CASIO5800計(jì)算器編程在河口村水庫高邊坡開挖施工測量放樣中的應(yīng)用

張亞濤

摘要:河口村水庫大壩趾板高邊坡巖石開挖最大高差約為100米，施工放樣工作非常艱巨，為保證高邊坡開挖后趾板體型，高邊坡開挖需要很高的精度。測量放線實(shí)施中CAD及可編程計(jì)算器的結(jié)合運(yùn)用，既減少了計(jì)算，又提高了測量精度。測量數(shù)據(jù)通過EXCEL處理，在CAD上的成圖，又效驗(yàn)了測量成果的準(zhǔn)確性。本文就結(jié)合河口村水庫大壩標(biāo)的趾板邊坡開挖測量實(shí)踐，對在高邊坡開挖施工的CASIO5800計(jì)算器編程及測量數(shù)據(jù)校核做一個(gè)簡要分析。

關(guān)鍵詞:測量放樣CASIO5800計(jì)算器編程

中圖分類號：U671文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、工程概況

河口村水庫混凝土面板堆石壩最大壩高122.5m，壩頂高程288.5m，防浪墻高1.2m，壩頂長度530.0m，壩頂寬9.0m，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.5。大壩趾板從X1～X12，一共為10段，其中X1～X10的趾板邊坡均為巖石邊坡，需要進(jìn)行爆破開挖。垂直于趾板"X"線饅頭組巖層為1:0.75，其余巖層開挖為1:0.5，馬道寬2.0m。以右岸趾板X2～X3段為例，邊坡頂部高程為EL263，開挖至底部EL165高程，從EL240開始至EL180，每隔20米設(shè)2米寬馬道，EL220以上部分巖石開挖邊坡為1:0.75，EL220高程以下巖石開挖邊坡為1:0.5。

圖1右岸趾板開挖平面圖

表1設(shè)計(jì)提供趾板控制點(diǎn)

X線控制點(diǎn)坐標(biāo)（左右壩肩開挖藍(lán)圖提供數(shù)據(jù)）

控制點(diǎn) Y坐標(biāo) X坐標(biāo) 高程 趾板樁號 趾板坡降 備注

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、編程放樣

在了解施工內(nèi)容及圖紙之后，為便于我們能夠通過數(shù)據(jù)直觀的了解地物間相對位置，同時(shí)減少放樣過程中的計(jì)算器輸入，我們首先根據(jù)設(shè)計(jì)提供的測量控制點(diǎn)建立施工坐標(biāo)系，建立以趾板“X”線為軸線的趾板施工坐標(biāo)系，在以后的趾板開挖及澆筑施工過程中都將使用趾板施工坐標(biāo)系。

表2 沁河河口村水庫工程施工控制點(diǎn)成果表

點(diǎn)名 等級 連接于1954年北京坐標(biāo)系的施工坐標(biāo) 1956年黃海

高程系 備注

平面 高程 X(m) Y(m) H（m）

HP03 二等 Ⅱ 3897322.9165 377280.2436 280.4152 觀測墩，設(shè)有強(qiáng)制對中裝置。

HP04 二等 Ⅱ 3897396.0467 376887.2847 266.2394

HP05 二等 Ⅱ 3897222.5309 376514.9395 259.4873

2.1 建立施工坐標(biāo)系

建立X2～X3趾板施工坐標(biāo)系即將表2中設(shè)計(jì)提供的控制點(diǎn)大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為以向量X2至X3為X軸的施工坐標(biāo)。我們使用CASIO5800來進(jìn)行施工坐標(biāo)的計(jì)算，編制如下計(jì)算器程序：

第一步：首先編制程序計(jì)算向量X2→X3的水平距離及方位角

方位角計(jì)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為起點(diǎn)X2點(diǎn)的坐標(biāo)X和坐標(biāo)Y；X、Y為向量終點(diǎn)X3點(diǎn)的坐標(biāo)X和坐標(biāo)Y，L即為X2至X3的水平距離，K=J為向量X2→X3的方位角。

