淺談高速公路測量恢復(fù)定線

戴廣偉

摘要：針對高速公路施工伊始，測量恢復(fù)定線之放樣過程及方法，測量過程中常遇見問題及解決方法作簡要介紹。

關(guān)鍵詞：高速公路；路橋結(jié)構(gòu)；工程測量

隨著設(shè)計(jì)單位對高速公路設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的日益規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，如何進(jìn)行施工前的中線放樣和水準(zhǔn)測量，本文僅作簡單介紹。

1 中線放樣

1.1 中線放樣的過程

1.1.1 導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)復(fù)測

目前高速公路的施工設(shè)計(jì)單位僅提供給施工單位導(dǎo)線控制樁及其坐標(biāo)。施工單位進(jìn)場后，由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行交樁，而后使用經(jīng)過有關(guān)部門檢測合格的全站儀或光電測距儀配經(jīng)緯儀，對導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核聯(lián)測。測量過程嚴(yán)格按照Ⅰ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)測量方法進(jìn)行。測量前可以根據(jù)設(shè)計(jì)單位所給坐標(biāo)先計(jì)算好轉(zhuǎn)折角和邊長，與實(shí)測結(jié)果相比較，當(dāng)誤差較大時(shí)應(yīng)查明原因，是導(dǎo)線點(diǎn)挪動(dòng)或儀器故障。當(dāng)該段導(dǎo)線點(diǎn)觀測角和相鄰導(dǎo)線點(diǎn)邊長都已實(shí)測完畢，導(dǎo)線點(diǎn)復(fù)測的外業(yè)工作即宣告結(jié)束。接下來進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)復(fù)測計(jì)算。一般來說，以前兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)和最后兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)為已知邊進(jìn)行方位角閉合計(jì)算，以監(jiān)理要求的允許閉合差衡量其是否閉合。根據(jù)坐標(biāo)和導(dǎo)線長度計(jì)算導(dǎo)線精度，看其是否滿足其導(dǎo)線要求的精度。如果滿足精度要求，說明導(dǎo)線測量準(zhǔn)確，同時(shí)整理出導(dǎo)線點(diǎn)成果表。

1.1.2 主要中樁放樣

主要中樁指直圓、緩圓、曲中、圓緩、緩直、直圓、圓直、交點(diǎn)等，且位置較好能夠相互通視的點(diǎn)，不能通視的點(diǎn)放出之后也沒有多大用處。中樁放樣是以某相距最近的導(dǎo)線點(diǎn)為測站，后視相鄰導(dǎo)線點(diǎn)，撥角測距放出該中樁點(diǎn)，觀測角和距離是以這三點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算得出的，在放樣中樁時(shí)應(yīng)注意兩項(xiàng)：a.放完一個(gè)中樁點(diǎn)后，必須進(jìn)行儀器歸零校核，歸零誤差應(yīng)在限差之內(nèi)，否則所放點(diǎn)位應(yīng)重新放樣；b. 測站導(dǎo)線點(diǎn)到所放中樁點(diǎn)距離小于到后視導(dǎo)線點(diǎn)距離。第一條是測量放樣的常識(shí)，而第二條則是根據(jù)導(dǎo)線放樣中樁總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，可以減少誤差的一種辦法。放樣中樁的數(shù)量以能達(dá)到相鄰兩中樁能夠通視為下限，并寫出中樁放樣的詳細(xì)記錄。

1.1.3 中樁穿線

根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)放出的中樁是否滿足路線走向的各種技術(shù)參數(shù)呢?從理論上講應(yīng)該是的。但經(jīng)過幾條高速路的總結(jié)，不符合的情況還是存在，中樁穿線必不可少。

中樁穿線的過程與導(dǎo)線點(diǎn)復(fù)核測量方法相同，而衡量其是否合格則是路線的各種技術(shù)參數(shù)，即直線點(diǎn)是否在一條直線上，曲線點(diǎn)是否在一條曲線上。中樁穿線如有不符合的情況，應(yīng)以該直線或曲線相距最遠(yuǎn)點(diǎn)調(diào)整中間點(diǎn)，線型結(jié)點(diǎn)應(yīng)先定曲線后定直線。而事實(shí)上誤差仍然難免，應(yīng)詳細(xì)記錄穿線過程的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行認(rèn)真分析，查找原因，根據(jù)全線測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，尋找如何調(diào)整中樁位置，使線型能夠達(dá)到最小誤差的最佳方案。

1.1.4 栓樁

導(dǎo)線點(diǎn)放樣的中樁如未調(diào)整，其中樁放樣記錄也是栓樁的一種辦法。如調(diào)整了，應(yīng)在導(dǎo)線點(diǎn)二次實(shí)測進(jìn)行記錄栓樁。其它騎馬樁、三角網(wǎng)等也可進(jìn)行栓樁。但無論哪種辦法，都應(yīng)考慮施工由于高填或深挖以后是否還能由其恢復(fù)中樁。

