淺談?dòng)稣系K余弦法轉(zhuǎn)點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用

楊永強(qiáng)

摘要：隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的高速發(fā)展，測(cè)量放樣的準(zhǔn)確性、時(shí)效性越發(fā)顯得重要。本文主要介紹在施工測(cè)量放樣時(shí)當(dāng)遇到兩個(gè)已知不通視時(shí)，如何快速轉(zhuǎn)點(diǎn)并保證轉(zhuǎn)點(diǎn)精度，即采用余弦測(cè)量法也叫遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量法。遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量法不僅可以在兩點(diǎn)不通視采用也可以在通視的情況下采用，且精度可以得到有效保證。

關(guān)鍵詞：不通視;快速;精度;遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)

引言：

隨著鐵路建筑事業(yè)的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步，全站儀以其精度高、速率快，同時(shí)兼?zhèn)淞烤?、測(cè)角、測(cè)高且其內(nèi)部裝置有固化的數(shù)學(xué)運(yùn)算程序進(jìn)行解算，在外業(yè)可以實(shí)時(shí)計(jì)算得到所需要的一些成果并進(jìn)行測(cè)量放樣，所以在各類鐵路測(cè)量中已廣為使用，它使測(cè)量工作大大簡(jiǎn)化，而測(cè)量精度卻大大提高。目前，各建筑單位購(gòu)置的全站儀，使鐵路從設(shè)計(jì)、定測(cè)到復(fù)測(cè)以及施工放樣都有了較為準(zhǔn)確快速的儀器進(jìn)行測(cè)量。尤其在地形復(fù)雜的山區(qū)，較為長(zhǎng)大的隧道，特大橋的控制測(cè)量方面，大大減輕了測(cè)量工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效，給飛速發(fā)展的鐵路建設(shè)事業(yè)，及時(shí)、準(zhǔn)確地提供了可靠的施工依據(jù)。不論是何種工程測(cè)量都是作為各建筑施工的眼睛，在各項(xiàng)工程建設(shè)中都發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵的指導(dǎo)性的作用，也可以說(shuō)沒有測(cè)量任何工程也就無(wú)從談起。測(cè)量工作是各建筑施工開展的基礎(chǔ)，同時(shí)，一個(gè)準(zhǔn)確的、有效的測(cè)量成果決定一個(gè)項(xiàng)目工程的質(zhì)量和項(xiàng)目成查管理中起到了非常重要的指導(dǎo)性作用。控制網(wǎng)從CP0、CPI、CPII以及用全站儀測(cè)設(shè)的標(biāo)段控制網(wǎng)，都是非常成熟的布網(wǎng)形式和精度。具體到建筑施工，基層的測(cè)量放樣才是把圖紙上設(shè)計(jì)的地標(biāo)和結(jié)構(gòu)物具體放樣到地上的具體工作，如何保證基礎(chǔ)測(cè)量放樣工作的快速、有效以及提高精度是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量應(yīng)控制與研究的方面。本文主要介紹在施工過程中遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法在施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。

一、一般支導(dǎo)線轉(zhuǎn)點(diǎn)方法

（一）直接測(cè)量極坐標(biāo)法

在施工過程中常因需要進(jìn)行測(cè)量放樣的位置，離設(shè)計(jì)提供的測(cè)量控制點(diǎn)較遠(yuǎn)，無(wú)法滿足施工放樣條件，這就需要要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)后進(jìn)行測(cè)量放樣。大多數(shù)情況下都是置一個(gè)已知點(diǎn)，后視另一個(gè)已知點(diǎn)，在測(cè)量?jī)x器中采用已知后視點(diǎn)方法即可得到置鏡點(diǎn)到后視點(diǎn)的方位角，然后再照準(zhǔn)我們需要進(jìn)行轉(zhuǎn)點(diǎn)的、架設(shè)好的棱鏡上直接測(cè)量即可得到該點(diǎn)的坐標(biāo)。這種方法簡(jiǎn)單、快捷，但是得到的該點(diǎn)的精度無(wú)法保證（沒有經(jīng)過左、右角平差），且要保證二點(diǎn)之間通視。在精度要求較高的工程施工中這種方法已基本不作采用。

