朱紹勇

（中鐵二十局第四工程有限公司，山東 青島 266061）

現(xiàn)在的高速公路測量工作，要求快速、準(zhǔn)確，能夠配合上現(xiàn)場施工的工作效率。從某種程度上來說，提升測量效率就是加快工程進(jìn)度。為此，留給測量放樣的時(shí)間越來越少，特別是對于黃蒲高速公路這類施工任務(wù)緊、測量人員緊張的項(xiàng)目，改進(jìn)測量方法、提高測量效率成了施工測量放樣的基本要求。

文章主要利用全站儀和RTK對橋梁和路基進(jìn)行施工放樣，通過對比，找到現(xiàn)場放樣的新方法，從而提高施工放樣工作的效率和準(zhǔn)確性。

1 工程概況

黃蒲高速公路K0+800～K25+350段，線路起點(diǎn)位于黃龍縣西南約3km安善村附近，終點(diǎn)位于洛川縣石頭鎮(zhèn)黨家莊村附近，線路全長約24.55km，位于延安市黃龍及洛川兩縣。該標(biāo)段共計(jì)特大、大中橋梁41座，其中特大橋1座、大橋27座、天橋7座、匝道橋5座、中橋1座。主線路基長度共計(jì)17.2km，分離式隧道1處，全長2855m（單幅累計(jì)），涵洞30座，通道4座。

2 全站儀施工放樣

2.1 全站儀直線段橋梁放樣方法

傳統(tǒng)的全站儀施工放樣，都是對結(jié)構(gòu)物的每個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算以后，根據(jù)偏距和里程計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)?，F(xiàn)場根據(jù)這些點(diǎn)位的坐標(biāo)進(jìn)行放樣。對于這些坐標(biāo)，現(xiàn)場放樣時(shí)，輸入這些坐標(biāo)會耽誤很多時(shí)間，并且會加大出錯(cuò)的概率。即使是提前把坐標(biāo)導(dǎo)入儀器，對于一個(gè)很多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)物，搜索這些坐標(biāo)也很麻煩，嚴(yán)重影響工作效率。以一個(gè)橋墩的墊石坐標(biāo)為例，其墊石特征點(diǎn)位圖如圖1所示。

圖1 墊石特征點(diǎn)位圖

通過計(jì)算得到32個(gè)坐標(biāo)，會生成以下坐標(biāo)數(shù)據(jù)量，如表1所示。

從表1可以清晰地看到一個(gè)橋墩的墊石就會產(chǎn)生如此多的數(shù)據(jù)，再加上樁基、承臺、墩身、蓋梁等的坐標(biāo)會更加龐大，再放大到一個(gè)橋，放樣時(shí)需要輸入的數(shù)據(jù)量可想而知。這么多的數(shù)據(jù)，如果現(xiàn)場放樣手動輸入，出錯(cuò)的概率會非常大。即使是提前輸入好，一個(gè)一個(gè)坐標(biāo)調(diào)取放樣也會相當(dāng)麻煩。

表1 墊石特征點(diǎn)絕對坐標(biāo)

因此這種放樣方法不太適合黃蒲高速公路項(xiàng)目施工的節(jié)奏，對此，項(xiàng)目組在測量放樣時(shí)采取了變通方法。對于直線上的橋梁放樣，把控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成施工放樣時(shí)的里程偏距，以此為相對坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)站，放樣時(shí)也就不需要再進(jìn)行坐標(biāo)輸入，只要根據(jù)圖紙上給出的墩中心里程和偏距進(jìn)行放樣即可。以石堡川河2號橋橋?yàn)槔?，先將控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化，如表2所示，這樣放樣數(shù)據(jù)就可以得到簡化，如表3所示。

表2 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換表

這樣數(shù)據(jù)量就大大減少，一個(gè)橋上同類型的橋墩偏距都會是一樣的，可以從表中規(guī)律看出，里程只需要兩個(gè)數(shù)據(jù)，偏距只要8個(gè)數(shù)據(jù)，比坐標(biāo)計(jì)算后進(jìn)行放樣的64個(gè)數(shù)據(jù)，縮小了近8倍。把表3中的數(shù)據(jù)做成表格，放樣時(shí)，只要根據(jù)測量結(jié)果就可以直觀地看出測量數(shù)據(jù)的偏位情況，直接用全站儀進(jìn)行測量即可，不必再輸入坐標(biāo)進(jìn)行放樣，大大提高了放樣效率。同時(shí)，由于只要控制點(diǎn)轉(zhuǎn)化正確，放樣過程中就不會出現(xiàn)輸入之類的錯(cuò)誤，也可以避免坐標(biāo)放樣時(shí)坐標(biāo)計(jì)算錯(cuò)誤的出現(xiàn)。這種方法不僅可以提高放樣效率，同時(shí)也可以減少出錯(cuò)概率。

表3 墊石特征點(diǎn)位里程偏位相對坐標(biāo)

2.2 全站儀曲線段橋梁放樣方法

對于黃蒲高速公路項(xiàng)目來說，大部分的橋都是曲線，因而要應(yīng)用更加廣泛的方法來進(jìn)行放樣工作。在實(shí)際的工作中，會發(fā)現(xiàn)公路橋梁結(jié)構(gòu)物的計(jì)算，都是根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)物中心點(diǎn)以及中心點(diǎn)的法線方向設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)物的各邊是法線平行和垂直的，坐標(biāo)計(jì)算也是根據(jù)這個(gè)原則。據(jù)此，可以想到，在施工放樣時(shí)，是不是可以用一個(gè)墩的中心點(diǎn)和法線方向，建立一個(gè)單位的坐標(biāo)體系進(jìn)行放樣呢？

