道路與橋梁工程測繪技術的應用解析

唐超

（江蘇港通路橋集團有限公司，江蘇 張家港 215600）

1 引言

2020 年，全國道路與橋梁工程行業(yè)招標采購項目達305 617 個，同比增長5.0%，道路與橋梁工程建設進入了蓬勃開展期。由于道路與橋梁工程建設地區(qū)分布廣，建設地區(qū)地形高度復雜，增加了測繪作業(yè)的難度。因此，解析測繪技術在道路與橋梁工程中的應用具有非常重要的意義。

2 測繪技術在道路與橋梁工程中的作用

2.1 保證實際操作與設計要求相符

道路與橋梁工程的質量對人們的生命與財產(chǎn)安全有直接的影響，應采取相應的措施保障工程各環(huán)節(jié)的質量。而模板、混凝土、鋼筋是道路與橋梁工程工藝實施過程中主要質量問題的來源，通過利用測繪技術，可以獲得全面、準確且詳細的平面控制線、垂直控制線、控制水平線，為工藝操作者提供高度精確、可靠的工藝操作數(shù)據(jù)，保障道路與橋梁結構的垂直度、混凝土表面平整度、模板平整度均與工程設計要求相符[1]。

2.2 對工程質量進行動態(tài)控制

通過測繪技術認真測量分部分項工程，可以為工程質量檢查提供直觀的數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)工藝操作現(xiàn)狀與要求不相符后，可及時進行修正，從根源上解決質量問題，規(guī)避道路與橋梁工程竣工后出現(xiàn)質量問題，消除工藝操作過程的安全隱患，并為潛在工程整改資金的經(jīng)濟化利用提供支持。

3 道路與橋梁工程測繪儀器的應用

3.1 水準儀的應用

水準儀主要用于以水平視線建立為前提，以地面兩點為對象，進行兩點的高差測量。包括管水準器、望遠鏡、基座、垂直軸、腳螺旋幾個部分。在水準儀的應用過程中，應首先打開水準儀三腳架并固定架頭，沿著與架頭相反的方向旋轉3 個腳螺栓，使管水準器中的氣泡朝向架頭方向，調(diào)節(jié)目鏡、物鏡焦距，促使物鏡、目鏡焦距呈現(xiàn)十字交叉狀態(tài)，調(diào)整完畢后，稍微調(diào)整螺旋傾斜度。利用后視鏡讀數(shù)加控制點高程并去除前視讀數(shù)，獲得測量結果[2]。水準儀主要用于道路與橋梁工程的高程測量，部分情況下也可以用于橋梁拱度、撓度測量。比如，為測量橋梁上拱度與撓度，可以在橋頭或基礎處設置永久水準點，選擇夜間溫度變化較小且無車輛通過的時間段，利用水準儀測量橋梁跨中路面、橋頭（墩頂橋面）的高度差測量，獲得上拱度和撓度數(shù)據(jù)。再如，在測量道路與橋梁工程的高程時，若存在已知點高程，則可以直接借助水準儀測定地面已知點、未知點之間的高度差，由已知點高程推算未知點高程。若地面上已知點與未知點相距較遠或高度差較大，放置一次水準儀無法滿足高差測量要求，則需要進行若干臨時傳遞高程立尺點的設置，作為轉點，一次連續(xù)在2 個立尺之間進行水準儀放置，獲得相鄰各點之間高度差，將相鄰各點高度差相加后即可得到高度差值。

3.2 全站儀的應用

全站儀又可稱之為全站型電子測距儀，具有測量距離、高差、水平角與垂直角的功能，可以實現(xiàn)自動記錄與顯示讀數(shù)，規(guī)避人為讀數(shù)誤差[3]。具體操作步驟如下：