（二）邊角測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)法

在施工過程的轉(zhuǎn)點(diǎn)一般都怕因測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)精度不高而造成施工后不佳甚至返工。采用邊角測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)法：置鏡B點(diǎn)，后視A點(diǎn)然后根據(jù)據(jù)相關(guān)規(guī)定經(jīng)過多次測(cè)量其角度與邊長(zhǎng)，并對(duì)觀測(cè)角及距離平差后經(jīng)計(jì)算得出待求點(diǎn)C的坐標(biāo)，這樣的轉(zhuǎn)支點(diǎn)可以保證其轉(zhuǎn)點(diǎn)精度，保證轉(zhuǎn)點(diǎn)精度也就保證了施工質(zhì)量，但是這種方法主要是要保證二點(diǎn)間通視。在隧道施工中往往施工干擾很大，特別是模板臺(tái)車等大型設(shè)備很容易擋在已知的二點(diǎn)間，導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)點(diǎn)，這種設(shè)備不易移動(dòng)，有時(shí)需要移動(dòng)的情況下也需要等很長(zhǎng)時(shí)間甚至有時(shí)是固定好要澆筑二襯混凝土的情況下還不能進(jìn)行移動(dòng)，那需要等待的時(shí)間就更長(zhǎng)了1天、2天或者更久。這就會(huì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度、影響施工生產(chǎn)任務(wù)的完成。在橋梁建設(shè)方面有時(shí)也會(huì)因地形條件影響將控制點(diǎn)布設(shè)在橋梁兩側(cè)，在橋梁未建成之前可以通視，當(dāng)橋墩、臺(tái)或梁面施工完成后造成已知控制點(diǎn)的二點(diǎn)間不通視的情況，這種情況還無(wú)法讓兩個(gè)控制點(diǎn)之間再次通視。

二、遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法

（一）遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法

測(cè)量工作的實(shí)踐表明，對(duì)于某一客觀存在的量進(jìn)行多次觀測(cè)，無(wú)論觀測(cè)儀器多么精密和先進(jìn)，也不管觀測(cè)者多么認(rèn)真仔細(xì)，其多次測(cè)量結(jié)果總是存在著差異，這說(shuō)明觀測(cè)值中存在測(cè)量誤差。測(cè)量誤差是不可避免的。施工測(cè)量放樣時(shí)采用的轉(zhuǎn)點(diǎn)一般都是支導(dǎo)線轉(zhuǎn)點(diǎn)法就沒有檢核條件，也就是只能保證各自的測(cè)量工作是正確的但不能保證其工作的整體一致性，也就為橋梁的順利架設(shè)、隧道的順利貫通、路基的順利鋪設(shè)以及橋、隧、路基的過渡段整體平順搭接埋下隱患。采用遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)及放樣，可大大提高了轉(zhuǎn)點(diǎn)及測(cè)量放樣的可靠性和有效性。觀測(cè)方法與邊角法轉(zhuǎn)點(diǎn)基本一樣，不同的是余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法是置鏡待求點(diǎn)（待求點(diǎn)可以是已埋設(shè)好的固定點(diǎn)也可以是在任意合適的位置架設(shè)好主機(jī)），后視兩個(gè)已知點(diǎn)，轉(zhuǎn)點(diǎn)步驟及計(jì)算原理：置鏡待求點(diǎn)C，后視已知點(diǎn)A和B，根據(jù)據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及儀器精度經(jīng)過多次測(cè)量其角度與邊長(zhǎng)，并對(duì)觀測(cè)角及距離平差后，用余弦定理計(jì)算得出待求點(diǎn)C的坐標(biāo)，為保證其測(cè)量成果精度其基線邊A和B越長(zhǎng)得到的測(cè)量精度就越高，這在所有控制測(cè)量中對(duì)起算邊長(zhǎng)的要求是一致的。

