GPS配合水準(zhǔn)儀在道路施工中的應(yīng)用

徐 建

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

GPS配合水準(zhǔn)儀在道路施工中的應(yīng)用

徐 建

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

本文結(jié)合馬里巴杜谷-巴弗拉貝公路工程項(xiàng)目道路施工實(shí)例，淺談GPS配合水準(zhǔn)儀在道路施工中的應(yīng)用。

GPS 水準(zhǔn)儀 道路邊樁 高程 平面設(shè)計(jì) 地形圖測(cè)量

GPS特別適合道路戰(zhàn)線長(zhǎng)，施工段分散的道路施工放樣，剛好符合馬里巴杜谷-巴弗拉貝公路工程特點(diǎn)。但GPS高程測(cè)量不能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，故配合水準(zhǔn)儀測(cè)量高程能夠又快又好地滿足施工要求。為此我項(xiàng)目部采購了3臺(tái)型號(hào)為中海達(dá)V30的GPS和4臺(tái)型號(hào)為DSZ3-A32X的水準(zhǔn)儀。

1 工程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目是由馬里當(dāng)?shù)匾患页邪踢M(jìn)行施工，但由于該施工單位進(jìn)度滯后，政府已經(jīng)叫其停工。因此政府決定將該項(xiàng)目進(jìn)行重新招標(biāo)，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行完善。本次招標(biāo)施工長(zhǎng)度約83km，但83km并不集中，幾乎分布于整個(gè)原路線(147km)沿線，標(biāo)尾32km幾乎沒有動(dòng)工，僅做了清表。

2 GPS在施工中的應(yīng)用

2.1 GPS參數(shù)的計(jì)算

在控制網(wǎng)建立完畢成果合格審批后，將GPS架設(shè)在任意地點(diǎn)(最好設(shè)立在營(yíng)地附近空曠地)靜置30min以上，建立一個(gè)項(xiàng)目文件名方便以后存儲(chǔ)編輯數(shù)據(jù)，如：PK52+414-PK57+000、PK68+150-PK72+225、PK167+400-PK199+709等。在GPS參數(shù)投影項(xiàng)目中設(shè)置當(dāng)?shù)刂醒胱游缇€參數(shù)，本項(xiàng)目地處東經(jīng)11°左右，故中央子午線設(shè)置為009∶00∶00.0000E；橢球WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)中先將橢球源設(shè)置成WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)貦E球設(shè)置成北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下依次測(cè)量道路沿線控制點(diǎn)坐標(biāo)并做好記錄(可在道路沿線均勻地選取幾個(gè)有代表性的點(diǎn))；平面轉(zhuǎn)換選擇四參數(shù)轉(zhuǎn)換；高程擬合選擇固定差改正；最后將WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)高程輸入源點(diǎn)(此前可按原編號(hào)存入GPS手薄中)，目標(biāo)坐標(biāo)輸入控制網(wǎng)成果坐標(biāo)高程，依次將所有的點(diǎn)添加后保存文件。

2.2 道路平面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

根據(jù)業(yè)主要求，新建道路擬建在原有道路上，故現(xiàn)需要將原有道路中線平面位置測(cè)量出來。利用GPS(事先計(jì)算好控制網(wǎng)相關(guān)轉(zhuǎn)換參數(shù))電臺(tái)發(fā)射距離遠(yuǎn)、轉(zhuǎn)站少、平面精度高的特點(diǎn)，將GPS架設(shè)在已完成的控制點(diǎn)上，用鋼尺分出原有道路中線，用GPS采集道路中線X、Y坐標(biāo)依次編號(hào)1、2、3、4……n、n+1、ZD并做好詳細(xì)記錄，選線盡量避免穿過高山、密林、地質(zhì)條件差、文物古跡、建筑密集、構(gòu)筑物(鐵路)，必須穿越的做好標(biāo)記。

