唐超
(江蘇港通路橋集團(tuán)有限公司,江蘇 張家港 215600)
2020 年,全國道路與橋梁工程行業(yè)招標(biāo)采購項(xiàng)目達(dá)305 617 個(gè),同比增長5.0%,道路與橋梁工程建設(shè)進(jìn)入了蓬勃開展期。由于道路與橋梁工程建設(shè)地區(qū)分布廣,建設(shè)地區(qū)地形高度復(fù)雜,增加了測繪作業(yè)的難度。因此,解析測繪技術(shù)在道路與橋梁工程中的應(yīng)用具有非常重要的意義。
道路與橋梁工程的質(zhì)量對(duì)人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全有直接的影響,應(yīng)采取相應(yīng)的措施保障工程各環(huán)節(jié)的質(zhì)量。而模板、混凝土、鋼筋是道路與橋梁工程工藝實(shí)施過程中主要質(zhì)量問題的來源,通過利用測繪技術(shù),可以獲得全面、準(zhǔn)確且詳細(xì)的平面控制線、垂直控制線、控制水平線,為工藝操作者提供高度精確、可靠的工藝操作數(shù)據(jù),保障道路與橋梁結(jié)構(gòu)的垂直度、混凝土表面平整度、模板平整度均與工程設(shè)計(jì)要求相符[1]。
通過測繪技術(shù)認(rèn)真測量分部分項(xiàng)工程,可以為工程質(zhì)量檢查提供直觀的數(shù)據(jù),在發(fā)現(xiàn)工藝操作現(xiàn)狀與要求不相符后,可及時(shí)進(jìn)行修正,從根源上解決質(zhì)量問題,規(guī)避道路與橋梁工程竣工后出現(xiàn)質(zhì)量問題,消除工藝操作過程的安全隱患,并為潛在工程整改資金的經(jīng)濟(jì)化利用提供支持。
水準(zhǔn)儀主要用于以水平視線建立為前提,以地面兩點(diǎn)為對(duì)象,進(jìn)行兩點(diǎn)的高差測量。包括管水準(zhǔn)器、望遠(yuǎn)鏡、基座、垂直軸、腳螺旋幾個(gè)部分。在水準(zhǔn)儀的應(yīng)用過程中,應(yīng)首先打開水準(zhǔn)儀三腳架并固定架頭,沿著與架頭相反的方向旋轉(zhuǎn)3 個(gè)腳螺栓,使管水準(zhǔn)器中的氣泡朝向架頭方向,調(diào)節(jié)目鏡、物鏡焦距,促使物鏡、目鏡焦距呈現(xiàn)十字交叉狀態(tài),調(diào)整完畢后,稍微調(diào)整螺旋傾斜度。利用后視鏡讀數(shù)加控制點(diǎn)高程并去除前視讀數(shù),獲得測量結(jié)果[2]。水準(zhǔn)儀主要用于道路與橋梁工程的高程測量,部分情況下也可以用于橋梁拱度、撓度測量。比如,為測量橋梁上拱度與撓度,可以在橋頭或基礎(chǔ)處設(shè)置永久水準(zhǔn)點(diǎn),選擇夜間溫度變化較小且無車輛通過的時(shí)間段,利用水準(zhǔn)儀測量橋梁跨中路面、橋頭(墩頂橋面)的高度差測量,獲得上拱度和撓度數(shù)據(jù)。再如,在測量道路與橋梁工程的高程時(shí),若存在已知點(diǎn)高程,則可以直接借助水準(zhǔn)儀測定地面已知點(diǎn)、未知點(diǎn)之間的高度差,由已知點(diǎn)高程推算未知點(diǎn)高程。若地面上已知點(diǎn)與未知點(diǎn)相距較遠(yuǎn)或高度差較大,放置一次水準(zhǔn)儀無法滿足高差測量要求,則需要進(jìn)行若干臨時(shí)傳遞高程立尺點(diǎn)的設(shè)置,作為轉(zhuǎn)點(diǎn),一次連續(xù)在2 個(gè)立尺之間進(jìn)行水準(zhǔn)儀放置,獲得相鄰各點(diǎn)之間高度差,將相鄰各點(diǎn)高度差相加后即可得到高度差值。
全站儀又可稱之為全站型電子測距儀,具有測量距離、高差、水平角與垂直角的功能,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄與顯示讀數(shù),規(guī)避人為讀數(shù)誤差[3]。具體操作步驟如下:
首先,應(yīng)將棱鏡常數(shù)輸入全站儀內(nèi),使全站儀自動(dòng)完成測距校正。同時(shí),考慮到光在大氣中的傳播速度受大氣壓力和溫度的干擾,可以根據(jù)全站儀設(shè)置溫度壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)值為1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(760 mmHg),將大氣含塵量修改為0.0 mg/m3,進(jìn)而輸出環(huán)境溫度值,完成參數(shù)設(shè)置。在這個(gè)基礎(chǔ)上,將棱鏡高度、儀器高度輸入儀器內(nèi)。
其次,由于全站儀具有跟蹤、精測、粗測3 種測距模式,測量工作者可以在準(zhǔn)確對(duì)照目標(biāo)棱鏡中心后選擇不同的測距模式并點(diǎn)擊測距鍵開始距離測量,獲得斜距、高差、平距。3 種模式的測距時(shí)間以及顯示精度見表1。
表1 全站儀測距時(shí)間及顯示精度