（二）采用遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法的優(yōu)點(diǎn)：

1.該計(jì)算方法受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響很小，轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)靈活、方便能保證，并且在測(cè)量放樣時(shí)減少了二次置鏡的對(duì)點(diǎn)誤差，后視方位角誤差等偶然誤差的影響。橋梁方面：在黔張常鐵路II標(biāo)項(xiàng)目中由中鐵隧道集團(tuán)三處承建的三龍村大橋就遇到過這種情況，因受地形條件影響項(xiàng)目布設(shè)的控制網(wǎng)中只有二個(gè)加密點(diǎn)JM308和JM312控制整個(gè)三龍村大橋，前期施工過程都沒有任何問題，后來(lái)隨著6、7#墩的梁面施工展開后，JM308和JM312就完全遮擋了且無(wú)法再通視，為保證施工生產(chǎn)的順利開展且保證橋梁的控制網(wǎng)的統(tǒng)一測(cè)量放樣精度，就采用了遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣。隧道方面：在云桂鐵路項(xiàng)目、黔張常鐵路項(xiàng)目、在張吉懷鐵路項(xiàng)目等隧道建設(shè)施工中因施工了環(huán)境存在和客觀條件，兩已知點(diǎn)中間不通視的情況是很常見的。一般情況下是修補(bǔ)、養(yǎng)護(hù)臺(tái)架和二襯模板臺(tái)車遮擋了視線，它可以挪動(dòng)但這么大個(gè)設(shè)備挪移需要時(shí)間，且如果它本身處于工作時(shí)如澆筑二襯混凝土?xí)r是無(wú)法挪移的。這就需要我們測(cè)量人員想辦法解決，不能被動(dòng)等待測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)條件滿足時(shí)再進(jìn)行測(cè)量轉(zhuǎn)點(diǎn)及施工測(cè)量放樣，那樣對(duì)施工生產(chǎn)任務(wù)的完成將產(chǎn)生不利影響。只能是沒有條件也要?jiǎng)?chuàng)造條件，遇障礙余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法就產(chǎn)生了。

2.余弦轉(zhuǎn)點(diǎn)法轉(zhuǎn)點(diǎn)精度檢核：與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)支導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣對(duì)比，同樣只架設(shè)一個(gè)點(diǎn)（且該點(diǎn)受地形條件限制很小），觀測(cè)用時(shí)與支導(dǎo)線轉(zhuǎn)點(diǎn)一樣，后視兩個(gè)點(diǎn)測(cè)得兩個(gè)點(diǎn)之間的距離及觀測(cè)角，在外業(yè)觀測(cè)時(shí)間上一樣，內(nèi)業(yè)計(jì)算方法用余弦定理計(jì)算得出待求點(diǎn)坐標(biāo)。但是其計(jì)算精度，是經(jīng)過了三角定理中的三個(gè)角度之和為180度進(jìn)行檢核，其角度觀測(cè)與計(jì)算都能得到有效保證，其成果更具可靠性與說(shuō)服力。轉(zhuǎn)點(diǎn)可靠度的提升預(yù)示著測(cè)量放樣的精度提升，測(cè)量放樣精度的提升對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量及項(xiàng)目成本管理都是起到至關(guān)重要的作用的。

三、結(jié)論語(yǔ)

遇障礙轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量方法具有快速、方便、受限條件小、測(cè)量成果精度可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在隧道、橋梁、路基、公路等現(xiàn)場(chǎng)施工中的應(yīng)用具有較高的實(shí)用價(jià)值。不論是應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣還是轉(zhuǎn)支導(dǎo)線點(diǎn)后再放樣都能有效的保證其測(cè)量精度，最小的減少了測(cè)量轉(zhuǎn)支點(diǎn)及測(cè)量放樣對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的要求。為了能夠節(jié)省人力及提高工作效率，建議在今后的工作中施工單位盡可能采用遇障礙余弦定理的法進(jìn)行工程測(cè)量放線工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡伍生，潘慶林，黃騰。土木工程施工測(cè)量手冊(cè)。人民交通出版社，2005（1）

[2]魏義敏。在工程測(cè)繪中正余弦定理的運(yùn)用。西部探礦工程，2012（3）129-130

作者單位：中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司