黃成友,朱 攀,王 宣

(1.中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司，四川成都610031; 2.中冶交通工程技術(shù)有限公司，北京100028)

1 工程概況

納米比亞地處非洲西南部，西瀕大西洋，北和東部交安哥拉、贊比亞，東鄰博茨瓦納，南毗南非。屬亞熱帶干旱、半干旱氣候，是撒哈拉沙漠以南最干旱的國(guó)家之一，地勢(shì)較高，旱季嚴(yán)重缺水，晝夜溫差大。納米比亞MR125公路工程是瀝青標(biāo)準(zhǔn)路面升級(jí)的二級(jí)公路，全長(zhǎng)208km，總工期28個(gè)月，合同總額8.2億納元，施工按兩期組織實(shí)施。一期全長(zhǎng)115.2km，有涵洞179座，自孔戈拉至林揚(yáng)提；二期全長(zhǎng)92.9km，有涵洞82座，林揚(yáng)提至里塞洛的MR125段(長(zhǎng)71.35km)和孔戈拉至辛加拉姆韋的DR3502段(長(zhǎng)21.6km)。

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)MR125公路工程嚴(yán)格按照FIDIC條款及南非COLTO標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其精度要求高、執(zhí)行難度大。

(2)MR125公路工程采用SouthernAfrica統(tǒng)一的大地水準(zhǔn)面及NAMIBIANL23坐標(biāo)系統(tǒng)，投影方式為高斯投影。

(3)MR125公路工程由50段直線段和49段圓曲線相連，沒(méi)有緩和曲線，最大半徑為143 000m，最小半徑為600m；沿線起伏較大，近400m就有一個(gè)豎曲線，測(cè)量工作繁重。

(4)MR125公路工程全長(zhǎng) 208km，其清表寬度為60m，穿越近20km的野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)及近10個(gè)部落，測(cè)量工作繁重。

(5)MR125公路工程一、二期沿線分別有40、30個(gè)取土坑，其清表、剝離、恢復(fù)的測(cè)量工作繁重。

(6)MR125公路工程涵洞分布密集，一期涵洞179座，平均間距@700m；二期涵洞82座，平均間距@1 100m。此外還有40多座公共服務(wù)管道都需要測(cè)量，測(cè)量工作繁重。

3 質(zhì)量控制點(diǎn)

(1)MR125公路工程距離長(zhǎng)、分部分項(xiàng)工程多，其工序過(guò)程測(cè)量顯得尤為重要，它是過(guò)程質(zhì)量控制的保證。

(2)MR125公路工程采用南非的COLT標(biāo)準(zhǔn)，其中H90(高度差90 %達(dá)到所規(guī)定的范圍內(nèi)，余下10 %保證在要求的范圍內(nèi))以及D90(厚度差90 %達(dá)到所規(guī)定的范圍內(nèi)，余下10 %保證在要求的范圍內(nèi))兩項(xiàng)指標(biāo)也是過(guò)程質(zhì)量控制的重要保證。H90及 D90的最大和平均值詳見(jiàn)表1。

表1 H90及D90的最大值和平均值 mm

(3)MR125公路工程路基所用的填筑料屬低塑性或無(wú)塑性的砂類土，施工過(guò)程需要不停地翻耕、拌合，填筑中的鋪土厚度、平地機(jī)的粗平、精平都需要測(cè)量能長(zhǎng)時(shí)間的提供高程控制，因此，高穩(wěn)定性的高程控制方法是填筑料填筑過(guò)程質(zhì)量控制的又一重要保證。

4 主要技術(shù)措施及設(shè)備

4.1 坐標(biāo)放樣

為了滿足施工管理的需要，便道、主路放線均采用GPS測(cè)量，涵洞測(cè)量則采用全站儀，全線每400m設(shè)有左、右側(cè)對(duì)稱的控制點(diǎn)。每次測(cè)量開(kāi)始和結(jié)束都必須復(fù)核該處附近的控制點(diǎn)，才能滿足本次測(cè)量精度的要求。

