胡勤虎

（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

測(cè)繪學(xué)有著悠久的歷史。測(cè)繪技術(shù)起源于社會(huì)的生產(chǎn)需求，隨著社會(huì)的進(jìn)步而不斷向前發(fā)展。作為工程測(cè)量學(xué)分支的高程測(cè)量技術(shù)及其放樣方法也是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的快速發(fā)展而不斷向前發(fā)展的。高程放樣和測(cè)量方法隨著測(cè)量?jī)x器的發(fā)展先后出現(xiàn)了水準(zhǔn)管高程放樣法、水準(zhǔn)儀直接放樣法、鋼尺法、全站儀棱鏡法、三角高程測(cè)量法、三維激光掃描法、攝影測(cè)量法、RS 等傳統(tǒng)及現(xiàn)代高程測(cè)量方法和放樣技術(shù)［1］。這些測(cè)量方法和技術(shù)都很好地解決了工程建設(shè)控制網(wǎng)的建設(shè)、地形圖測(cè)繪及工程竣工后的運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)及設(shè)備就位等測(cè)量工作，而唯一沒(méi)有得到解決的問(wèn)題是工程建設(shè)進(jìn)入施工建設(shè)階段后的高程放樣工作，傳統(tǒng)的高程放樣方法未能解決實(shí)時(shí)快速提供高程的需求，對(duì)高程放樣來(lái)說(shuō)精度很高的水準(zhǔn)儀適用于地形坡度＜ 8 ℃ 的地區(qū)，而且其放樣受到前后視距的限制，當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離小于 20 m 或交通不能完全封閉的環(huán)境下水準(zhǔn)儀的缺陷是顯而易見(jiàn)的，對(duì)于 RTK 來(lái)說(shuō)雖然能夠快速提供高程，但其高程精度在路面工程中無(wú)法滿足，三角板放樣高程法就是在這種情況下產(chǎn)生的，其很好地解決了高程放樣中的盲區(qū)，使得施工建設(shè)中的高程放樣不受時(shí)間、氣候、信號(hào)、坡度及短距離范圍的影響而進(jìn)行高程的快速放樣工作。

三角板加密高程在路面工程特別是在瀝青混凝土路面工程中，由于瀝青混凝土路面的短、頻、快等施工特點(diǎn)，三角板快速靈活的高程放樣方法使得其在加快施工進(jìn)度、保證路面工程質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)顯示的淋漓盡致。

1 高程放樣概念及三角板的結(jié)構(gòu)原理

1.1 高程放樣的概念

高程放樣法就是把設(shè)計(jì)圖紙中的高程按照設(shè)計(jì)要求、以一定的精度在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。高程放樣的主要方法有水準(zhǔn)測(cè)量的方法、三角高程測(cè)量等主要方法。高程放樣時(shí)首先要在測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)一定精度的高程控制點(diǎn)作為高程放樣的基準(zhǔn)點(diǎn)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)高程在實(shí)地標(biāo)定出放樣點(diǎn)的高程位置。高程位置的標(biāo)定措施可根據(jù)工程要求及現(xiàn)場(chǎng)條件確定，路基及路面工程一般采用木樁標(biāo)定放樣高程的位置，也可在路面上用紅油漆作記號(hào)標(biāo)定。

1.2 三角板構(gòu)造概述（見(jiàn)圖1）

圖1 三角板結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

可調(diào)三角板的構(gòu)造為豎桿是 3 mm 厚、長(zhǎng) 80 mm、寬 40 mm、高度為 500 mm 長(zhǎng)的長(zhǎng)方形輕質(zhì)空心鋁合金，其內(nèi)部嵌套有同樣材質(zhì)的鋁合金，并可在豎直方向上能夠自由伸縮，伸縮的目的是為了更好地調(diào)整路面坡度有變化或遇到路面橫坡時(shí)的高程加測(cè)，豎桿外立面中部有內(nèi)部豎桿調(diào)整后的鎖定裝置，并且在豎桿上有刻劃至毫米的刻度，以便在路面標(biāo)高變化時(shí)快速調(diào)整，豎直桿內(nèi)裝有豎直方向的水準(zhǔn)氣泡，以便放樣時(shí)使豎桿嚴(yán)格處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，在豎直桿底部安裝有耐磨不粘油的輕質(zhì)鐵板。三角板水平部分為 300 mm 長(zhǎng)的同樣材質(zhì)的鋁合金，其中間位置裝有水準(zhǔn)氣泡，以便放樣時(shí)三角板的水平桿處于水平狀態(tài)，這樣就保證了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)上的三角板所提供的視線是一條直線，為了能更加清晰地觀測(cè)，在三角板水平桿側(cè)面涂刷了光澤鮮亮的反光漆，三角板水平桿部分安裝有激光投點(diǎn)器，以便在夜間施工光線不好時(shí)利用激光的直線傳播調(diào)整待放樣位置三角板的高度。

