淺分析工程測(cè)量在河道建設(shè)施工中的應(yīng)用

籍文禮+宋春艷

一 引言

河道斷面形式多樣化與施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變，放樣精度要求越來(lái)越趨向一致，這就要求施工放樣的外業(yè)盡量簡(jiǎn)單、減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的干擾，放樣點(diǎn)位之間不要有誤差積累，嚴(yán)格復(fù)核，加強(qiáng)放樣后的測(cè)量檢核。這就需要在極細(xì)分析對(duì)比各種測(cè)量放樣方法，進(jìn)行必要的精度分析后，選擇最佳方案，以取得事半功倍之效。

二 工程測(cè)量在河道施工放樣中的應(yīng)用

在河道工作實(shí)踐中，為了保證河道軸線及邊坡符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，更好地掌握和控制工程施工數(shù)量，測(cè)量人員需要不斷地放樣、檢查、監(jiān)控各部結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)、外業(yè)工作量極大。施工放樣的精度又關(guān)系著橋梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度。近些年來(lái)，工程施工大多已采用項(xiàng)目法管理，人員精簡(jiǎn)，工程規(guī)模又越來(lái)越大，如何在保證測(cè)量精度的前提下，提高施工測(cè)量放樣效率就顯得十分重要和有其現(xiàn)實(shí)意義。選擇合適的測(cè)量放樣方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)核習(xí)慣，建立嚴(yán)格的測(cè)量工作制度會(huì)取得事半功倍的效果。

施工放樣須遵循先整體、后局部的原則，先放樣精度高的點(diǎn)，復(fù)核正確后，可以繼續(xù)放樣其他點(diǎn)，也可以利用先放樣的點(diǎn)，再放樣精度低一些的點(diǎn)。

1、 河道施工中的已知高程放樣

工程中施工放樣一般包括：已知距離的放樣、已知水平角的放樣、已知高程的放樣和平面點(diǎn)位的放樣。前兩者的放樣基本上是平面點(diǎn)位放樣中的一部分，或就是其的另一種形式：兩個(gè)點(diǎn)確定一條線段。已知高程的放樣可以采用幾何水準(zhǔn)法，也可使用三角高程法，最好采用兩種方法互相復(fù)核。

2、 河道施工中的極坐標(biāo)放樣法

點(diǎn)位放樣常用的放樣方法有坐標(biāo)放樣法和極坐標(biāo)放樣法。極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，就是置鏡一控制點(diǎn)，后視另一控制點(diǎn)，輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)或調(diào)整好方位角后輸入距離，即可放樣出預(yù)定點(diǎn)位，并采用置鏡另一控制點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)可實(shí)測(cè)相鄰兩工作線偏角和相鄰的交點(diǎn)距進(jìn)一步檢核。長(zhǎng)度差值在 10mm 限差以內(nèi)，撥角檢測(cè)的橫向偏差在 2-3mm 內(nèi)時(shí)可以為定位正確，其誤差可在鄰近放樣點(diǎn)內(nèi)作適當(dāng)調(diào)整。坐標(biāo)放樣法實(shí)際上是將計(jì)算公式固化到全站儀中，通過(guò)電子讀數(shù)，直接帶入公式計(jì)算得到坐標(biāo)。在實(shí)踐中，因放樣前不知點(diǎn)位和坐標(biāo)系在場(chǎng)地的走向，反而不如極坐標(biāo)法來(lái)的方便和快捷。 x 軸和 y 軸偏差值的調(diào)整不如在指定方向上一定距離的移動(dòng)來(lái)的方便和迅速。全站儀既可以使用坐標(biāo)放樣法，也可以使用極坐標(biāo)放樣法，顯示的差異在于顯示模式的不同，但預(yù)先準(zhǔn)備的放樣數(shù)據(jù)是不一樣的，分別是坐標(biāo)和方位角（極角）加距離（極距）。這兩種方法可以使用全站儀進(jìn)行，也可使用經(jīng)緯儀配合測(cè)距儀使用，后者在現(xiàn)場(chǎng)使用可編程的計(jì)算器中預(yù)見(jiàn)編好的程序，一樣方便。

三、 河道工程施工放樣方法與方向交匯法

兩點(diǎn)方向交會(huì)法的定位方法及精度作簡(jiǎn)單的分析。

假設(shè)現(xiàn)有兩已知點(diǎn)a、b ，須定位待定點(diǎn)c。 c點(diǎn)坐標(biāo)已知，先進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，用余切公，反算出∠a、∠b的值，或直接用坐標(biāo)反算公式，算出邊ac、bc的方位角。在外業(yè)實(shí)際操作中，在兩已知點(diǎn)同時(shí)架設(shè)經(jīng)緯儀，相互后視定向，然后將經(jīng)緯儀分別旋轉(zhuǎn)∠a、∠b，或?qū)⒔?jīng)緯儀撥至邊ac、bc的方位角，此時(shí)兩經(jīng)緯儀視線的交點(diǎn)就是待定點(diǎn)c。

