現代測繪技術在路基施工測量中的應用

李 偉

中鐵十八局集團有限公司 天津 300222

近些年我國交通運輸基礎設施的需求逐年加大，其中新建和改擴建道路不斷增加，而施工測量技術是工程項目建設的基礎。傳統的施工測量技術通常是在國家等級控制點基礎上，對導線網以及測邊網、行業邊角網等方法進行測量，其存在耗時長、精度低及測量費用高等缺陷[1]。同時，僅憑借傳統道路測繪方法已經難以滿足高質量道路建設的需求[2]。

目前，我國科技迅速發展，逐漸出現了以遙感衛星技術、地理信息系統及全球定位系統等為主的測繪工程技術，為我國工程測量方式的轉變奠定了相應的技術基 礎[3]。為此，將現代測繪技術應用到路基施工測量中便成為提高工程質量的必要手段。

1 路基工程測量

1.1 路基施工的主要工作

根據施工規定，路基施工先要進行中線測量放樣，然后對道路斷面進行測繪，最后求解填筑高程。路基工程的測量具體包括以下3個方面[4]：

1）中樁測繪放樣。在對中樁進行測繪放樣時，要根據測量和水準的控制點，結合設計的坐標和曲線要素，采用相應的測繪設備放樣標定中樁位置，對導線點要進行測量并核定。

2）復測線路高程。該過程主要完成對水準點高程的復測以及橫斷面的相關測繪工作。

3）路基放樣。通常主要是對坡腳、坡頂和邊溝進行測量，保證放樣作業。此時應注意標定邊樁后要在近坡放線，同時要考慮預壓與沉落度等因素。此外，在路基施工作業時，損傷控制點及土石方標識應及時測繪標定。

1.2 路基施工的測量方法

1）復核圖紙和曲線要素，確定結果無誤后，根據設計規范計算出相應的中心坐標。計算資料一般分2組進行，計算結果對比無誤后，方可作為放樣的依據。

2）根據坐標法配合計算器，對路基左（右）開挖（填）邊線樁及該點標高進行準確放樣，檢查設計圖紙上的開挖邊線和地界是否足夠，放出實際的開挖（填）邊線樁，并在樁頂進行標記。

3）對于填（挖）方原地面線與設計圖紙出入較大的地段，需及時將變更的測量數據上報工程部門。在高邊坡路基第一個臺階挖成后，采用全站儀檢查位置、高度和寬度是否正確，并依地形特點對下一個開挖邊線的樁點位置進行放樣。

4）地面開挖過程中要詳細記錄土石變化處的標高及該點至中樁的距離，以便為驗工計價和竣工結算提供依據。

5）在完成放邊樁后，應進行邊坡放樣，對深挖填高地段，挖掘機每換一個座基（2～5 m），都要放出該挖方的坡腳位置，檢查是否符合設計坡度要求，并放樣線樁開挖點，測定其標高，以求達到下一道開挖坡度要求。

2 現代測繪技術

目前測繪技術發展迅速，其全站儀、水準儀和GNSS等現代化測繪設備可以保證測量數據的準確性，并且采集到的數據可以快速地傳輸到總站進行存儲和后處理。通過與數字化技術的結合，可以發揮連接信息、定位功能，基于電子數據的查詢和檢索操作也較為簡便，而現代測繪技術設備對于跨區域的測量可以實現無縫傳輸覆蓋，顯著提高了施工測量的精準度與銜接性[5]。為此，現代測繪技術可以充分滿足道路建設的高精度測量需求，其作業時間短、操作簡便的優點，極大地提升了工作效率，是測繪技術未來的發展方向[6]。

2.1 現代測繪技術手段

2.1.1 遙感技術

遙感技術是根據紅外線和目標反射的原理，利用傳感器感知對象的尺寸，并將其轉化為數據信息，最后將所得到的信息進行轉化和處理，從而形成相應的圖形信息，以此幫助施工人員充分了解當前的工程表面[7]。遙感技術作為工程測繪的重要技術，它可以對所獲數據信息進行分析。由于遙感技術基于電磁波，所以獲取信息時間極為短暫，在相關工作領域里應用極為廣泛。在公路測繪中，遙感技術主要用于獲取地理信息，可以迅速清晰地探測出地質結構，很多地下水流就可用遙感技術進行勘測[8]。

2.1.2 地理信息系統

地理信息系統主要依據的信息是當前地理位置的三維信息，包括當前定位、成像等多項數據。地理信息技術基于計算機系統，從而科學有效地對地球表層空間形態進行分析，同時將相關數據信息傳輸回信息中心，后期地理信息技術可以對使用的數據進行運算優化。

地理信息系統對公路測量具有十分重要的作用。可以通過地理信息系統建立地質資料數據庫，方便地質探測人員進行相關工作，從而制定出明確高效的設計方案[9]。

2.1.3 全球定位系統

全球定位系統（GPS）主要包括衛星、用戶系統和地面綜合監控系統等部分。該系統主要用于對目標的精準定位。該系統可以全天候進行工作，同時還可以進行相應的三維導航。全球定位系統作為現代測繪技術的重要組成部分，在全世界具有廣泛的應用。近年來，在道路建設領域的應用率也逐年升高[10]。

