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：隨著社會的發展和國民經濟的日益繁榮，公路建設蓬勃發展，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為雙向四車道，目前已經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構物的平面擬合和高程擬合屬于測量質量控制的重點及難點之一。現依托柳州（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。

關鍵詞：路面高程擬合；結構物平面擬合；結構物高程擬合

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柳州市鹿寨縣。原設計為雙向四車道，路面寬度為24.5m，現采用雙側各拼寬兩車道共變成八車道高速公路標準設計，路面寬度41m，雙側各拼寬8.25m，新擴建路面瀝青各面層厚度和設計為0.19m，原老路面中K1220+675-K1228+000段為砼面板層，設計加鋪瀝青厚度為0.18m，K1228+000-K1237+700段為改造加鋪瀝青面層，總厚度為0.13m，現設計加鋪瀝青厚度為0.04m。

在柳南高速公路改擴建勘察設計中，采用的是機載LIDAR技術代替人工上路測量，在不中斷交通的情況下實現高速公路改擴建工程建設所需三維空間信息。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路緣帶點高程中值內插擬合，并利用兩外側硬路肩點高程對擬合中線進行校核。

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

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

2 橋涵勘察

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

2.1 橋梁測點

（1）對于一般結構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結構的大中橋，橋梁特征點應布設在護欄的外邊緣與伸縮縫、橋面連續縫的交點上或者護欄的外邊緣與橋墩前后緣的交點上。護欄外側測點測量坐標，控制原橋外側拼寬線；原有橋面檢測點高程選取在梁端懸臂的下緣，推算出原橋的各結構點控制高程，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，測量點應布設在進出口斷面凈寬兩側邊緣、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、通道的結構尺寸進行了現場核實。

在測量的同時，現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。現場核實確定原有涵洞、通道的結構尺寸，并控制拼接涵洞、通道高程。

3 結構物坐標的推算

新建工程在開工階段，拿到受控圖紙后需要審核圖紙，對各結構物設計坐標進行計算復核，一般根據的是線路曲線要素及圖紙上的結構尺寸進行內業計算做為現場施工的指導數據，而改擴建工程的結構物施工是由原老結構物順延出來的，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，新建拼寬結構物施工前需要提前將老結構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構物的特征點坐標。此時需要注意的是設計單位提供的特征點位置，結合工程設計總寬度，復核無誤后方能施工。例如通過現場測量采集通道洞口坐標，反算得出該通道進出口兩側數據如下：

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

由以上數據得出結論，該蓋板通道中心里程約為K1227+199.44，且與路線交角為90o，與圖紙設計相符，該通道設計拼寬長度為9米，故拼寬后通道進出口斷面處偏距為22米，里程數值不變。另需要復核通道長度是否滿足路面設計寬度需要，以右側端口為例，通過圖紙計算得知該通道蓋板頂面距離路肩板外側頂面高差為0.76米，路基設計坡比1：1.5，故右側端口處通道偏距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，以便計算各結構層的設計標高。

3.2.1 路面高程推算

經過現場施工發現，由于老路面是由混凝土板塊拼接而成，經過長時間運營，個別板塊出現了沉降或者破裂還沒有來得及修補，導致原來設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“跳車”現象，為避免此類情況的出現，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，結合新路豎曲線參數，將老路面沉降或破裂板塊處的實測高程調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構層高程計算公式：

H=H1+h1-（L2-L1）*i%-hx

H1：固定偏距L1處實測高程

h1：老路面設計加鋪瀝青厚度

L1：固定偏距位置處偏距數值

L2：同一斷面需要控制處偏距數值，L2>L1

i%：該斷面設計橫坡

hx ：結構層設計高度

3.2.2 結構物高程推算

改擴建工程結構物拼寬后為保證新老結構物在實際運營中的質量安全，一般都會有新擴建結構物與老結構物加固連接方案（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構物外側邊梁的翼緣板頂面標高與新擴建結構物內側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，而新擴建結構物的梁板厚度往往又與老結構物梁板厚度不同，故需要特別注意新擴建結構物蓋梁頂及墩柱頂高程的施工控制。（當擴建結構物是明涵時，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）。

拼寬結構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：老結構物梁（板）外側邊緣頂實測高程

H1：新建結構物內側墩柱頂待控制高程

L1：老結構物梁（板）外側距離相鄰拼接梁板中心線設計距離

h1：新建結構物梁（板）設計高度

h2：新建結構物梁（板）底到蓋梁頂設計高度

h2=墊石設計高度+支座系統設計高度+楔形塊高（如有）

L2：新建結構物第一榀梁（板）中線到相鄰墩柱中點設計距離

L3：新建結構物墩柱中心設計距離

h3：新建結構物蓋梁設計高度

H2：新建結構物外側墩柱頂待控制高程

i2%：新建結構物設計橫坡

4 結束語

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，要根據不同的設計，選擇不同的測量方案，具體測量方案的選擇要結合工程的實際條件，尊重事實，不能盲目照搬此探討內容，要靈活運用各種測量儀器設備和測量方法，在測量規范的指導下，尊重圖紙的設計，滿足測量精度的要求。在節約、務實、安全的方針下開展工作，建設高質量的工程，以便于更好的推動高速公路建設事業的發展！

參考文獻：

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