高边坡开挖测量放样的方法

毕业设计高边坡开挖测量放样的方法张勇毕业设计高边坡开挖测量放样的方法学生：张勇指导教师：专业：测量专业所在单位：中国水利水电第一工程局目录HYPERLINK\l"_Toc240108495"摘要IHYPERLINK\l"_Toc240108496"第1章绪论2HYPERLINK\l"_Toc240108497"1.1高边坡开挖放线的重要性2HYPERLINK\l"_Toc240108498"1.2边坡开挖的质量评价2HYPERLINK\l"_Toc240108499"1.3目前开挖测设钻孔位置的难题3HYPERLINK\l"_Toc240108500"第2章高边坡开挖放样钻孔位置的一般方法4HYPERLINK\l"_Toc240108501"2.1直角坐标法4HYPERLINK\l"_Toc240108502"2.2经纬仪量距法5HYPERLINK\l"_Toc240108503"2.3前方交会法5HYPERLINK\l"_Toc240108504"2.4测边交会法6HYPERLINK\l"_Toc240108505"2.5预裂爆破孔的精度探讨7HYPERLINK\l"_Toc240108506"2.6小结… 10HYPERLINK\l"_Toc240108507"第3章统一高程法测放钻孔位置… 11HYPERLINK\l"_Toc240108508"3.1概述11HYPERLINK\l"_Toc240108509"3.2测量步骤11HYPERLINK\l"_Toc240108510"3.3小结12HYPERLINK\l"_Toc240108514"结论13HYPERLINK\l"_Toc240108515"致谢14HYPERLINK\l"_Toc240108516"参考文献15摘要摘要：本文论述了目前高边坡开挖施工中测定开挖线的一般方法，并对一般方法的成孔精度进行了分析，阐述了影响测孔精度的三个方面的因素，并根据自己多年的实践经验，提出了高边坡开挖放线的新方法“统一高程法”。关键词高边坡开挖放样成孔精度统一高程法第1章绪论高边坡开挖放线的重要性所谓高边坡开挖，一般是指开挖高度超过10米，而且是分台阶的大型石方开挖，主要应用于公路的路堑开挖，电站的坝基础开挖等。高边坡开挖所涉及的测量放开挖线的问题是影响开挖质量的主要问题，尤其是多级台阶的开挖，首级台阶的开挖线测量不准确会直接影响下一级的测量精度。因为对于开挖工程而言，测量的实际效果只有等到开挖爆破把石渣挖走后才能看到，如果没有达到设计边线要求，产生了大面积的超挖或欠挖，往往无法弥补，因为开挖体已被运走，开挖机具无法再到达原来的施工部位，没有办法只能用人工修补，不仅耗费大量的劳动力，而且还存在极大的安全隐患。（如图1-1所示）设设设计线设设设计线原地面线挖除体图1-1开挖示意图1.2边坡开挖的质量评价评价边坡开挖是否达到了质量要求，主要看两个方面，一是开挖完成的坡面是否符合设计坡度，二是检查开挖坡角线是否是设计线。要想达到以上两个指标，开挖钻孔精度就必须达到要求，因为高边坡石方开挖工程是通过钻孔机具钻孔后放入炸药爆破后完成的，钻孔位置及钻杆坡度和钻进深度的准确程度决定了坡度的精度及坡角线的精度。要保证钻孔精度的前提是每个钻孔的孔位必须测量精确。1.3目前开挖测设钻孔位置的难题目前高边边坡开挖工工程的钻孔孔测量很难难满足精度度的要求。一一般而言，测测量标定一一个钻孔的的精度是可可以满足要要求的，无无论是用何何种测量方方法都是可可以达到精精度要求，问问题是开挖挖一个坡面面要钻许多多孔，而且且每个孔必必须是同一一个坡度，孔孔底也必须落在同一条线线上（设计计坡角线）。