淺談市政道路工程施工中的測(cè)量控制

田自強(qiáng)， 袁均海， 汪小萍(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

淺談市政道路工程施工中的測(cè)量控制

田自強(qiáng)， 袁均海， 汪小萍
(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

天府新區(qū)紅星路南延線道路工程因市政工程施工環(huán)境的復(fù)雜性且受工期影響及地下管網(wǎng)、管道工程和已通車路段行人行車的的干擾，對(duì)施工測(cè)量控制提出了更高的要求。介紹了復(fù)雜環(huán)境下對(duì)市政項(xiàng)目測(cè)量控制實(shí)施的有效措施，可為類似工程提供借鑒。

市政道路工程;測(cè)量;控制

1 概述

紅星路南延線道路工程是天府新區(qū)三縱一橫基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目之一。起點(diǎn)為高新南區(qū)與雙流縣交界位置，終點(diǎn)至成都第二繞城高速，總體為南北走向，全長約18．3km。道路紅線寬60m，橫斷面結(jié)構(gòu)為:主車道22m+輔道21m+主輔分隔帶10 m+人行道7m。設(shè)計(jì)道路等級(jí)為城市快速路，路面為瀝青混凝土，設(shè)計(jì)行車速度為:主道60km/ h，輔道30km/h。地下管線布置有雨水、污水、燃?xì)?、給水、電力、通訊等管線設(shè)施。該工程具有以下特點(diǎn):

(1)準(zhǔn)備期短，開工急，工期緊。為減少工程建設(shè)對(duì)市民日常生活的干擾，市政道路建設(shè)幾乎沒有準(zhǔn)備時(shí)間，進(jìn)場(chǎng)急，開工急，對(duì)施工工期要求又特別嚴(yán)格。工程只能提前，不能推后，成為市政道路工程的特點(diǎn)之一。

(2)施工場(chǎng)地狹窄，干擾大。由于市政道路一般都在城市中的大街小巷內(nèi)施工，施工區(qū)域狹窄，車輛、行人多，對(duì)工程施工的影響較大。對(duì)測(cè)量工作而言，城市內(nèi)高樓林立，車輛、行人穿梭，通視條件較差，工作難度隨之加大。

(3)地下管線復(fù)雜，施工難度大。在城市道路工程建設(shè)實(shí)施中，經(jīng)常會(huì)遇到地下的供熱、給水、排水、電力、通訊、輸氣等管道管線位置不明的情況，若盲目進(jìn)行施工，很有可能損壞或挖斷管線，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，同時(shí)也會(huì)給工程的進(jìn)度造成負(fù)面影響。所以，對(duì)工程施工工藝要求更為嚴(yán)格和復(fù)雜，施工難度相對(duì)較大。

(4)地質(zhì)條件影響大。市政道路中的排水工程經(jīng)常會(huì)深埋地下幾米、甚至十幾米以上，對(duì)測(cè)量控制提出了更高的要求。

2 市政道路工程施工中的控制測(cè)量

控制網(wǎng)具有控制全局、限制測(cè)量誤差累積的作用，是各項(xiàng)測(cè)量和工程施工的工作依據(jù)?？刂茰y(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量，是整個(gè)工程施工時(shí)測(cè)量控制的基礎(chǔ)。

2．1 平面控制測(cè)量——GPS的應(yīng)用

在市政道路施工中，因?yàn)檐囕v、人員的干擾及高層建筑物的影響，通視條件較差，若使用傳統(tǒng)的全站儀導(dǎo)線測(cè)量布設(shè)控制網(wǎng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且精度得不到保障。隨著科技的發(fā)展，GPS的廣泛應(yīng)用使得市政道路施工中的控制測(cè)量簡單化。GPS的全稱是衛(wèi)星測(cè)時(shí)導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)由空間GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)及用戶設(shè)備、GPS接收機(jī)三大部分組成。隨著科技進(jìn)步，該系統(tǒng)的可用性、安全性及可靠性不斷得到改善，使得GPS開始廣泛應(yīng)用于各種運(yùn)載工具的導(dǎo)航定位以及高精度的大地測(cè)量、精密工程測(cè)量等領(lǐng)域。GPS在工程應(yīng)用中具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、測(cè)站間無須通視(選點(diǎn)靈活)、操作簡單、全球全天候測(cè)量等特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高了工程測(cè)量的工作效率和工作精度。在工程中應(yīng)用較多的主要是靜態(tài)相對(duì)定位(載波相位靜態(tài)相對(duì)定位)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位(RTK)兩種。

