淺談工程測(cè)量在高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中的應(yīng)用

王海亮

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益繁榮，公路建設(shè)蓬勃發(fā)展，之前由于受時(shí)代因素的制約，我國(guó)修建的高速公路絕大多數(shù)為雙向四車道，目前已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的交通量需求，高速公路的改擴(kuò)建勢(shì)在必行，而且必將成為未來(lái)一段時(shí)間高速公路網(wǎng)修建的重要組成部分。在高速公路改擴(kuò)建施工時(shí)，新舊路面的高程擬合及各結(jié)構(gòu)物的平面擬合和高程擬合屬于測(cè)量質(zhì)量控制的重點(diǎn)及難點(diǎn)之一。現(xiàn)依托柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴(kuò)建工程N(yùn)O.1標(biāo)土建工程，對(duì)高速公路改擴(kuò)建工程關(guān)于平面擬合和高程的擬合問(wèn)題進(jìn)行研究探討，供將來(lái)首次從事高速公路改擴(kuò)建人員以參考借鑒。

關(guān)鍵詞：路面高程擬合；結(jié)構(gòu)物平面擬合；結(jié)構(gòu)物高程擬合

1 工程概況

本工程柳州至南寧高速公路（以下簡(jiǎn)稱“柳南”高速公路）改擴(kuò)建工程N(yùn)O.1標(biāo)，起訖樁號(hào)為K1220+675-K1237+700，線路全長(zhǎng)17.025km，位于廣西壯族自治區(qū)柳州市鹿寨縣。原設(shè)計(jì)為雙向四車道，路面寬度為24.5m，現(xiàn)采用雙側(cè)各拼寬兩車道共變成八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，路面寬度41m，雙側(cè)各拼寬8.25m，新擴(kuò)建路面瀝青各面層厚度和設(shè)計(jì)為0.19m，原老路面中K1220+675-K1228+000段為砼面板層，設(shè)計(jì)加鋪瀝青厚度為0.18m，K1228+000-K1237+700段為改造加鋪瀝青面層，總厚度為0.13m，現(xiàn)設(shè)計(jì)加鋪瀝青厚度為0.04m。

在柳南高速公路改擴(kuò)建勘察設(shè)計(jì)中，采用的是機(jī)載LIDAR技術(shù)代替人工上路測(cè)量，在不中斷交通的情況下實(shí)現(xiàn)高速公路改擴(kuò)建工程建設(shè)所需三維空間信息。平面精度0.05m，高程精度0.02m，用于道路平縱線型擬合與恢復(fù)。

備注：

（1）平面擬合：利用原高速公路中央護(hù)欄兩側(cè)路緣帶點(diǎn)高程中值內(nèi)插擬合，并利用兩外側(cè)硬路肩點(diǎn)高程對(duì)擬合中線進(jìn)行校核。

（2）橫坡擬合：根據(jù)擬合路線平面，每20米逐樁提取行車道邊緣4個(gè)點(diǎn)高程數(shù)據(jù)，以此推算出逐樁橫坡。

（3）縱面擬合：根據(jù)推算的橫坡，推算出原有公路左右側(cè)標(biāo)高，比對(duì)左右幅設(shè)計(jì)高差，確定縱面擬合方案。

2 橋涵勘察

拼寬工程開(kāi)始前，需要對(duì)標(biāo)段內(nèi)的橋涵等結(jié)構(gòu)物進(jìn)行全面的勘察和資料收集整理，對(duì)橋涵構(gòu)造物的幾何尺寸進(jìn)行詳盡測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)的采集可以通過(guò)GPS-RTK及水準(zhǔn)儀的測(cè)量技術(shù)。橋涵工程測(cè)量調(diào)查工作的主要內(nèi)容包括橋涵樁號(hào)、結(jié)構(gòu)型式、孔徑、凈空、交叉角度及橋涵各特征點(diǎn)坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)的采集。

2.1 橋梁測(cè)點(diǎn)

（1）對(duì)于一般結(jié)構(gòu)的小橋或者橋式通道，需要提前測(cè)出原有橋梁的交叉角度、跨徑及高程，需要采集橋面上的特征點(diǎn)坐標(biāo)及高程。測(cè)量點(diǎn)應(yīng)測(cè)背墻線坐標(biāo)及梁板懸臂下緣處高程。

