公路施工路面测设定位简化的应用技术分析

2021-04-12

智能城市 2021年5期

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 公路施工路面测设定位概述

公路工程施工具有工作量庞大、专业性强、施工条件复杂难度大的特点。在路面测设时，准确计算竖直线、斜直线和平曲线等位置及高程位置，为后续公路施工奠定良好基础。测设定位是公路施工中重要的基础技术，通过测量放线、计算定位后才可开展公路施工。由于公路路面施工要求连续、平整，须确保测设定位的准确。放样定点在公路里程线上应每隔至少20 m定出中线和标高位置，再确定路面边缘、路肩边缘位置，在平面上下均为直线段时，精确计算以确定点的位置。在设置缓和线的弯道路段时，应确定中线位置，计算左右两边路面的边缘、路肩边缘和路中线高差，并确定具体位置，计算纵立面、横剖面和平面交叉位置定点。为了准确确定某一个点的位置，需要使用竖曲线、平曲线、加宽等计算公式，各个路段的计算应按照实际情况确定合适的计算公式和方法，每一个横断面需要计算路中线、走右边线和路肩边缘、标高的位置数据。

2 工程概述

路面位置定位计算的数据，可用于路面施工前具体位置的准确定点放样，如挡土墙施工、涵洞底部施工、顶部位置施工时，准确定位、做好路面定点计算对各项工程的顺利实施具有较大意义。

在实际工程应用中，需要编写一套适合路面定位计算的计算机程序，该程序应满足操作方便、易学易懂的要求，满足管理人员、工程技术人员和施工现场班组长在施工和管理中的需要。

以某段二级公路路面工程施工为例，该工程计算里程桩号在30 126～30 249之间，每隔10 m设立桩号。计算横纵剖面各个测点的坐标值、路中线和左右两侧路面边缘、路肩边缘的坐标值和高差值。在里程桩号之间，各个测点相对于起点的左侧路肩底部为0点的高差值，输入已知数据和各个测点的里程桩号，可以计算得到上述数值。

3 公路施工路面测设定位简化技术应用分析

一个计算机程序需要计算三个不同的内容，需要三个运算程序或进行源程序语句编码的两次修改，以满足不同计算内容的计算要求，因此，在实际施工应用中方便性较差。

根据施工特殊要求编写的程序，应具有以下特点：计算的内容是多元的，但同一个计算机程序，可满足三种不同计算的要求，满足不同工作对象，领导人员、工程技术人员在施工中的实际需要。如输出数据是横断面、纵断面、标高值，管理人员可以利用以上数据，了解工程的实际情况，检查核实施工图纸的内容是否满足工程实际要求。输出的数据是横断面和纵断面的高差值，工程技术人员可以在实际操作中，测量具体路线位置和工作面上挖、土方填筑、整平高差控制的准确尺寸，测设时设定某一个点的位置是零点，即参照点，再计算其他各个测点对应于该零点的高差值。输出的数据是同一个横断面的高差值，现场施工班组长可以用来指挥施工人员沿着路线长度，确定每一个横断面的中路中线、左右路面边缘、左右路肩边缘的位置。计算三种情况时，可以按照实际的需要单独选择一种情况，可以多选或全部使用。将测设的数据整理成文字资料，拿到施工现场以供实际测量定位使用，可以在野外作业时，在工地上操作计算，即同时进行计算和测量，均比较方便，减少了后期工作量。计算时按照路线的长度每隔10 m设定一里程桩号的计算数据，可以选择路线长度内的任何一个桩号，均可以得到准确的定位数据。

上述程序语句适合用在各种型号计算器的计算中，具有编程方便、易学、易掌握、实用方便的优点。在编写路面定位计算程序时，使计算内容得到了简化，同时使各专业计算公式串联，以完成计算程序的编写，使纵立面、横剖面和平面交叉的空间位置，实现准确的定点计算，使复杂难度高、计算工作量繁多的计算内容得到了简化，提高了测设定位的效率和质量，准确的定位结果能够为后期工程奠定良好基础。该技术方法常应用在高等级公路、高速公路和铁路工程建设的测设定位中，提高了工程测设定位的效率，使工程计算变得简便。

4 提高公路路面施工测设定位和计算结果精度的控制措施

随着科学技术的发展，公路施工测设定位新技术得到了广泛应用，为精确计算、简化计算内容提供了技术保障，定位的准确可确保计算结果的准确。目前，常见的公路路面测试技术有数字化测图、GPS测设和一体化测设技术。

