高速公路路面施工高程測(cè)量工藝研究

荊 地, 郭紅霞

(鄭州測(cè)繪學(xué)校， 鄭州 450015)

高速公路路面施工高程測(cè)量工藝研究

荊 地, 郭紅霞

(鄭州測(cè)繪學(xué)校， 鄭州 450015)

針對(duì)高速公路路面施工中常見的路面高程調(diào)整的問題，結(jié)合某標(biāo)段高速路路面施工案例，提出了倍數(shù)函數(shù)曲線調(diào)整路面高程的方法，利用水準(zhǔn)儀、八輪平整度儀分別對(duì)調(diào)整后的路面橫斷面高程和平整度檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，該方法可快速確定各斷面高程調(diào)整量，對(duì)原設(shè)計(jì)標(biāo)高改變量最小，具有計(jì)算簡(jiǎn)單、節(jié)約施工成本的優(yōu)點(diǎn)；該段路面橫斷面高程合格率87%，路面平整度合格率100%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以替代三、四等水準(zhǔn)測(cè)量而應(yīng)用于高速公路高程控制測(cè)量。

高速公路；路面；高程測(cè)量；中間觀測(cè)

在高速公路路面施工過程中，高程測(cè)量的作用不可低估，它對(duì)道路的各結(jié)構(gòu)層厚度和平整度，甚至對(duì)汽車行駛安全造成直接影響。所以，在高速路路面施工過程中，路面高程精度是影響施工質(zhì)量的重要因素。目前路面施工高程控制測(cè)量較多使用三角高程測(cè)量和GPS 測(cè)量，路面施工高程測(cè)量使用四等水準(zhǔn)測(cè)量，但由于某些標(biāo)段路基施工粗糙，尤其是橋涵搭板施工，常有高程超限的情況發(fā)生。為保證路面施工質(zhì)量和行車安全，本文對(duì)路面施工過程中的高程測(cè)量工藝、高程測(cè)量精度及橋涵搭板高程超限處高程調(diào)整進(jìn)行討論。

1 高程測(cè)量工藝

1.1 高程控制測(cè)量

首級(jí)控制點(diǎn)驗(yàn)收結(jié)束后，應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢核加密，鑒于公路線狀的特點(diǎn)，高程控制宜采用附合水準(zhǔn)線路或三角高程測(cè)量[1]。中間觀測(cè)法三角高程測(cè)量可以在兩個(gè)水準(zhǔn)控制點(diǎn)不通視的情況下任意設(shè)站，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，因此，在目前高速施工中使用較多。

中間觀測(cè)法是模擬水準(zhǔn)測(cè)量而來的一種方法。將全站儀盡量架設(shè)在兩個(gè)測(cè)點(diǎn)A、B中間位置o點(diǎn)，使前后視距大致相等，以有效地消除大氣折光誤差和前后棱鏡不等高的零點(diǎn)差[2]，將地球曲率的影響降到最低；再根據(jù)三角高程測(cè)量的基本原理，進(jìn)行兩測(cè)點(diǎn)之間的高差計(jì)算：

hAO=h前+V儀-V前+f

(1)

hBO=h后+V儀-V后+f

(2)

式中：f為球差改正；V儀為儀器高；V前、V后為棱鏡高。由式(1)和式(2)計(jì)算可得A、B兩點(diǎn)間高差：

HAB=h前-h后-V前+V后

(3)

通過公式推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，該法不需要測(cè)量?jī)x器高，減少了一個(gè)誤差的來源，且可以消除前后球差改正，提高了觀測(cè)的精度[2]。

1.2 路面施工高程測(cè)量

1.2.1 樁位的確定

由于路面施工機(jī)械是攤鋪機(jī)，故高程控制樁采用可調(diào)式托盤架。為便于架設(shè)鋼絲和減少鋼絲下垂影響，縱向樁位間距不應(yīng)大于10 m，在彎道處可加密至5 m[3]；橫向中邊樁樁位應(yīng)根據(jù)施工路面寬度決定。