在高程測量時(shí),技術(shù)人員可以選擇經(jīng)典方法、對(duì)邊測量、后方交會(huì)幾種方法。其中,經(jīng)典方法主要是在已知坐標(biāo)(含高程)點(diǎn)上設(shè)置測站,未知點(diǎn)高程等于已知點(diǎn)高程和儀器高相加后減去棱鏡高后的數(shù)值;對(duì)邊測量主要是測量兩點(diǎn)之間的高度差,即在任意位置架設(shè)全站儀,不設(shè)置測站高程、棱鏡高度與儀器高度,在儀器內(nèi)存參數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,維持棱鏡高度一定,對(duì)兩點(diǎn)三角高差進(jìn)行測量,最終將前視與后視讀數(shù)相減后可以得到高度差;后方交會(huì)主要是在任意點(diǎn)上設(shè)站,測量并輸入測站外2 個(gè)已知點(diǎn)平面坐標(biāo),或通過測量站外1 個(gè)已知高程點(diǎn)并進(jìn)行全站儀參數(shù)設(shè)置(將未知點(diǎn)高程設(shè)定為測站高程,并將三角高差反號(hào)后設(shè)問儀器高度,棱鏡高度設(shè)定為0),完成未知點(diǎn)的三角高差測量[4]。
在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,測量內(nèi)容主要為工程控制測量、地形測量,如隧道導(dǎo)線點(diǎn)、橋涵水準(zhǔn)點(diǎn)以及全線路基控制點(diǎn)復(fù)測等。為確保橋涵、全線路基測量操作的準(zhǔn)確性,測量工作者應(yīng)將控制點(diǎn)復(fù)測作為主要任務(wù),利用測角測邊法,嚴(yán)格落實(shí)“站站復(fù)核”制度、“邊邊復(fù)核”制度。
測量水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí),測量工作者可以選擇四等水準(zhǔn),遵循“點(diǎn)點(diǎn)閉合”制度、“站站復(fù)核”制度,克服野外惡劣環(huán)境完成測量工作。對(duì)于直線上的中樁水準(zhǔn)點(diǎn),測量工作者應(yīng)控制實(shí)測相鄰兩點(diǎn)之間距離在50.0 m 以內(nèi),平曲線上中樁水準(zhǔn)點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離應(yīng)在20.0 m 以內(nèi)。若地形平坦,且曲線半徑超過800.0 m,則應(yīng)控制中樁之間距離在40.0 m 以內(nèi);若地形平坦,且曲線半徑大于300.0 m 但小于600.0 m,緩和曲線長度大于30.0 m 但小于50.0 m,則需要控制中樁之間距離在10.0 m以內(nèi);若地形平坦,且曲線半徑小于300.0 m、緩和曲線長度小于30.0 m,則應(yīng)控制中樁之間距離小于5.0 m。
進(jìn)行全線路基控制點(diǎn)復(fù)測時(shí),測量工作者應(yīng)根據(jù)交樁情況,結(jié)合某段線路全部構(gòu)造物的特點(diǎn),為設(shè)計(jì)方提供C 級(jí)控制點(diǎn)、D 級(jí)控制點(diǎn)的增設(shè)。一般選擇GPS 復(fù)測C 級(jí)網(wǎng),選擇I 級(jí)或II 級(jí)測距精度的全站儀分段復(fù)測D 級(jí)網(wǎng),在角度觀測時(shí),可以選擇4 測回方向觀測模式;進(jìn)行距離觀測時(shí),可以選擇4 測回往返測量模式。同時(shí),利用檢校后的儀器依據(jù)相同的精度進(jìn)行增設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)復(fù)測。
在施工階段,測量內(nèi)容主要為施工測量、設(shè)備安裝測量。在路基分部工程開展階段,測量與測繪技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用可為工藝操作者提供開工前場地原始復(fù)測數(shù)據(jù),奠定路基挖方與填方基礎(chǔ)。特別是在路基挖方時(shí),可以通過測量地面原始高程準(zhǔn)確定位開挖線。同時(shí)通過測量人員測量地面高程,結(jié)合挖方路基設(shè)計(jì)邊坡坡率,為工藝操作寬度的確定提供依據(jù)。在具體操作過程中,對(duì)于路基挖方段,測量人員應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)高程、邊坡坡度進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果放樣上方開槽口。每挖深一步進(jìn)行一次中線與邊線恢復(fù),在中線與邊線恢復(fù)后,可以在道路與橋梁兩側(cè)護(hù)壁或其他失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)較小部位進(jìn)行高程點(diǎn)布置,完成高程測量任務(wù)。