这这似乎是一一个钻孔的的技术问题题，好像与与测量无关，但是现实实的施工中中，钻孔工工是很难控控制钻杆坡坡度的，因因为原地面面高低不平平，孔位本本身就不在在一条直线线上，孔位位之间不能能参照，而而且钻机经经常会移动动，尽管孔孔位测量的的很准确，但但是钻到设设计孔深时时，下面往往往产生了了巨大偏差差，一般难难以发现，只只有等到爆爆破完成清清除石渣后后才能发现现。（如图图1-2所示示）偏差孔位偏差孔位设计线原地面线设计边坡图1-2开挖孔位位偏差示意意图第二章高高边坡开挖挖放样钻孔孔位置的一一般方法2.1直直角坐标法法首先要用坐标转转换公式把把大地坐标标转换成施施工坐标，一一般电站施施工是以大大坝轴线为为施工直角角坐标的纵纵坐标，道道路工程则则以直线段段的线路前前进方向为为施工直角角坐标的纵纵坐标。已知待转换点PP的大地坐坐标（XP,YP），直角角坐标系的的原点坐标标（X0,YY0），直角角坐标相对对于大地坐坐标的夹角角R，则坐标转换公式：：AP=（XP--X0）cosRR+(YPP-YO))sinRR（21）BP=-(XXP-X00)sinnR+(YYP-Y00)cossR（2.2）用卡西欧48550计算器计计算程序为为：LB1｛ABCDDRXXY｝说明：原原点坐标（A,B）,转换点坐坐标（C,D）.X=(C-A))cosRR+(D--B)siinR“x=”:X◢Y=-(C-AA)sinnR+(DD-B)ccosR“Y=”:Y◢GOTO1实测步骤：根据据设计数据据首先在原原地面测量量出坡面底底角线的投投影线，然然后根据实实测高程和和给定的设设计坡度计计算出实际际开挖线，由由于原地面面不平坦，实实际的点位位要经过几几次测量逐逐渐趋近才才能达到精精度要求。原地面线设计边坡AA1B图2-1直角坐原地面线设计边坡AA1B如图2-1所示示，A点为设计计坡角线上上的点，A1为该点在在原地面上上的投影，A与A1的直角坐坐标是一致致的，只是是高程不同同。B点为待定定的开挖边边线炮孔位位置点。用用全站仪测测量出A1点，计算算出A点至A1点的高差差，根据高高差及设计计坡度计算算出平移距距离，按照照平移距离离定出点位位，由于A1点与实际际开口线位位置的B点存在高高差，所以以按计算出出的平移距距离标定的的点位并不不是实际的的B点，两者者存在较大大误差，需需要在新点点位上再立立棱镜测量量，从新计计算修正误误差，重复复几次才能能满足精度度要求。相关公式：D==H÷I（2.3）孔深M=（根号）┏D22+H2（2.4）D为平移距离，HH为高差，I为设计坡坡比,M为孔深。2.2经纬仪仪量距法此法在在全站仪不不普及时经经常用到，目目前全站仪仪已经十分分普及，国国产的全站站仪已经占占有国内大大部分市场场，而且性性能价格都都有很大优优势，可以以说给普通通测量工作作者带来很很大方便。经经纬仪量距距法是用经经纬仪测三三角高程计计算距离，用用水准仪测测量高差，具具体计算方方法与直角角坐标法一一致，不再再从复。2.3前方交交会法两台经纬仪同时时进行，目目前缺少全全站仪的施施工队伍普普遍采用的的定点方法法。已知两点（XAA,YA）,(XBB,YB)),则待定点P(XPP,YP))XP=XAcootβ+XBccotα+(YB-YAA)____________________________((2.5)ccotα+cotβYP=YAcootβ+YBccotα+(XAA-XB))____________________________((2.6)ccotα+cotβ2.4测测边交会法法由由于全站仪仪的普及，测测边交会变变得很容易易。已知点点A(XAA,YA)),点B(XBB,YX)),可以反算算出A.B两点之间间的距离S和直线AB的坐标方方位角α，测量出出两已知点点到待定点点的距离SA,SSB，就可计计算出待定定点P的坐标。