4.1 数字化测图时的控制措施

在公路测设中，除了控制测量需要绘制地形图和工点图，绘图工具常用的是AutoCAD设计软件，该软件绘制的地形图是电子矢量图，为数专测设提供了条件。数字化测设时以计算机技术为核心，在输入输出硬件设备的支持下，实现对地形空间数据的采集、输入、绘图成图和输出管理。在野外施测时，采用全站仪实地测量，将野外采集的数据自动化传输给电子手簿、磁卡和便携机等载体记录，在室内完成数据自动传输和人机交互编辑，以此生成数字地图。该测设技术具有精确度高、效率高、应用广泛的特点，利用全站仪测量完成自动化传输、记录、存储、处理和成图，在整个过程中，可确保原始数据的完整和精度，获得准确的测量结果，为后期计算提供可靠依据。

主要误差来源数据采集时测设点精度、碎部点测距误差和测角误差，但这些点的误差均较小。在野外作业时自动完成数据采集和传输、记录等，提升了野外作业时数据采集的速度，减少工作内容。数字化成图形成的电子图，地理信息丰富，可形成三维数字地面模型满足施工设计和计算的要求，在野外数字测设中得到了广泛应用。

4.2 一体化测设技术在放线定位中应用时的控制措施

公路路面中线的测量放线是公路测设的重要内容，中线点位施测的结果影响着计算数据的准确性。为了充分发挥全站仪的作用，提高测设的效率，开发了新的计算机程序，该程序为综合性程序，包括中线与各个桩号里程的测放、挡墙施工项目的测放、桥涵工程的测放和横断面工程的测放。由实践证明，该新的计算机程序的应用减少了人力资源，提高了施测的效率和放线定位的准确度。

4.2.1 中线和桩号里程的测放

将公路的各个曲线元素与控制点的成果传输到电子手簿中，再进行外业测放。基本流程为设置测站点，输入已知点名称，可自动化提取出测站点与后视点三维坐标。如果已知点的名称输入错误，会自动报错提示重新输入，并自动化完成测站点的记录和后视点的复核，达到要求后，才能开展中线施放。再输入中线里程，程序自动化计算中线的坐标并反算出施测的方位与距离，并自动化完成测量和差值计算。通过反复的测量，促使精确度满足原始数据和高程存盘、实际测放坐标要求，通过复测使多次测量的差值满足精确度要求。在整个测放过程中每一个测站点只需一个人便可完成工作，节省了人力成本，提高了工作效率。

4.2.2 挡墙工程的测放

挡墙工程的测放坐标与里程数值由设计人员提供，首先，将坐标和里程数值输入计算机程序中，自动完成测站点记录和后视点检测。计算机程序自动化计算挡墙坐标，自动化完成测量与差值驾驶员工作。通过多次复测使差值满足精度要求，使测量到的数值满足设计要求。

4.2.3 桥涵的测放

桥涵位置需要在实地勘察后，才能得到准确的位置坐标，没有现成设计理论坐标。为快速求得准确的桥涵位置和在中线上的坐标，采用全站仪测量出指定点坐标，再在计算机程序中输入指定点概略里程，采用渐进法求得中线上距离指定点最靠近的一个点的坐标，该点的坐标值是桥涵在中线上的坐标。测量出设计人员指定点的坐标，将该坐标输入公路设计图微机中，将指定点向公路平曲线做垂线，垂足点的坐标是该桥涵在中线上的坐标。得到桥涵坐标后桥涵的施测便与挡墙工程的施测流程一致。

4.2.4 横断面的测放

测放中线上某一个点的横断面，再将测量设备放在该点位上，后视点的前一点为零点方向，旋转到该点的法线夹角便可进行横断面测设。将数据输入计算机程序中可自动化计算，得到各个点到中线的距离与高差，存储记录。如果在中线上不能完成横断面的测设，需要转点测量，重新设站后利用前方交会，求得转点到横断面线上距离，再施测横断面并求得离中线的距离和高差。待外业测设完成后，直接传输到计算机上，可得到横断面的数据和图形。在完成中线测放后应对测设的结果进行检查，在内业处理时采用相关统计技术调入测设的数据，并编写程序求得施测坐标和理论坐标之间的差值并完成精度统计，检查是否满足规范要求。在公路路面工程内业处理时需要使用大量计算机软件，可完成数据计算和统计工作，节约了计算时间，提高了工作效率。