石應飛

【摘 要】隨著公路建設的快速發(fā)展，公路等級不斷提高，公路工程試驗檢測項目逐漸增多，公路工程試驗檢測工作面臨嚴峻挑戰(zhàn)，因而深入研究公路工程試驗檢測技術及其應用具有現實意義。文章通過介紹幾種測繪技術在公路工程試驗檢測中的應用，剖析各種方法的優(yōu)點以及存在的不足，以促進公路工程試驗檢測工作的整體進步，提高公路工程試驗檢測效率。

【關鍵詞】公路工程;試驗檢測;測繪技術

中圖分類號： U415.1 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）05-0250-003

0 引言

在公路工程試驗檢測中，運用到了多種測繪相關技術，有些已經十分成熟，有些由于量測精度的原因暫時得不到發(fā)展。為滿足試驗檢測行業(yè)發(fā)展要求，在測繪技術突飛猛進的今天，如何利用新技術服務于公路工程試驗檢測，提高試驗檢測的工作效率，是一個值得探討的問題。對于公路建設來說，檢驗工程質量是否合乎標準是不可或缺的工程進展環(huán)節(jié)，是保障工程質量安全的重大問題，所以，首先應該明確在公路工程試驗檢測中，有哪些項目需要用到測繪方法，進而確定目標，組織合適的試驗檢測人員和選擇符合精度要求的儀器設備，以保證試驗檢測數據的準確性。目前，在公路工程的施工過程或竣工驗收期間，主要有以下幾個方面需要使用測繪相關技術進行試驗檢測。

1 公路線形檢測

在公路檢測中，測量公路的主要項目有曲線半徑、中線偏位、路面縱坡、路面橫坡、邊坡坡比、縱斷高程、路面路基寬度等。若用全站儀測量路面線形，是利用全站儀采集公路圓曲線和豎曲線上任意三點以上的三維坐標，然后輸入圖形處理軟件可以計算出各個項目的數據，但是利用全站儀測量由于需要控制點之間通視，所以頻繁的轉站給檢測工作帶來了巨大的工作量?，F在道路施工放樣和驗收檢測基本上都采用GPS RTK測量，RTK是一種載波相位差分技術，能夠在野外實時得到厘米級定位精度，它的方便之處在于不需要測量控制點之間通視，作業(yè)效率較高，作業(yè)條件要求低，大范圍作業(yè)精度高，缺點是小范圍內精度和穩(wěn)定性不足，高程精度不均勻等。目前普遍使用RTK測量路面線形、縱斷高程和縱坡，用全站儀測量邊坡坡比，用水準儀測量路面橫坡，用皮尺或者鋼卷尺測量路基路面寬度。

曲線半徑、中線偏位和縱坡可以通過RTK采集三維坐標之后輸入圖形處理軟件中通過擬合計算求出，在實際檢測中，可以用RTK一次性采集曲線半徑、中線偏位、縱斷高程、縱坡以及路面橫坡等的特征點，橫坡按下式計算：

■

式中？滓為橫坡，Hɑ、Hb為路面左右兩側點的坐標高程，s為左右兩點之間的平距，可以通過坐標反算或者直接在圖上量取，縱坡計算公式和橫坡相同。

坐標反算如下：

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規(guī)范要求，高速公路和一級公路橫坡允許誤差為±0.3%，二級公路以下允許誤差為±0.5%。以路面寬度一副12米的一級公路為例，一般設計橫坡為2%，則路面兩側高差為24cm，允許偏差3.6cm，一般RTK的高差精度可達到厘米級，所以用RTK測量橫坡完全可以，但是對于一副寬度只有4.5米的二級或以下低等級公路，顯然誤差會很大，需要用水準儀進行測量。

2 橋梁荷載試驗

橋梁荷載試驗中用于測量橋梁變形的光學儀器主要有高精度全站儀和高精度水準儀，主要是用于測量荷載試驗中橋梁的撓度和水平位移。全站儀一般采用三角高程測量，三角高程測量原理如下：

設儀器站高程為H1，觀測站高程為H2，豎直角為β，儀器高為i，覘標高為j，兩點之間的平距為L，則：

H2=H1+i+Ltanβ-j

上述計算公式是假定地球表面為水平面（即水準面為水平面）、觀測視線為直線的基礎上推導而得到的。當地面上兩點間距離小于300m時，可以近似認為這些假設條件是成立的，上述公式也可以直接應用。從式中可以看出，測站點的觀測值受多因素的影響，其中影響較大的是豎直角β，先應提高豎直角β的觀測精度，豎直角觀測角度也不能過大（最好不超10°），因為隨著豎直角的增大，測角誤差對高差精度會產生顯著影響，所以在測量橋梁變形中，要求使用測距精度達到毫米級、測角精度小于0.5〞的高精度的全站儀，且只適用于一些大橋的變形測量，對于中小橋的撓度和水平位移只有幾毫米，用全站儀測量還是有問題。