1.3 三角板放樣標(biāo)高的原理

三角板是利用水平桿處于水平狀態(tài)，豎直桿嚴(yán)格處于垂直狀態(tài)，將已知高程點(diǎn)處的兩個(gè)三角板利用其上的刻度調(diào)整至同一高度，也就是將三角板嚴(yán)格進(jìn)行對(duì)中、整平的情況下，在觀測(cè)者進(jìn)行觀測(cè)時(shí)就提供了一條水平視線，修整路面的標(biāo)高或調(diào)整中間待放樣點(diǎn)處三角板的高度，使三角板頂面與前兩個(gè)三角板處于同一視線上，則三角板豎直桿底所在的位置就是所加密點(diǎn)處的標(biāo)高，或中間三角板的所調(diào)整的值就是待加密點(diǎn)處的填、挖值。

2 三角板放樣程序及應(yīng)用

2.1 放樣程序

使用三角板的基本操作包括安置三角板、對(duì)中、瞄直、整平和讀數(shù)（調(diào)整）等步驟［2］。

1）安置三角板。安置三角板前將其調(diào)整至等高，然后將其中 2 個(gè)三角板安置在已知高程點(diǎn)上，另外一個(gè)三角板安置在待放樣的位置處。

2）對(duì)中。將已知高程點(diǎn)處三角板的豎桿底部中心凸出部分對(duì)準(zhǔn)已知點(diǎn)的標(biāo)記中心。

3）瞄直。利用豎桿的水準(zhǔn)氣泡將三角板的豎桿調(diào)整到垂直狀態(tài)，觀測(cè)者指揮中間待放樣三角板移動(dòng)，直至 3 個(gè)豎桿在一條線上。

4）整平。利用三角板水平桿的水準(zhǔn)氣泡將三角板嚴(yán)格整平。

5）讀數(shù)或調(diào)整。兩已知點(diǎn)處的任意一個(gè)觀測(cè)者進(jìn)行觀測(cè)或讀數(shù)，調(diào)整三角板（三角板豎桿高度變化）進(jìn)行讀數(shù)（豎桿刻度變化值）或在原地面修整原路面（三角板豎桿高度不變）使三角板的頂面在同一個(gè)平面內(nèi)。夜間施工則打開(kāi)激光投點(diǎn)器使待接收激光的頂面與三角板相切，其它步驟與前面相同。

2.2 三角板的具體應(yīng)用

雖然在工程建設(shè)三階段中已經(jīng)布設(shè)了高程控制點(diǎn)，但這些高程控制點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足施工的要求，在施工放樣前還要進(jìn)一步將這些高程控制點(diǎn)加密到間隔為10、5、3 m 甚至更小間距的點(diǎn)。放樣前只要利用水準(zhǔn)儀將控制點(diǎn)加密至 100 m 以內(nèi)，三角板便可利用三點(diǎn)一線的原理在這些基準(zhǔn)點(diǎn)之間加密放樣任意間距的高程點(diǎn)。

1）坡度無(wú)變化的放樣。放樣方法同 2.1 節(jié)（見(jiàn)圖2）。

圖2 三角板現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

2）對(duì)橫坡（或縱坡有變坡）放樣方法。如果道路兩側(cè)路肩已成型，即路面標(biāo)高已經(jīng)確定，要放樣路中的相對(duì)標(biāo)高，根據(jù)半幅路寬，橫坡推算路中與路邊的高差值 Δh，放樣時(shí)在 3 個(gè)三角板等長(zhǎng)度的情況下，兩固定點(diǎn)的三角板長(zhǎng)度不變，將路中三角板的長(zhǎng)度縮短 Δh，然后鎖定，人工觀測(cè)使 3 個(gè)三角板頂面處于同一個(gè)平面內(nèi)，此時(shí)中間三角板豎直桿底面的位置即為待放樣的標(biāo)高。

3）市政道路以路緣石頂面標(biāo)高為基準(zhǔn)的放樣方法（見(jiàn)圖2）。市政道路中當(dāng)兩側(cè)路緣石標(biāo)高已定的情況下，要放樣出路中的橫坡，如果路緣石比待施工的路面高 Δh1，根據(jù)半幅路寬及橫坡，路中與路面高差為 Δh2，所以基準(zhǔn)點(diǎn)三角板與待放樣點(diǎn)三角板相對(duì)高差為 Δh= Δh1- Δh2，在 3 個(gè)三角板同長(zhǎng)的情況下，將其中 2 個(gè)三角板置于路緣石頂面，中間待放樣的三角板伸長(zhǎng) Δh 或使兩邊三角板縮短值與待放樣點(diǎn)三角板的縮短值之和為 Δh，調(diào)整完成后進(jìn)行觀測(cè)，此時(shí)三角板豎直桿底面所在的位置即為所放樣的高程。