以某正常標(biāo)段路面施工為例，墊層和瀝青層均有1∶1的自然坡，而其他層則采用支架模板保證邊部形狀。所以，在放樣樁位時(shí)，需考慮集料滑坡以及碾壓時(shí)模板的變形對(duì)樁位的影響。為消除上述影響，控制樁一般留有距施工路面層邊緣20～30 cm的安全距離。

1.2.2 高程放樣

在樁位放樣結(jié)束后需測(cè)得各樁位實(shí)測(cè)高程H測(cè)，而后根據(jù)施工路面層設(shè)計(jì)高程、厚度、虛鋪系數(shù)、下反距離、樁位距中樁距離、路面橫坡坡度等參數(shù)來計(jì)算鋼絲的設(shè)計(jì)高程H鋼[4]。以底基層為例，按1.3的虛鋪系數(shù)和下反距離15 cm來計(jì)算架設(shè)鋼絲的設(shè)計(jì)高程：

H鋼=H墊+0.2×1.3+0.15

(4)

隨后計(jì)算樁位實(shí)測(cè)高程與鋼絲設(shè)計(jì)高高差，提供給施工人員調(diào)整鋼絲位置：

H差=H鋼-H測(cè)

(5)

計(jì)算過程應(yīng)由兩人分別計(jì)算，并進(jìn)行復(fù)核對(duì)比[3]。鋼絲調(diào)整結(jié)束后，需對(duì)鋼絲高程進(jìn)行檢測(cè)，以保證鋼絲高程調(diào)整的絕對(duì)正確。調(diào)整導(dǎo)梁時(shí)，需注意拉線的下垂，一般導(dǎo)梁高于拉線1～2 cm左右。

在進(jìn)行施工時(shí)，要隨時(shí)測(cè)量虛鋪系數(shù)、路面壓實(shí)后的高程等數(shù)據(jù)，并與前方攤鋪機(jī)保持聯(lián)系，隨時(shí)調(diào)整下反距離，以保證厚度和路面高程符合規(guī)范要求。

2 控制測(cè)量精度分析

現(xiàn)以某標(biāo)段高程控制測(cè)量中三角高程測(cè)量數(shù)據(jù)為例，對(duì)其結(jié)果精度與四等水準(zhǔn)測(cè)量精度對(duì)比。原始數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 三角高程測(cè)量原始數(shù)據(jù) m

計(jì)算可得，該線路閉合差為△h=-22 mm，而三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的閉合限差為±44 mm。

點(diǎn)位中誤差(m)=0.007 778；

直接高程誤差(m)：0.007 778；

間接高程誤差(m)：0.015 556；

高程網(wǎng)中最弱點(diǎn)為0451, 高程中誤差=0.011 000 m；

高程網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)為0451和0463, 相對(duì)點(diǎn)位中誤差=0.007 276 m；

和三、四等水準(zhǔn)測(cè)量精度指標(biāo)比較后，全站儀中間觀測(cè)法三角高程測(cè)量可代替三、四等水準(zhǔn)測(cè)量。

3 特殊情況下的路面高程調(diào)整

高速公路的路基與路面施工一般是屬于不同標(biāo)段施工，由于施工誤差的存在，搭板和橋面的高程必定與設(shè)計(jì)值不符，且一般搭板和橋面上需鋪筑瀝青中面層和表面層，為保證路面瀝青層的厚度和施工質(zhì)量，路面基層施工前應(yīng)實(shí)測(cè)所有橋面鋪裝層、涵洞搭板等高程，并與設(shè)計(jì)高程對(duì)比。當(dāng)橋面和搭板高程與設(shè)計(jì)值差值較小時(shí)，需將架設(shè)的鋼絲向橋面或搭板延伸一定距離，使路面與其精確銜接，以保證路面的行車舒適性，避免“跳車”現(xiàn)象發(fā)生[3]。

當(dāng)搭板高程高于設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)路面高程作以調(diào)整?，F(xiàn)以搭板高程高于設(shè)計(jì)值6 cm為例，給出路面高程的調(diào)整方法。