（2）對(duì)于一般簡(jiǎn)支橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)的大中橋，橋梁特征點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在護(hù)欄的外邊緣與伸縮縫、橋面連續(xù)縫的交點(diǎn)上或者護(hù)欄的外邊緣與橋墩前后緣的交點(diǎn)上。護(hù)欄外側(cè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)，控制原橋外側(cè)拼寬線；原有橋面檢測(cè)點(diǎn)高程選取在梁端懸臂的下緣，推算出原橋的各結(jié)構(gòu)點(diǎn)控制高程，同時(shí)對(duì)拼接時(shí)新建部分高程起到控制作用。

2.2 涵洞、通道測(cè)量點(diǎn)

對(duì)于涵洞和通道，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在進(jìn)出口斷面凈寬兩側(cè)邊緣、頂板頂面及底面中間，圓管涵測(cè)點(diǎn)為涵軸線上帽石中心頂面及底面點(diǎn)。通過(guò)四個(gè)測(cè)點(diǎn)，能夠有效控制其交角、長(zhǎng)度、拼接處高程、涵底高程。并對(duì)原有涵洞、通道的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)。

在測(cè)量的同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)記錄各涵洞帽石厚度及蓋板（管壁）厚度、孔徑，以及帽石伸出涵身的距離。通道、橋通需要采集老路中心線坐標(biāo)、高程，間距10米。現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)確定原有涵洞、通道的結(jié)構(gòu)尺寸，并控制拼接涵洞、通道高程。

3 結(jié)構(gòu)物坐標(biāo)的推算

新建工程在開(kāi)工階段，拿到受控圖紙后需要審核圖紙，對(duì)各結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，一般根據(jù)的是線路曲線要素及圖紙上的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算做為現(xiàn)場(chǎng)施工的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，而改擴(kuò)建工程的結(jié)構(gòu)物施工是由原老結(jié)構(gòu)物順延出來(lái)的，單純的依靠圖紙是不能有效的計(jì)算出來(lái)施工坐標(biāo)的。因此施工前要提前做好施工的測(cè)量準(zhǔn)備工作。

3.1 平面坐標(biāo)的推算

在改擴(kuò)建工程中，新建拼寬結(jié)構(gòu)物施工前需要提前將老結(jié)構(gòu)物的特征點(diǎn)坐標(biāo)采集，通過(guò)坐標(biāo)擬合及順延等方法計(jì)算新結(jié)構(gòu)物的特征點(diǎn)坐標(biāo)。此時(shí)需要注意的是設(shè)計(jì)單位提供的特征點(diǎn)位置，結(jié)合工程設(shè)計(jì)總寬度，復(fù)核無(wú)誤后方能施工。例如通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量采集通道洞口坐標(biāo)，反算得出該通道進(jìn)出口兩側(cè)數(shù)據(jù)如下：

A：里程KMA=K1227+201.443，偏距LA=-12.997米

B：里程KMB=K1227+197.435，偏距LB=-13.002米

C：里程KMC=K1227+201.446，偏距LC=13.003米

D：里程KMD=K1227+197.436，偏距LD=12.999米

AB及CD頂面中點(diǎn)里程KM=K1227+199.436

由以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論，該蓋板通道中心里程約為K1227+199.44，且與路線交角為90o，與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相符，該通道設(shè)計(jì)拼寬長(zhǎng)度為9米，故拼寬后通道進(jìn)出口斷面處偏距為22米，里程數(shù)值不變。另需要復(fù)核通道長(zhǎng)度是否滿足路面設(shè)計(jì)寬度需要，以右側(cè)端口為例，通過(guò)圖紙計(jì)算得知該通道蓋板頂面距離路肩板外側(cè)頂面高差為0.76米，路基設(shè)計(jì)坡比1：1.5，故右側(cè)端口處通道偏距L=20.50+0.76*1.5=21.64米，故拼寬9米后偏距為22米正符合設(shè)計(jì)要求，可順利開(kāi)展施工。

3.2 高程推算

在高速公路改擴(kuò)建工程中，瀝青路面高程控制原則是與老路面加鋪瀝青后高程擬合。例如瀝青路面要按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)橫坡施工，因此需要提前對(duì)老路面路緣帶進(jìn)行測(cè)量，以便計(jì)算各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.2.1 路面高程推算