XPP=XA++SAcoosα(2.66)Ypp=YA++SBsiinα(2.77)这其实是个坐标标正算问题题，而求距距离和方位位角则是坐坐标反算问问题，为了了方便应用用，现给出出48500P计算器的的坐标正算算程序与反反算程序：：坐标正算：已已知坐标（AB）,距离D,方位角R,未知点（XY）.LB11｛ABDRXY｝X==A+DccosR“X=”:X◢Y==B+DssinR“Y=”:Y◢GOOTO11坐标反算：已知两点点坐标（AC）,(BD),计算距离离和方位角角。LB1｛ACBDEFSX｝E=A--B“E=”:E◢F=CC-D“F=”:F◢S=┏(E2+F2)“S=”:S◢EE﹥0=＞X=arrctg((F÷E))+3600:≠=﹥X=X++180⊿XX＞360=＞X=X--360≠=＞X=X++0⊿“X=”:X◢GOTOO12.5预裂裂爆破孔的的精度探讨讨高边边坡的开挖挖是通过爆爆破来实现现的，为了了达到理想想的爆破效效果，使爆爆破后形成成的坡面完完全满足设设计坡度要要求，坡角角线及台阶阶符合设计计，在注重重钻孔施工工质量的同同时，也必必须从测量量的角度对对钻孔的质质量进行控控制和干预预，使最后后形成的坡坡面及台阶符合设设计。目前前对于高边边坡开挖都都采用预裂裂光面爆破破技术，坡坡面孔就是是预裂孔，一一般预裂孔孔的间距是是每1米一个，预预裂孔的精精度就是坡坡面精度。一一个预裂孔孔的精度主主要由三个个方面的数数据决定，预预裂孔的方方向是否与与坡角线相相垂直，预预裂孔的深深度是否是是设计深度度，预裂孔孔的坡度是是否是设计计坡度。（如如图2-22所示）ABCDABCDEHL图2-2预裂孔孔的几种偏偏差情况示示意图如上图所示，有有ABCDE五个钻孔孔，它们的的开口线位位置都正确确，但五个个孔中只有有孔A是符合精精度满足设设计要求的的。孔B没有打到到设计孔深深，孔C的方向没没有垂直坡坡角线H，孔D的坡度小小于了设计计坡度孔打打在了坡内内，孔E的坡度大大于设计坡坡度孔偏出出了坡面。对于B孔的情况，由于于没有打到到设计深度度，会在坡坡角或台阶阶上形成欠欠挖，需要要用人工放放小炮处理理，费时费费力而且危危险。对于C孔的情况，它除除了会引发发与B孔一样的的问题外，由由于炮孔间间距最大不不会超过11米，如偏差差过大还会会打穿相邻邻炮孔，造造成装炸药药困难严重重影响爆破破效果。对于D孔的情况，会产产生大范围围的超挖，对对于大的混混凝土基础础或有坡面面防护的工工程而言，超超挖1立方米就意意味着用混混凝土回填填1立方米，这这会严重影影响到施工工单位的经经济效益。对于E孔的情况，会引引起大范围围的欠挖，达达不到设计计要求，一一般是绝对对不允许的的。对于坡坡面的欠挖挖，处理是是十分困难难的，人员员机械都处处于危险的的环境下，况况且不能用用大型设备备，所以一一般爆破开开挖施工企企业都遵循循着宁肯超超挖也不欠欠挖的原则则，因为处处理欠挖往往往花费大大量的人力力物力。以图2-2为例例，假设台台阶之间高高差L为10米，开挖坡坡面坡度为为1：0.5，结合施施工的实际际情况，分分别对BCDE的偏差情情况进行量量化探讨。计算坡长即孔深深：X=L××NN为设计坡坡比孔深：M=(根号)┏L2+X2X=110×0..5=5米M=┏102+52=11.118米对于B情况，只要钻孔孔深度没有有达到111.18米，少多少少就是欠挖挖多少。一一般在实际际施工中B情况的出出现是比较较少的，主主要是由于于钻机操作作手责任心心不强量错错进尺形成成。C情况在施工中经经常出现，难难以避免，因因为坡角线线H是看不见见的，或者者说在开挖挖放炮前它它是不存在在的，只有有开挖后才才形成，但但是炮孔方方向又必须须垂直于它它，否则即即使炮孔坡坡度与孔深深都正确炮炮孔底部也也打不到设设计线上去去。