第二步：計(jì)算轉(zhuǎn)換后的施工坐標(biāo)

施工坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序：

“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

起點(diǎn)坐標(biāo)（A,B）即X2的大地坐標(biāo)，F(xiàn)WJ為施工坐標(biāo)軸線方位角，即第一步計(jì)算的方位角，待轉(zhuǎn)換點(diǎn)大地坐標(biāo)（X,Y），ZH為轉(zhuǎn)換后的施工坐標(biāo)X坐標(biāo)（樁號），PZJ為轉(zhuǎn)換后的施工坐標(biāo)Y坐標(biāo)（偏中距）。

在第二步的編程中我們分別將待轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)HP03、HP04及HP05轉(zhuǎn)化為X2～X3施工坐標(biāo)系控制點(diǎn)，以便我們在下步施工放樣中的使用。

2.2 邊坡開挖放樣

趾板邊坡從上往下開挖，所以要對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行校核驗(yàn)算。我們根據(jù)設(shè)計(jì)提供的趾板”X”線控制點(diǎn)、趾板體型及開挖斷面圖，計(jì)算圖紙上馬道位置是否正確，從趾板建基面開始向上計(jì)算，這部分工作可利用CAD及EXCEL完成

圖2 趾板開挖斷面圖及平面圖

2.2.1 馬道邊坡的開挖編程

校核驗(yàn)算完成之后，查看結(jié)果是否有誤，正確的話就可以開始放樣了。以右岸趾板邊坡EL220馬道為例，放樣EL240～EL220邊坡。根據(jù)校核驗(yàn)算得到的準(zhǔn)確的a點(diǎn)和b點(diǎn)，通過這兩點(diǎn)編制計(jì)算器程序來計(jì)算預(yù)裂孔放樣的位置。

“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標(biāo)轉(zhuǎn)換程序，以b→a建立施工坐標(biāo)系，計(jì)算放樣點(diǎn)與坡腳線的位置關(guān)系。QDGC為坡腳的高程即為EL220，F(xiàn)EJ為直線b→a的方位角，PD為放坡坡度0.75，T為開口線的位置偏差，如果計(jì)算的T等于0的話，說明就是預(yù)裂孔的所在位置，PC為預(yù)裂孔長度，BPK為邊坡上爆破孔深度，GC為邊坡外的爆破孔深度。

2.2.2 趾板邊坡的開挖編程

趾板邊坡開挖以X2～X3內(nèi)側(cè)開挖線上兩點(diǎn)c點(diǎn)和d點(diǎn)為例，以d→c建立施工坐標(biāo)系，計(jì)算放樣點(diǎn)與坡腳線的位置關(guān)系。編制的計(jì)算器程序同馬道邊坡的開挖程序，不同的是增加了一個(gè)縱坡I，此時(shí)設(shè)計(jì)高程為SJGC=C±M/I→H，C為起始點(diǎn)高程，根據(jù)坡降更改±符號。

2.3、放樣數(shù)據(jù)校核

現(xiàn)場實(shí)際放樣過程中，記錄放樣點(diǎn)位及放樣點(diǎn)孔長等。放樣完畢后，將全站儀記錄點(diǎn)位數(shù)據(jù)導(dǎo)出至ELCEL中，通過在CAD圖中建立施工坐標(biāo)系，對放樣點(diǎn)位進(jìn)行校核，分別校核偏距及坡度，對比設(shè)計(jì)圖紙是否正確，對外業(yè)測量放樣成果進(jìn)行校核，確保放樣結(jié)果正確無誤。

3、總結(jié)

可編程計(jì)算器已成為工程測量放樣過程中不可或缺的有力工具，高邊坡開挖現(xiàn)場放樣中，利用CASIO5800編制簡便可行的計(jì)算器程序，簡化現(xiàn)場放樣計(jì)算過程，大大提高了工作效率和測量的精度，利用CAD制圖工具進(jìn)行測量成果的檢校，控制誤差在規(guī)范允許的誤差之內(nèi)，保證測量的準(zhǔn)確性。