淺談工程測量在高速公路改擴建項目中的應用

王海亮

摘 要：隨著社會的發(fā)展和國民經(jīng)濟的日益繁榮，公路建設(shè)蓬勃發(fā)展，之前由于受時代因素的制約，我國修建的高速公路絕大多數(shù)為雙向四車道，目前已經(jīng)不能滿足日益增長的交通量需求，高速公路的改擴建勢在必行，而且必將成為未來一段時間高速公路網(wǎng)修建的重要組成部分。在高速公路改擴建施工時，新舊路面的高程擬合及各結(jié)構(gòu)物的平面擬合和高程擬合屬于測量質(zhì)量控制的重點及難點之一?，F(xiàn)依托柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴建工程NO.1標土建工程，對高速公路改擴建工程關(guān)于平面擬合和高程的擬合問題進行研究探討，供將來首次從事高速公路改擴建人員以參考借鑒。

關(guān)鍵詞：路面高程擬合；結(jié)構(gòu)物平面擬合；結(jié)構(gòu)物高程擬合

1 工程概況

本工程柳州至南寧高速公路（以下簡稱“柳南”高速公路）改擴建工程NO.1標，起訖樁號為K1220+675-K1237+700，線路全長17.025km，位于廣西壯族自治區(qū)柳州市鹿寨縣。原設(shè)計為雙向四車道，路面寬度為24.5m，現(xiàn)采用雙側(cè)各拼寬兩車道共變成八車道高速公路標準設(shè)計，路面寬度41m，雙側(cè)各拼寬8.25m，新擴建路面瀝青各面層厚度和設(shè)計為0.19m，原老路面中K1220+675-K1228+000段為砼面板層，設(shè)計加鋪瀝青厚度為0.18m，K1228+000-K1237+700段為改造加鋪瀝青面層，總厚度為0.13m，現(xiàn)設(shè)計加鋪瀝青厚度為0.04m。

在柳南高速公路改擴建勘察設(shè)計中，采用的是機載LIDAR技術(shù)代替人工上路測量，在不中斷交通的情況下實現(xiàn)高速公路改擴建工程建設(shè)所需三維空間信息。平面精度0.05m，高程精度0.02m，用于道路平縱線型擬合與恢復。

備注：

（1）平面擬合：利用原高速公路中央護欄兩側(cè)路緣帶點高程中值內(nèi)插擬合，并利用兩外側(cè)硬路肩點高程對擬合中線進行校核。

（2）橫坡擬合：根據(jù)擬合路線平面，每20米逐樁提取行車道邊緣4個點高程數(shù)據(jù)，以此推算出逐樁橫坡。

（3）縱面擬合：根據(jù)推算的橫坡，推算出原有公路左右側(cè)標高，比對左右幅設(shè)計高差，確定縱面擬合方案。

2 橋涵勘察

拼寬工程開始前，需要對標段內(nèi)的橋涵等結(jié)構(gòu)物進行全面的勘察和資料收集整理，對橋涵構(gòu)造物的幾何尺寸進行詳盡測量，測量數(shù)據(jù)的采集可以通過GPS-RTK及水準儀的測量技術(shù)。橋涵工程測量調(diào)查工作的主要內(nèi)容包括橋涵樁號、結(jié)構(gòu)型式、孔徑、凈空、交叉角度及橋涵各特征點坐標和高程數(shù)據(jù)的采集。

2.1 橋梁測點

（1）對于一般結(jié)構(gòu)的小橋或者橋式通道，需要提前測出原有橋梁的交叉角度、跨徑及高程，需要采集橋面上的特征點坐標及高程。測量點應測背墻線坐標及梁板懸臂下緣處高程。

（2）對于一般簡支橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的大中橋，橋梁特征點應布設(shè)在護欄的外邊緣與伸縮縫、橋面連續(xù)縫的交點上或者護欄的外邊緣與橋墩前后緣的交點上。護欄外側(cè)測點測量坐標，控制原橋外側(cè)拼寬線；原有橋面檢測點高程選取在梁端懸臂的下緣，推算出原橋的各結(jié)構(gòu)點控制高程，同時對拼接時新建部分高程起到控制作用。

