論施工放樣方法

王三兵

（山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000）

工程放樣工作是在現(xiàn)場(chǎng)確定構(gòu)造物在平面或橢球面的三維位置，可歸結(jié)為在地面上測(cè)設(shè)出點(diǎn)的坐標(biāo)和高程兩個(gè)問題。

1 傳統(tǒng)放樣

在傳統(tǒng)的工程放樣中，經(jīng)緯儀的度盤讀數(shù)是從儀器中讀出來的，放樣方法通常采用極坐標(biāo)法，用經(jīng)緯儀進(jìn)行水平角和豎直角的角度測(cè)量、用經(jīng)緯儀進(jìn)行定線和用皮尺或鋼尺進(jìn)行量距，進(jìn)而測(cè)設(shè)出點(diǎn)位，最后用水準(zhǔn)儀、塔尺等工具測(cè)設(shè)出高程。通常，測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程是分開進(jìn)行的。測(cè)設(shè)點(diǎn)位的常用方法有：直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、角度交會(huì)法和距離交會(huì)法等。高程放樣最常用的是水準(zhǔn)測(cè)量。

在傳統(tǒng)的工程放樣中，圓曲線和緩和曲線的放樣最為繁雜，我國多采用螺旋線作為緩和曲線，測(cè)設(shè)方法多采用切線支距法和偏角法。這些方法容易產(chǎn)生累積誤差，為了消除這些誤差，往往需要多次測(cè)量進(jìn)行分配誤差，不但浪費(fèi)了工時(shí)，而且精度不高，效率也低。

2 全站儀放樣

隨著高精度測(cè)量距離儀器的出現(xiàn)，發(fā)展到可以直接安置到傳統(tǒng)經(jīng)緯儀上面的光電測(cè)距儀，這種裝置稱“半站儀”，從而實(shí)現(xiàn)了同時(shí)測(cè)角和量距的任務(wù)，再結(jié)合計(jì)算器可即時(shí)計(jì)算高差和所測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)，也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)點(diǎn)的放樣。放樣方法通常采用坐標(biāo)放樣，有直角坐標(biāo)法和極坐標(biāo)法。這一放樣階段最大的特點(diǎn)就是度盤讀數(shù)、距離等是直接顯示在儀器的顯示屏上，能夠直接測(cè)出距離，使得測(cè)距效率高、精度高和測(cè)程遠(yuǎn)，直接獲取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)就可以進(jìn)行反算出實(shí)際點(diǎn)位與設(shè)計(jì)點(diǎn)位的差值。這在隧道的開挖和路基邊坡的開挖中應(yīng)用最好，實(shí)時(shí)測(cè)出它是超挖還是欠挖，還可以計(jì)算該點(diǎn)在線路中的里程和偏置。下面是結(jié)合CASIOfx4850計(jì)算器的里程偏距正反算程序，說明平曲線的放樣步驟：首先將儀器置于控制點(diǎn)上；然后測(cè)出前視點(diǎn)坐標(biāo)，把測(cè)出的坐標(biāo)輸入計(jì)算器中，可反算出該點(diǎn)距線路中線的偏距和該點(diǎn)在中線上的正投影點(diǎn)的里程值；還可以根據(jù)此進(jìn)行放出整樁號(hào)和整的偏置，最后根據(jù)所要放樣點(diǎn)對(duì)中線的偏距和里程并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，確定前視點(diǎn)需要前后左右移動(dòng)的距離，再次安置前視點(diǎn)，直至精確放出前視點(diǎn)。

隨著光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，電子測(cè)距儀即全站儀（Total Station）的迅速發(fā)展取代了傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀，從而大大提高了測(cè)量距離的精度。計(jì)算機(jī)的使用為放樣數(shù)據(jù)的求取精度和求取工序做出了極大的貢獻(xiàn)，全站儀則在具體的放樣工作中簡(jiǎn)化了放樣工作程序?，F(xiàn)在各大廠商生產(chǎn)的全站儀，如徠卡、索佳、尼康、拓普康、捷創(chuàng)力天寶都配備有施工放樣模式，使用方法簡(jiǎn)單易懂，下面簡(jiǎn)述捷創(chuàng)力天寶600全站儀的放樣步驟：

2.1 放樣準(zhǔn)備

（1）選擇、錄入放樣數(shù)據(jù)文件。①即設(shè)計(jì)圖紙中各段線元要素起點(diǎn)的坐標(biāo)、切線方位角、樁號(hào)、長度、線元起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲率半徑和偏置方向，可進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)路線范圍內(nèi)平面的任何點(diǎn)位坐標(biāo)，也可進(jìn)行反算測(cè)量點(diǎn)距線路中線的偏距和該點(diǎn)在中線上的正投影點(diǎn)的里程。②可錄入經(jīng)常使用的坐標(biāo)如每個(gè)橋位樁基中心點(diǎn)的坐標(biāo)和每個(gè)涵洞基礎(chǔ)邊緣點(diǎn)的坐標(biāo)等。

（2）選擇、錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件?？蛇M(jìn)行測(cè)站坐標(biāo)數(shù)據(jù)及后視坐標(biāo)數(shù)據(jù)的調(diào)用，即施工控制點(diǎn)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)

（3）設(shè)置儀器：①選擇水平角顯示方式：選擇左角或右角；②儀器參數(shù)的設(shè)置：如大氣壓和溫度、棱鏡常數(shù)、傾角自動(dòng)補(bǔ)償、測(cè)距模式（如精測(cè)、粗測(cè)或跟蹤測(cè)量）和測(cè)量次數(shù)。

（4）置測(cè)站點(diǎn)，輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)、儀器高和棱鏡高。

（5）置后視點(diǎn)，輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)，儀器可算出方位角，瞄準(zhǔn)后視進(jìn)行方位角的設(shè)置。

