三維導線在高速公路施工控制測量中的應用

【摘 要】本文介紹了三維導線（三維導線：即同時進行平面和高程數據的外業采集，達到高效率、高精度完成施工控制網的復測和加密聯測工作）在高速公路施工控制測量中的應用，并就三維導線在施工測量控制網的復測和加密聯測中的應用以施工案例做了分析，另外就三維導線在施測中要注意的問題進行了說明。

【關鍵詞】三維導線；高速公路；導線復測的含義；導線分段技術要求；加密聯測；要注意的問題

1 引言

如今工程項目多數工期都非常緊，尤其高速項目和高鐵項目，加之高速公路和高鐵項目線路長，進場時候測量工作內容又特別多，傳統意義上的導線復測、加密聯測、縱橫斷面圖的復測、征地線的復測以及內業數據的復核等等，工作量非常的大。有必要在滿足規范和設計要求的基礎上，另辟蹊徑。

通過對重慶渝湘高速E3標、重慶奉巫高速E2標、陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標的施工導線網的復測和加密控制點的聯測工作的具體實踐，總結出了三維導線在高速公路中具體應用，并取得了很好精度的導線網成果。因此向做類似工程項目的同行推廣三維導線法在高速公路項目中的運用，從而提高工作效率、提高導線控制網點成果精度，并滿足工期特別緊的施工項目。

2、導線網的復測

2.1 施工單位導線網復測的含義

施工單位的導線復測，往往是以標段為單位的，而且標段內一般是沒有更高級的已知點的，這使得復測過程和設計院測量導線的過程含義不同。施工單位只需保證以下兩方面：首先本標段內各導線點相對位置的正確性。也就是說，任意取四點假設為兩條已知邊，兩條邊之間的點進行聯測滿足規范和設計要求。其次和相鄰標段的起始邊能閉合或共用一對已知邊參與導線嚴密平差。只要滿足以上這兩點，那么在本標段內，導線系統是一個精密的整體，從而放出的路線也是光滑和順接的。然后又能和相鄰標段閉合，這樣， 每個標段的精密的導線系統和其他標段精密的導線系統就可以很好地銜接，從而形成一個連續不斷的導線整體系統。

2.2 導線網分段的一般性原則和執行的具體規范技術要求

理解了上面的含義，在進行導線復測和加密時，就不必把整個標段的導線作為一條導線來測。因為導線太長，導線點太多的話，只要中間某些點出現測角的稍微大點的誤差，就會使得整條長導線發生扭曲、變形，從而出現和設計提供的成果有較大的誤差，而且難以查出錯誤根源何在。所以，不妨把整個標段分成幾個小標段，以6－7個導線點為一組，組和組之間設一條公共邊，具體分段按照《工程測量規范》（GB50026-2007）有關要求去做，這樣，某點的測角誤差只會影響本組，不但導線成果精度高，而且容易查出錯誤所在，外業測量精度也不會發生改變，更不會發生長導線誤差過大的情況。

2.3 水準點的布設原則和規劃

水準點的布設原則上是很講究規范和嚴密的，對于大型國企尤其如此。但是，施工單位的人員通常不足，因此完全可以在規范和設計的基礎上靈活變通。譬如，在路基施工中，中間的高程要求是極低的，全站儀粗測就夠了。再比如，在山區施工中，去將設計院在高山的的首級導線點引測下來，站數多得嚇人，而且往往徒勞無功，因為站數越多，誤差往往比較大，同時出錯的幾率也越大。那么在一條復雜的山區公路中，如何進行水準點總體布設的規劃呢？

首先，布設是以全站儀為主的，但要用水準儀輔助，在重慶渝湘高速E3標、重慶奉巫高速E2標、陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標基本就很少用水準儀去進行全線聯測，否則工作量太大了，相比工作量帶來的那點精度沒太大意義。