1.2 中線放樣的幾個(gè)問題

導(dǎo)線點(diǎn)丟失后，是恢復(fù)其原來點(diǎn)還是重新布設(shè)?恢復(fù)其原來點(diǎn)十分困難，測量精度和重新布設(shè)的結(jié)果是一樣的。一般來說，按照相鄰點(diǎn)通視的要求重新布設(shè)速度快，提前選點(diǎn)布設(shè)完畢隨導(dǎo)線點(diǎn)測量一次完成。

一個(gè)標(biāo)段是否可以有兩條附合導(dǎo)線，一般說來，設(shè)計(jì)單位所給的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)是整條路平差計(jì)算值，而施工單位投標(biāo)是分段中標(biāo)，中標(biāo)之后可能又分幾個(gè)單位施工，這樣測量可能也分幾段。一個(gè)標(biāo)段的附合導(dǎo)線數(shù)量往往根據(jù)監(jiān)理要求不同造成可能會(huì)有一個(gè)或一個(gè)以上的附合導(dǎo)線，造成標(biāo)段與標(biāo)段之間，施工單位與施工單位之間聯(lián)接困難。由于無法找到明文規(guī)定，監(jiān)理承包商就此往往發(fā)生分歧。有時(shí)承包商按上一次的經(jīng)驗(yàn)設(shè)一條附合導(dǎo)線，而監(jiān)理部要求設(shè)一條以上。在焦新高速公路設(shè)計(jì)文件上寫明一個(gè)標(biāo)段導(dǎo)線點(diǎn)必須全線平差計(jì)算，應(yīng)該是最佳方案。

導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)取值是用設(shè)計(jì)方所給數(shù)值，還是用承包商自己復(fù)核計(jì)算的平差結(jié)果?既使使用的相同的導(dǎo)線點(diǎn)，而由于測量時(shí)取導(dǎo)線長度不一，雖說其導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)是從某種意義來說是一個(gè)定值，但取某一段或取全線測量其結(jié)果就不一樣，此外，人的視覺誤差和儀器精密程度不同，復(fù)測的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)即使精度很高也不會(huì)與設(shè)計(jì)值相同。從道理上講，應(yīng)該取精度高的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)。而一般設(shè)計(jì)文件中并不講明其導(dǎo)線精度。在經(jīng)歷過的幾個(gè)工地，多數(shù)是根據(jù)監(jiān)理意見，有取復(fù)核后的坐標(biāo)，也有取設(shè)計(jì)方所給坐標(biāo)的，施工單位則傾向取復(fù)測后的坐標(biāo)，本文認(rèn)為設(shè)計(jì)方應(yīng)說明其導(dǎo)線精度。與復(fù)測導(dǎo)線精度相比，取精度高的一方值，以便于提高中樁放樣的精確性，減少中樁穿線的誤差。

中樁放樣是利用穿線后符合路線設(shè)計(jì)參數(shù)的中樁放樣，還是利用導(dǎo)線點(diǎn)放樣?在公路施工發(fā)展過程中，在設(shè)有導(dǎo)線這一概念之前，利用中樁放樣其它中樁可謂一統(tǒng)天下。在引入導(dǎo)線后，有的設(shè)計(jì)文件和監(jiān)理甚至說明必須用導(dǎo)線放樣所有中樁。但事實(shí)上，如果一個(gè)橋梁僅有中樁是不夠的，它必須有中線才能確定其位置。公路施工測量放樣不是單單依靠中樁，其最終是由一些主要中樁連結(jié)成線確定的。表面上看是一些中樁點(diǎn)，其實(shí)是線。該線是測量時(shí)用來控制整個(gè)路線方向和確定中線位置的，中樁是施工中應(yīng)用來放樣的，中樁放樣完畢，還必須要進(jìn)行穿線。筆者認(rèn)為，按路線設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行中樁穿線復(fù)測，其重要性大于導(dǎo)線復(fù)測重要性，導(dǎo)線是手段，中線是結(jié)果，確定路線是一條線，而不是幾個(gè)中樁。要求只用導(dǎo)線點(diǎn)放樣即不可能也不現(xiàn)實(shí)，如確定結(jié)構(gòu)物的交角，后視后是中樁而不是導(dǎo)線點(diǎn)。測量上土的邊界，不可能每層土都計(jì)算出其邊界的坐標(biāo)。中樁的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于導(dǎo)線點(diǎn)。