（如图图2-3所示示）MCMCY图2-3CC情况误差差示意图坡长M=11.188炮孔深C=111.18偏差角度按100度计，则Y=111.18××cos110=111.01--11.118=-00.17米。也就是说，当孔孔位偏差10度时，相相应孔深少少了0.117米，欠挖了了0.17米，远远超超出了规范范要求。在在实际施工工中，由于于常用的钻钻机机架都都比较高，地地势不平坦坦，钻机不不稳，震动动过大，没没有垂直于于坡角的参参照物等因因素，经常常会引起钻钻杆偏差5至10度的情况况发生。D和E是两种截然相反反的情况，也也是经常发发生的情况况，引起的的偏差值都都是一样的的，只是效效果不同，一一个是超挖挖一个是欠欠挖。引起起偏差的因因素与C情况一样样。还以坡长11..18米，偏差10度为例：：偏差值=C×ssin100=0.1173米，也就是是说这两种种偏差以10度计会引引起0.1173米的超欠挖挖。2.6小结结应当指出，以上上讨论的各各种偏差往往往同时出出现叠加发发生，严重重影响了成成孔精度。具具体施工中中采取了多多种措施来来减少偏差差，有从提提高钻机性性能上入手手的，购买买国外的如如ADDS等先进钻钻机，但是是单台钻机机要几百万万美元代价价很大；有有从控制钻钻杆位移上上下功夫的的，把钻杆杆用槽钢夹夹住，这样样做浪费了了大量时间间物资，而而且打完一一个孔转移移到下一个个孔位时很很困难，况况且实际控控制效果也也不理想。第三章统统一高程法法测放钻孔孔位置3.1概概述这这是本人在在多年的测测量实践中中总结的一一套测设预预裂炮孔位位置的方法法，针对炮炮孔产生偏偏差的几种种因素，跳跳出转孔施施工的固有有思维，用用测量的手手段对预裂裂炮孔的偏偏差进行规规避，实践践证明效果果不错，可可以满足设设计边坡。基本本思路是在在原点面上上测设坡角角线的投影影线时，不不是按炮孔孔间距逐点点测量。假假如一段550米长的坡面面，预裂炮炮孔至少要要50个，逐点点测量工作作量大且精精度不易保保证。根据据高差相近近原则，每每20米左右测量量两点，把把两点抬高高到同一个个高程上，在在两点上插插竹竿，在在同一高程程上拉紧线线绳或铁丝丝，两点之之间的孔位位不用测量量，只要把把钻杆调到到设计坡比比，把钻杆杆靠到线上上，钻头落落到原地面面哪里那里里就是钻孔孔位置，钻钻杆的方向向只要垂直直这条线也也就等于垂垂直坡角线线了。若钻钻杆离开了了标志线，说说明钻杆坡坡度小于设设计坡度了了，反之靠靠的太紧则则反映钻杆杆坡度大于于设计坡度度了。具体体施工时，只只要施工员现场拿拿坡度尺随随时检查钻钻杆坡度，观观察标志线线与钻杆的的位置关系系，就能发发现钻杆是是否偏移并并随时纠正正。3.2测量量步骤以坡坡角线为坐坐标数据，根根据高差相相近的原则则，用全站站仪在原地地面测量AB两点，这这两点也就就是坡角线线在原地面面的投影线线。如果高高差相差不不大，AB两点之间间一般以220米为宜，若若高差过大大，可取110米或5米，根据现现场具体地地形决定。接接下来的步步骤与直角角坐标法测测量孔位类类似，根据据设计坡比比和两点与与坡角线的的高差计算算出A点、B点的平移移距离。根根据平移距距离测量出出新的点位位，在新点点位上根据据高差相近近的原则把把A1B1点提高到到统一高程程，根据统统一高程再再计算平移移距离，最最终把点移移到准确位位置上，在在点位上固固定竹竿，按按统一高程程挂线，钻钻杆调整到到设计坡比比，钻杆垂垂直挂线，钻钻杆靠到线线上就可以以钻孔了。（如如图3-11所示）AAB钻杆挂线图3-1统一高高程法示意意图3.3小小结统统一高程法法测量爆破破预裂孔位位，它规避避了一般方方法测量产产生的孔位位偏差，在在实际应用用中产生了了很好的效效果，它使使孔位误差差可控，而而且产生的的误差都在在同一个范范