精密水準儀，現在用于橋梁荷載試驗中的精密水準儀一般都采用數字電子水準儀，其分辨率為0.01mm，測量精度0.3mm，測距150m，數字電子水準儀測量精度高，是現階段一些中小橋橋梁荷載試驗最常用的測量橋梁變形的儀器。需要注意的是測試前需要確定架設儀器的位置，保證儀器站在整個荷載試驗中不受震動影響，以免產生偏差。

《公路橋梁荷載試驗規(guī)程》中規(guī)定，變形測試可采用基于電（聲、光）原理的測試儀器，也可采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行變位測試，但是GPS RTK由于高程不穩(wěn)定且誤差較大等問題，基本不用于橋梁荷載試驗。

3 隧道施工監(jiān)控

測量技術在隧道施工和檢測過程中都占有很重要的作用，從隧道的勘察設計到竣工驗收，都離不開測量。目前在隧道施工中，激光斷面儀廣泛運用于開挖斷面、初期支護、二次襯砌斷面輪廓檢測。在隧道開挖和襯砌過程中，用激光斷面儀檢測斷面，激光斷面儀的測量原理為極坐標法，用激光斷面儀測量斷面之前，還需要用經緯儀或者全站儀布置測點，對激光斷面儀進行定位。

在隧道施工監(jiān)控測量中，需要用水準儀檢測拱頂下沉和地表下沉，根據規(guī)范，拱頂下沉量量測精度為±0.5mm，地表下沉量測精度為±1mm，所以應選用精密水準儀進行量測。地表沉降觀測需要通視條件好、基礎穩(wěn)定、抗干擾能力強的基巖、基石上埋設基準點，保證基準點在整個地表觀測過程中穩(wěn)定且不被破壞。觀測點的埋設與基準點埋設要求相同，基點和測點的埋設時機應在隧道開挖達到量測斷面前1～3倍隧道開挖跨度距離前完成。

設基點高程為h0，前一次后視點（基點）的讀數為A1，前視點（測點）的度數為B1，當次后視點讀數為A2，前視點讀數為B2。

地表沉降值按以下計算：

前一次測點高程為：

h1=h0+A1-B1

當次測點高程為：

h2=h0+A2-B2

地表沉降值為：

Δh=h2-h1

拱頂沉降按以下計算：

前一次測點高程為：

h1=h0+A1+B1

當次測點高程為：

h2=h0+A2+B2

拱頂位移值為：

Δh=h2-h1

每次測量后應立即對測量結果進行整理，并錄入計算機，應用編程自動生成時間—沉降曲線，以便觀察處理，指導下一步施工。

對于變形較大的軟弱圍巖的隧道，若量測儀器精度對量測結果影響較小的，可以用全站儀觀測拱頂下沉和地表下沉，以及周邊收斂。利用全站儀觀測拱頂下沉、周邊收斂和地表下沉時，因為即使用再高精度的全站儀也沒有用高精度水準儀觀測精度高，所以全站儀的精度一般控制在2〞以內，精度越高越好，測距精度為1mm，視準軸的仰角為30°到60°之間，觀測過程中盡量保持觀測人員不變，可以進行轉站測量，旦不能超過3次，測量數據處理同用水準儀。

4 討論

公路工程檢測的量測精度要求都比較高，例如橋梁荷載試驗的應變測量儀千分表引伸計可以達到0.001mm的讀數精度，即使再高精度的全站儀也無能為力，光學測量儀器只能應用于一些精度要求比較低的檢測項目，RTK雖然可以進行工程放樣，但是對于橋梁施工放樣等要求高精度的工程還是不能滿足要求，想辦法提高測量精度是目前急需解決的問題。

5 結語

綜上所述，隨著人民生活水平的日益提高，交通工具不斷增多，使得交通行業(yè)得到了快速的發(fā)展，公路的質量安全關系到國家交通運輸的整體規(guī)劃與建設，關系到人民的生命財產安全，而試驗檢測工作的有效實施又是保證其質量的關鍵，需要相關技術人員深入研究公路工程的各種試驗檢測技術，科學合理的利用各種檢測方法和測量設備，甚至可以研究出更高測量精度的儀器、設備、設施，不僅有利于提高檢測工作效率和整體檢測水平，也有利于提高我國測繪科學水平，推動我國公路建設的發(fā)展。

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