首先，應將棱鏡常數(shù)輸入全站儀內(nèi)，使全站儀自動完成測距校正。同時，考慮到光在大氣中的傳播速度受大氣壓力和溫度的干擾，可以根據(jù)全站儀設置溫度壓強標準值為1 個標準大氣壓（760 mmHg），將大氣含塵量修改為0.0 mg/m3，進而輸出環(huán)境溫度值，完成參數(shù)設置。在這個基礎上，將棱鏡高度、儀器高度輸入儀器內(nèi)。

其次，由于全站儀具有跟蹤、精測、粗測3 種測距模式，測量工作者可以在準確對照目標棱鏡中心后選擇不同的測距模式并點擊測距鍵開始距離測量，獲得斜距、高差、平距。3 種模式的測距時間以及顯示精度見表1。

表1 全站儀測距時間及顯示精度

在高程測量時，技術人員可以選擇經(jīng)典方法、對邊測量、后方交會幾種方法。其中，經(jīng)典方法主要是在已知坐標（含高程）點上設置測站，未知點高程等于已知點高程和儀器高相加后減去棱鏡高后的數(shù)值；對邊測量主要是測量兩點之間的高度差，即在任意位置架設全站儀，不設置測站高程、棱鏡高度與儀器高度，在儀器內(nèi)存參數(shù)應用的基礎上，維持棱鏡高度一定，對兩點三角高差進行測量，最終將前視與后視讀數(shù)相減后可以得到高度差；后方交會主要是在任意點上設站，測量并輸入測站外2 個已知點平面坐標，或通過測量站外1 個已知高程點并進行全站儀參數(shù)設置（將未知點高程設定為測站高程，并將三角高差反號后設問儀器高度，棱鏡高度設定為0），完成未知點的三角高差測量[4]。

4 道路與橋梁工程測繪技術的應用要點

4.1 規(guī)劃設計階段的測量要點

在規(guī)劃設計階段，測量內(nèi)容主要為工程控制測量、地形測量，如隧道導線點、橋涵水準點以及全線路基控制點復測等。為確保橋涵、全線路基測量操作的準確性，測量工作者應將控制點復測作為主要任務，利用測角測邊法，嚴格落實“站站復核”制度、“邊邊復核”制度。

測量水準點時，測量工作者可以選擇四等水準，遵循“點點閉合”制度、“站站復核”制度，克服野外惡劣環(huán)境完成測量工作。對于直線上的中樁水準點，測量工作者應控制實測相鄰兩點之間距離在50.0 m 以內(nèi)，平曲線上中樁水準點與水準點之間的距離應在20.0 m 以內(nèi)。若地形平坦，且曲線半徑超過800.0 m，則應控制中樁之間距離在40.0 m 以內(nèi)；若地形平坦，且曲線半徑大于300.0 m 但小于600.0 m，緩和曲線長度大于30.0 m 但小于50.0 m，則需要控制中樁之間距離在10.0 m以內(nèi)；若地形平坦，且曲線半徑小于300.0 m、緩和曲線長度小于30.0 m，則應控制中樁之間距離小于5.0 m。

進行全線路基控制點復測時，測量工作者應根據(jù)交樁情況，結合某段線路全部構造物的特點，為設計方提供C 級控制點、D 級控制點的增設。一般選擇GPS 復測C 級網(wǎng)，選擇I 級或II 級測距精度的全站儀分段復測D 級網(wǎng)，在角度觀測時，可以選擇4 測回方向觀測模式；進行距離觀測時，可以選擇4 測回往返測量模式。同時，利用檢校后的儀器依據(jù)相同的精度進行增設導線點復測。