2.2 涵洞、通道測量點

對于涵洞和通道，測量點應布設(shè)在進出口斷面凈寬兩側(cè)邊緣、頂板頂面及底面中間，圓管涵測點為涵軸線上帽石中心頂面及底面點。通過四個測點，能夠有效控制其交角、長度、拼接處高程、涵底高程。并對原有涵洞、通道的結(jié)構(gòu)尺寸進行了現(xiàn)場核實。

在測量的同時，現(xiàn)場記錄各涵洞帽石厚度及蓋板（管壁）厚度、孔徑，以及帽石伸出涵身的距離。通道、橋通需要采集老路中心線坐標、高程，間距10米?，F(xiàn)場核實確定原有涵洞、通道的結(jié)構(gòu)尺寸，并控制拼接涵洞、通道高程。

3 結(jié)構(gòu)物坐標的推算

新建工程在開工階段，拿到受控圖紙后需要審核圖紙，對各結(jié)構(gòu)物設(shè)計坐標進行計算復核，一般根據(jù)的是線路曲線要素及圖紙上的結(jié)構(gòu)尺寸進行內(nèi)業(yè)計算做為現(xiàn)場施工的指導數(shù)據(jù)，而改擴建工程的結(jié)構(gòu)物施工是由原老結(jié)構(gòu)物順延出來的，單純的依靠圖紙是不能有效的計算出來施工坐標的。因此施工前要提前做好施工的測量準備工作。

3.1 平面坐標的推算

在改擴建工程中，新建拼寬結(jié)構(gòu)物施工前需要提前將老結(jié)構(gòu)物的特征點坐標采集，通過坐標擬合及順延等方法計算新結(jié)構(gòu)物的特征點坐標。此時需要注意的是設(shè)計單位提供的特征點位置，結(jié)合工程設(shè)計總寬度，復核無誤后方能施工。例如通過現(xiàn)場測量采集通道洞口坐標，反算得出該通道進出口兩側(cè)數(shù)據(jù)如下：

A：里程KMA=K1227+201.443，偏距LA=-12.997米

B：里程KMB=K1227+197.435，偏距LB=-13.002米

C：里程KMC=K1227+201.446，偏距LC=13.003米

D：里程KMD=K1227+197.436，偏距LD=12.999米

AB及CD頂面中點里程KM=K1227+199.436

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，該蓋板通道中心里程約為K1227+199.44，且與路線交角為90o，與圖紙設(shè)計相符，該通道設(shè)計拼寬長度為9米，故拼寬后通道進出口斷面處偏距為22米，里程數(shù)值不變。另需要復核通道長度是否滿足路面設(shè)計寬度需要，以右側(cè)端口為例，通過圖紙計算得知該通道蓋板頂面距離路肩板外側(cè)頂面高差為0.76米，路基設(shè)計坡比1：1.5，故右側(cè)端口處通道偏距L=20.50+0.76*1.5=21.64米，故拼寬9米后偏距為22米正符合設(shè)計要求，可順利開展施工。

3.2 高程推算

在高速公路改擴建工程中，瀝青路面高程控制原則是與老路面加鋪瀝青后高程擬合。例如瀝青路面要按照圖紙的設(shè)計橫坡施工，因此需要提前對老路面路緣帶進行測量，以便計算各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計標高。

