高速公路测量放样新方法探讨

2020-05-27朱绍勇

工程技术研究 2020年5期

朱绍勇

（中铁二十局第四工程有限公司，山东青岛 266061）

现在的高速公路测量工作，要求快速、准确，能够配合上现场施工的工作效率。从某种程度上来说，提升测量效率就是加快工程进度。为此，留给测量放样的时间越来越少，特别是对于黄蒲高速公路这类施工任务紧、测量人员紧张的项目，改进测量方法、提高测量效率成了施工测量放样的基本要求。

文章主要利用全站仪和RTK对桥梁和路基进行施工放样，通过对比，找到现场放样的新方法，从而提高施工放样工作的效率和准确性。

1 工程概况

黄蒲高速公路K0+800～K25+350段，线路起点位于黄龙县西南约3km安善村附近，终点位于洛川县石头镇党家庄村附近，线路全长约24.55km，位于延安市黄龙及洛川两县。该标段共计特大、大中桥梁41座，其中特大桥1座、大桥27座、天桥7座、匝道桥5座、中桥1座。主线路基长度共计17.2km，分离式隧道1处，全长2855m（单幅累计），涵洞30座，通道4座。

2 全站仪施工放样

2.1 全站仪直线段桥梁放样方法

传统的全站仪施工放样，都是对结构物的每个特征点进行计算以后，根据偏距和里程计算出各个点位的坐标。现场根据这些点位的坐标进行放样。对于这些坐标，现场放样时，输入这些坐标会耽误很多时间，并且会加大出错的概率。即使是提前把坐标导入仪器，对于一个很多点的结构物，搜索这些坐标也很麻烦，严重影响工作效率。以一个桥墩的垫石坐标为例，其垫石特征点位图如图1所示。

图1 垫石特征点位图

通过计算得到32个坐标，会生成以下坐标数据量，如表1所示。

从表1可以清晰地看到一个桥墩的垫石就会产生如此多的数据，再加上桩基、承台、墩身、盖梁等的坐标会更加庞大，再放大到一个桥，放样时需要输入的数据量可想而知。这么多的数据，如果现场放样手动输入，出错的概率会非常大。即使是提前输入好，一个一个坐标调取放样也会相当麻烦。

表1 垫石特征点绝对坐标

因此这种放样方法不太适合黄蒲高速公路项目施工的节奏，对此，项目组在测量放样时采取了变通方法。对于直线上的桥梁放样，把控制点坐标转换成施工放样时的里程偏距，以此为相对坐标进行设站，放样时也就不需要再进行坐标输入，只要根据图纸上给出的墩中心里程和偏距进行放样即可。以石堡川河2号桥桥为例，先将控制点坐标转化，如表2所示，这样放样数据就可以得到简化，如表3所示。

表2 控制点坐标转换表

这样数据量就大大减少，一个桥上同类型的桥墩偏距都会是一样的，可以从表中规律看出，里程只需要两个数据，偏距只要8个数据，比坐标计算后进行放样的64个数据，缩小了近8倍。把表3中的数据做成表格，放样时，只要根据测量结果就可以直观地看出测量数据的偏位情况，直接用全站仪进行测量即可，不必再输入坐标进行放样，大大提高了放样效率。同时，由于只要控制点转化正确，放样过程中就不会出现输入之类的错误，也可以避免坐标放样时坐标计算错误的出现。这种方法不仅可以提高放样效率，同时也可以减少出错概率。

表3 垫石特征点位里程偏位相对坐标

2.2 全站仪曲线段桥梁放样方法

对于黄蒲高速公路项目来说，大部分的桥都是曲线，因而要应用更加广泛的方法来进行放样工作。在实际的工作中，会发现公路桥梁结构物的计算，都是根据桥梁结构物中心点以及中心点的法线方向设计的，结构物的各边是法线平行和垂直的，坐标计算也是根据这个原则。据此，可以想到，在施工放样时，是不是可以用一个墩的中心点和法线方向，建立一个单位的坐标体系进行放样呢？

以石堡川河特大桥1号墩为例，计算出墩中心坐标，并根据偏距计算出一个法线方向坐标，根据这两个相对坐标，用全站仪坐标系功能建立出坐标系，1号墩的垫石坐标就会转化成相应的数据，如表4所示。

表4 垫石特征点对中心位置相对坐标

从表4中的数据可以看出，单墩独立坐标系放样的数据会更加简单，也更直观明了，只要进行测量就可以看出点位情况，可以使施工放样工作彻底摆脱大量的计算和坐标输入。只要每个墩简单的两个点就可以轻松解决，不必再在仪器中频繁地进行坐标查找、放样，可以为施工节省大量的时间。

3 RTK施工测量放样

3.1 桩基的施工测量放样

对于高速公路桩基的放样，对比全站仪和RTK放样成果，在RTK信号不受干扰的情况下，两种测量仪器的放样偏差都在2cm以下，完全符合高速公路桩基的施工精度要求。RTK的放样由于比全站仪节省了建站、棱镜杆后视的时间，而且RTK更加灵活，不受视线的影响，避免了全站仪搬站建站的时间。因此，RTK对于桩基放样来说具有特别大的优势，建议桩基放样，在地势条件和通信信号的地方采用。但是需要注意的是，RTK进行桩基放样，必须注意控制点的复核。仪器关机重启后，必须进行重新后视，放样完成后也必须进行控制点的检核。

3.2 路基的施工测量放样

黄蒲高速在黄龙洛川段路基大部分都是深路堑和高填方，用全站仪放样就会相对困难，因此黄蒲高速公路项目的路基测量全部采取RTK进行测量。路基开工前现在路基附近布设平面控制点和高程控制点，以便测量放样时RTK的校正和检核。

黄蒲高速公路线路过长，为了解决基站架设的问题，RTK统一采用了网络通信模式，节省了频繁架设基站的时间。只要1台基站，每天在项目部架设，不需要看护人员。现场只要1人就可以进行放样工作。为了提高RTK的使用精度，把黄蒲高速公路项目的所有控制点导入数据，用静态测量测得的经纬度坐标进行全控制点校正，保证全线放样的顺接，校正结果如表5所示。

表5 RTK点校正结果

从表5可以看出水平残差最大值为1.1cm，垂直残差最大值为1.6cm，完全符合路基施工的精度要求。也可以从表中发现控制网整体校正结果精度较高，比传统的现场采集数据、现场校正，精度有了极大的提高，同时校正的网形控制范围更大，放样更方便，不用频繁进行点校正。

为了进一步简化路基施工放样工作，统一对全线曲线要素计算处理后，导入RTK手簿。路基现场放样就可以使用RTK道路放样功能，根据里程和偏距放样出现场位置。内业处理是把路基边坡种类和段落里程统一整理，每一种坡比类型，都统一整理成一个断面，按边坡高度计算出每一层台阶的高度和宽度，在图上标示清楚，统一整理打印成册，就可以把繁杂路基施工图纸转化成几页简单的数据。解决路基放样时边看图边放样容易出错的问题，也可以减少在现场施工放样的计算量。路基坡脚线和开挖线放样时，需根据地形判断需要放样的开口里程，保证不同原地面在同一平台位置的地方至少有两个点。对于台阶上的点位，为了节省时间和保证台阶的顺畅，直线上统一20m进行放样，曲线上10m进行放样。用RTK放样可以避免全站仪放样视线受阻的问题，也可以减少现场需求的人员。