4.2 施工階段的測量要點

在施工階段，測量內(nèi)容主要為施工測量、設備安裝測量。在路基分部工程開展階段，測量與測繪技術的科學應用可為工藝操作者提供開工前場地原始復測數(shù)據(jù)，奠定路基挖方與填方基礎。特別是在路基挖方時，可以通過測量地面原始高程準確定位開挖線。同時通過測量人員測量地面高程，結合挖方路基設計邊坡坡率，為工藝操作寬度的確定提供依據(jù)。在具體操作過程中，對于路基挖方段，測量人員應依據(jù)設計高程、邊坡坡度進行計算，根據(jù)計算結果放樣上方開槽口。每挖深一步進行一次中線與邊線恢復，在中線與邊線恢復后，可以在道路與橋梁兩側護壁或其他失穩(wěn)風險較小部位進行高程點布置，完成高程測量任務。若開挖深度達到路床頂1.00 m，則應將高程點與高級水準點聯(lián)合測量；對于路基填方段，測量工作者可以以每填筑一層為依據(jù)，進行一次中線與邊線恢復，恢復后開展高程測量點設置，完成高程測量任務。在填方高度達到路床頂1.50 m 范圍內(nèi)時，測量工作者可以依據(jù)設計縱斷面與橫斷面數(shù)據(jù)進行控制。在填方高度達到路床設計高度后，測量工作者應貫徹精準放樣原則放出路基中心線與兩側邊線，實現(xiàn)路基頂設計高程到中心樁位、兩側樁位的準確測量。同時依據(jù)設計寬度、中線、高程、坡度，完成自我檢定，為后續(xù)工序操作提供依據(jù)。

在橋梁工藝操作過程中，測量工作者應依據(jù)設計圖進行橋梁下部結構的坐標、其他相關尺寸、高程的再次核對，并參與現(xiàn)場樁基結構、立柱結構的核對。特別是在橋梁涵洞的施工過程中，測量工作者應主動參與設計圖紙復核，為工藝操作提供必要的數(shù)據(jù)，在保證涵洞施工準確開展的同時，確保涵洞的各項施工參數(shù)與設計要求相符。

除了每層路基土方施工、恢復樁位、放高程外，測量工作者應每間隔3 個月進行1 次原有高程點、導線點的檢查，并在工藝操作任務完成前與監(jiān)理方協(xié)商開展導線點、高程點的測量，為中樁、邊樁恢復提供依據(jù)。

4.3 運行管理階段的測量要點

在運行管理階段，測量內(nèi)容主要為變形觀測和維護養(yǎng)護測量。在道路與橋梁工程運行管理階段，因空間組合、邊坡成因、內(nèi)外地質應力等因素的影響，邊坡較為復雜，需要定期監(jiān)測邊坡變形情況，及時發(fā)現(xiàn)道路與橋梁工程的安全風險，以便及時防護。進行變形觀測時，測量工作者應將觀測表面的雜物清出測量范圍，選擇距離斷面邊坡坡口線2.00 m 位置，向深度超過20.0 m 的土體范圍內(nèi)埋設長×寬×高為0.2 m×0.2 m×0.8 m 的C15 混凝土位移監(jiān)測樁、測斜管、測力計等邊坡觀測儀器并完成儀器調(diào)試。進而由高邊坡最高位置開始，以斷面為對象，對邊坡變形產(chǎn)生的地表位移、深層水平位移、抗滑樁位移、錨索應力進行檢測。在邊坡竣工到道路與橋梁投入運行1.5 年后進行監(jiān)測時，需要每間隔30 d 進行1 次固定樁位移監(jiān)測。獲得數(shù)據(jù)后，可以利用最小二乘法計算平差，并計算再次測量平差、首次測量平差之間的較差，判定測量點位邊坡是否穩(wěn)定。

5 結語

綜上所述，在道路與橋梁工程中，測量技術與測繪技術的科學應用可以確保工程實際工藝操作與設計要求相符，并及時發(fā)現(xiàn)、解決工程質量問題。因此，在道路與橋梁工程開展過程中，測量工作者應根據(jù)需要選擇全站儀或水準儀進行測量，并從規(guī)劃設計、工藝操作、運行管理3 個階段入手，進行工程控制測量、地形測量、施工測量、設備安裝測量、變形觀測、維護養(yǎng)護測量要點的管控，保證測繪技術在道路與橋梁工程充分發(fā)揮作用。