若開挖深度達(dá)到路床頂1.00 m,則應(yīng)將高程點(diǎn)與高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)合測量;對(duì)于路基填方段,測量工作者可以以每填筑一層為依據(jù),進(jìn)行一次中線與邊線恢復(fù),恢復(fù)后開展高程測量點(diǎn)設(shè)置,完成高程測量任務(wù)。在填方高度達(dá)到路床頂1.50 m 范圍內(nèi)時(shí),測量工作者可以依據(jù)設(shè)計(jì)縱斷面與橫斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。在填方高度達(dá)到路床設(shè)計(jì)高度后,測量工作者應(yīng)貫徹精準(zhǔn)放樣原則放出路基中心線與兩側(cè)邊線,實(shí)現(xiàn)路基頂設(shè)計(jì)高程到中心樁位、兩側(cè)樁位的準(zhǔn)確測量。同時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)寬度、中線、高程、坡度,完成自我檢定,為后續(xù)工序操作提供依據(jù)。
在橋梁工藝操作過程中,測量工作者應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行橋梁下部結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)、其他相關(guān)尺寸、高程的再次核對(duì),并參與現(xiàn)場樁基結(jié)構(gòu)、立柱結(jié)構(gòu)的核對(duì)。特別是在橋梁涵洞的施工過程中,測量工作者應(yīng)主動(dòng)參與設(shè)計(jì)圖紙復(fù)核,為工藝操作提供必要的數(shù)據(jù),在保證涵洞施工準(zhǔn)確開展的同時(shí),確保涵洞的各項(xiàng)施工參數(shù)與設(shè)計(jì)要求相符。
除了每層路基土方施工、恢復(fù)樁位、放高程外,測量工作者應(yīng)每間隔3 個(gè)月進(jìn)行1 次原有高程點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)的檢查,并在工藝操作任務(wù)完成前與監(jiān)理方協(xié)商開展導(dǎo)線點(diǎn)、高程點(diǎn)的測量,為中樁、邊樁恢復(fù)提供依據(jù)。
在運(yùn)行管理階段,測量內(nèi)容主要為變形觀測和維護(hù)養(yǎng)護(hù)測量。在道路與橋梁工程運(yùn)行管理階段,因空間組合、邊坡成因、內(nèi)外地質(zhì)應(yīng)力等因素的影響,邊坡較為復(fù)雜,需要定期監(jiān)測邊坡變形情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路與橋梁工程的安全風(fēng)險(xiǎn),以便及時(shí)防護(hù)。進(jìn)行變形觀測時(shí),測量工作者應(yīng)將觀測表面的雜物清出測量范圍,選擇距離斷面邊坡坡口線2.00 m 位置,向深度超過20.0 m 的土體范圍內(nèi)埋設(shè)長×寬×高為0.2 m×0.2 m×0.8 m 的C15 混凝土位移監(jiān)測樁、測斜管、測力計(jì)等邊坡觀測儀器并完成儀器調(diào)試。進(jìn)而由高邊坡最高位置開始,以斷面為對(duì)象,對(duì)邊坡變形產(chǎn)生的地表位移、深層水平位移、抗滑樁位移、錨索應(yīng)力進(jìn)行檢測。在邊坡竣工到道路與橋梁投入運(yùn)行1.5 年后進(jìn)行監(jiān)測時(shí),需要每間隔30 d 進(jìn)行1 次固定樁位移監(jiān)測。獲得數(shù)據(jù)后,可以利用最小二乘法計(jì)算平差,并計(jì)算再次測量平差、首次測量平差之間的較差,判定測量點(diǎn)位邊坡是否穩(wěn)定。
綜上所述,在道路與橋梁工程中,測量技術(shù)與測繪技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用可以確保工程實(shí)際工藝操作與設(shè)計(jì)要求相符,并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決工程質(zhì)量問題。因此,在道路與橋梁工程開展過程中,測量工作者應(yīng)根據(jù)需要選擇全站儀或水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量,并從規(guī)劃設(shè)計(jì)、工藝操作、運(yùn)行管理3 個(gè)階段入手,進(jìn)行工程控制測量、地形測量、施工測量、設(shè)備安裝測量、變形觀測、維護(hù)養(yǎng)護(hù)測量要點(diǎn)的管控,保證測繪技術(shù)在道路與橋梁工程充分發(fā)揮作用。