2.4 在進行外業數據的采集過程中要特別注意的問題：

2.4.1 測量儀器的精確置平和對中

水準氣泡的精確調平，這一點極為重要，要最大限度的調平，最好是儀器有電子水泡的。儀器腳架的嚴密踩實。不但要鎖死腳架，地面也要踩實。

2.4.2儀器的高度精確測量

最好能把傾斜導致的誤差計入，一般取儀高1.5米，用勾股定理算就行了。量目標棱鏡的高度也是如此，棱鏡高一般量到棱鏡橫向螺絲中心。

2.4.3視線位置和棱鏡螺絲中心重合

有時距離較遠的時候，可能棱鏡邊的螺絲中心看不清，這時可以叫對方用一只筆點在螺絲中心，用視線去切分筆即可。

2.4.4對向觀測

一定要對向觀測。對向觀測可以減少地球曲率和大氣折光的影響。尤其是對提高測點間的高差精度最為明顯。測量時，要輸入測站和目標棱鏡的平均氣壓參數，即溫度，氣壓等。

3、三維導線網在高速公路中的具體應用案例

重慶渝湘高速E3標、重慶奉巫高速E2標、陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標當時由于施工工期緊張，加上業主交點推遲，使得工期更為緊張，鑒于此，我們進場后做了大量的前期準備工作，如現場踏勘、選點、埋樁、做點之記等，這為后來施測導線節約了很多時間，我們采取同時測量導線點的平距、水平角、高差和導線點近似平面坐標和高程。按照設計和規范要求，用徠卡TCA1800（精度：測角±1秒，測距±（1+2ppm D））型全站儀采取6測回邊角、高差同時進行。大大提高了作業效率和質量。

3.1 三維導線網在重慶奉巫高速E2和陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標中的應用

3.1.1 三維導線網在陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標中嚴密平差成果總體概況和總體精度指標

平面控制網等級：國家四等，驗前單位權中誤差：2.50（s），高程控制網等級：國家四等，已知坐標點個數：7，未知坐標點個數：19，已知高程點個數：8 ，未知高程點個數：18 ，未知邊數：25，最大點位誤差[J6] = 0.0265 （m），最小點位誤差[Z1] = 0.0088 （m），平均點位誤差 = 0.0203 （m），最大點間誤差 = 0.0331（m），最大邊長比例誤差 = 17779，平面網驗后單位權中誤差 =2.44 （s），每公里高差中誤差 = 9.36 （mm），最大高程中誤差[J6] = 18.09 （mm），最小高程中誤差[Z1] = 5.65（mm），平均高程中誤差 = 12.19（mm），規范允許每公里高差中誤差 = 10（mm），[邊長統計]總邊長：9101.726（m），平均邊長：364.069（m），最小邊長：64.280（m），最大邊長：856.424（m），觀測測段數：25。

3.1.2三維導線網在重慶奉巫高速E2中嚴密平差成果總體概況和總體精度指標

平面控制網等級：國家四等，驗前單位權中誤差：2.50（s），高程控制網等級：國家四等，已知坐標點個數：3，未知坐標點個數：13，已知高程點個數：3 ，未知高程點個數：13 ，未知邊數：17，最大點位誤差[13-1] = 0.0214 （m），最小點位誤差[71-1] = 0.0059 （m），平均點位誤差 = 0.0098（m），最大點間誤差 = 0.0245（m），最大邊長比例誤差 = 1/10310，平面網驗后單位權中誤差 = 2.17 （s），每公里高差中誤差 = 8.25 （mm），最大高程中誤差[13-1] = 6.83 （mm），最小高程中誤差[71-1] = 3.53（mm），

平均高程中誤差 = 4.93（mm），規范允許每公里高差中誤差 = 10（mm），[邊長統計]總邊長：5756.287（m），平均邊長：338.605（m），最小邊長：46.247（m），最大邊長：1135.204（m），觀測測段數：17。

4、結語

三維導線法通過在重慶渝湘高速E3標、重慶奉巫高速E2標、陜西咸陽至淳化至旬邑高速LJ11標的應用，可以看出三維導線法所施測的導線網整體精度都比較高，很好的滿足了規范和設計要求，較傳統的導線法大大提高了工作效率和質量，適應了高速公路項目施工工期緊的要求。值得同行借鑒或參考。

參考文獻和規范

[1] GB 50026—2007 工程測量規范

[2] JTJ041-2000 公路橋涵施工技術規范

[3]控制測量學 武漢科技大學出版社