)方法和前方交會(huì)法公式計(jì)算出炸礁船的坐標(biāo)，這種方法要求岸上兩控制點(diǎn)與船的高程大致相同，角度也要求較好才行，因此定位精度也不高，所以少有人用，本人只是在挖泥船上用過。

3.5 RTK GPS定位法

以上的方法已成過去，由于GPS儀器價(jià)格下降并且衛(wèi)星定位全面普及，現(xiàn)在我們都已經(jīng)使用雙RTK GPS定位，因?yàn)樗茉陔娔X中實(shí)時(shí)顯示鉆爆船位置從而實(shí)現(xiàn)炸礁船的移船定位，這種方法最直觀，最快速，最準(zhǔn)確，最容易保存數(shù)據(jù)，最全天候。

它是將兩臺(tái)GPS接收機(jī)通過數(shù)據(jù)線纜與電腦連接，在電腦顯示屏上實(shí)時(shí)顯示出炸礁船具體位置，通過比對(duì)作好的計(jì)劃線，就能指揮炸礁船移船定位。所以，GPS定位憑著其優(yōu)越的全天候、自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便、定位精度高，而且不用技術(shù)員在岸上風(fēng)餐露宿等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。我們2005年的貴梧二級(jí)航道工程和2011年南貴二級(jí)航道工程都得益于這種儀器的幫助，才優(yōu)質(zhì)按時(shí)完成了施工任務(wù)。

4. 放樣直觀化的幾種方法

根據(jù)航道工程施工要求隨時(shí)對(duì)鉆爆作業(yè)船泊進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，施工技術(shù)管理人員能否快速地了解和掌握施工船泊的實(shí)時(shí)位置，將很大程度上影響著整個(gè)施工的進(jìn)程。下面介紹幾種放樣數(shù)據(jù)直觀化的方法。

4.1 用建立施工坐標(biāo)系的方法

對(duì)于炸礁區(qū)為直線段的施工放樣的簡(jiǎn)化方法，可以采取建立施工坐標(biāo)系的辦法解決。即以某一設(shè)計(jì)開挖線（最好是自定義與水流方向一致的線段）作為坐標(biāo)軸建立施工坐標(biāo)系，這樣，先將所有控制點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到施工坐標(biāo)系中，以后計(jì)算均在施工坐標(biāo)系中進(jìn)行，全站儀測(cè)量出的鉆孔坐標(biāo)即為施工坐標(biāo)，施工放樣數(shù)據(jù)就顯得比較直觀，從而達(dá)到快速掌握施工船位的目的。這樣做的好處是鉆爆船移船快，定位快，因?yàn)檎ń复?門中錨加4門邊錨，只能往上往下或往左往右移動(dòng)，全站儀測(cè)出的X坐標(biāo)為上、下方向，Y坐標(biāo)為左右方向，技術(shù)員只要拿現(xiàn)在的坐標(biāo)與上一排鉆孔坐標(biāo)作比較就能夠指揮鉆爆船移往正確的位置。

將控制點(diǎn)的北京坐標(biāo)變換為適合施工的施工坐標(biāo)方法有多種，最常用的是用計(jì)算器，通過坐標(biāo)軸平移和坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的公式就能計(jì)算出控制點(diǎn)新的施工坐標(biāo)；另一種比較直觀的方法，在電腦CAD軟件中打開電子施工圖，然后選擇自己要求的坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸，就能設(shè)立新的坐標(biāo)系，再點(diǎn)擊工具條中的查詢點(diǎn)這個(gè)工具，點(diǎn)擊要查詢的控制點(diǎn)，就顯示出要查詢的控制點(diǎn)的施工坐標(biāo)了 。

如果炸礁段為曲線段，有兩種方法：一種方法是取一段圓弧的弦作為坐標(biāo)軸方向，以直線取代曲線，用上面介紹的方法即可計(jì)算出控制點(diǎn)的施工坐標(biāo)。另一種方法較為復(fù)雜，要用到弧長(zhǎng)計(jì)算公式、圓的方程公式和點(diǎn)到曲線的距離公式等，這里不做詳述。

4.2 用CAD作圖的方法

其實(shí)最簡(jiǎn)便的方法是在電腦CAD軟件中打開電子施工圖，點(diǎn)擊工具欄中的直線按鈕，然后將全站儀測(cè)得的兩個(gè)棱鏡位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入，按回車鍵，就能得到炸礁船的實(shí)時(shí)位置，接著指揮炸礁船移船定位便可。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范 人民交通出版社 2001

[2]工程測(cè)量學(xué) 測(cè)繪出版社 1995

[3]水下地形測(cè)量 測(cè)繪出版社 1995