紅星路南延線道路工程因設(shè)計(jì)院提供的控制點(diǎn)的數(shù)量不能滿足施工時(shí)的測(cè)量要求，需對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行重新加密。鑒于控制點(diǎn)的精度要求高，因此而選擇了靜態(tài)定位測(cè)量。首先將兩臺(tái)儀器架設(shè)在兩個(gè)已知點(diǎn)上，再將其他儀器架設(shè)在需要加密的未知點(diǎn)上，同時(shí)開機(jī)觀測(cè)時(shí)間大于45min，如此實(shí)施得到的測(cè)量的精度和可靠性很高(可達(dá)5mm +1ppm)。觀測(cè)時(shí)要特別注意:儀器要架設(shè)牢靠，對(duì)中整平，點(diǎn)名和儀器編號(hào)核對(duì)正確，電池電量充足，對(duì)儀器上部不要遮擋，不要在高壓線和高層建筑物附近設(shè)點(diǎn)，開啟儀器靜態(tài)觀測(cè)模式，密切監(jiān)視觀測(cè)儀器的狀態(tài)。

不可否認(rèn)，GPS在市政道路施工中同樣存在許多不足和缺點(diǎn)。一是城市高層建筑對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的影響很大;二是靜態(tài)觀測(cè)后數(shù)據(jù)不能及時(shí)計(jì)算，將造成計(jì)算后精度不合格需重新測(cè)量的情況出現(xiàn)。

2．2 高程控制測(cè)量

雖然GPS具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在高程控制測(cè)量中，GPS的高程誤差很大且根據(jù)測(cè)點(diǎn)周圍的干擾情況和不同時(shí)間點(diǎn)的差別，高程誤差沒有固定值，故GPS靜態(tài)觀測(cè)在高程控制測(cè)量中不能滿足精度要求，因而需要采取以下兩種方式。

(1)水準(zhǔn)高程測(cè)量。

水準(zhǔn)測(cè)量因其方法簡單，易于操作且精度可靠，一直以來做為測(cè)量地面高程的主要方法之一。水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，借助于帶有分化的水準(zhǔn)尺直接測(cè)定地面上兩點(diǎn)間的高差，然后根據(jù)已知點(diǎn)高程和測(cè)得的高差推算出未知點(diǎn)的高程。在布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，通常采用的水準(zhǔn)路線有閉合水準(zhǔn)路線和附合水準(zhǔn)路線兩種。閉合水準(zhǔn)路線是由已知點(diǎn)BM1～待測(cè)點(diǎn)A～待測(cè)點(diǎn)B～……待測(cè)點(diǎn)N～已知點(diǎn)BM1的測(cè)量路線。附合水準(zhǔn)路線是由BM1～待測(cè)點(diǎn)A～待測(cè)點(diǎn)B～……待測(cè)點(diǎn)N～已知點(diǎn)BM2的測(cè)量路線。

由于在城市中布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)干擾較大，施工場(chǎng)地有限等，應(yīng)盡可能選擇人流、車流少，不易破壞且相對(duì)固定的地方埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)在施工中被破壞后要及時(shí)加設(shè)，還需定期復(fù)測(cè)，以防止其沉降、變形，確保水準(zhǔn)點(diǎn)精度。

雖然水準(zhǔn)測(cè)量具有精度高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)在高程測(cè)量中常用的方法之一。但是，水準(zhǔn)測(cè)量工作量大且受地形起伏限制，視距短，特別是在城市中測(cè)量時(shí)，工作量成倍增加，效率較低。