2.2 實(shí)施放樣

實(shí)施放樣有3種方法可供選擇，都可快速進(jìn)行放樣。

（1）通過點(diǎn)號(hào)調(diào)用內(nèi)存中的坐標(biāo)值，如橋梁樁基中心點(diǎn)和基礎(chǔ)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)即可采用此方法。

（2）直接鍵入坐標(biāo)值，放樣的點(diǎn)位較少的可采用此方法。（3）輸入里程樁號(hào)和偏置，路基的放樣即采用此方法。

3 RTK-GPS放樣

從傳統(tǒng)的放樣方法發(fā)展到全站儀放樣方法，放樣工序簡(jiǎn)化了，精度提高了，但是這兩種方法都必須要求通視，而且要在待放樣的點(diǎn)上架置棱鏡。由于工地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，例如：堆料、施工機(jī)械、高差和場(chǎng)地等因素的影響，降低了勞動(dòng)效率，而且放樣一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)往往需要來回移動(dòng)目標(biāo)，需2~3人參加操作。RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)的差分方法，即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位傳給移動(dòng)站進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。RTK技術(shù)的出現(xiàn)使施工放樣有了突破性的發(fā)展，不但克服了傳統(tǒng)放樣法和坐標(biāo)放樣法的缺點(diǎn)，而且具有操作簡(jiǎn)便、觀測(cè)時(shí)間短、定位精度高、無需通視、現(xiàn)場(chǎng)給出精確三維坐標(biāo)并能實(shí)時(shí)放樣出三維坐標(biāo)和全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。GPS接收機(jī)只要1min~3min就能進(jìn)入RTK工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下10 s內(nèi)即可得到厘米級(jí)的點(diǎn)位精度。以華測(cè)X90雙頻RTK-GPS為例，簡(jiǎn)單介紹RTK放樣作業(yè)流程：

（1）設(shè)置基準(zhǔn)站和移動(dòng)站：在任意點(diǎn)上架設(shè)接收機(jī)和天線，同時(shí)架設(shè)移動(dòng)站的接收機(jī)和手薄，打開基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的接收機(jī)和電臺(tái)，在RECON終端手薄上將室內(nèi)設(shè)置的參數(shù)（坐標(biāo)系統(tǒng)）讀入GPS接收機(jī)，選擇配置集，基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)將相應(yīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為BEIJING-54坐標(biāo)，同時(shí)連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號(hào)，并通過電臺(tái)或GPRS將其測(cè)站坐標(biāo)、觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)發(fā)射出去，待電臺(tái)指示燈顯示發(fā)出通訊信號(hào)后移動(dòng)站即可開展工作，他們啟動(dòng)后在手薄上輸入控制點(diǎn)的準(zhǔn)確的相應(yīng)坐標(biāo)和高程，在控制點(diǎn)上測(cè)量該控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后進(jìn)行重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。

（2）移動(dòng)站工作：移動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)也接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理獲得移動(dòng)站的三維WGS-84坐標(biāo)，最后通過與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將實(shí)測(cè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)坐標(biāo)，并實(shí)時(shí)顯示在移動(dòng)站的RECON終端手薄上，接收機(jī)可將實(shí)時(shí)位置與設(shè)計(jì)值相比較，指導(dǎo)放樣的正確位置。

RTK技術(shù)特別適合道路、橋梁和隧道等大批量設(shè)計(jì)點(diǎn)位的放樣工作，尤其是道路邊樁、征地線等放樣。無需沿途布設(shè)圖根控制點(diǎn)，極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，從而減少野外砍伐工作量和施工控制網(wǎng)的布設(shè)密度，提高作業(yè)效率，一般GPS測(cè)量作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的3倍以上，節(jié)約經(jīng)費(fèi)。由于其無需通視和可以單人作業(yè)更顯示出其優(yōu)越性。GPS高精度高程測(cè)量是GPS測(cè)量應(yīng)用的又一領(lǐng)域，華測(cè)公司的HCX90一體化藍(lán)牙RTK-GPS系統(tǒng)，RTK水平精度可達(dá)±（10+1*10^-6*D）mm；RTK垂直精度可達(dá)±（20+1*10^-6*D）mm；最大工作距離28 km，在10 km范圍內(nèi)為最佳狀態(tài)。

3 結(jié)束語

隨著儀器不斷更新、改進(jìn)和計(jì)算機(jī)的處理數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，施工放樣工作越來越簡(jiǎn)化，精度也越來越高。人們可以根據(jù)實(shí)際采用不同的放樣方式。對(duì)一些放樣點(diǎn)數(shù)少，又有相關(guān)地物點(diǎn)能保證精度的，可采用傳統(tǒng)的方法；對(duì)于精度要求高的，如隧道、橋梁等要采用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行坐標(biāo)和高程放樣；RTK-GPS在道路放樣方面突顯優(yōu)勢(shì)，一套基準(zhǔn)站可配多套流動(dòng)站同時(shí)工作。幾種方法亦可以結(jié)合使用，例如利用RTK-GPS進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)的測(cè)量和加密，用全站儀進(jìn)行放樣。

總之，現(xiàn)在的工程施工要求滿足更多的技術(shù)指標(biāo)，放樣的技術(shù)也就和儀器的發(fā)展以及處理數(shù)據(jù)的新方法密切聯(lián)系，每一種方法都有優(yōu)點(diǎn)和使用的范圍，靈活的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率。在放樣中，工作人員還要認(rèn)真做好數(shù)據(jù)的分析工作，不斷地積累和探討在精度范圍內(nèi)的放樣經(jīng)驗(yàn)，以精確、快速、實(shí)用為標(biāo)準(zhǔn)，滿足以后不斷進(jìn)步的施工技術(shù)需要。