淺談國外設計人員的基本知識和設計思路

李乃松

前言：本文通過Wukro – Adigrat – Zalambessa Road Upgrading Project在建項目，從交樁、復核GPS點位、復核BM點高程、中邊樁的計算、路基和結構物及排水設計等方面，簡明扼要的提出了設計人員在國外工作應該具備的一些基本知識。并闡述了自己對設計的一些思路和看法。希望能給國外相關設計人員提供一些幫助，也請有國外設計工作經驗的人提出一些修改意見。

關鍵詞：GPS點，BM點CP點 平、豎曲線橋梁

中圖分類號：U443.15+4 文獻標識碼:A

項目簡介

Wukro – Adigrat – Zalambessa Road Upgrading Project，本項目全長96公里，為既有路升級改造工程，由原有的6米寬瀝青路面升級改造為6.7米或7米寬的瀝青路面。全線共經過Negash 、Freweyni、Edaga Hamus、Adigrat 和 Fatsi 五個大城鎮，總工期為913個日歷日，包括4個月的動員期；開工日期為2009年6月22日，完工日期為2011年12月22日。

1交樁

根據Ground Control Points and Bench Marks資料進行交樁，根據交樁情況，看看哪些樁已破壞，這里的Ground Control Points主要指GPS點，因為此項目線路長，所交樁的點較多，最好有手持GPS（如Gpsmap 765），可以提前輸入要交樁的坐標，定位誤差在10m范圍內，這樣可以使交樁的順利進行，從而縮短交樁時間。

每交一個樁要用油漆做好明顯的標志，并記錄好以便以后好找點，把已破壞的點做好備注，交樁完成后要進行全線控制測量，對已破壞的點進行補充，對線路的控制點GPS和BM(bench mark)進行復核。

2復核GPS

本項目采用三臺GPS進行復核交樁點，GPS盡量全線進行測量，并整體處理測量數據，如果由于種種原因導致不能實現全線測量，則測量時分段盡量少，在處理數據時，如果是分段測量，要把兩段相接處的坐標設置成固定坐標之一，數值為上段處理后得到的坐標。這樣處理可能會造成整體的GPS精度有一點點影響。

3復核BM及平差

BM點是Beach Mark縮寫，就是水準點。

復核BM需要報檢。BM就是水準點測量，在這里是對業主交樁的水準點進行復核，復核時最好采用兩臺水準儀同時測量，對每個水準點測量完成后，現場計算是否滿足閉合差要求，如果不滿足進行重新測量。每天測量的數據要及時整理并請監理工程師復核簽字。并把測量BM點做到一張表里，寫明點的大概位置，為后續施工找點提供方便。

為了使工作全面開展復核項目大約一半的移交BM，就報函請業主進行批復使用。 被批準使用的資料要及時存檔，以備后續使用。

如果BM點在施工測量時發現不閉合，要重新報檢測量，測量結果請監理工程師確認后，進行使用。并及時對原來測量點高程進行書面和電子版的修改。

4布設CP點

CP點是Control Point縮寫，就是控制點。

CP點的布設要注意下面幾點：1.選擇地點穩定、不易被破壞、并且在道路施工范圍外布設。2.容易架設儀器，便于測量操作。3.與前后CP點通視。4.測量的視野盡量大，并盡量兼顧以后的涵洞、擋墻和平交道的數據采集。

CP樁的要求，預制砼樁長10cmX10cmX30cm，樁中間預埋15cm的Φ10鋼筋并且外露1cm，外露端頭要用鋼鋸鋸上十字絲，供將來儀器對中和測放標高使用。埋樁時選好點后，挖好坑放入預制好的CP樁，并澆砼進行固定。

CP樁也可以直接帶著加工好的鋼筋頭到現場預埋并澆砼固定，唯一缺點就是可能砼沒有達到終凝時，有人會把鋼筋頭給拔走。

布設完畢做好標記給此點起個名字，并對此點所在的位置做好記錄。在旁邊做個明顯的標志，為以后測量記錄和方便找點，也起到警示其它施工人員不要破壞此點和附近不要停靠大型機械等作用。

4.1 CP點測量

4.1.1附合導線測量

附合導線的測量，就是按照測量書上的用角度和距離進行測量步驟進行即可。因為此公路等級低，所以采用的2測回，進行測量。

4.1.2附合導線測量平差

附合導線測量平差計算，就是按照測量書上的計算原理進行即可。

比例因子從GPS中可得到，但角度的加減計算，在Excel中如何來表示，如下：

首先把Excel的單元格的格式設置成“[hh]"°"m's!"”形式，如果你想輸入“22°22′22″”，你就在你設置好的單元格中寫入“22:22:22”即可。在角度加減計算時如果出現負值，單元格中將顯示“########”，根據需要加上7.5（相當于180°）或15（相當于360°）。

