飛機場特殊高邊坡的填筑施工放樣技術研究

徐祥瑞

（空軍工程設計研究局，北京，100068）

飛機場特殊高邊坡的填筑施工放樣技術研究

徐祥瑞

（空軍工程設計研究局，北京，100068）

飛機場的特殊高邊坡填筑施工放樣技術是一項復雜的工程。施工放樣有兩個難點，一是坡度和坡比；二是飛機場填筑的高邊坡與跑道的軸線不平行。本文研究建立了合理的平面空間方程，據此計算施工高邊坡的坡度比，最后列出方程計算施工放樣的參數。這種方法的實施使得高邊坡的施工達到了較好的填筑效果，工作方法簡單，方式高效、便捷，施工放樣所得到的數據比較可靠、準確。

飛機場特殊高邊坡；飛機場跑道不平行軸線；平面方程；高邊坡坡度比；施工放樣計算

引言

改革開放三十多年來，我國民航業(yè)取得了巨大進步，機場作為必要的基礎設施也達到了一定水平。我國大部分地區(qū)都有很多山地，給機場的建設帶來了一定的難度。山地機場的建設，是現代我國機場建設的發(fā)展趨勢。騰沖機場、五橋機場、臨滄機場、攀枝花機場等，都是山地機場建設的案例。山地機場建設最大的困難就是特殊高邊坡的填筑施工［1，2］。平原機場的建設中相對比較簡單，沒有特殊的高邊坡填筑施工放樣的要求。

本文重點分析山地機場高邊坡的填筑施工放樣技術，其中包括高邊坡的施工過程、測量技術、計算過程等。

1 機場高邊坡施工放樣技術

機場特殊高邊坡填筑施工放樣技術是一項難度較大的工程。填筑高邊坡從地面開始施工，一級坡高度為10 m，二級坡高度為20 m。以此類推，高邊坡的中間還設置有2～5 m的寬平臺馬道，再往上構成層級的多個坡，級坡依次延伸至坡頂，形成特殊的高邊坡。機場高邊坡在施工時，通常把跑道縱向定為P坐標，軸向定為H坐標，用軸向P和縱向H表示，以20 m作為一個單位長度。P-H坐標主要用來表示高邊坡的高度和寬度，方便使用。在實際的高邊坡施工測量計算時，通常都要將P-H坐標換算成以1 m為單位的直角坐標系y-x坐標。

1.1任意測量點放樣法

在山地機場高邊坡地填筑中，一般從高邊坡的坡底線開始填筑，填筑多層，每層填筑的厚度為30 cm左右，對填筑的硬度、填充度都有所要求。填筑過程中需要用機械碾壓夯實，填充度達到規(guī)定的要求后，再進行下一層填筑，然后再重復上面的工序。在一般的施工中，每填筑三層后，都需要專業(yè)的測量人員對高邊坡的坡度進行測量，符合要求后再繼續(xù)下三層的填筑［3］。隨著測量技術的不斷更新和進步，坡度的測量也得到了精確提升。

全站儀是一種機場高邊坡的特殊測量工具。隨著全站儀的使用，其測距離、測角度精度都非常高，而且不會累積過多誤差，單點測量的施工放樣誤差是檢測的允許偏差，這也是坡度測量的不成文規(guī)定。與傳統的測量技術相比，新的測量技術對施工放樣人員來說，由于測量精度較高，能夠容許一定的偏差，高邊坡的施工放樣也比以前容易很多，現在的高邊坡施工放樣多采用一站式的測量方式，在施工放樣時，通過高邊坡坡外任意一個測量點，就可以根據測量值計算得出精確的數據來確定施工放樣的準確度是否達到設計的要求值，我們稱這種施工放樣的方法為任意測量點放樣法，它的優(yōu)點是工作效率較高、靈活性較強。因而這種施工放樣方法可用于整個高邊坡的實際設計施工測量，在施工中代替了以前的多次測量再計算的方法，在現代的高邊坡施工放樣中得以廣泛應用。但該方法也有不足之處，就是在機場高邊坡的坡頂線與跑道軸線不平行時將難以測量和計算，因此這種方法不適用于不平行的高邊坡填筑的施工放樣。

