公路施工路面測設(shè)定位簡化的應(yīng)用技術(shù)分析

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 公路施工路面測設(shè)定位概述

公路工程施工具有工作量龐大、專業(yè)性強(qiáng)、施工條件復(fù)雜難度大的特點(diǎn)。在路面測設(shè)時，準(zhǔn)確計算豎直線、斜直線和平曲線等位置及高程位置，為后續(xù)公路施工奠定良好基礎(chǔ)。測設(shè)定位是公路施工中重要的基礎(chǔ)技術(shù)，通過測量放線、計算定位后才可開展公路施工。由于公路路面施工要求連續(xù)、平整，須確保測設(shè)定位的準(zhǔn)確。放樣定點(diǎn)在公路里程線上應(yīng)每隔至少20 m定出中線和標(biāo)高位置，再確定路面邊緣、路肩邊緣位置，在平面上下均為直線段時，精確計算以確定點(diǎn)的位置。在設(shè)置緩和線的彎道路段時，應(yīng)確定中線位置，計算左右兩邊路面的邊緣、路肩邊緣和路中線高差，并確定具體位置，計算縱立面、橫剖面和平面交叉位置定點(diǎn)。為了準(zhǔn)確確定某一個點(diǎn)的位置，需要使用豎曲線、平曲線、加寬等計算公式，各個路段的計算應(yīng)按照實(shí)際情況確定合適的計算公式和方法，每一個橫斷面需要計算路中線、走右邊線和路肩邊緣、標(biāo)高的位置數(shù)據(jù)。

2 工程概述

路面位置定位計算的數(shù)據(jù)，可用于路面施工前具體位置的準(zhǔn)確定點(diǎn)放樣，如擋土墻施工、涵洞底部施工、頂部位置施工時，準(zhǔn)確定位、做好路面定點(diǎn)計算對各項(xiàng)工程的順利實(shí)施具有較大意義。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要編寫一套適合路面定位計算的計算機(jī)程序，該程序應(yīng)滿足操作方便、易學(xué)易懂的要求，滿足管理人員、工程技術(shù)人員和施工現(xiàn)場班組長在施工和管理中的需要。

以某段二級公路路面工程施工為例，該工程計算里程樁號在30 126～30 249之間，每隔10 m設(shè)立樁號。計算橫縱剖面各個測點(diǎn)的坐標(biāo)值、路中線和左右兩側(cè)路面邊緣、路肩邊緣的坐標(biāo)值和高差值。在里程樁號之間，各個測點(diǎn)相對于起點(diǎn)的左側(cè)路肩底部為0點(diǎn)的高差值，輸入已知數(shù)據(jù)和各個測點(diǎn)的里程樁號，可以計算得到上述數(shù)值。

3 公路施工路面測設(shè)定位簡化技術(shù)應(yīng)用分析

一個計算機(jī)程序需要計算三個不同的內(nèi)容，需要三個運(yùn)算程序或進(jìn)行源程序語句編碼的兩次修改，以滿足不同計算內(nèi)容的計算要求，因此，在實(shí)際施工應(yīng)用中方便性較差。

根據(jù)施工特殊要求編寫的程序，應(yīng)具有以下特點(diǎn)：計算的內(nèi)容是多元的，但同一個計算機(jī)程序，可滿足三種不同計算的要求，滿足不同工作對象，領(lǐng)導(dǎo)人員、工程技術(shù)人員在施工中的實(shí)際需要。如輸出數(shù)據(jù)是橫斷面、縱斷面、標(biāo)高值，管理人員可以利用以上數(shù)據(jù)，了解工程的實(shí)際情況，檢查核實(shí)施工圖紙的內(nèi)容是否滿足工程實(shí)際要求。輸出的數(shù)據(jù)是橫斷面和縱斷面的高差值，工程技術(shù)人員可以在實(shí)際操作中，測量具體路線位置和工作面上挖、土方填筑、整平高差控制的準(zhǔn)確尺寸，測設(shè)時設(shè)定某一個點(diǎn)的位置是零點(diǎn)，即參照點(diǎn)，再計算其他各個測點(diǎn)對應(yīng)于該零點(diǎn)的高差值。輸出的數(shù)據(jù)是同一個橫斷面的高差值，現(xiàn)場施工班組長可以用來指揮施工人員沿著路線長度，確定每一個橫斷面的中路中線、左右路面邊緣、左右路肩邊緣的位置。計算三種情況時，可以按照實(shí)際的需要單獨(dú)選擇一種情況，可以多選或全部使用。將測設(shè)的數(shù)據(jù)整理成文字資料，拿到施工現(xiàn)場以供實(shí)際測量定位使用，可以在野外作業(yè)時，在工地上操作計算，即同時進(jìn)行計算和測量，均比較方便，減少了后期工作量。計算時按照路線的長度每隔10 m設(shè)定一里程樁號的計算數(shù)據(jù)，可以選擇路線長度內(nèi)的任何一個樁號，均可以得到準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)。