處理完成后，做一個CP點匯總的簡表，并在備注中標明點相對路線中線的位置，找監理工程師簽字確認。

5平曲線，豎曲線計算及邊樁的測設

5.1中樁的坐標和高程的計算

平曲線和豎曲線的計算是根據GEOMETRIC DESIGN MANUAL (2002)進行計算的，經過我的核算，其實計算公式和國內的一樣。唯一區別是在豎曲線計算時涉及到一個K值。而不是給的R。

K=L/A (1)

K=limiting value，horizontal distance required to achieve a 1% change in grade

L=length of vertical curve(m)

A=Algebraic difference in approach and exit grades(%)

A=g2-g1 (2)

g1=starting grade(%)

g2=ending grade(%)

R= L / (g2-g1) *100(3)

R=radius

從上述（1）、（2）、（3）推出： R=100*k

根據施工要求，中樁按照直線20m曲線段10m進行計算，計算完成后以函件的形式報監理工程師批復。

5.2邊樁的計算

為使橫斷面測量的數據比較準確，需要確定橫斷面的測量方向，因此要計算邊樁以便更好的控制測量方向。

邊樁是根據曲線是由無數段直線組成的思路進行計算，先把距離橫斷面大小里程各5cm的中樁坐標計算出來，然后根據計算出來的坐標計算出方位角，并認為這就是此中樁的切線方向，根據切線方向求出法線方向，計算此斷面的邊樁坐標。

本項目是計算距離線路中線左右各5m處的邊樁坐標，實際現場測量的時候只放一側邊樁確定橫斷面測量方向即可，因考慮到可能在線路某些里程，線路左側或右側因為障礙物或其它的原因，放不出邊樁所以要準備好線路兩側的邊樁坐標。選5m處的邊樁也是考慮到受到障礙物影響小，并且能很好的控制橫斷面的測量方向。

6及時采集既有的橋位及既有橋面標高

因為這是既有路升級改造，對既有橋只是進行幫寬，而橋的位置和標高不變，所以既有橋就成了線路的控制點，所以在橫斷面測量的同時或之前要安排一個測量組把既有橋位平面位置和既有橋高程采集回來，進行與設計線形相比較看是否與設計的平、豎曲線相符，如果不相符需要及時寫函通知監理工程師。監理工程師會根據橋位重新調整線路的平、豎曲線，并發變更函給施工單位。

7路基橫斷面圖

7.1路基原始地面線數據采集

首先要根據現場先放出幾百米的中樁和一側的邊樁坐標，根據中邊樁的方向測量橫斷面。

測量時盡量把地形變化點采集完整；測量地面盡量長一些，每側距中樁大約30m左右，因為考慮將來可能調整中線。此路為舊路升級改造工程，測量時要采集既有路瀝青路面的邊緣點，為以后的清表、路床碾壓、拆除既有瀝青路面等提供驗工和施工圖繪制的基本數據。測量的標識要清楚，如既有路面線路右側的瀝青邊緣點（ERER=Existing Road Edge Right hand side）、既有路面線路左側的瀝青邊緣點（EREL=Existing Road Edge Left hand side）、房子（H=House）、院墻（F=Fence）等等。

7.2橫斷面的設計

是根據采集的橫斷面地面數據，和招標文件中的設計數據進行設計(如果沒有進行線路變更)。設計主要為施工服務，所以設計的路基橫斷面圖要盡量簡潔、美觀、明了，方便施工。

橫斷面盡早出圖，根據路基的初步設計（路基橫斷面圖），到現場實際考察，統計沿線的障礙物及特殊的障礙物如水井、房屋等。根據現場實際情況，施工單位要及時提醒監理工程師，如果經過調整平曲線，可以避免拆除水井和減少拆除房屋數量從而減少成本，監理工程師會考慮調整線形，以免批復圖紙后施工到有障礙物位置，監理發現這種情況而進行變更從而影響施工。這里的大填和大挖的地段監理工程師也有可能調整豎曲線以減少工程量和施工成本。作為施工單位這種情況根據施工現狀確定，如果工期不緊張可以不提醒監理工程師進行變更，如果施工工期緊張，要通知監理工程師及時變更減少工程量，從而縮短施工時間。