以石堡川河特大橋1號墩為例，計(jì)算出墩中心坐標(biāo)，并根據(jù)偏距計(jì)算出一個(gè)法線方向坐標(biāo)，根據(jù)這兩個(gè)相對坐標(biāo)，用全站儀坐標(biāo)系功能建立出坐標(biāo)系，1號墩的墊石坐標(biāo)就會轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 墊石特征點(diǎn)對中心位置相對坐標(biāo)

從表4中的數(shù)據(jù)可以看出，單墩獨(dú)立坐標(biāo)系放樣的數(shù)據(jù)會更加簡單，也更直觀明了，只要進(jìn)行測量就可以看出點(diǎn)位情況，可以使施工放樣工作徹底擺脫大量的計(jì)算和坐標(biāo)輸入。只要每個(gè)墩簡單的兩個(gè)點(diǎn)就可以輕松解決，不必再在儀器中頻繁地進(jìn)行坐標(biāo)查找、放樣，可以為施工節(jié)省大量的時(shí)間。

3 RTK施工測量放樣

3.1 樁基的施工測量放樣

對于高速公路樁基的放樣，對比全站儀和RTK放樣成果，在RTK信號不受干擾的情況下，兩種測量儀器的放樣偏差都在2cm以下，完全符合高速公路樁基的施工精度要求。RTK的放樣由于比全站儀節(jié)省了建站、棱鏡桿后視的時(shí)間，而且RTK更加靈活，不受視線的影響，避免了全站儀搬站建站的時(shí)間。因此，RTK對于樁基放樣來說具有特別大的優(yōu)勢，建議樁基放樣，在地勢條件和通信信號的地方采用。但是需要注意的是，RTK進(jìn)行樁基放樣，必須注意控制點(diǎn)的復(fù)核。儀器關(guān)機(jī)重啟后，必須進(jìn)行重新后視，放樣完成后也必須進(jìn)行控制點(diǎn)的檢核。

3.2 路基的施工測量放樣

黃蒲高速在黃龍洛川段路基大部分都是深路塹和高填方，用全站儀放樣就會相對困難，因此黃蒲高速公路項(xiàng)目的路基測量全部采取RTK進(jìn)行測量。路基開工前現(xiàn)在路基附近布設(shè)平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，以便測量放樣時(shí)RTK的校正和檢核。

黃蒲高速公路線路過長，為了解決基站架設(shè)的問題，RTK統(tǒng)一采用了網(wǎng)絡(luò)通信模式，節(jié)省了頻繁架設(shè)基站的時(shí)間。只要1臺基站，每天在項(xiàng)目部架設(shè)，不需要看護(hù)人員?，F(xiàn)場只要1人就可以進(jìn)行放樣工作。為了提高RTK的使用精度，把黃蒲高速公路項(xiàng)目的所有控制點(diǎn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，用靜態(tài)測量測得的經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行全控制點(diǎn)校正，保證全線放樣的順接，校正結(jié)果如表5所示。

表5 RTK點(diǎn)校正結(jié)果

從表5可以看出水平殘差最大值為1.1cm，垂直殘差最大值為1.6cm，完全符合路基施工的精度要求。也可以從表中發(fā)現(xiàn)控制網(wǎng)整體校正結(jié)果精度較高，比傳統(tǒng)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)、現(xiàn)場校正，精度有了極大的提高，同時(shí)校正的網(wǎng)形控制范圍更大，放樣更方便，不用頻繁進(jìn)行點(diǎn)校正。

為了進(jìn)一步簡化路基施工放樣工作，統(tǒng)一對全線曲線要素計(jì)算處理后，導(dǎo)入RTK手簿。路基現(xiàn)場放樣就可以使用RTK道路放樣功能，根據(jù)里程和偏距放樣出現(xiàn)場位置。內(nèi)業(yè)處理是把路基邊坡種類和段落里程統(tǒng)一整理，每一種坡比類型，都統(tǒng)一整理成一個(gè)斷面，按邊坡高度計(jì)算出每一層臺階的高度和寬度，在圖上標(biāo)示清楚，統(tǒng)一整理打印成冊，就可以把繁雜路基施工圖紙轉(zhuǎn)化成幾頁簡單的數(shù)據(jù)。解決路基放樣時(shí)邊看圖邊放樣容易出錯(cuò)的問題，也可以減少在現(xiàn)場施工放樣的計(jì)算量。路基坡腳線和開挖線放樣時(shí)，需根據(jù)地形判斷需要放樣的開口里程，保證不同原地面在同一平臺位置的地方至少有兩個(gè)點(diǎn)。對于臺階上的點(diǎn)位，為了節(jié)省時(shí)間和保證臺階的順暢，直線上統(tǒng)一20m進(jìn)行放樣，曲線上10m進(jìn)行放樣。用RTK放樣可以避免全站儀放樣視線受阻的問題，也可以減少現(xiàn)場需求的人員。

4 結(jié)論

逐墩單獨(dú)坐標(biāo)系放樣和路基全面采用RTK進(jìn)行施工放樣，確實(shí)可以提高現(xiàn)場施工放樣效率，減輕內(nèi)業(yè)計(jì)算的數(shù)據(jù)量，降低內(nèi)業(yè)計(jì)算出錯(cuò)的概率，在高速公路和鐵路施工放樣中可以進(jìn)行應(yīng)用。