呂少華

(秦皇島路橋建設(shè)開發(fā)有限公司)

1 公路工程平面控制發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

對于線路控制來說，傳統(tǒng)的導(dǎo)線布設(shè)形式為單一附合導(dǎo)線，公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTJ033-95)也只針對近似平差的精度作了規(guī)定。公路勘測規(guī)范要求高等級公路及特大橋的平面控制網(wǎng)，應(yīng)按最小二乘原理采用嚴(yán)密平差法平差并進(jìn)行精度評定。近幾年來隨著全站儀、GPS的廣泛應(yīng)用，依據(jù)現(xiàn)場地形地物及現(xiàn)存控制點(diǎn)的情況，考慮路線控制的方便，布設(shè)成導(dǎo)線網(wǎng)的形式是完全可行的，對于路線長度超過10 km的導(dǎo)線布設(shè)，宜采用GPS控制網(wǎng)，以提高路線控制精度。

對于大型橋梁、隧道工程來說，由于工程本身的精度要求較高，對控制網(wǎng)的要求也較線路控制高，由于測距手段的限制，傳統(tǒng)的布網(wǎng)方案多為帶有基線的三角網(wǎng)，現(xiàn)在已逐步被測邊網(wǎng)、邊角同測網(wǎng)所取代。邊角網(wǎng)不但能有效的提高控制網(wǎng)的精度，對布網(wǎng)方案的選擇也更加靈活，可根據(jù)現(xiàn)場的情況靈活布設(shè)，避免因圖形條件的要求使網(wǎng)形過分復(fù)雜。墩、臺放樣也以極坐標(biāo)定點(diǎn)法最為常用。如今可針對橋梁的設(shè)計(jì)方案、施工方法、施工機(jī)具及場地布置、橋址地形及周圍的環(huán)境條件、精度要求等方面進(jìn)行研究，擬定布網(wǎng)方案，近而用模擬法估算控制網(wǎng)的精度，進(jìn)行控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。最終決定控制網(wǎng)的布設(shè)方案，用以指導(dǎo)施工生產(chǎn)。

如今國內(nèi)施工單位全站儀配備較多，GPS則較少，主要受GPS實(shí)時動態(tài)測量精度的限制。可由設(shè)計(jì)單位沿線路布設(shè)合適密度的GPS控制點(diǎn)，施工單位依據(jù)這些GPS點(diǎn)用全站儀加密控制，加密時主要考慮施工控制的方便和保證足夠的控制精度。加密形式在路線上以導(dǎo)線網(wǎng)為宜，既可提高精度又可根據(jù)現(xiàn)場情況及工程需要靈活布設(shè)。對于橋梁、隧道控制網(wǎng)則以邊角同測的獨(dú)立網(wǎng)為宜，充分發(fā)揮全站儀的優(yōu)勢，使邊角精度相匹配，提高控制網(wǎng)的總體精度。滿足工程對平面控制的要求。

2 公路工程平面控制網(wǎng)布設(shè)

高等級公路施工控制中，雙頻RTK實(shí)時動態(tài)GPS、全站儀等已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但相應(yīng)的軟件針對性、通用性較差，未能充分發(fā)揮儀器的先進(jìn)性能，而且對施工控制的誤差分析較少。將適合于公路工程的嚴(yán)密平差軟件與全站儀相結(jié)合，可以有效地提高平面控制的精度。通過對測角網(wǎng)和邊角網(wǎng)的模擬法優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，可以看到邊角網(wǎng)的精度提高很大，特別是對于圖形條件不好的控制網(wǎng)。導(dǎo)線網(wǎng)的精度也較附合導(dǎo)線有較大提高。因此在適當(dāng)?shù)膽?yīng)用軟件支持下，可根據(jù)工程實(shí)際情況，通過對控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)和最弱邊的精度分析，對控制網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，靈活布網(wǎng)，避免過度復(fù)雜的網(wǎng)形，用合適的精度和密度的平面控制網(wǎng)指導(dǎo)施工生產(chǎn)。本文通過工程實(shí)例，對導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)及精度分析作一介紹，說明只要輔以合適的計(jì)算程序，就可以充分發(fā)揮儀器的效能，以較高的精度方便有效地提供平面控制。

3 路線導(dǎo)線布設(shè)及間接差計(jì)算

3.1 概述

高等級公路中線主要控制樁由導(dǎo)線控制，因此施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)資料認(rèn)真做好導(dǎo)線復(fù)測工作。

公路工程由于是線形結(jié)構(gòu)物，為節(jié)省工期、造價，加快進(jìn)度，一般各段路基、各部分結(jié)構(gòu)物采用機(jī)械化同時施工，最后構(gòu)成整體。這樣必須迅速、及時地放樣測量，才能滿足施工需要。同時必須保證測量精度以達(dá)到各部分構(gòu)造物、路基間的正確銜接。

對原有導(dǎo)線點(diǎn)不能滿足施工要求時，應(yīng)進(jìn)行加密，保證在道路施工的全過程相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間能互相通視，滿足路線控制精度。