(2)三角高程測(cè)量。

三角高程測(cè)量是三角函數(shù)在測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用。其原理是用全站儀觀測(cè)兩點(diǎn)間的距離(斜距)和天頂距(或高度角)，用直角三角函數(shù)求定兩點(diǎn)間高差的方法。其公式為:高差h=斜距L× sin高度角θ，或:高差h=斜距L×cos天頂距θ。其觀測(cè)方法簡單，受地形條件限制小，是測(cè)定控制點(diǎn)高程的基本方法之一。就市政工程而言，三角高程測(cè)量具有選點(diǎn)靈活，受外界干擾小、視距較長、測(cè)量工作量小等優(yōu)點(diǎn)。為確保在城市中作業(yè)時(shí)能保證其測(cè)量精度，應(yīng)注意城市中汽車發(fā)熱、路面折光、人流穿行等因素對(duì)角度觀測(cè)的影響，避免在車流高峰期和正午溫度較高時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

3 施工中的測(cè)量放樣

3．1 道路軸線及高程控制

在道路工程施工中，會(huì)對(duì)軸線進(jìn)行反復(fù)、多次放樣，特別是在高填方和高挖方地段，道路軸線、邊線、開挖或回填線的測(cè)量放樣工作量很大。道路工程施工時(shí)，無論是最初的清表、開挖回填或是最后一道工序的路面結(jié)構(gòu)層都會(huì)采取分段同時(shí)開工、最終全線貫通的施工方法，因此，道路軸線、路基路面的高程控制精度是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求將直接影響道路的整體質(zhì)量。近年來，GPS在工程建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，不但減輕了測(cè)量放樣的工作量，同時(shí)也在很大程度上提高了道路軸線的精準(zhǔn)度。GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量模式下瞬時(shí)點(diǎn)位精度可達(dá)平面1 cm+1ppm、高程2cm+1ppm，而且沒有誤差累計(jì)，在路基施工階段，完全能夠滿足施工精度的要求。

(1)GPS基準(zhǔn)站的架設(shè)。

GPS基準(zhǔn)站可根據(jù)工作需要任意架設(shè)在不同位置，既可以架設(shè)在空曠的位置，也可以在相對(duì)地勢(shì)比較高的位置，或者是離測(cè)區(qū)或控制點(diǎn)比較近的位置且不需要嚴(yán)格對(duì)中整平，只需將基準(zhǔn)站固定即可;移動(dòng)站則需通過點(diǎn)校正后的參數(shù)轉(zhuǎn)化后進(jìn)行測(cè)量。

(2)GPS道路放樣。

測(cè)量放樣前，將道路曲線要素輸入至GPS移動(dòng)站手簿中，通過儀器自有程序進(jìn)行計(jì)算后，就能輕松地對(duì)道路中線、邊線、高程及里程樁號(hào)進(jìn)行放樣測(cè)量。具體操作步驟以南方測(cè)繪的S730手簿為例:打開“工程之星”后，在“輸入”目錄下的“道路設(shè)計(jì)”中輸入曲線要素(有交點(diǎn)模式和元素模式可選)并保存，然后打開“測(cè)量”目錄下的“道路放樣”，找到之前保存的道路曲線要素，即可對(duì)道路進(jìn)行測(cè)量放樣。

(3)在市政道路工程中GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng):

①在市政工程中，因?yàn)樾盘?hào)干擾大，設(shè)站時(shí)應(yīng)調(diào)整好電臺(tái)發(fā)射信號(hào)，不要與其他GPS信號(hào)互相干擾。

②要選擇空曠、地勢(shì)相對(duì)較高、離高壓線或信號(hào)塔較遠(yuǎn)的地方架設(shè)基站?；疽坏┘茉O(shè)，就不能再移動(dòng)或關(guān)閉，若移動(dòng)或關(guān)閉后需重新校正點(diǎn)位。

③已知點(diǎn)最好分布在整個(gè)作業(yè)區(qū)域的邊緣，能控制整個(gè)區(qū)域。例如，用四個(gè)點(diǎn)做點(diǎn)校正時(shí)，測(cè)量作業(yè)的區(qū)域最好在由這四個(gè)點(diǎn)連成的四邊形內(nèi)部。

④小范圍測(cè)量時(shí)，可以使用單點(diǎn)校正;長距離、大范圍測(cè)量時(shí)，就必須采用至少兩點(diǎn)或多點(diǎn)校正。單點(diǎn)校正僅在校正點(diǎn)附近的精度高，隨著距離的加大，誤差會(huì)越來越大。