也有以導(dǎo)線放樣的做法，認(rèn)為這樣路線不至于偏離設(shè)計(jì)方向。根據(jù)實(shí)踐，導(dǎo)線點(diǎn)放出的中樁與設(shè)計(jì)路線技術(shù)參數(shù)總會(huì)有些偏差，直線段尤為明顯。這或許是因?yàn)槠鋵?shí)導(dǎo)線樁的坐標(biāo)是固定的，不會(huì)因測量誤差或計(jì)算改正而變化，而所得理論值與實(shí)際值的這種偏差終究會(huì)反映到所放樣的中樁上來，造成中樁與設(shè)計(jì)的偏差。

本文認(rèn)為以穿線復(fù)核后的中樁放樣，導(dǎo)線點(diǎn)放樣復(fù)核檢查相結(jié)合的方法適合于當(dāng)今的公路施工施樣，當(dāng)二者偏差不大，應(yīng)以中樁放樣為準(zhǔn)，差別較大，應(yīng)查找原因，而后確定。

導(dǎo)線樁哪個(gè)的精度高?我認(rèn)為單純的說一個(gè)導(dǎo)線樁的精度是無法說清楚的，只有看它所在的導(dǎo)線，導(dǎo)線中的已知邊樁精度最高。其它無論是GPS點(diǎn)或自設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)，其精度應(yīng)該說是相同的。

2 水準(zhǔn)測量

2.1 水準(zhǔn)測量過程

2.1.1 布設(shè)施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)

設(shè)計(jì)單位所給的水準(zhǔn)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，一般都在500m以上，施工時(shí)使用很不方便。考慮到以后路基高度，根據(jù)實(shí)地地形地貌，兼顧結(jié)構(gòu)物工程，可以沿路線方向間隔200m左右補(bǔ)置一個(gè)施工用水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)可設(shè)在附近房基、機(jī)井臺(tái)等較堅(jiān)固處，或自己埋設(shè)，并對每個(gè)加密水準(zhǔn)點(diǎn)位置做詳細(xì)記錄。

2.1.2 測量

測量嚴(yán)格按照四等水準(zhǔn)測量操作規(guī)程進(jìn)行，使用的儀器一定要經(jīng)過有關(guān)部門校核，每相鄰兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行閉合測量。加密的水準(zhǔn)點(diǎn)都要進(jìn)行閉合和復(fù)核，作好詳細(xì)的記錄。

2.1.3 計(jì)算

首先，應(yīng)該從數(shù)據(jù)上檢查是否滿足四等水準(zhǔn)的要求；而后，每兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)閉合計(jì)算，復(fù)核設(shè)計(jì)單位的所給的水準(zhǔn)點(diǎn)閉合計(jì)算，復(fù)核設(shè)計(jì)單位的所給的水準(zhǔn)點(diǎn)是否閉合。計(jì)算臨時(shí)布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)高程，整理出包含原始和自設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)高程成果表。

2.2 水準(zhǔn)放樣的問題解決

當(dāng)有兩個(gè)點(diǎn)高程不閉合時(shí)，一般有3種處理方法：a.在兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)之間設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)將閉合差均布下去，等于設(shè)幾個(gè)臺(tái)階消除閉合差；b.假設(shè)BM1，BM2，BM3，BM4連續(xù)4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，BM2與BM3不閉合，可以采用BM1和BM3閉合計(jì)算，改正BM2的高程，或者BM2與BM4閉合計(jì)算改正BM3的高程；c.BM1與BM4進(jìn)行閉合計(jì)算，改正BM2和BM3的高程。第一種方案是強(qiáng)制閉合，后兩種要視具體情況確定。當(dāng)然有條件可以用高精度水準(zhǔn)點(diǎn)檢查。

3 怎樣與其它標(biāo)段聯(lián)接

3.1 中線聯(lián)接。設(shè)計(jì)單位交樁時(shí)，應(yīng)在標(biāo)段接頭處指出兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)作為兩個(gè)標(biāo)段的共同點(diǎn)，作為前一標(biāo)段的附合導(dǎo)線已知終邊和后一個(gè)標(biāo)段的起始邊，其余依次類推。施工單位應(yīng)按照指示的附合異線的已知始邊和終邊進(jìn)行導(dǎo)線測量和計(jì)算，其坐標(biāo)不再改正。監(jiān)理還應(yīng)該指出標(biāo)段交界樁的放樣辦法，即以這兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)哪個(gè)為測站，哪個(gè)為后視點(diǎn)。有條件的還可以規(guī)定標(biāo)段頭尾一定距離范圍中樁的放樣辦法。

3.2 水準(zhǔn)聯(lián)接。監(jiān)理應(yīng)該規(guī)定某水準(zhǔn)點(diǎn)作為接頭處共同點(diǎn)，相鄰標(biāo)段接頭一定距離之內(nèi)都必須以此水準(zhǔn)點(diǎn)放樣。