论文部分内容阅读
摘要:河口村水库大坝趾板高边坡岩石开挖最大高差约为100米，施工放样工作非常艰巨，为保证高边坡开挖后趾板体型，高边坡开挖需要很高的精度。测量放线实施中CAD及可编程计算器的结合运用，既减少了计算，又提高了测量精度。测量数据通过EXCEL处理，在CAD上的成图，又效验了测量成果的准确性。本文就结合河口村水库大坝标的趾板边坡开挖测量实践，对在高边坡开挖施工的CASIO5800计算器编程及测量数据校核做一个简要分析。
关键词:测量放样CASIO5800计算器编程
中图分类号：U671文献标识码： A
1、工程概况
河口村水库混凝土面板堆石坝最大坝高122.5m，坝顶高程288.5m，防浪墙高1.2m，坝顶长度530.0m，坝顶宽9.0m，上游坝坡1：1.5，下游坝坡1：1.5。大坝趾板从X1～X12，一共为10段，其中X1～X10的趾板边坡均为岩石边坡，需要进行爆破开挖。垂直于趾板"X"线馒头组岩层为1:0.75，其余岩层开挖为1:0.5，马道宽2.0m。以右岸趾板X2～X3段为例，边坡顶部高程为EL263，开挖至底部EL165高程，从EL240开始至EL180，每隔20米设2米宽马道，EL220以上部分岩石开挖边坡为1:0.75，EL220高程以下岩石开挖边坡为1:0.5。
图1右岸趾板开挖平面图
表1设计提供趾板控制点
X线控制点坐标（左右坝肩开挖蓝图提供数据）
控制点 Y坐标 X坐标 高程 趾板桩号 趾板坡降 备注
X1 377147.2090 3897387.6940 286.0000 0
X2 377206.4590 3897297.3950 226.5000 108.0022 1.8152 X1-X2
X3 377263.5880 3897198.0380 166.0000 222.6126 1.8944 X2-X3
2、编程放样
在了解施工内容及图纸之后，为便于我们能够通过数据直观的了解地物间相对位置，同时减少放样过程中的计算器输入，我们首先根据设计提供的测量控制点建立施工坐标系，建立以趾板“X”线为轴线的趾板施工坐标系，在以后的趾板开挖及浇筑施工过程中都将使用趾板施工坐标系。
表2 沁河河口村水库工程施工控制点成果表
点名 等级 连接于1954年北京坐标系的施工坐标 1956年黄海
高程系 备注
平面 高程 X(m) Y(m) H（m）
HP03 二等 Ⅱ 3897322.9165 377280.2436 280.4152 观测墩，设有强制对中装置。
HP04 二等 Ⅱ 3897396.0467 376887.2847 266.2394
HP05 二等 Ⅱ 3897222.5309 376514.9395 259.4873
2.1 建立施工坐标系
建立X2～X3趾板施工坐标系即将表2中设计提供的控制点大地坐标转化为以向量X2至X3为X轴的施工坐标。我们使用CASIO5800来进行施工坐标的计算，编制如下计算器程序：
第一步：首先编制程序计算向量X2→X3的水平距离及方位角
方位角计算程序：
Lbl 0: “A”?A：“B”？B：“X”?X：“Y”？Y
“L=”:Pol(X-A，Y-B)→L⊿
“FWJ=”:J→K⊿
Goto 0
A、B为起点X2点的坐标X和坐标Y；X、Y为向量终点X3点的坐标X和坐标Y，L即为X2至X3的水平距离，K=J为向量X2→X3的方位角。
第二步：计算转换后的施工坐标
施工坐标转换程序：
“QDX=”?A：“QDY=”?B：“FWJ=”？K:Lbl 0: “X=”?X：“Y=”？Y
“ZH=”: (X-A)*COS(K)+(Y-B) *SIN(K)→C⊿
“PZJ=”: -(X-A)*SIN(K)+(Y-B) *COS(K)→D⊿
Goto 0
起点坐标（A,B）即X2的大地坐标，FWJ为施工坐标轴线方位角，即第一步计算的方位角，待转换点大地坐标（X,Y），ZH为转换后的施工坐标X坐标（桩号），PZJ为转换后的施工坐标Y坐标（偏中距）。
在第二步的编程中我们分别将待转换控制点HP03、HP04及HP05转化为X2～X3施工坐标系控制点，以便我们在下步施工放样中的使用。
2.2 边坡开挖放样