2.2 現代測繪技術的應用

2.2.1 測繪控制網的應用

測繪控制網作為工程施工的基礎，其測繪精確性對測繪工作的質量具有實質性影響。實際工作中，控制網的精度并非統一的標準，而是根據具體工程進行選取。在控制網中，測繪參照點也就是一級控制網，其精度要求較高，所以在一級控制網中的坐標位置要絕對保證其精度。傳統工程控制網一般只能在小規模的測繪工作中適用，在現代化道路建設中，小規模的測繪工作數量較少，傳統的邊角法難以滿足實際的測繪需求。然而，現代測繪技術不僅可以在小范圍內的測繪場景中使用，在大范圍內的測繪中也能保持很高的精度，具有較強的實用性。GPS控制網的控制點選擇受限較小，且定位精度高，其成本比邊角法低。在實際的工程測繪中，GPS技術一般都具備載波相位靜態差分技術，可以將精度保證在毫米級，具有很高的精度。相比傳統測繪方法，該技術可以有效地解決地面觀測中心與用戶端之間的通訊問題，同時測繪的地點選擇受限很小，可以顯著提高測繪精度，降低測繪成本。

2.2.2 圖根測量中的應用

現代測繪技術在圖根測量中應用也較為廣泛，主要是利用GPS接收器獲取信號，對收到的信號進行處理，計算出接收到信號的衛星與接收器之間的距離，通過分析接收到的信號衛星和接收器的坐標可以獲取各接收器之間的距離和位置信息，最終可以達到對目標的精確定位。

在測量過程中必須準備4臺以上的接收設備，為了保證精度可以設置2個以上的參考站。對衛星進行觀測時，接受到的數據間隔盡量滿足20 s記錄一次的頻率，觀測角保持在16°以上，觀測極限的模糊倍率一般要大于1.5。通過每一次的精確測量，可以實現圖根測量的科學合理性，保證測繪的精度。

2.2.3 變形監測中的應用

對于GPS變形監測技術來說，可以檢測到地表的錯位和地基的下沉等，這對保證施工的精確度有極為重要的作用。變形監測主要采用水準測量法和三角測量法，但是這2種方法耗時耗力，成本較高；而采用基于現代測繪方法的GPS變形監測，只要在路基內外都放入GPS的接收端，無論什么條件下，只要內部和外部一旦發生變形，GPS的接收端就會立即收到信號，并將其傳輸到監測系統。這種監測方法具有高效快捷的優勢，且成本較低，可以實現遠程的變形監測，因此將極大地方便施工者的管理[9-10]。

3 路基施工測量中的應用實例分析

3.1 項目概況

背景工程項目屬于京津高速公路合同段一期工程，線路總長約60 km，路線工程沿途經過7個地區，起點位于天津市武清區堿廠，與北京市交界，道路經過武清區、北辰區、寧河縣、東麗區、塘沽區、終點止于濱海新區。全線設計荷載標準為公路Ⅰ級，其施工作業主要以路基工程為主。沿途地貌主要是以丘陵和平原為主。

3.2 應用實例分析

本項目施工過程采用現代測繪技術手段，以CORS網絡技術提供的坐標框架為基準，然后使用全站儀及水準儀等設備，快速準確地進行定位測量作業。基于對多源道路測繪數據的多角度和多維分析，實現對沿途整個線路工程的精確施工。

在整個施工過程中，為了方便對施工控制網的復測和加密，在標段內設置7個一等衛星定位控制點，對于二等精密導線點則可以設置22個左右，選取GPS203、GPS204到JDR303、JDR304四段進行加密，測量控制網如圖1所示。

圖1 測量控制網布設示意

根據目前的施工規范和相關要求，對于復測作業采用布設導線的方式，相關測量的具體指標如表1所示。

表1 導線觀測具體指標

復測階段，必須對水準點做進一步的核查和加密。水準點主要考慮在地質比較穩定且方便保存的地點進行布設，需要注意在該階段盡量利用初測階段安置的水準點以減輕工作量。如果水準點距離施工線路過遠則可以改變放置點，對于毀壞和丟失的水準點必須及時進行補充以保證測量精度。定測時，必須對初測放置的水準點進行復測。檢測結果若顯示水準點高差閉合差在規定的誤差以內，則可以采用初測成果作為測量值；如果測量的數值不符合誤差范圍的要求，應進行再次檢查工作，確認測量結果準確后可以平差推算高程。在測量過程中，使用水準儀進行測量時，要嚴格按照二等水準規范進行操作，水準儀的起點采用精密水準點，同樣水準儀的終點也采用精密水準點。

在整個施工過程中，通過采用現代測繪技術手段，根據施工設計方案的要求，制定如下的路基施工測量方案：

1）線路中邊樁測量放樣。要繪制線路的縱向斷面圖，必須沿線路中心線測量線路的控制樁高程、百米樁高程及加樁的高程，中線水準點測量要跟兩相鄰水準點結合起來。在整個過程中，采用往返測量或者分組進行測量，確保誤差符合相應的標準。

2）填方路段的測量。對于填方路段的測量，當路基填土過低時，采用一次掛線法通過線繩和竹竿進行路基斷面形狀的測定；當路基填土量過多時，由于高差過大，此時要以分層掛線為主進行中線的測定。若計量標尺刻度不夠，采用刻度線和標高差配合標定，以確保測繪工作質量。

4 結語

隨著道路施工和測繪的要求越來越高，工程測繪的精度也隨之提高。加強現代測繪技術在道路勘探、施工控制等方面的應用，可以顯著降低施工成本，提高工作效率。由于路基施工測量的精確度和可靠性是質量控制的基礎，而路基施工階段對整個工程的開展具有實質性的影響，因此采用現代化測繪技術，即通過運用CORS、全站儀與電子水準儀等精密設備進行道路施工測繪工作，從而保證路基施工作業的準確高效性，在工程中具有重要的應用價值。現代測繪技術以其獨有的優勢，充分顯示了在實際道路施工測量中的實用性與優越性。