將外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)下載至電腦后存儲(chǔ)為.dat格式，并導(dǎo)入到CAD中，根據(jù)導(dǎo)入中線點(diǎn)將道路連接成一條條直線，最后確定道路起點(diǎn)、各個(gè)交點(diǎn)(IP1、IP2、IP3……)、終點(diǎn)坐標(biāo)(如圖1)，做好記錄。

圖1 道路中線測(cè)點(diǎn)布置示意

利用道路之星或其它道路設(shè)計(jì)軟件配合EXCEL表格設(shè)計(jì)出道路中軸線，交點(diǎn)處設(shè)置合理的圓曲線或者圓曲線搭配緩和曲線，詳見表1。

表1 道路中軸線設(shè)計(jì)

將表1中的數(shù)據(jù)輸入到GPS第6項(xiàng)道路中，依次點(diǎn)擊道路放樣、平斷面編輯，選擇1交點(diǎn)法(交點(diǎn)法最方便簡(jiǎn)捷)，再點(diǎn)擊左下角“加號(hào)”依次添加各交點(diǎn)的名稱、交點(diǎn)X、交點(diǎn)Y、交點(diǎn)里程、圓曲線半徑、第一緩和曲線長(zhǎng)、第二緩和曲線長(zhǎng)，最后保存在手薄，如圖2所示。也可以自己用文本文檔編輯后保存為后綴.PHI格式的文件，編輯方式如下：

Name，X，Y，Station，Radius，Length of spiral in，Length of spiral out

QD，1515328.9183，328080.3613，167484.584，0，0，0

IP1，1515471.9447，327717.9826，167856.746，459.3807，195.916，195.916

IP2，1515755.3602，327444.0423，168246.68，600，0，0

IP3，1516101.5251，326961.5252，168840.233，450，0，0

IP4，1517054.7055，326211.7447，170052.119，300，0，0

IP5，1517514.6922，325429.1483，170958.574，600，0，0

IP6，1518660.1983，325001.5625，172164.634，600，0，0

……

ZD，1520680.7520，322483.8170，175495.753，0，0，0

圖2 平斷面編輯

道路平斷面設(shè)計(jì)編輯完成后，GPS手薄會(huì)顯示當(dāng)前點(diǎn)的樁號(hào)、距中，用其放樣出新建道路中軸線，每25m用木樁標(biāo)定一個(gè)中軸線點(diǎn)，曲線適當(dāng)加密，完成后請(qǐng)測(cè)量監(jiān)理工程師一同在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一步工作，如有異議雙方協(xié)商確定最終位置。

軸線最終確定后，將平斷面設(shè)計(jì)做出相應(yīng)修改，并將左右側(cè)邊樁放樣在擬建道路兩側(cè)每間隔25m左右側(cè)各打2根木樁，距中分別為-20m、-12m、12m、20m，并將該點(diǎn)的信息寫在木樁側(cè)面，如“PK165+500//20m”(樁號(hào)//至軸線距離)。

2.3 縱斷面設(shè)計(jì)的編輯

GPS也可以進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)的編輯，進(jìn)入手薄第6項(xiàng)道路，依次點(diǎn)擊道路放樣、縱斷面編輯、再點(diǎn)擊左下角“加號(hào)”依次添加邊坡點(diǎn)里程、高程、交點(diǎn)前一段坡比、交點(diǎn)后一段坡比、豎曲線半徑，最后保存在手薄中，如圖3所示。也可以自己用文本文檔編輯后保存為后綴.PVI格式的文件，編輯方式如下：