1.2坡頂線平行和不平行于機場縱軸線放樣的比較分析

討論同一級高邊坡，只是它們坡頂線平行和不平行于機場縱軸線這兩種情況，設已知在某機場高邊坡施工的其中一層水平面上，在靠近坡口的邊線處測量一個點E，它的直角坐標系為（x測，y測，z測），在高邊坡的坡頂線處與其相對一個點的設計直角坐標系坐標為Q（x設，y設，z設）， 高邊坡坡度的下降方向為直角坐標系x 坐標的減小方向［4］。具體分析如下：

（1）坡頂線平行于機場縱軸線 P

假設高邊坡的軸向坡度為3%，縱向坡度比為1:3，放樣和計算如下：

第一步，測點計算：

△x=x測-x放

x放=x設-3（z設-z測）

第二步，因為高邊坡的坡頂線與軸線P處于平行狀態(tài)，測量人員不用考慮軸線的相對位置，只需要根據△x值得大小，并根據坡頂線的位置，把測量點在垂直于坡口線的地方往內或外移動，測出量距為△x。因為坡頂線與軸線平行，所以測量的放樣點中只有y坐標具有一地的誤差系數，若取△y的最大誤差為0.4 m，根據公式計算誤差范圍為0.4×3%= 0.012 m，這個誤差值遠小于高邊坡施工高程差±50 mm的范圍。由于高邊坡的坡頂線頂線與跑道軸線 P平行，影響坡口線的測量值得就只剩下以 H 坐標即直角坐標系 x 坐標，所以可以忽略△y的誤差值。經過對第一種情況的分析，可以得出以下結論：只需測量一個數值，由于有平行量的存在，所以參考方向放樣過程變得簡單。

（2）坡頂線不平行于機場縱軸線P

假設高邊坡的坡面上軸線P與縱向H軸向的坡度比仍為1:3，則高邊坡放樣計算過程如下：

第一步，測點計算：

△x=x測-x放， x放=x設-3（z設-z測），

△y=y測-y放， y放=y設-3（z設-z測），

第二步，測量距標定放樣的測量員需要做的工作比第一種情況工作量大，需要根據變量△x和△y的數值及符號，沿H軸向測量距離數值為△x，沿P軸向測量距離為△y。因為高邊坡的坡口線與軸線P不平行，需要測量的距離就沒有提供參考的方向，需要有經驗的測量員自己選取合適的測量點進行測量，所以得出的數據誤差比較大。按照0.3 m的最大誤差放樣計算，根據計算公式：0.3÷3=0.1 m，即△x值、△y值的誤差為0.1 m，那么△x值、△y值加起來對高程的誤差為 0.20 m，將遠超過0.05 m的高程規(guī)定范圍。因此，一次測量值不能滿足施工放樣，還需進行第二次施工放樣及計算，在實際的高邊坡的施工放樣中，將會需要經過幾次的放樣及計算，得出每一次計算的數值，再求平均值。經過對第二種情況的分析，得出以下總結：需要測量兩個或兩個以上的實際距離，不能確定邊坡參考方向，施工放樣相對困難。

1.3解決方案

由于不平行情況放樣難的問題，在實際的施工中，一般都把高邊坡的邊坡線設計地與機場跑道的軸線平行。但還是存在一定的特殊情況，因為機場軸線與高邊坡不平行導致放樣找點難的狀況，將會很大程度導航的降低施工的進度。我們將尋找新的方法把第二種不平行情況轉化為第一種平行情況，降低施工放樣的難度；為了解決這個難題，我們使用求邊坡法向線坡比和邊坡空間平面方程來完成。具體方法就是根據設計邊坡的三維空間平面列出計算方程，在通過測量實際值，把實際測量的坐標值代入空間平面方程中求出其對應的設計高程z 設，在比較設計值與實際值，從而得出它們的誤差值，再通過誤差值調節(jié)實際的設計。通過計算設計邊坡坡頂線的法向線坡比，從而計算出放樣點在法向線上往參考方向移動的距離。這個方法雖然比較復雜，但是比較方便計算，不用確定 x、y 的坐標參考方向和實際測量值量△x、△y的大小和方向，它最大的特點就是可以與平行軸線邊坡放樣差不多，只需確定一個量距，可以確定參考方向， 施工放樣較為簡單，很大程度上解決了與機場軸線不平行的高邊坡放樣難以確定測量點的問題。