4.2 高程測(cè)量

為了滿足施工精度的需要，所有主線的水平測(cè)量均采用水平儀，其測(cè)量距離不得大于100m，保證測(cè)量精度最大化，而每400m測(cè)量完成必須對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行閉合，避免人為誤差。

4.3 設(shè)備自檢

由于整個(gè)項(xiàng)目路線較長(zhǎng)，測(cè)量組分成林楊提和孔戈拉兩組，所需測(cè)量設(shè)備較多，要求每半個(gè)月統(tǒng)一自檢設(shè)備，尤其是對(duì)水平儀的檢核。因?yàn)槊刻炻吠具b遠(yuǎn)，水平儀的水平螺旋容易松動(dòng)。設(shè)備清單見(jiàn)表2。

表2 設(shè)備清單

5 技術(shù)及施工組織原理

MR125公路全程都是圓曲線和直線相連，共45段圓曲線和46段直線，最大橫坡為8 %，最小橫坡為2 %，最大豎曲線為6 %，最小豎曲線為2 %。采用雙側(cè)標(biāo)桿高程控制的方法，上述問(wèn)題便得到了解決。

5.1 直線段

在直線段高程控制中，在公路左、右側(cè)8.9m處(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際填方高度可改變距離)各埋設(shè)一根木樁，長(zhǎng)度約2m，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的豎曲線及橫坡，算出A(A’)、B(B’) 4點(diǎn)高程，然后用水平儀測(cè)量A(A’)、B(B’)的實(shí)際高程，并在木樁上用釘子做標(biāo)記。最后在M區(qū)域用白油漆做好樁號(hào)的標(biāo)記(例如K7+200)?，F(xiàn)在施工中使用魚線施工方法，即用BA’連線控制公路左幅的高程及橫坡；用B’A連線控制公路右幅的高程及橫坡。通常情況下，如果控制的高程點(diǎn)不提高的話，等到公路頂面施工的時(shí)候，可能被土壤掩埋，達(dá)不到正常施工的條件，所以就本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)一般情況在高程控制的時(shí)候需要提高高程0.3～0.5m。就圖1而言，假設(shè)其中心高程為H，提高的距離為1m，其計(jì)算方法為：

圖1 直線段測(cè)量

其中AB兩點(diǎn)之差為0.356m，該值實(shí)際就是兩木樁距離(8.9+8.9)和橫坡(2 %)之積，即：HAB=(8.9+8.9)×0.02

=0.356m。這個(gè)值可以用來(lái)作為一般的檢查，防止在使用水平儀的時(shí)候眼睛疲勞等產(chǎn)生的失誤測(cè)量。

5.2 曲線完全超高段

如果是如圖2中的曲線段，那么同樣在左右側(cè)8.9m(根據(jù)現(xiàn)在實(shí)際填方高度改變距離)埋設(shè)木樁，不同的是只需要在每一根木樁上設(shè)置1個(gè)釘子作為標(biāo)記，整個(gè)斷面的橫坡及高程都可以通過(guò)AB之間的連線來(lái)達(dá)到控制的目的。同樣假設(shè)連線中線高程為H,提升高度為1m，那么其計(jì)算公式為：

圖2 曲線段測(cè)量

AB兩點(diǎn)之間的差值為1.068m，該值實(shí)際就是兩木樁距離8.9+8.9和橫坡0.06的積，即：HAB=(8.9+8.9)×0.06=1.068m。

5.3 曲線超高過(guò)渡段

對(duì)MR125公路工程來(lái)說(shuō)，所有的直線段均滿足圖1所示的情況，即2根木樁、4顆釘子達(dá)到控制高程的目的，對(duì)于曲線段就有另外一種情況，就是超高緩和段。