3.2.1 路面高程推算

經(jīng)過現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)，由于老路面是由混凝土板塊拼接而成，經(jīng)過長時間運營，個別板塊出現(xiàn)了沉降或者破裂還沒有來得及修補，導致原來設(shè)計的橫坡及縱坡會有不同程度的變化，而新擴建路如果盲目的一味按照老路縱橫坡施工就會出現(xiàn)“跳車”現(xiàn)象，為避免此類情況的出現(xiàn)，在控制新老路瀝青交接線時，需要每間隔10米放樣固定偏距的點位，并且逐樁號測量高程，然后逐樁統(tǒng)計相鄰樁號高程變化差值（此處需要注意差值符號，即注意老路面為升坡或降坡），找出老路縱坡變化趨勢，推算出老路實際坡比，結(jié)合新路豎曲線參數(shù)，將老路面沉降或破裂板塊處的實測高程調(diào)整成理想的縱橫坡高程，再指導新路施工。

新路同一斷面不同偏距處不同結(jié)構(gòu)層高程計算公式：

H=H1+h1-（L2-L1）*i%-hx

H1：固定偏距L1處實測高程

h1：老路面設(shè)計加鋪瀝青厚度

L1：固定偏距位置處偏距數(shù)值

L2：同一斷面需要控制處偏距數(shù)值，L2>L1

i%：該斷面設(shè)計橫坡

hx ：結(jié)構(gòu)層設(shè)計高度

3.2.2 結(jié)構(gòu)物高程推算

改擴建工程結(jié)構(gòu)物拼寬后為保證新老結(jié)構(gòu)物在實際運營中的質(zhì)量安全，一般都會有新擴建結(jié)構(gòu)物與老結(jié)構(gòu)物加固連接方案（以橋梁拼寬為例），一般會采用上連下不連的形式，因此一般會要求老結(jié)構(gòu)物外側(cè)邊梁的翼緣板頂面標高與新擴建結(jié)構(gòu)物內(nèi)側(cè)邊梁的翼緣板頂面標高應位于同一高程（下圖中的H值），以便加固施工，而新擴建結(jié)構(gòu)物的梁板厚度往往又與老結(jié)構(gòu)物梁板厚度不同，故需要特別注意新擴建結(jié)構(gòu)物蓋梁頂及墩柱頂高程的施工控制。（當擴建結(jié)構(gòu)物是明涵時，需要注意拼接交接處墻身頂高程，如果是暗涵，因為存在路基填料，則不用考慮）。

拼寬結(jié)構(gòu)物蓋梁頂及墩柱頂高程計算公式：

H1=H-L1*i2%-h1-h2-L2*i2%-h3

H2=H1-L3*i2%

公式變量說明：

H：老結(jié)構(gòu)物梁（板）外側(cè)邊緣頂實測高程

H1：新建結(jié)構(gòu)物內(nèi)側(cè)墩柱頂待控制高程

L1：老結(jié)構(gòu)物梁（板）外側(cè)距離相鄰拼接梁板中心線設(shè)計距離

h1：新建結(jié)構(gòu)物梁（板）設(shè)計高度

h2：新建結(jié)構(gòu)物梁（板）底到蓋梁頂設(shè)計高度

h2=墊石設(shè)計高度+支座系統(tǒng)設(shè)計高度+楔形塊高（如有）

L2：新建結(jié)構(gòu)物第一榀梁（板）中線到相鄰墩柱中點設(shè)計距離

L3：新建結(jié)構(gòu)物墩柱中心設(shè)計距離

h3：新建結(jié)構(gòu)物蓋梁設(shè)計高度

H2：新建結(jié)構(gòu)物外側(cè)墩柱頂待控制高程

i2%：新建結(jié)構(gòu)物設(shè)計橫坡

4 結(jié)束語

在高速公路改擴建工程中，工程測量是一項復雜且細致的工作，要根據(jù)不同的設(shè)計，選擇不同的測量方案，具體測量方案的選擇要結(jié)合工程的實際條件，尊重事實，不能盲目照搬此探討內(nèi)容，要靈活運用各種測量儀器設(shè)備和測量方法，在測量規(guī)范的指導下，尊重圖紙的設(shè)計，滿足測量精度的要求。在節(jié)約、務(wù)實、安全的方針下開展工作，建設(shè)高質(zhì)量的工程，以便于更好的推動高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展！

參考文獻：

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