論水利渠道工程施工測量與監(jiān)控

溫利利

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊835000)

0 引 言

渠道工程是水利基本建設(shè)的重要內(nèi)容之一，是開挖或填筑的人工河槽，用于輸送水流，達(dá)到灌溉、排水和引水發(fā)電的目的。渠道施工測量和監(jiān)控就是在渠道勘測、設(shè)計(jì)和施工全過程中所進(jìn)行的測量和監(jiān)控工作，其好壞直接影響了水利渠道工程的施工質(zhì)量和工程效益，因此高精度的渠道施工測量和高效率的施工監(jiān)控方案，對于水利渠道工程施工就顯得尤為重要。

1 水利渠道工程施工測量

1.1 踏勘選線

踏勘選線的任務(wù)是根據(jù)工程的實(shí)際情況確定出一條科學(xué)合理的渠道中線。一般來說需要考慮工程的設(shè)計(jì)坡度、引水高程及渠線方向。

1.1.1 選線的基本要求

水利渠道選線的基本要求包括:

1)渠線應(yīng)盡量短而直，轉(zhuǎn)折要平緩。

2)渠系過水建筑物要盡量少，并少占耕地和居民地。

3)沿線應(yīng)有較好的地質(zhì)條件，無嚴(yán)重滲漏和塌方現(xiàn)象。

4)為了確保渠道邊坡的穩(wěn)定性，在山丘區(qū)應(yīng)盡量避免填方。

5)渠線布置與土地規(guī)劃相結(jié)合，使盡量多的土地能實(shí)現(xiàn)自流灌排。

1.1.2 選線的基本方法

如果興建的渠道較長，規(guī)模較大，應(yīng)該先在地形圖上進(jìn)行初步選線，然后到現(xiàn)場踏勘校對，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修改，最后確定渠道起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn)，并用木樁標(biāo)定這些點(diǎn)的位置，繪制點(diǎn)位略圖。

如果渠道較短，規(guī)模較小，可以直接在實(shí)地選線。

平原地區(qū)的選線比較簡單，一般要求盡量選成直線，只有在必須繞過居民區(qū)或其他重要地區(qū)時才需轉(zhuǎn)彎。

山區(qū)的渠道一般盤山而走，依著山勢隨彎就彎，但要控制渠線的高程位置，以保證符合引水高程和設(shè)計(jì)坡度的要求。

1.2 中線測量

渠道中線測量的任務(wù)主要是在渠道起止點(diǎn)間的測量，主要內(nèi)容包括:測定渠線長度、測定轉(zhuǎn)折角、設(shè)置圓曲線等。

1.2.1 平原地區(qū)的中線測量

1)從渠首起點(diǎn)開始，朝著終點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)方向用花桿和皮卷尺進(jìn)行定線和量距，每隔50 m或100 m打一樁標(biāo)定中線位置，以該樁對起點(diǎn)的距離作為樁號，注在樁側(cè)，稱為里程樁。起點(diǎn)樁號為0 +000;其余分別為0 +050、0 +100、0 +150 等。

2)圖1 為中線樁，在相鄰兩里程樁之間的重要地物(如道路)和坡度突變的位置上，應(yīng)加設(shè)加樁，加樁亦按對起點(diǎn)的距離進(jìn)行編號，但不是規(guī)定間距的整倍數(shù)。如圖1 中的0 +062 等［1］。

3)當(dāng)樁定到轉(zhuǎn)折點(diǎn)上時，應(yīng)用經(jīng)緯儀測定轉(zhuǎn)折角，并按設(shè)計(jì)要求測設(shè)圓曲線。

圖1 中線樁

1.2.2 山區(qū)的中線測量

從渠首起點(diǎn)開始，用皮尺大致沿著山坡等高線向前量距，按規(guī)定要求20 m或30 m標(biāo)定里程樁和加樁，并按測設(shè)高程的方法測定樁位(見縱斷面測量)。為了確保盤山渠道外邊坡的穩(wěn)定性，盡量減少填方。

1.3 邊樁的測設(shè)

為了標(biāo)明開挖范圍，便于施工，需要把設(shè)計(jì)橫斷面的邊坡線(內(nèi)坡與外坡)與地面線的交點(diǎn)在實(shí)地用木樁標(biāo)出，稱為邊樁。邊樁位置確定后，將兩旁相應(yīng)的內(nèi)邊樁撒石灰依次連續(xù)起來，就得到渠道的開挖線。同樣將相應(yīng)的外邊樁依次連接起來將得到渠道堤的坡腳線。