8涵洞

8.1涵洞的數據采集

按照涵洞的數據采集要求，分為新建涵洞和既有涵洞接長兩種。新建涵洞主要采集原既有涵洞的中線地面線和流水線路的地面線。采集的數據要標識清楚。便于設計。既有涵洞的地面線采集除了要采集上面的數據外，還要采集既有涵洞的一些設計必要參數。如涵洞蓋板厚度、凈寬、涵洞流水面標高及流水方向等。

8.2涵洞的設計

在涵洞設計前，根據招標文件提供的標準圖和施工要求繪制預制鋼砼管鋼筋布置圖、涵洞的翼墻及集水井鋼筋布置圖。其中預制鋼砼管鋼筋布置圖要盡早繪制。為提前組織安排預制做好施工準備。繪制完成后報函，請監理工程師批復，批復后就可以根據大約的工程量進行預制，預制好第一批管要進行送檢，檢驗合格后才能大批量進行預制。

涵洞設計并不是根據招標文件的涵洞型式及尺寸進行設計的，因為招標文件中給的數據多數與現場的實際不符。所以在設計之前，提前約好監理工程師一起進行既有涵洞考察，根據匯水面積和原來既有涵洞的排水能力，重新確定新建涵洞的尺寸，以滿足排水要求。考察完成后，根據現場監理和施工單位商定的結果以函件的形式報監理工程師進行審批，并按照批復的涵洞型式及大小進行設計。

涵洞設計可大體上可分為管涵、箱涵、蓋板涵、既有涵接長。

管涵的設計主要考慮設計長度應該是每節管長的整數倍。如果涵洞的中線與線路方向在90°±5°范圍內，可以設計成正交，大于這個范圍要去現場考察，多數要設計成斜交的形式。流水坡度盡量根據原地面線設計，但為了流水通暢，坡度至少要大于等于1%，為了結構穩定流水的坡度盡量小于等于7%；流水坡度大于一定的數值時，要根據設計規范調整墊層材料。根據地面線，進口可設置集水井和翼墻兩種形式。

箱涵的設計對涵長沒有特殊要求，流水坡度和角度的設計思路同管涵。

蓋板涵根據涵高及臺背滲水情況要在涵臺上設置泄水孔。

既有涵接長（如果既有涵洞本身結構比較好，質量也相對較好，才考慮進行接長），是根據既有涵的尺寸進行設計新接長的涵洞，需要注意的事，蓋板的配筋是根據STANDARD DETAIL DRAWINGS（2002）進行設計的。流水坡度與既有涵一致。

城市內的涵洞設計要考慮城市排水設計，因為城市的排水需要從涵洞排走。涵洞形式最好不要采用箱涵，因為與城市排水管接口處不好處理，城市涵洞設計和城市排水設計最好同步進行，如果涵洞先行設計，設計時要考慮城市排水。并且要把城市的排水管提前預埋進行，為接將來城市排水設置的預留口。

9平交道

平交道分A、B、C、D四種型式。

9.1平交道的數據采集

根據平交道的型式不同采集的原地面數據范圍也不同，采集的數據范圍一般要比設計范圍每側多側10m，如果附近有障礙物，要一起采集標識清楚。采集時要垂直平交道中線，每5m一個斷面進行采集。數據采集完成后對既有平交道的邊界障礙物進行采集，設計時用來確定平交道中線和平交道寬度。

9.2平交道的設計

因為平交道根據設計文件也要鋪設一定距離的瀝青路面，所以設計時要根據采集的地面線，從設計路基橫斷面圖的路面處和既有平交道的既有路的縱坡用豎曲線進行擬合，兼顧路基邊溝排水問題，力求過渡距離短，并使設計與既有路過渡平順。擬合完成后，繪制出平交道橫斷面圖，并配有平交道平面位置圖做為施工使用。

10擋墻設計

當路基施工填方、挖方超出建筑界線、或其它情況為減少路基施工填方或挖方寬度時，需要設置擋墻；因此設計擋墻時，需要根據路基施工圖確定擋墻的設置范圍。擋墻主要包括漿砌的片石擋墻和鋼筋砼擋墻

10.1擋墻數據的采集

擋墻需要5m繪制一個橫斷面圖，擋墻需要每隔5m測一條路基橫斷面原始地面線。擋墻原始地面線采集范圍，主要從路基斷面圖上確定，比路基斷面圖有擋墻的里程范圍再多出幾個斷面，測到地面線數據正好與鄰近沒有擋墻的只差5m。