公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTJ033-95)規(guī)定:導(dǎo)線起訖點(diǎn)應(yīng)與設(shè)計(jì)單位測定結(jié)果比較，測量精度除設(shè)計(jì)有特殊要求者外應(yīng)滿足以下要求:

導(dǎo)線復(fù)測時，必須與相鄰施工段的導(dǎo)線閉合。

在公路施工中，都是用近似平差的方法復(fù)測導(dǎo)線，先計(jì)算角度閉合差fβ，不超限時，再將其平均分配，然后計(jì)算坐標(biāo)相對閉合差，不超限時，再按邊長成正比將其分配，最后計(jì)算出各點(diǎn)坐標(biāo)。但這種計(jì)算方法得出的結(jié)果只能用作低級導(dǎo)線的資用坐標(biāo)或高等導(dǎo)線的外業(yè)概算，而且要求起訖點(diǎn)必須分別至少有一條基線，即分別有一個起始方向角。同時這種方法只能計(jì)算單一附合導(dǎo)線。對導(dǎo)線網(wǎng)無法平差計(jì)算，極大限制了導(dǎo)線布設(shè)形式。

在施工現(xiàn)場，由于地方問題及資金到位因素的限制，施工單位進(jìn)場后，設(shè)計(jì)單位布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)或多或少都存在丟失或懷疑有松動的情況。復(fù)測導(dǎo)線時，如果采用嚴(yán)密平差的方法，不但可以提高導(dǎo)線計(jì)算精度，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況靈活布設(shè)導(dǎo)線，更好地控制路基橋涵，一般在小橋涵附近便于控制的地方都可以加設(shè)一個導(dǎo)線點(diǎn)。而且可以隨意聯(lián)測設(shè)計(jì)單位提供的已知控制點(diǎn)而無需考慮導(dǎo)線形式。

3.2 導(dǎo)線復(fù)測間接平差計(jì)算實(shí)例

在五?！獦宓橐患壒肥嫣m—豐廣段A4合同施工中，施工單位進(jìn)場時，只在A3合同找到兩個導(dǎo)線點(diǎn)，A4合同中段、A5合同段各找到一個導(dǎo)線點(diǎn)，由于當(dāng)時工期緊，設(shè)計(jì)單位也未能及時提供更多的控制點(diǎn)。如利用傳統(tǒng)導(dǎo)線計(jì)算方法，由于只有一條基線，無法計(jì)算角度閉合差，也就無法用近似平差的方法計(jì)算導(dǎo)線成果。依據(jù)現(xiàn)場情況，筆者運(yùn)用嚴(yán)密平差方法，從A3合同段GPS18-GPS19基線向A5合同段的GPS28點(diǎn)復(fù)測全段導(dǎo)線，中間聯(lián)測了GPS24點(diǎn)，導(dǎo)線復(fù)測示意圖如圖1。

導(dǎo)線計(jì)算結(jié)果及精度情況統(tǒng)計(jì)見表1、表2和表3。

表1 五樺線A4合同導(dǎo)線網(wǎng)形及精度統(tǒng)計(jì)表

圖1 五樺線A4合同導(dǎo)線復(fù)測示意圖

表2 五樺線A4合同導(dǎo)線網(wǎng)形及精度統(tǒng)計(jì)表

表3 五樺線A4合同導(dǎo)線相對點(diǎn)位誤差統(tǒng)計(jì)表

導(dǎo)線點(diǎn)平差計(jì)算驗(yàn)后平面單位權(quán)中誤差0.858 2，待定點(diǎn)中最大平面點(diǎn)位中誤差為±13.50 mm，最大平面相鄰點(diǎn)間相對點(diǎn)位誤差為±9.99 mm，最大方位角誤差6.93＂，最大邊長誤差為±3.10 mm，最大邊長比例誤差為1/12 186。精度完全滿足公路施工要求。

4 結(jié)束語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)處理無論是處理的數(shù)量還是處理的方法都發(fā)生了質(zhì)的飛躍。以前由于計(jì)算方法和手段的局限，很多計(jì)算費(fèi)時費(fèi)力，容易出錯，而且由于中間計(jì)算環(huán)節(jié)多產(chǎn)生了計(jì)算誤差的積累，甚至有些計(jì)算根本無法完成?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)處理不但方便快捷，工作量大，而且效率也成倍提高。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的計(jì)算科學(xué)的發(fā)展給公路界也帶來了新的生機(jī)?，F(xiàn)在隨著全站儀的普及應(yīng)用，配合以間接平差計(jì)算程序等計(jì)算軟件，可以依據(jù)工程現(xiàn)場的實(shí)際情況，科學(xué)分析各種誤差的來源和控制方法，科學(xué)制定控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)形式，精確設(shè)計(jì)有效的觀測及放樣方法、方案，更加有效地指導(dǎo)施工，提高精度。本文以實(shí)例說明了嚴(yán)密平差導(dǎo)線的應(yīng)用方法，不妥之處請指正。

［1］交通部第一公路工程總公司.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ033-95).公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.人民交通出版社，1996.

［2］栗志海.導(dǎo)線測量技術(shù)要求探析［J］.公路，2003，(12).

［3］顧孝烈，毛鋒.測量電算程序設(shè)計(jì)［M］.石油大學(xué)出版社，1992.