2 水利渠道施工監(jiān)控方法

2.1 渠道施工放樣檢驗(yàn)

渠道施工之前，必須沿著渠道中心線，把各里程樁和加樁處的設(shè)計(jì)橫斷面與地面線的交點(diǎn)標(biāo)定在實(shí)地，作為填土和挖土的依據(jù)，這項(xiàng)工作叫放樣。渠道放樣工作的內(nèi)容包括:標(biāo)定中心樁的挖深或填高以及邊坡樁的放樣。

2.1.1 標(biāo)定中心樁的挖深或填高

渠道施工前首先應(yīng)對中心樁進(jìn)行檢查，主要檢查內(nèi)容包括:中心樁位置是否發(fā)生變動，如果發(fā)生變動應(yīng)立刻對中心樁位置的正確性繼續(xù)擰校核;中心樁是否存在丟失，如果發(fā)現(xiàn)丟失，應(yīng)立即進(jìn)行恢復(fù)。然后用紅油漆將根據(jù)縱斷面圖所計(jì)算的挖深或填高數(shù)，標(biāo)記在各中心樁上。

2.1.2 邊坡樁的放樣檢驗(yàn)

為了對渠道工程施工的開挖和填土進(jìn)行指導(dǎo)，應(yīng)在實(shí)地對開挖線和填土線進(jìn)行標(biāo)明。一般來說，渠道的橫斷面根據(jù)設(shè)計(jì)橫斷面與原地面線的相交情況可劃分為3 種，如圖2 所示。其中圖2(a)為挖方斷面，這種情況下當(dāng)挖深＞5 m時，需要加修平臺，并且斷面上應(yīng)標(biāo)記出開挖線;圖2(b)為填方斷面，斷面上需標(biāo)記處填方的坡腳線;圖2(c)為挖填方斷面，由于其既有開挖線又有填土線，因此可在各個斷面處用邊坡樁進(jìn)行標(biāo)定的［2］。

標(biāo)定邊坡樁的放樣數(shù)據(jù)可通過橫斷面圖直接進(jìn)行量取，量取的距離為邊坡樁到中心樁的水平距離。現(xiàn)將放樣前在室內(nèi)根據(jù)縱橫斷面圖量取數(shù)據(jù)繪制成表格，見表1，以方便施工檢查和放樣。

圖2 渠道橫斷面圖

表1 渠道斷面放樣數(shù)據(jù)表 m

放樣時，先在實(shí)地用十字直角器定出橫斷面方向，然后根據(jù)放樣數(shù)據(jù)沿橫斷面方向?qū)⑦吰聵稑?biāo)定在地面上。如圖3 所示，從中心樁o 沿左側(cè)方向量取L1得到左內(nèi)邊坡樁e，量L3得到左外坡腳樁d，再從中心樁沿右側(cè)方向量取L2得到右內(nèi)邊坡樁f，分別打下木樁，即為開挖、填筑界線的標(biāo)志，連接各斷面相應(yīng)的邊坡樁，灑以石灰，即為開挖線和填土線［3］。

圖3 邊坡樁放樣示意圖

當(dāng)渠道工程較大，為了確保工程的施工質(zhì)量，必須在施工過程中，對已完工的渠段進(jìn)行及時的監(jiān)控和驗(yàn)收。一般采用水準(zhǔn)測量的方法檢測渠底高程，有時還需檢測渠堤的堤頂高程、邊坡坡度等，以保證渠道按設(shè)計(jì)要求完工。

2.2 形變監(jiān)測

形變監(jiān)測的內(nèi)容主要包括:水平位移觀測、撓度觀測和垂直位移觀測。

2.2.1 水平位移觀測方法

2.2.1.1 觀測點(diǎn)布設(shè)

通常是在渠道間距50 ～100 m設(shè)置一個觀測點(diǎn)，對于地質(zhì)條件較差的地段可以增設(shè)位移標(biāo)點(diǎn)。為了掌握渠道橫斷面的變化情況，力求各測點(diǎn)都在相應(yīng)的橫斷面上。各排測點(diǎn)應(yīng)用渠軸線平行，并在各排延長線的兩端山坡上埋設(shè)工作基點(diǎn)，工作基點(diǎn)外再埋設(shè)校核基點(diǎn)，用以校核工作基點(diǎn)是否有變動。

2.2.1.2 觀測方法

通過在工作基本點(diǎn)安置經(jīng)緯儀和固定覘標(biāo)，在位移點(diǎn)安置活動覘標(biāo)，用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)固定覘標(biāo)作為固定視線，然后俯下望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)位移標(biāo)點(diǎn)，并指揮司覘者移動覘牌，直至覘牌中絲恰好落在望遠(yuǎn)鏡的豎絲上時發(fā)出停止信號并讀取讀數(shù)。