圖3 曲線超高過(guò)渡段測(cè)量

如圖3，我們知道該曲線段從K7+505到K7+966為橫坡漸變段，橫坡從2 %變化到5.4 %然后再回到2 %。從中我們可以得到表3所示的數(shù)值。

表3 曲線橫坡漸變段數(shù)值 %

通過(guò)表3中橫坡變化值，可以看出，在該曲線段中，從K7+505到K7+605為橫坡漸變段，這是整個(gè)橫斷面中還存在兩種不同橫坡，那么就需要用圖1中的計(jì)算公式，即用2根木樁、4顆釘子來(lái)控制高程，并且AB兩點(diǎn)之間的高差隨著漸變段的結(jié)束，兩顆釘子之間的距離越來(lái)越小；從K7+605到K7+866為完全超高段，橫坡一直保持在5.4 %，這時(shí)候就需要使用圖2中的計(jì)算公式，即用2根木樁、2顆釘子來(lái)控制高程，并且AB兩點(diǎn)之間的高差一直不變；從K7+866到K7+966同樣為漸變段，同理用圖1中的計(jì)算公式，即2根木樁、4顆釘子來(lái)控制高程。

5.4 高填方區(qū)

如果某段落填方高度大于2m以上，那么可用兩根木樁相連接的方式，即用兩顆或者兩顆以上的長(zhǎng)釘子相互連接。通過(guò)接樁的方式來(lái)控制高填方區(qū)的高程(圖4)。

圖4 高填方段測(cè)量

6 施工工藝及流程

6.1 選擇木樁

需要挑選筆直、大小均勻、長(zhǎng)度大概為2m左右的木樁，保證施工中的精度和滿足填方高度。

6.2 刷油

對(duì)木樁刷一層黑色的梧桐油，可以防潮防裂，因納米比亞昆蟲較多，否則不易保存，易生螞蟻等昆蟲。

6.3 放線定位

使用GPS測(cè)量放樣，在公路兩側(cè)每隔20m的樁號(hào)，對(duì)稱的放樣兩點(diǎn)(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的填方高度來(lái)確定距離)。

6.4 埋設(shè)木樁

通常情況需要埋設(shè)的入土深度至少20cm，防止行人或者動(dòng)物隨意破壞，在堅(jiān)硬地面下，需要鋼筋鉆先打坑，然后再埋設(shè)木樁，務(wù)必保證木樁的穩(wěn)定性，不被輕易移動(dòng)。

6.5 接樁

對(duì)部分高填方地段進(jìn)行接樁，接樁后保證整體平直，不得有過(guò)分的彎曲情況，保證測(cè)量結(jié)果的精度。

6.6 水準(zhǔn)測(cè)量

運(yùn)用雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法的原理，計(jì)算出釘子的實(shí)際高程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行提高(通常情況是0.3m，對(duì)于高填方在前期測(cè)量的時(shí)候可以考慮不提高，對(duì)于挖方同樣可以考慮不提高)。然后使用水平儀放樣釘子在木樁上的位置。

6.7 制作標(biāo)記

使用水平儀，放樣釘子的位置，然后將釘子深埋木樁內(nèi)，只留1～2cm在木樁外，防止釘子被人為取下。通常情況作標(biāo)記的釘子5cm為好，過(guò)長(zhǎng)的容易被盜，過(guò)短的標(biāo)記不明顯。

6.8 標(biāo)記的對(duì)稱性

因?yàn)樾枰褂冕斪永€來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的高度，所以釘子只能訂在木樁的側(cè)面，那么標(biāo)記的對(duì)稱性就顯得非常重要，通常情況是同一樁號(hào)要么同時(shí)標(biāo)記在左側(cè)，要么同時(shí)標(biāo)記在右側(cè)。

6.9 復(fù)核標(biāo)記

當(dāng)釘子深埋木樁后，可能有人為原因或用力過(guò)大使木樁移動(dòng)了，所以標(biāo)記完釘子后的復(fù)核也是相當(dāng)重要的。

6.10 刷白油漆

整個(gè)木樁是黑色，在木樁的頂部通常再刷一層白色的油漆，這是為了標(biāo)記木樁的位置。白油漆長(zhǎng)度約10cm。

6.11 標(biāo)記樁號(hào)