上述程序語句適合用在各種型號計算器的計算中，具有編程方便、易學(xué)、易掌握、實(shí)用方便的優(yōu)點(diǎn)。在編寫路面定位計算程序時，使計算內(nèi)容得到了簡化，同時使各專業(yè)計算公式串聯(lián)，以完成計算程序的編寫，使縱立面、橫剖面和平面交叉的空間位置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定點(diǎn)計算，使復(fù)雜難度高、計算工作量繁多的計算內(nèi)容得到了簡化，提高了測設(shè)定位的效率和質(zhì)量，準(zhǔn)確的定位結(jié)果能夠?yàn)楹笃诠こ痰於己没A(chǔ)。該技術(shù)方法常應(yīng)用在高等級公路、高速公路和鐵路工程建設(shè)的測設(shè)定位中，提高了工程測設(shè)定位的效率，使工程計算變得簡便。

4 提高公路路面施工測設(shè)定位和計算結(jié)果精度的控制措施

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公路施工測設(shè)定位新技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，為精確計算、簡化計算內(nèi)容提供了技術(shù)保障，定位的準(zhǔn)確可確保計算結(jié)果的準(zhǔn)確。目前，常見的公路路面測試技術(shù)有數(shù)字化測圖、GPS測設(shè)和一體化測設(shè)技術(shù)。

4.1 數(shù)字化測圖時的控制措施

在公路測設(shè)中，除了控制測量需要繪制地形圖和工點(diǎn)圖，繪圖工具常用的是AutoCAD設(shè)計軟件，該軟件繪制的地形圖是電子矢量圖，為數(shù)專測設(shè)提供了條件。數(shù)字化測設(shè)時以計算機(jī)技術(shù)為核心，在輸入輸出硬件設(shè)備的支持下，實(shí)現(xiàn)對地形空間數(shù)據(jù)的采集、輸入、繪圖成圖和輸出管理。在野外施測時，采用全站儀實(shí)地測量，將野外采集的數(shù)據(jù)自動化傳輸給電子手簿、磁卡和便攜機(jī)等載體記錄，在室內(nèi)完成數(shù)據(jù)自動傳輸和人機(jī)交互編輯，以此生成數(shù)字地圖。該測設(shè)技術(shù)具有精確度高、效率高、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，利用全站儀測量完成自動化傳輸、記錄、存儲、處理和成圖，在整個過程中，可確保原始數(shù)據(jù)的完整和精度，獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為后期計算提供可靠依據(jù)。

主要誤差來源數(shù)據(jù)采集時測設(shè)點(diǎn)精度、碎部點(diǎn)測距誤差和測角誤差，但這些點(diǎn)的誤差均較小。在野外作業(yè)時自動完成數(shù)據(jù)采集和傳輸、記錄等，提升了野外作業(yè)時數(shù)據(jù)采集的速度，減少工作內(nèi)容。數(shù)字化成圖形成的電子圖，地理信息豐富，可形成三維數(shù)字地面模型滿足施工設(shè)計和計算的要求，在野外數(shù)字測設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。

4.2 一體化測設(shè)技術(shù)在放線定位中應(yīng)用時的控制措施

公路路面中線的測量放線是公路測設(shè)的重要內(nèi)容，中線點(diǎn)位施測的結(jié)果影響著計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了充分發(fā)揮全站儀的作用，提高測設(shè)的效率，開發(fā)了新的計算機(jī)程序，該程序?yàn)榫C合性程序，包括中線與各個樁號里程的測放、擋墻施工項(xiàng)目的測放、橋涵工程的測放和橫斷面工程的測放。由實(shí)踐證明，該新的計算機(jī)程序的應(yīng)用減少了人力資源，提高了施測的效率和放線定位的準(zhǔn)確度。