2.2.2 撓度觀測

一般是設(shè)置鉛垂線作為基準(zhǔn)線，然后測量渠道不同高度相對于鉛垂線的位置變化，以測得各點(diǎn)的水平位移，從而得知渠道的撓度。鉛垂線的設(shè)置方法有正垂線和倒垂線兩種。

2.2.3 垂直位移觀測方法

2.2.3.1 測點(diǎn)的布設(shè)

1)水準(zhǔn)基點(diǎn)，水準(zhǔn)基點(diǎn)是垂直位移觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)，一般應(yīng)埋設(shè)在渠道地基堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，便于引測的地方。為了互相校核是否有變動，一般應(yīng)埋設(shè)3個以上。在地表覆蓋層較厚時，可采用深井鋼管標(biāo)或雙金屬管標(biāo)。

2)工作基點(diǎn)，由于水準(zhǔn)基點(diǎn)一般離渠道較遠(yuǎn)，為方便施測，通常在每排位移標(biāo)點(diǎn)的延長線上，選擇地基堅(jiān)定的地方埋設(shè)工作基點(diǎn)作為施測位移標(biāo)點(diǎn)的依據(jù)，故工作基點(diǎn)的高程與該排位移標(biāo)點(diǎn)的高程相差不宜過大。工作基點(diǎn)的結(jié)構(gòu)可按一般水準(zhǔn)點(diǎn)的要求進(jìn)行埋設(shè)。

3)垂直位移標(biāo)點(diǎn)，為了便于將渠道的水平位移及垂直位移結(jié)合起來分析，在水平位移標(biāo)點(diǎn)上，埋設(shè)一個半圓形的鋼質(zhì)標(biāo)志作為垂直位移標(biāo)點(diǎn)，但有特殊需要的部位，應(yīng)加設(shè)垂直位移標(biāo)點(diǎn)［4］。

2.2.3.2 觀測方法及精度要求

進(jìn)行垂直位移觀測時，首先校測工作基點(diǎn)的高程，然后再由工作基點(diǎn)測定各位移標(biāo)點(diǎn)的高程。將首次測得的位移標(biāo)點(diǎn)高程與本次測得的高程相比較，其差值即為兩次觀測時間間隔內(nèi)位移標(biāo)點(diǎn)的垂直位移量。按規(guī)定垂直位移向下為正，向上為負(fù)。工作基點(diǎn)的校測是由水準(zhǔn)基點(diǎn)出發(fā)，測定各工作基點(diǎn)的高程，借以校核工作基點(diǎn)是否有變動。水準(zhǔn)基點(diǎn)與工作基點(diǎn)一般構(gòu)成水準(zhǔn)環(huán)線或水準(zhǔn)支線，并根據(jù)工作基點(diǎn)的穩(wěn)定情況定期進(jìn)行，施測精度按規(guī)范要求。

總的來說垂直位移標(biāo)點(diǎn)的觀測是由工作基點(diǎn)出發(fā)，測定各位移標(biāo)點(diǎn)的高程，再附合到另一工作基點(diǎn)上。根據(jù)各測點(diǎn)高程的變化情況來計(jì)算點(diǎn)的垂直位移。

3 結(jié) 語

總之，隨著我國水利渠道工程需求量的不斷增大，為了確保工程施工質(zhì)量和施工安全，就必須要做好渠道施工的測量與監(jiān)控工作，重點(diǎn)要做好渠道梁標(biāo)高、梁體軸線測量監(jiān)控工作。此外還應(yīng)加強(qiáng)水利渠道測量與監(jiān)控人員的測量水平，保障渠道軸線滿足工程設(shè)計(jì)和規(guī)范需求，這樣才能確保水利工程的建設(shè)質(zhì)量，提高水利渠道工程效益的發(fā)揮。

［1］孫紅軍，王晶. 淺談渠道測量的工作步驟［J］. 水利天地，2012(04):56 －57.

［2］郭學(xué)美，孫興超. 灌區(qū)渠道工程質(zhì)量的控制與管理措施［J］. 水利技術(shù)監(jiān)督，2013(04):16 －18.

［3］馮立強(qiáng)，侯鵬麗. 試論水利渠道工程施工測量與監(jiān)控［J］.水力發(fā)電，2012(23):250.

［4］章忠義. 有關(guān)水利渠道工程施工的測量及其管控分析［J］. 水利學(xué)報(bào)，2014(02):137.