趾板边坡从上往下开挖，所以要对设计图纸进行校核验算。我们根据设计提供的趾板”X”线控制点、趾板体型及开挖断面图，计算图纸上马道位置是否正确，从趾板建基面开始向上計算，这部分工作可利用CAD及EXCEL完成
图2 趾板开挖断面图及平面图
2.2.1 马道边坡的开挖编程
校核验算完成之后，查看结果是否有误，正确的话就可以开始放样了。以右岸趾板边坡EL220马道为例，放样EL240～EL220边坡。根据校核验算得到的准确的a点和b点，通过这两点编制计算器程序来计算预裂孔放样的位置。
“QDX”?A：“QDY”?B：“SJGC”?C：“FWJ”？K：Lbl 0：“PD”?D: “X”?X：“Y”？Y：“Z”?Z
“ZH=”: (X-A)*COS(K)+(Y-B) *SIN(K)→M⊿
“PZJ=”: -(X-A)*SIN(K)+(Y-B) *COS(K)→N⊿
“T=”:N-(Z-C)*D⊿
“PC=”: (Z-C)*⊿
“BPK=”: Z-（C+N/D）⊿
“GC=”: Z-C⊿
Goto 0
前半部同方位角及坐标转换程序，以b→a建立施工坐标系，计算放样点与坡脚线的位置关系。QDGC为坡脚的高程即为EL220，FEJ为直线b→a的方位角，PD为放坡坡度0.75，T为开口线的位置偏差，如果计算的T等于0的话，说明就是预裂孔的所在位置，PC为预裂孔长度，BPK为边坡上爆破孔深度，GC为边坡外的爆破孔深度。
2.2.2 趾板边坡的开挖编程
趾板边坡开挖以X2～X3内侧开挖线上两点c点和d点为例，以d→c建立施工坐标系，计算放样点与坡脚线的位置关系。编制的计算器程序同马道边坡的开挖程序，不同的是增加了一个纵坡I，此时设计高程为SJGC=C±M/I→H，C为起始点高程，根据坡降更改±符号。
2.3、放样数据校核
现场实际放样过程中，记录放样点位及放样点孔长等。放样完毕后，将全站仪记录点位数据导出至ELCEL中，通过在CAD图中建立施工坐标系，对放样点位进行校核，分别校核偏距及坡度，对比设计图纸是否正确，对外业测量放样成果进行校核，确保放样结果正确无误。
3、总结
可编程计算器已成为工程测量放样过程中不可或缺的有力工具，高边坡开挖现场放样中，利用CASIO5800编制简便可行的计算器程序，简化现场放样计算过程，大大提高了工作效率和测量的精度，利用CAD制图工具进行测量成果的检校，控制误差在规范允许的误差之内，保证测量的准确性。
关键词:测量放样CASIO5800计算器编程
中图分类号：U671文献标识码： A
1、工程概况
河口村水库混凝土面板堆石坝最大坝高122.5m，坝顶高程288.5m，防浪墙高1.2m，坝顶长度530.0m，坝顶宽9.0m，上游坝坡1：1.5，下游坝坡1：1.5。大坝趾板从X1～X12，一共为10段，其中X1～X10的趾板边坡均为岩石边坡，需要进行爆破开挖。垂直于趾板"X"线馒头组岩层为1:0.75，其余岩层开挖为1:0.5，马道宽2.0m。以右岸趾板X2～X3段为例，边坡顶部高程为EL263，开挖至底部EL165高程，从EL240开始至EL180，每隔20米设2米宽马道，EL220以上部分岩石开挖边坡为1:0.75，EL220高程以下岩石开挖边坡为1:0.5。
图1右岸趾板开挖平面图
表1设计提供趾板控制点
X线控制点坐标（左右坝肩开挖蓝图提供数据）
控制点 Y坐标 X坐标 高程 趾板桩号 趾板坡降 备注
X1 377147.2090 3897387.6940 286.0000 0
X2 377206.4590 3897297.3950 226.5000 108.0022 1.8152 X1-X2
X3 377263.5880 3897198.0380 166.0000 222.6126 1.8944 X2-X3
2、编程放样
在了解施工内容及图纸之后，为便于我们能够通过数据直观的了解地物间相对位置，同时减少放样过程中的计算器输入，我们首先根据设计提供的测量控制点建立施工坐标系，建立以趾板“X”线为轴线的趾板施工坐标系，在以后的趾板开挖及浇筑施工过程中都将使用趾板施工坐标系。
表2 沁河河口村水库工程施工控制点成果表
点名 等级 连接于1954年北京坐标系的施工坐标 1956年黄海
高程系 备注
平面 高程 X(m) Y(m) H（m）