S，H，i1，i2，R

167400，152.57，0，0.001，0.0001

167650，152.82，0.001，-0.004，10000

167850，152.02，-0.004，0.015，10000

168025，154.645，0.015，0.027，10000

168150，158.02，0.027，-0.005，0.0001

注意，在編輯過程中豎曲線半徑不能為0，可以用0.0001代替。

圖3 縱斷面編輯

2.4 地形圖測(cè)量中的應(yīng)用

利用GPS進(jìn)行地形測(cè)量不受視線、地形起伏的干擾，測(cè)量十分方便，只需在GPS測(cè)量模式下，將GPS豎立在待測(cè)點(diǎn)上，連續(xù)按兩次Enter鍵，輸入點(diǎn)的編號(hào)(之后會(huì)自動(dòng)累加)。外業(yè)測(cè)量結(jié)束后，進(jìn)入手薄第5測(cè)量界面，點(diǎn)擊左下角測(cè)量列表，將文件保存為.dat和.CSV文件后倒入到電腦中，并注明測(cè)量設(shè)站點(diǎn)名、測(cè)量時(shí)間、內(nèi)容、參與人員。測(cè)量中對(duì)建構(gòu)筑物、特殊地物地貌的編號(hào)做好詳細(xì)記錄，在CASS成圖時(shí)用對(duì)應(yīng)的符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。

道路橫斷面測(cè)量按1∶500地形圖要求進(jìn)行測(cè)量，橫斷面測(cè)量寬度一般為道路中線左右側(cè)10m即可(道路寬度5m、平均填高1m、邊坡1∶1.5，計(jì)算理論寬度6.5m)，低洼地段適當(dāng)加寬。根據(jù)已放樣好的邊樁能很快很好地完成道路橫斷面的測(cè)量，道路橫斷面測(cè)量決定了之后道路縱斷面設(shè)計(jì)及工程量多少，一定要認(rèn)真仔細(xì)，能夠真實(shí)準(zhǔn)確地反映出現(xiàn)場(chǎng)地貌特征。測(cè)量時(shí)邀請(qǐng)測(cè)量監(jiān)理一同工作，測(cè)量數(shù)據(jù)請(qǐng)測(cè)量監(jiān)理工程師確認(rèn)。

2.5 道路施工階段中的應(yīng)用

在填方較高的路段可以使用GPS進(jìn)行放樣，由于它可以直觀地讀出道路的樁號(hào)、距中、高程，所以能很快地計(jì)算出路基填筑坡腳和填土高度。

路基填筑接近路床之后就不再使用GPS進(jìn)行放樣了，用30m或50m鋼尺和放樣好的邊樁恢復(fù)道路中線位置，再利用水準(zhǔn)儀測(cè)量路基高程h，可以計(jì)算出道路填筑邊線位置D=5.6+(H-h)×p+L，其中H為設(shè)計(jì)高程、5.6為路基成型后路基半幅寬度、P為邊坡坡比、L為超填寬度、(H-h)為填方高度，最后將計(jì)算出的距中D和填高H-h信息寫在木樁側(cè)面，如“6.85m//+0.50”。

上路床最后一層填筑前，要在道路橫斷面上用30m或50m鋼尺放樣出每個(gè)斷面-5.6m、-3.5m、中線、3.5m、5.6m位置，用石灰粉做好標(biāo)記，用水準(zhǔn)儀測(cè)量這些點(diǎn)的高程，計(jì)算出填土高度H-h再乘以松鋪系數(shù)K即木樁外露高度，此時(shí)樁頂高度為K×(H-h)+h。底基層、基層施工放樣方法也是如此，只是將半幅斷面寬度分別調(diào)整為5.25m和5.00m。平地機(jī)再根據(jù)所放樣的木樁進(jìn)行平土施工，平整碾壓后再次測(cè)量木樁位置高程，檢查H-H′差值是否在允許范圍內(nèi)，重復(fù)上述過程直到滿足合同和規(guī)范要求，自檢合格后提請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

3 結(jié)語

上述測(cè)量人員和設(shè)備配置滿足施工需求，為項(xiàng)目順利實(shí)施提供了有力保障。目前馬里巴杜谷-巴弗拉貝公路工程項(xiàng)目已經(jīng)完成竣工、完工驗(yàn)收，道路運(yùn)行狀況良好，業(yè)主給出很高評(píng)價(jià)。

徐 建(1984.04-)，男，湖北荊州人，大學(xué)本科，項(xiàng)目部部長(zhǎng)，主要從事測(cè)繪工程管理工作。

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U412.24

B

2095-1809(2017)03-0060-03