⑤遇到建筑物或高大樹木遮擋信號(hào)的情況時(shí)，要耐心等待或挪動(dòng)測(cè)點(diǎn)，不要在非固定解的情況下測(cè)量放線。

3．2 橋梁及涵洞工程的施工放樣

橋梁、涵洞工程施工時(shí)，需要單獨(dú)為其布設(shè)一套控制點(diǎn)，其精度要求要達(dá)到整條線路首級(jí)控制點(diǎn)的精度，以確保橋梁及涵洞的位置準(zhǔn)確。橋涵放樣時(shí)，平面位置采用全站儀進(jìn)行放樣;橋梁高程控制時(shí)，重點(diǎn)部位采用水準(zhǔn)儀控制高程，如蓋梁、支座墊石以及橋面鋪裝等，其余下部結(jié)構(gòu)可以用三角高程代替水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程控制。

橋梁、涵洞在道路直線段時(shí)，為便于測(cè)量控制，可以單獨(dú)為其設(shè)置一套相對(duì)坐標(biāo)，以減少測(cè)量中的計(jì)算量，并可更直觀、準(zhǔn)確地觀測(cè)到每一施工部位的樁號(hào)及偏距?？筛鶕?jù)以下公式將控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為施工坐標(biāo):

式中 X、Y分別為待算點(diǎn)的施工坐標(biāo)值;α為軸線方向方位角;Xo、Yo分別為施工坐標(biāo)系原點(diǎn)(或起算點(diǎn))的施工坐標(biāo)值;△X為待算點(diǎn)大地坐標(biāo)X值和起算點(diǎn)大地坐標(biāo)X值的差值(X增量);△y為待算點(diǎn)大地坐標(biāo)Y值和起算點(diǎn)大地坐標(biāo)Y值的差值(Y增量)。

3．3 溝槽開挖及管道安裝的測(cè)量控制

市政工程中地下管網(wǎng)施工時(shí)的測(cè)量控制對(duì)測(cè)量工作來說是其重點(diǎn)與難點(diǎn)。開挖前，應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行中線定位，在起點(diǎn)、終點(diǎn)、平面折點(diǎn)、豎向折點(diǎn)及直線段的控制點(diǎn)等位置測(cè)設(shè)中心樁并撒白灰線。在測(cè)設(shè)中心線的同時(shí)，要計(jì)算地面實(shí)際高程點(diǎn)和設(shè)計(jì)溝底高程的高差，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和方案要求的開挖坡比計(jì)算出實(shí)際開口線。溝槽開挖過程中，要及時(shí)核對(duì)中線、高程、開挖坡比、溝槽下口線、溝槽縱坡等。

溝槽開挖前，采用GPS對(duì)中線和開口線進(jìn)行放樣。開挖過程中，用全站儀對(duì)溝槽的各個(gè)部位進(jìn)行檢查測(cè)量。管道安裝時(shí)，軸線依然采用全站儀進(jìn)行放樣，并按規(guī)范要求測(cè)出里程樁號(hào)，高程用水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制。如果是深溝槽或水準(zhǔn)儀無法直接觀測(cè)時(shí)，可采用全站儀三角高程(正倒鏡觀測(cè)豎直角計(jì)算高程)的方法將高程點(diǎn)引至溝槽底部再進(jìn)行高程控制。

4 結(jié)語

市政道路工程建設(shè)的快節(jié)奏和繁雜的施工工序給測(cè)量工作提出了很高的要求和更大的挑戰(zhàn)。隨著科技的發(fā)展，測(cè)量工作從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理更為自動(dòng)化，外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)計(jì)算已沒有明確的界線，測(cè)量儀器的精度也更加的可靠、功能更為全面。在施工時(shí)，只有選擇適合的測(cè)量儀器，采用有效的施測(cè)方法，才能更好地提高工作效率和測(cè)量精度，更好地服務(wù)于工程建設(shè)。

(責(zé)任編輯:李燕輝)

U415．6;［TU997］;TV522

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1001-2184(2015)01-0016-03

田自強(qiáng)(1985-)，男，甘肅通渭人，助理工程師，從事水利水電、市政工程施工測(cè)量工作;

袁均海1990-)，男，四川瀘州人，技術(shù)員，從事水利水電、市政工程施工測(cè)量工作;

汪小萍(1970-)，女，四川彭山人，中級(jí)技師，從事水利水電、市政工程施工測(cè)量工作．

2014-12-05