4.2.1 中線和樁號里程的測放

將公路的各個曲線元素與控制點(diǎn)的成果傳輸?shù)诫娮邮植局校龠M(jìn)行外業(yè)測放。基本流程為設(shè)置測站點(diǎn)，輸入已知點(diǎn)名稱，可自動化提取出測站點(diǎn)與后視點(diǎn)三維坐標(biāo)。如果已知點(diǎn)的名稱輸入錯誤，會自動報錯提示重新輸入，并自動化完成測站點(diǎn)的記錄和后視點(diǎn)的復(fù)核，達(dá)到要求后，才能開展中線施放。再輸入中線里程，程序自動化計算中線的坐標(biāo)并反算出施測的方位與距離，并自動化完成測量和差值計算。通過反復(fù)的測量，促使精確度滿足原始數(shù)據(jù)和高程存盤、實(shí)際測放坐標(biāo)要求，通過復(fù)測使多次測量的差值滿足精確度要求。在整個測放過程中每一個測站點(diǎn)只需一個人便可完成工作，節(jié)省了人力成本，提高了工作效率。

4.2.2 擋墻工程的測放

擋墻工程的測放坐標(biāo)與里程數(shù)值由設(shè)計人員提供，首先，將坐標(biāo)和里程數(shù)值輸入計算機(jī)程序中，自動完成測站點(diǎn)記錄和后視點(diǎn)檢測。計算機(jī)程序自動化計算擋墻坐標(biāo)，自動化完成測量與差值駕駛員工作。通過多次復(fù)測使差值滿足精度要求，使測量到的數(shù)值滿足設(shè)計要求。

4.2.3 橋涵的測放

橋涵位置需要在實(shí)地勘察后，才能得到準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)，沒有現(xiàn)成設(shè)計理論坐標(biāo)。為快速求得準(zhǔn)確的橋涵位置和在中線上的坐標(biāo)，采用全站儀測量出指定點(diǎn)坐標(biāo)，再在計算機(jī)程序中輸入指定點(diǎn)概略里程，采用漸進(jìn)法求得中線上距離指定點(diǎn)最靠近的一個點(diǎn)的坐標(biāo)，該點(diǎn)的坐標(biāo)值是橋涵在中線上的坐標(biāo)。測量出設(shè)計人員指定點(diǎn)的坐標(biāo)，將該坐標(biāo)輸入公路設(shè)計圖微機(jī)中，將指定點(diǎn)向公路平曲線做垂線，垂足點(diǎn)的坐標(biāo)是該橋涵在中線上的坐標(biāo)。得到橋涵坐標(biāo)后橋涵的施測便與擋墻工程的施測流程一致。

4.2.4 橫斷面的測放

測放中線上某一個點(diǎn)的橫斷面，再將測量設(shè)備放在該點(diǎn)位上，后視點(diǎn)的前一點(diǎn)為零點(diǎn)方向，旋轉(zhuǎn)到該點(diǎn)的法線夾角便可進(jìn)行橫斷面測設(shè)。將數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)程序中可自動化計算，得到各個點(diǎn)到中線的距離與高差，存儲記錄。如果在中線上不能完成橫斷面的測設(shè)，需要轉(zhuǎn)點(diǎn)測量，重新設(shè)站后利用前方交會，求得轉(zhuǎn)點(diǎn)到橫斷面線上距離，再施測橫斷面并求得離中線的距離和高差。待外業(yè)測設(shè)完成后，直接傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上，可得到橫斷面的數(shù)據(jù)和圖形。在完成中線測放后應(yīng)對測設(shè)的結(jié)果進(jìn)行檢查，在內(nèi)業(yè)處理時采用相關(guān)統(tǒng)計技術(shù)調(diào)入測設(shè)的數(shù)據(jù)，并編寫程序求得施測坐標(biāo)和理論坐標(biāo)之間的差值并完成精度統(tǒng)計，檢查是否滿足規(guī)范要求。在公路路面工程內(nèi)業(yè)處理時需要使用大量計算機(jī)軟件，可完成數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計工作，節(jié)約了計算時間，提高了工作效率。

5 結(jié)語

綜上所述，在公路路面測設(shè)定位工作中，外業(yè)施測和內(nèi)業(yè)計算統(tǒng)計處理均需要使用到大量硬軟件設(shè)備及其技術(shù)，新設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，提高了工作效率，使復(fù)雜的測試定位工作得以簡化，降低了勞動強(qiáng)度。先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用使測設(shè)和計算的結(jié)果精確度更高，得到的數(shù)據(jù)成為后續(xù)工程施工設(shè)計可靠的參考依據(jù)。