在涂有白油漆的位置寫明線路樁號(hào)，比如寫上K7+200的字樣，這是通過(guò)GPS放樣測(cè)量得出的，讓施工人員能清楚明白的看清樁號(hào)。

6.12 木樁的回收

當(dāng)公路施工完成到基層后，就可以回收木樁、拔掉釘子，在樁頂再刷一次白色油漆，就可以在其他的地方使用了，有利于降低成本。

7 項(xiàng)目實(shí)施效果

7.1 雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法的使用率

基于MR125公路工程的特殊情況，為了滿足項(xiàng)目在公路施工中對(duì)高程控制的長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間、高精度、高穩(wěn)定等條件，本文提出了全程使用雙側(cè)標(biāo)桿控制法，而且對(duì)MR125公路工程的一期，其總長(zhǎng)為115.2km，其中挖方段約為7.5km，占6.5 %；填方段為107.7km，占93 %。而整個(gè)路基填方量1 078 560m3，也就是這整個(gè)107.7km的平均填筑高差為1m左右，基本使用單根的木樁就能完成全線的高程控制，不需要在過(guò)多的段落中使用兩根或者更多木樁相接。而實(shí)際情況也滿足我們最初的猜想。所以就MR125公路工程雙側(cè)標(biāo)桿測(cè)量高程控制基本上達(dá)到了100 %的使用率。

7.2 雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法的效果

運(yùn)用雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員能輕易的分辨出曲線超高段的起點(diǎn)及終點(diǎn)，能更好地控制超高段的橫坡控制，而在直線段中，0.356m的差值也能為檢查釘子是否保存完整提供快捷的依據(jù)。雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法，同時(shí)也能為道路施工中堆料提供大大的方便，現(xiàn)場(chǎng)施工人員在不需要重新測(cè)量的情況下，可以根據(jù)釘子高度，反算出每一層施工前需要的填土高度，為現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備的安排提供了方便。木桿能長(zhǎng)時(shí)間的保存，為沙漠公路的施工同樣提供了方便，在裝載機(jī)填土、平地機(jī)粗平、平地機(jī)精平的時(shí)候，都能直觀的看到填土的高度，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員控制填筑料的方量提供依據(jù)；為現(xiàn)場(chǎng)管理設(shè)備、需要設(shè)備數(shù)量提供了計(jì)算依據(jù)；并且通過(guò)魚線控制的方法，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)層H90的精度要求，也為現(xiàn)場(chǎng)管理人員自檢公路的平整性提供了依據(jù)。同時(shí)，由于填方高度過(guò)低，便道和主線之間沒(méi)有明確的區(qū)別，那么每20m的木樁連線就成了天然的“分隔帶”，保障了施工中的交通安全。

7.3 雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法的不足

MR125公路工程附近的居民、牛羊及便道上的車輛時(shí)有 破壞木樁的情況，這就需要我們每次在施工下一道工序的時(shí)候，測(cè)量人員檢查木樁是否有損壞情況、是否偏移，樁上的釘子是否保存完整。無(wú)論使用任何一種方法，想要控制沿線208km的高程都難于保證其絕對(duì)完好，使用雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法，能輕易并且直觀的看到哪些樁號(hào)損壞了，哪些樁號(hào)保存完整，已能最大限度的減少返工損失。

8 結(jié)束語(yǔ)

雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法使用于MR125公路標(biāo)準(zhǔn)瀝青升級(jí)工程，為工程的順利施工提供了方便，減少了施工工序，節(jié)約了測(cè)量控制時(shí)間，滿足了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)測(cè)量工作長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間、高精度、高穩(wěn)定性的要求， 讓208km長(zhǎng)的公路高程控制工作變得簡(jiǎn)單且非常有效，很好的完成了測(cè)量與施工難協(xié)調(diào)、難銜接的問(wèn)題。雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法也有不足的地方，它需要要求整個(gè)項(xiàng)目的高填方段落所占比例不高，如果高填方超過(guò)4m以上的段落過(guò)長(zhǎng)，那么使用此法就過(guò)于麻煩。但對(duì)于納米比亞的土質(zhì)情況，納米項(xiàng)目的低填方、長(zhǎng)距離等基本特點(diǎn)，采用雙側(cè)標(biāo)桿高程控制法能很高效、快捷的達(dá)到控制高程的目的，滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工要求，能提高測(cè)量工作的服務(wù)質(zhì)量。

[1] 納米比亞公路局.南非COLTO標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2] 納米比亞1993年測(cè)量法[S]