HP03 二等 Ⅱ 3897322.9165 377280.2436 280.4152 观测墩，设有强制对中装置。
HP04 二等 Ⅱ 3897396.0467 376887.2847 266.2394
HP05 二等 Ⅱ 3897222.5309 376514.9395 259.4873
2.1 建立施工坐标系
建立X2～X3趾板施工坐标系即将表2中设计提供的控制点大地坐标转化为以向量X2至X3为X轴的施工坐标。我们使用CASIO5800来进行施工坐标的计算，编制如下计算器程序：
第一步：首先编制程序计算向量X2→X3的水平距离及方位角
方位角计算程序：
Lbl 0: “A”?A：“B”？B：“X”?X：“Y”？Y
“L=”:Pol(X-A，Y-B)→L⊿
“FWJ=”:J→K⊿
Goto 0
A、B为起点X2点的坐标X和坐标Y；X、Y为向量终点X3点的坐标X和坐标Y，L即为X2至X3的水平距离，K=J为向量X2→X3的方位角。
第二步：计算转换后的施工坐标
施工坐标转换程序：
“QDX=”?A：“QDY=”?B：“FWJ=”？K:Lbl 0: “X=”?X：“Y=”？Y
“ZH=”: (X-A)*COS(K)+(Y-B) *SIN(K)→C⊿
“PZJ=”: -(X-A)*SIN(K)+(Y-B) *COS(K)→D⊿
Goto 0
起点坐标（A,B）即X2的大地坐标，FWJ为施工坐标轴线方位角，即第一步计算的方位角，待转换点大地坐标（X,Y），ZH为转换后的施工坐标X坐标（桩号），PZJ为转换后的施工坐标Y坐标（偏中距）。
在第二步的编程中我们分别将待转换控制点HP03、HP04及HP05转化为X2～X3施工坐标系控制点，以便我们在下步施工放样中的使用。
2.2 边坡开挖放样
趾板边坡从上往下开挖，所以要对设计图纸进行校核验算。我们根据设计提供的趾板”X”线控制点、趾板体型及开挖断面图，计算图纸上马道位置是否正确，从趾板建基面开始向上計算，这部分工作可利用CAD及EXCEL完成
图2 趾板开挖断面图及平面图
2.2.1 马道边坡的开挖编程
校核验算完成之后，查看结果是否有误，正确的话就可以开始放样了。以右岸趾板边坡EL220马道为例，放样EL240～EL220边坡。根据校核验算得到的准确的a点和b点，通过这两点编制计算器程序来计算预裂孔放样的位置。
“QDX”?A：“QDY”?B：“SJGC”?C：“FWJ”？K：Lbl 0：“PD”?D: “X”?X：“Y”？Y：“Z”?Z
“ZH=”: (X-A)*COS(K)+(Y-B) *SIN(K)→M⊿
“PZJ=”: -(X-A)*SIN(K)+(Y-B) *COS(K)→N⊿
“T=”:N-(Z-C)*D⊿
“PC=”: (Z-C)*⊿
“BPK=”: Z-（C+N/D）⊿
“GC=”: Z-C⊿
Goto 0
前半部同方位角及坐标转换程序，以b→a建立施工坐标系，计算放样点与坡脚线的位置关系。QDGC为坡脚的高程即为EL220，FEJ为直线b→a的方位角，PD为放坡坡度0.75，T为开口线的位置偏差，如果计算的T等于0的话，说明就是预裂孔的所在位置，PC为预裂孔长度，BPK为边坡上爆破孔深度，GC为边坡外的爆破孔深度。
2.2.2 趾板边坡的开挖编程
趾板边坡开挖以X2～X3内侧开挖线上两点c点和d点为例，以d→c建立施工坐标系，计算放样点与坡脚线的位置关系。编制的计算器程序同马道边坡的开挖程序，不同的是增加了一个纵坡I，此时设计高程为SJGC=C±M/I→H，C为起始点高程，根据坡降更改±符号。
2.3、放样数据校核
现场实际放样过程中，记录放样点位及放样点孔长等。放样完毕后，将全站仪记录点位数据导出至ELCEL中，通过在CAD图中建立施工坐标系，对放样点位进行校核，分别校核偏距及坡度，对比设计图纸是否正确，对外业测量放样成果进行校核，确保放样结果正确无误。
3、总结
可编程计算器已成为工程测量放样过程中不可或缺的有力工具，高边坡开挖现场放样中，利用CASIO5800编制简便可行的计算器程序，简化现场放样计算过程，大大提高了工作效率和测量的精度，利用CAD制图工具进行测量成果的检校，控制误差在规范允许的误差之内，保证测量的准确性。