2 機場高邊坡的坡頂線法向線坡比

計算高邊坡坡頂線的法向線坡比是施工放樣的重點，它的精確度將會影響坡度的確定。當高邊坡的坡頂線與軸向線平行時，其坡頂線的法向線為軸向基線，那么它的法向線坡比就是軸向線的法向線坡比。平行情況的法向線比較容易確定，而不平行情況的法向線比是施工放樣難點。當高邊坡的坡頂線與軸向線不平行時，其法向線的坡比就要通過計算進行確定，這里將不做贅述。

3 高邊坡填筑施工放樣改進效果

隨著科技和數理計算方法的發(fā)展，新方法在機場高邊坡填筑施工放樣技術中得到廣泛應用，施工放樣的難度也進一步下降，解決了高邊坡的施工技術難題，因此施工放樣效率得到了提高。主要體現在四個方面：

（1） 很大程度上降低了數據測量人員和計算人員工作量和工作難度，大大減少了其中的數據計算和設計技術判斷環(huán)節(jié)，降低了施工過程的誤差，提升了工作效率。

（2） 測量人員只需要根據一個實際值，就可以確定參考方向，向平行于軸線、垂直于坡頂線移動，不需要確定多個放樣點，不需要多次計算數據，就可以有效減小誤差，得出結論。還可以減輕工作人員的勞動量。

（3） 加快施工作業(yè)速度，提高施工精準度，原計劃預計2個小時施工放樣完成的一段邊坡，在使用新方法后時間大幅減少，高邊坡施工放樣的時間降低到40分鐘內。

（4） 由于大大降低了施工放樣時間，戶外作業(yè)環(huán)造成的環(huán)境破壞程度也大大降低，提高了施工作業(yè)的質量。

4 結語

現代機場為了遠離人們居住的地區(qū)，大多數會選擇偏遠的山區(qū)作為機場，而山地較多的地方將會提升機場建設的困難程度，因此，隨著山地機場的建設，機場特殊高邊坡的填筑施工放樣技術也須全面提高，才能適用于現代化機場建設。山地建設機場還有一個重要的因素——環(huán)境破壞，由于工程較大，大量的植被遭到毀壞；也有的地方由于環(huán)境因素導致施工條件較為惡劣，施工人員很難避開惡劣的條件，因此需要在施工放樣技術方面去下手，完成實際工程的建設。要求施工人員結合實際，設計制作三維空間平面，列出計算方程，以邊坡法向線的坡比為重點，解決高邊坡的坡頂線不平行于軸向線的難題，發(fā)揮施工人員的潛力，解決施工放樣的問題。本文通過多個方面、多個角度、多種方法，分析計算了施工放樣中將會遇到的技術難題，為實際施工人員在施工中探明了方向。運用新方法解決施工中的難題，獲得了一系列的施工效果。

［1］民用機場飛行區(qū)土（石）方與道面基礎施工技術規(guī)范［S］. MH5014-2002.

［2］民用機場飛行區(qū)工程竣工驗收質量檢驗評定標準［S］. MHJ5007-2000.

［3］民用機場飛行區(qū)技術標準［S］. MH5001-2006.

［4］同濟大學數學教研室. 高等數學［M］. 北京: 高等教育出版社，1982.

Layout Survey of Special High Side Slope on Fill Construction of on Airport

Xiangrui Xu（The Air Force Engineering Research Institute， Beijing， 100068， China）

High fill construction side slope are unparallel to airport axis. There are two difficulties - scale ratio and layout survey. By establishing the spatial plane equations， calculating the scale ratio of normal direction on the top line of slope， programming and locating， the effect of this method is obvious. Also， it is simple and of high efficiency， accuracy and certainty. Data of layout calculation are adequate.

Airport； Unparallel High Side Slope of Normal Aspect； Spatial Plane Equations； Gradient Scale of Normal Line； Calculation of Staking-out

TU-02

A

2095-8412 （2016） 04-632-03

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.013

徐祥瑞（1982-），男，職稱：工程師，研究方向：機場工程。E-mail: 13581579789@139.com