10.2擋墻設計

10.21根據采集的地面線，展到線路圖上，確定擋墻設置里程及擋墻長度。

10.22根據擋墻基礎處的地面線，繪制擋墻縱斷面地面線，根據最少埋深1m的要求，繪制擋墻的臺階式基礎（減少開挖方量），從而確定出每個擋墻的高度。形成擋墻的縱斷面圖。

10.23根據擋墻縱斷面圖繪制擋墻的平面圖。為了擋墻在曲線上修建完成后美觀和盡可能少侵占或遠離路基，曲線段處的擋墻施工時采用2.5m長進行控制。故平面圖每2.5m給出擋墻橫坐標和斷面尺寸線，但為了簡潔擋墻每5m給一個斷面圖。

11 城市排水設計

城市排水設計要首先根據路線的曲線要素進行簡單的設計，如路基的超高外側就不需要設置排水管、分水嶺的位置、涵洞的位置，讓水就近排到附近的涵洞里，根據涵洞的位置確定城市排水的排水方向。

根據城市平交道的測量數據，繪制城市平交道、路緣石及中央分隔帶開口，根據城市排水設計及平交道位置繪制人井位置（人井位置要盡量避開平交道的位置），繪制好平面圖后，同監理和市政相關人員，根據平面圖一起去現場考察，主要看人井位置、城市排水橫過管位置、平交道設置的數量、中央分隔帶設置位置和數量，是否合理有無增加的平交道及中央分隔帶開口及位置是否需要調整。

考察完畢后重新按照現場調整后的結果進行繪制排水、城市平交道和路緣石平面圖，繪制完成后，并繪制相應的平面坐標圖，完成后進行報函，批復后進行排水縱斷面設計，以及其它排水細節設計。設計完成后進行報函批復。批復后進行存檔為施工使用。

設計完成后就可以安排城市排水管預制和路緣石預制。

12 設計一些見解和想法

在國外從事任何施工活動，首先要報檢，只有在現場工程師(現場監理)見證的情況下施工才有效或者說你驗工的基礎資料需要有監理的簽字才有效。所以現場采集回來的數據要及時找相關的監理工程師簽字確認，才算有效。設計時要參照招標文件進行和相應的設計規范進行，特殊設計要提前根據現場情況和監理溝通，設計完成后要報函給監理工程師，批復后存檔以備施工使用。

在國外的施工設計，遠遠沒有國內設計成熟，這也就導致了，現場監理會被賦予比國內監理大很多的權力。在本項目也充分體現了監理工程師的權力范圍是很廣的，他們可以修改招標文件規定的設計參數，還可以修改招標文件里的涵洞形式及孔徑大小。可以修改線路的平縱曲線。因為監理工程師的權力很大，所以在設計方面良好的溝通是至關重要的，一般在設計形成初稿的時候，最好不要著急寫函提交，先私下打印出來讓負責設計圖紙審核的監理（Draftsman）進行審核，審核后會給你修改意見，按照這個修改意見，修改后再報函。這樣做可以節省審批時間，如果你直接寫函提報，他們會認為你不尊重他們沒有和他們溝通好，他們也會以函的形式給你修改意見，反而會影響圖紙的審批速度。如果已提報的圖紙有什么小錯誤，盡量避免以函件的形式進行修改，最好能私下修改通過換圖紙的形式解決。如果已經批復的圖紙，需要修改時，一定要有函件依據，如果私下進行替換很容易造成施工用錯圖紙。

設計人員應提高專業素質，設計人員不僅能根據招標文件進行設計，還要熟悉BOQ單（Bill of Quantity），在符合設計規范、施工質量和技術要求下，盡量向有利于施工和增加項目利潤的方向設計；一些難以控制的施工工藝盡量不要寫；設計時盡量用庫存符合設計要求，實驗報告合格的材料。設計人員要提高專業英語水平，因為良好的英語水平是能進行溝通的基礎，形成認真的工作態度，使設計出來的圖紙完美，給監理工程師良好的印象，便于更好的開展設計工作。設計人員盡量學會使用一些監理認可的軟件進行設計，這樣可以提高設計速度和設計效率。

實行屬地化管理，因為本地消費水平不高雇傭一個設計員的工資也會不高；更重要的是本地人之間溝通起來語言相同，文化背景以及所受的教育都基本相同，設計思路和想法相似，更容易達成一致的意見，設計工作會更加順利進行。