方向交會(huì)法的定位誤差與待定點(diǎn)c相對(duì)于已知點(diǎn)a、b的位置有關(guān)。根據(jù)計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算過(guò)程來(lái)分析定位精度，（從兩已知點(diǎn) a、b及夾角∠a、∠ b 來(lái)計(jì)算待定點(diǎn)c的坐標(biāo)，與已知待定點(diǎn)c的坐標(biāo)反求出夾角∠a、∠b 再在現(xiàn)場(chǎng)定出待定點(diǎn)c，其計(jì)算原理與公式是一樣的。所以放樣與求待定點(diǎn)的精度求算是一樣的。）已知ab的邊長(zhǎng)s及∠a、∠b的值，先求ac的長(zhǎng)度b及坐標(biāo)方位角αac，然后按坐標(biāo)正算公式求c點(diǎn)的坐標(biāo)。式中b、αap不是直接觀測(cè)值，將（b）式代入（a）式，并對(duì)∠a、∠b取微分并轉(zhuǎn)為中誤差見(jiàn)式

設(shè)m∠a=m∠b=m，表示測(cè)角中誤差，待定點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為：（不考慮兩已知點(diǎn)的點(diǎn)位誤差）現(xiàn)在就上式分析待定點(diǎn)相對(duì)于已知點(diǎn)的位置不同時(shí)，交會(huì)待定點(diǎn)的精度變化情況。分兩種情況加以分析。第一種待定點(diǎn)在過(guò)a、b、c三點(diǎn)所作圓的圓周上，此時(shí)所有在圓周上交會(huì)點(diǎn)的交會(huì)角均相等，即點(diǎn)位中誤差公式中分母不變，mc的大小只與分子有關(guān)，將其求導(dǎo)分析后得知，在 ab 已知邊s和測(cè)角中誤差m一定的條件下，當(dāng)∠a=∠b時(shí)，交會(huì)角∠c90°時(shí)，mc最小；交會(huì)角∠c=90 °時(shí)，c點(diǎn)在圓周上的任何位置 mc 值都不變。

第二種待定點(diǎn)c在ab連線的垂直平分線上（即對(duì)稱交會(huì)），此時(shí)∠a=∠b，進(jìn)行求導(dǎo)分析后，

當(dāng)滿足上式時(shí)，求得mc的值必將是最小值。求得∠a=∠b=35°15 ′52 ″，即在交會(huì)角∠c=109°28′16″時(shí)mc值最小，待定點(diǎn)在這個(gè)位置的精度最高。綜合兩種情況，交會(huì)點(diǎn)的位置最宜與選在與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形，且交會(huì)角要大于90°，最佳位置為 109°；當(dāng)交會(huì)角小于90°時(shí)，靠近已知點(diǎn)的位置較好，而不宜與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形。

四、 實(shí)際施工測(cè)量中方向交匯法的具體應(yīng)用

以上分析的理論條件下的定位精度情況，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往不能達(dá)到這種條件要求，不同的情況下對(duì)定位要求也不一樣。譬如在河道施工測(cè)量中，用方向交會(huì)法定位水中節(jié)點(diǎn)時(shí)，分為兩種情況。一種是置鏡點(diǎn)位于同一河道中線上下游兩側(cè)的對(duì)稱交會(huì)，另一種是置鏡點(diǎn)位于河道軸線同一側(cè)（即在河道軸線同一側(cè)的兩岸）交會(huì)，這兩種情況下對(duì)交會(huì)角的要求是不一樣的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在第一種情況下，交會(huì)角在90°～150°之間比較適宜，在這個(gè)數(shù)值范圍以外，定位誤差會(huì)急劇增大。在第二種情況下，交會(huì)角在30°～150°之間應(yīng)該是可行的，但從交會(huì)定點(diǎn)實(shí)際操作而言，交會(huì)角太大或太小，如為150°或30°時(shí)，因角度平緩或太尖，交會(huì)的示誤三角形可能異常，定點(diǎn)發(fā)生困難。因此交會(huì)角選在 60 °～110°之間比較適宜。

五、 結(jié)論及建議

通過(guò)采取上述方法在永定新河建設(shè)工程中進(jìn)行測(cè)量，為施工前期工作有效地節(jié)約了時(shí)間，將測(cè)量工作效率提高，從而為其他工作爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。在施工過(guò)程中保證了河道中心與開(kāi)口放樣關(guān)鍵部位、節(jié)點(diǎn)的精度等級(jí)，即使在施工作業(yè)時(shí)因機(jī)械設(shè)備不小心將放樣點(diǎn)位破壞后，采取此類方法同樣可以在保證精度等級(jí)的條件下將其迅速恢復(fù)。從而為工程的順利進(jìn)。