CAD成图在施工地质编录中的应用

张 超

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

随着我国水利事业的不断推进，水利工程项目各个阶段也大力改善和完善。其中就包含很重要的施工地质工作。施工地质编录作为施工阶段地质工作中的一项不可缺少的极为重要的内容,经常需要投入大量的人力,耗费大量的时间来完成这项工作[1]。结合一供水工程线路遇到的现场问题，输水线路和建筑物开挖断面的日益扩大，施工速度的日益提高，施工地质编录的难度也日益增加。因此如何快速准确地描述地质编录工作是不可缺少的一项重要工作。施工地质中的地质编录图，一般都需要经过重新编辑的过程。因此应用AutoCAD进行基坑地质素描图和展示图的编辑，具有较大的优越性。而且AutoCAD具有价廉而易推广的特点，并可完全满足输水线路基坑、隧洞等地质编录图的要求。因此作者在禹门口东扩提水工程编制地质编录展示图的工作中，首选应用AutoCAD。用AutoCAD编制地质展示图具有下列优点：在地质手工素描草图输入的基础上，可以将图件编制、清绘、描图等几个工序合并为一个编辑过程。节省工作量，成图整洁美观；在绘制过程中，可进行任意的修改和增删；可以检查原地质素描图上各种结构面迹线的正确性[2]，分析原地形地貌现象。

1 编录方法原理

施工地质编录方法是通过实测将揭露的工程地质现象利用平面图或展示图表现出来。实测一般采用皮尺或钢尺量距或利用测量仪器全站仪、水准仪等实测各种地质点，然后根据距离或坐标室内CAD成图,这种方法工序简单,能较好地反映现场编录的实际情况和地质现象。首先需要采集地质编录数据，包含影像数据、现场勘察数据、现场测量数据、地形图、施工设计图以及文字表格等，之后进行数据采集的预处理及整理，信息提取与特征描述，最后就是CAD成图。

图1 地质编录方法结构示意图

2 编录方法结构示意图

编录方法的结构见图1。

3 编录方法具体实施过程

结合禹门口东扩提水工程施工地质工作,来说明如何采用AutoCAD绘制线路基槽开挖展示图以及其他建筑物基坑展示图。

1）工程概况。禹门口提水东扩工程是为临汾、运城五县市工业、农业供水以及农村生活用水的保障性给水工程。工程起点位于新绛县的禹门口提水工程干渠光马渡槽末端，距东南向的新绛县城约12 km。工程沿线经新绛、襄汾、侯马、曲沃、翼城，终点位于距翼城县城约1 km的西梁水库，供水干线全长60 km。需绘800多张图纸，对于施工地质工作来说，工程线路长、工程量大、工程问题较多，总结以往经验，采用AutoCAD来绘制图纸可以省去繁重的负担。

2）编录准备工作。进行地质编录工作，首先得采集数据。也就是地质编录的数据源包含：①影像数据。主要是现场实际的开挖数码照片，对于现场有了最好的保留资料和画面，而且数码照片可以编辑成册，长久保存。②现场勘察数据。对于地质工作者来说，现场勘察是重中之重。主要观察项目：地层岩性、结构是否有断层、节理、裂隙产状及发育情况、地下水位变化及流速、突发性涌水等。③现场测量数据。主要是原地形地貌的起伏变化以及开挖后基底高程，以及开挖后边坡的坡比等数据。④地形地质图。前期阶段的勘察工作，大比例地形图上工程地质填图等。⑤施工设计图。技施阶段有关的基坑开挖设计图纸。⑥文字表格。主要是高程统计，基坑开挖的实际尺寸，开挖中心断面的坐标统计以及有关的地质描述。另外还包含现场编录与设计要求存在不符，需要进行变更的文字说明等。

3）编录工作中展示图的绘制步骤。在该工程当中用Auto-CAD绘制的地质编录图主要包含输水线路基槽开挖展示图，建筑物展示图的主要包括：排水阀、排气阀、检修阀、分水阀室、出水池、调节阀、调蓄水库大坝坝体及排水棱体、镇墩、包封基坑展示图等。

根据施工地质规范比例尺要求：输水线路基槽开挖展示图基坑及两壁纵、横比例尺1：200，图幅为297 mm×630 mm，地形变化较大的开挖单元图幅较大，每幅图的绘制单元按标段的开挖单元绘制，分别按120 m和100 m长度绘制，极个别例外。建筑物开挖地质编录展示图比例尺采用1：200和1：100，极个别采用 1：500，图幅 A3。

①输水线路基坑开挖展示图。对于工程中输水线路基坑开挖展示图，主要采用两臂一底的展开法，即将基坑两壁向外展开，使两臂和基底构成一个平面[3]。首先通过测量数据和观测数据，将两壁和基底的地质要素，包含地质界线、岩性、产状、开挖深度、开挖坡度、开挖基底高程、开挖基坑的基底宽度等按相应的比例展示出来，同时将开挖单元桩号方向以及起始桩号的中心坐标说明，其次再对这段单元的地质情况进行详细的地质说明。输水管线成图如图2。

图2 输水管线基槽开挖地质编录展示图

②排水阀排气阀及镇墩基坑展示图。对于工程中建筑物排水阀排气阀基坑开挖展示图，相当于是井探地质编录，主要采用四壁展开法，即保持基坑基底面不动，将基坑四壁向外展开，使四臂和基底构成一个平面。跟输水线路基槽一样也要通过测量数据和观测数据，将四壁和基底的地质要素，按相应的比例展示出来，其次再对该建筑物的地质情况进行详细的地质说明。

对于输水管线转角处，开挖镇墩的基坑展示，保持基坑地面不动，相应的槽壁展开，与底面构成一个整体平面。通过测量数据，相应桩号的横断面对应起来，特别是转角处开挖相邻的断面数据应该是吻合的。

③泵站和调蓄水库等主要建筑物基坑展示图。泵站和调蓄水库作为供水线路的主要建筑物，做好施工地质编录的工作显得更加重要。泵站和调蓄水库主要建筑物基坑展示图其原理也相当于是一般建筑物的地质编录，但是比起一般的建筑物来说，又比较复杂。具体方法是保持基坑地面不动，将相应的槽壁各个展开，与底面构成一个整体平面。将各壁和基底的地质要素按一定比例尺展示出来。泵站基坑开挖成图如图3。

图3 泵站厂房基坑开挖地质编录展示图

4 结语

工程地质编录是水利水电工程建设极其重要的技术环节。进行基坑开挖地质编录展示图，可以更加全面地反映开挖情况和地质现象。特别是对于工程施工中遇到的主要工程地质问题，施工地质编录作为现场的最原始的资料，可以更好的方便业主、监理、设计、地质和施工单位等参建各方共同协商解决。基于AutoCAD进行的工程地质编录，可以作为原始资料编辑成册长久保存，同时也是施工地质工作中必不可少的归档图件，是以后工作研究的重要资料来源和参考依据[1]。虽然基于AutoCAD进行的地质编录已经取得了很大的发展，但是对于工程线路太长、工程问题较多的工程任务仍然比较繁重。如何通过计算机软硬件、CAD编程、图像处理技术有机的统一起来，通过合理的实现方法模拟手工地质编录，将编录过程分解为几个有效步骤，从而便捷、高效地实现数字化的工程地质编录才是以后发展的方向。

［1］曾俊才，宋殿海.施工地质编录新方法研究［J］.中南水利发电，2002（11）:20-23.

［2］李永生，孙焕英，白清，董建乐，黄辉.勘探工程数字化地质编录系统的研究与实现［J］.国土资源信息化，2010（2）:31-36.