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn)，由于老路面是由混凝土板塊拼接而成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)，個(gè)別板塊出現(xiàn)了沉降或者破裂還沒(méi)有來(lái)得及修補(bǔ)，導(dǎo)致原來(lái)設(shè)計(jì)的橫坡及縱坡會(huì)有不同程度的變化，而新擴(kuò)建路如果盲目的一味按照老路縱橫坡施工就會(huì)出現(xiàn)“跳車”現(xiàn)象，為避免此類情況的出現(xiàn)，在控制新老路瀝青交接線時(shí)，需要每間隔10米放樣固定偏距的點(diǎn)位，并且逐樁號(hào)測(cè)量高程，然后逐樁統(tǒng)計(jì)相鄰樁號(hào)高程變化差值（此處需要注意差值符號(hào)，即注意老路面為升坡或降坡），找出老路縱坡變化趨勢(shì)，推算出老路實(shí)際坡比，結(jié)合新路豎曲線參數(shù)，將老路面沉降或破裂板塊處的實(shí)測(cè)高程調(diào)整成理想的縱橫坡高程，再指導(dǎo)新路施工。

新路同一斷面不同偏距處不同結(jié)構(gòu)層高程計(jì)算公式：

H=H1+h1-（L2-L1）*i%-hx

H1：固定偏距L1處實(shí)測(cè)高程

h1：老路面設(shè)計(jì)加鋪瀝青厚度

L1：固定偏距位置處偏距數(shù)值

L2：同一斷面需要控制處偏距數(shù)值，L2>L1

i%：該斷面設(shè)計(jì)橫坡

hx ：結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)高度

3.2.2 結(jié)構(gòu)物高程推算

改擴(kuò)建工程結(jié)構(gòu)物拼寬后為保證新老結(jié)構(gòu)物在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的質(zhì)量安全，一般都會(huì)有新擴(kuò)建結(jié)構(gòu)物與老結(jié)構(gòu)物加固連接方案（以橋梁拼寬為例），一般會(huì)采用上連下不連的形式，因此一般會(huì)要求老結(jié)構(gòu)物外側(cè)邊梁的翼緣板頂面標(biāo)高與新擴(kuò)建結(jié)構(gòu)物內(nèi)側(cè)邊梁的翼緣板頂面標(biāo)高應(yīng)位于同一高程（下圖中的H值），以便加固施工，而新擴(kuò)建結(jié)構(gòu)物的梁板厚度往往又與老結(jié)構(gòu)物梁板厚度不同，故需要特別注意新擴(kuò)建結(jié)構(gòu)物蓋梁頂及墩柱頂高程的施工控制。（當(dāng)擴(kuò)建結(jié)構(gòu)物是明涵時(shí)，需要注意拼接交接處墻身頂高程，如果是暗涵，因?yàn)榇嬖诼坊盍希瑒t不用考慮）。

拼寬結(jié)構(gòu)物蓋梁頂及墩柱頂高程計(jì)算公式：

H1=H-L1*i2%-h1-h2-L2*i2%-h3

H2=H1-L3*i2%

公式變量說(shuō)明：

H：老結(jié)構(gòu)物梁（板）外側(cè)邊緣頂實(shí)測(cè)高程

H1：新建結(jié)構(gòu)物內(nèi)側(cè)墩柱頂待控制高程

L1：老結(jié)構(gòu)物梁（板）外側(cè)距離相鄰拼接梁板中心線設(shè)計(jì)距離

h1：新建結(jié)構(gòu)物梁（板）設(shè)計(jì)高度

h2：新建結(jié)構(gòu)物梁（板）底到蓋梁頂設(shè)計(jì)高度

h2=墊石設(shè)計(jì)高度+支座系統(tǒng)設(shè)計(jì)高度+楔形塊高（如有）

L2：新建結(jié)構(gòu)物第一榀梁（板）中線到相鄰墩柱中點(diǎn)設(shè)計(jì)距離

L3：新建結(jié)構(gòu)物墩柱中心設(shè)計(jì)距離

h3：新建結(jié)構(gòu)物蓋梁設(shè)計(jì)高度

H2：新建結(jié)構(gòu)物外側(cè)墩柱頂待控制高程

i2%：新建結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)橫坡

4 結(jié)束語(yǔ)

在高速公路改擴(kuò)建工程中，工程測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜且細(xì)致的工作，要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)，選擇不同的測(cè)量方案，具體測(cè)量方案的選擇要結(jié)合工程的實(shí)際條件，尊重事實(shí)，不能盲目照搬此探討內(nèi)容，要靈活運(yùn)用各種測(cè)量?jī)x器設(shè)備和測(cè)量方法，在測(cè)量規(guī)范的指導(dǎo)下，尊重圖紙的設(shè)計(jì)，滿足測(cè)量精度的要求。在節(jié)約、務(wù)實(shí)、安全的方針下開(kāi)展工作，建設(shè)高質(zhì)量的工程，以便于更好的推動(dòng)高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展！

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