設(shè)涵洞中心樁號(hào)為K23+355，涵洞寬10 m，搭板長(zhǎng)度10 m，則高程調(diào)整量如表2所示：

調(diào)整時(shí)，每隔10 m的調(diào)整量應(yīng)成倍增加，而不是成等差增加，目的是減小高程改變的路段距離，盡可能不過多改變高程設(shè)計(jì)值。

對(duì)該層路面施工完成后橫斷面檢測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。

高速路瀝青面橫斷面高程限差為+5～-10 mm，合格率達(dá)85%即可驗(yàn)收合格，對(duì)表中數(shù)據(jù)分析可得合格率為87%，大于85%，可以視為合格。

表2 各對(duì)應(yīng)樁號(hào)高程調(diào)整

表3 橫斷面監(jiān)測(cè) mm

路面施工質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)是其平整度，對(duì)該層路面施工完成后通過八輪平整度儀檢測(cè)平整度數(shù)據(jù)如圖1所示：

圖1 平整度結(jié)果

結(jié)合圖1中數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，該段路面的平整度標(biāo)準(zhǔn)差均小于限差，路面平整度合格率100%。

此案例在涵洞兩側(cè)調(diào)整高程的路線長(zhǎng)度各為50 m；若高程調(diào)整量更大時(shí)，應(yīng)加大調(diào)整高程的路線長(zhǎng)度，以保證調(diào)整后路面縱坡坡度的平緩變化。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過精度分析可得，在高速路施工中，中間觀測(cè)法三角高程測(cè)量可以代替三、四等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程控制測(cè)量。但在測(cè)量過程中應(yīng)選擇硬地面作轉(zhuǎn)點(diǎn)，盡量使兩棱鏡等高，并輪流作為前鏡和后鏡，并將測(cè)段設(shè)成偶數(shù)站，以消除兩棱鏡不等高而產(chǎn)生的殘余誤差影響。

在施工時(shí)，中邊樁不僅控制施工路面層的高程、厚度，而且控制施工路面層的寬度。樁位放樣過程中應(yīng)考慮路面寬度和樁位安全距離，施工進(jìn)行中更應(yīng)該隨時(shí)檢測(cè)虛鋪系數(shù)和壓實(shí)后的實(shí)際高程。

當(dāng)搭板高程超出限差，又沒有辦法降低其高程的情況下，應(yīng)與路基標(biāo)、監(jiān)理、業(yè)主溝通協(xié)調(diào)后確定高程的調(diào)整量。實(shí)驗(yàn)表明，該方法可行。

[1] GB 50026-2007，工程測(cè)量規(guī)范[S].北京：中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2008.

[2] 聶讓，付濤.公路施工測(cè)量手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社,2008：132-138.

[3] FHEC-LJ-1-2007，高速公路道路工程施工測(cè)量工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2008.

[4] 唐志軍，趙欣.道路工程施工測(cè)量案例[M].北京：人民交通出版社,2010：68-72.

(責(zé)任編輯：陸俊杰)

Research on Elevation Survey Technology of Expressway Pavement Construction

JING Di， GUO Hong-xia

(Zhengzhou Surveying and Mapping School， Zhengzhou 450015， China)

Aiming at the problem of pavement height adjustment in expressway pavement construction, the method of adjusting the pavement height is put forward by using multi-function curve in combination with the construction case of a certain expressway pavement. Using the level gauge and eight-wheel flatness meter, the road surface cross-section elevation and flatness are detected. The results show that this method can quickly determine the height adjustment of each section, which has the advantages of minimum change of the original design elevation, simple calculation and saving construction cost. The final pass rate of the section is 87%, and the road surface smoothness passing rate 100%. The experiment analysis is also carried out to the triangulation height measurement accuracy of the intermediate observation method. The results show that this method can be used to replace the three or four leveling measurement in highway elevation survey.

expressway； pavement； elevation measurement； midpoint observation

2016-12-12

荊地(1986-)，男，河南新鄉(xiāng)人，主要研究方向?yàn)楦咚俟肥┕y(cè)量。

1671-6906(2017)01-0069-04

U416.2

A

10.3969/j.issn.1671-6906.2017.01.015