4）已知填挖數(shù)據(jù)高程樁的放樣方法。公路工程及市政道路工程的路基整平作業(yè)中，為了使測(cè)量控制點(diǎn)不被破壞，經(jīng)常將控制點(diǎn)設(shè)在施工范圍以外，技術(shù)員以交底的方式將里程樁位置的填挖數(shù)值交給施工作業(yè)班組，利用三角板放樣時(shí)同樣將 3 個(gè)三角板調(diào)整至等長(zhǎng)，放置在基準(zhǔn)點(diǎn)上的 2 個(gè)三角板根據(jù)交底數(shù)據(jù)的填挖高度進(jìn)行伸長(zhǎng)或縮短相應(yīng)高度的數(shù)值，此時(shí)將兩基準(zhǔn)點(diǎn)上的三角板調(diào)整至設(shè)計(jì)位置，然后根據(jù)路面寬度及縱橫坡度計(jì)算待放樣點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高差值 Δh，將三角板的長(zhǎng)度調(diào)整 Δh，然后鎖定，同理可得三角板豎直桿底面所在的位置即為待放樣的標(biāo)高。

2.3 工程案例

三角板在路基及路面工程中放樣方法的實(shí)質(zhì)都是將其中 2 個(gè)三角板安裝在高程已知的控制點(diǎn)上，其具體位置根據(jù)待放樣點(diǎn)的需求和已知點(diǎn)的位置而定，比如在足球場(chǎng)和各種類型十字路口中的應(yīng)用。

2.3.1 三角板在足球場(chǎng)施工中的應(yīng)用

西北師范大學(xué)維修改造工程總面積約 27 000m2，施工內(nèi)容為基層為 20 cm 厚 5 % 水泥穩(wěn)定碎石，下面層部分為 5 cm 厚（AC-20）瀝青混凝土，上面層為 3 cm 厚細(xì)粒式（AC-10）瀝青混凝土，足球場(chǎng)頂面層為 4 cm 厚人工草坪，坡度 0.4 %，跑道（坡度 0.8 %）及輔助區(qū)部分（坡度變化）為 13 mm 厚塑膠。如果用傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器水準(zhǔn)儀放樣高程，則放樣時(shí)既要測(cè)量距離，又要根據(jù)高差推算坡度，最后再根據(jù)本次施工的寬度推算施工邊線處的高程，相對(duì)來(lái)說(shuō)測(cè)量的程序很繁雜，而且這種測(cè)量方法影響了施工進(jìn)度，一定程度上給施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理工作帶來(lái)了隱患。而采用三角板放樣就解決了傳統(tǒng)測(cè)量加密高程的難題，特別是在足球場(chǎng)半圓區(qū)、輔助區(qū)及坡度不斷變化的斷面處其加密優(yōu)勢(shì)顯得更為突出。放樣半圓區(qū)時(shí)由于排水溝蓋板標(biāo)高已定，半圓圓心的標(biāo)高用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)或用三角板放樣（計(jì)算出圓心與蓋板的標(biāo)高差（Δh），將活動(dòng)三角板伸長(zhǎng) Δh或?qū)缮w板處的三角板縮短 Δh，人工觀測(cè)就可放樣出圓心的標(biāo)高，同理放樣輔助區(qū)時(shí)將其中的一個(gè)三角板放置于跑道邊線處，另外一個(gè)三角板放在輔助區(qū)的外圍邊線處，將活動(dòng)三角板放在需要放樣的高程位置處，經(jīng)觀測(cè)就可放樣出待放樣點(diǎn)的標(biāo)高。

2.3.2 三角板在交叉路口靈活應(yīng)用

市政工程十字路口的施工往往是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，十字路口順接不暢，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象，特別是在市政整治工程的施工中，由于道路無(wú)法全封閉施工，而且交叉路口的高程設(shè)計(jì)通常采用等高線的方法進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮各個(gè)路口的正確順接。采用水準(zhǔn)儀放樣其程序很繁雜。而采用三角板的放樣方案，只要將其中的一個(gè)三角板放置于十字中心高點(diǎn)處（高程已知），將另外一個(gè)三角板放置于與施工位置相垂直的路緣石處，活動(dòng)的三角板放置于需要施工的位置處，根據(jù)路面與路緣石的高差及需要施工的結(jié)構(gòu)層，調(diào)整活動(dòng)的三角板或固定位置的三角板直接觀測(cè)即可放樣出施工位置處的標(biāo)高。

3 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1）利用三點(diǎn)一線原理提供了一條基準(zhǔn)線制成的三角板高程放樣儀器，在豎直面內(nèi)從 150～600 mm 范圍內(nèi)都可靈活調(diào)節(jié)出高差值。縱橫向水準(zhǔn)氣泡可使三角板嚴(yán)格處于水平和鉛垂?fàn)顟B(tài)。

2）利用三角板可實(shí)現(xiàn)路面所需高程的快速加密，可實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)作業(yè)，解決了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量的量距及坡度推算程序多和現(xiàn)代測(cè)量所提供的高程精度不足的缺陷。

3）解決了傳統(tǒng)拉線繩產(chǎn)生撓度及水準(zhǔn)儀無(wú)法在短距離、交通復(fù)雜環(huán)境條件下快速提供施工加密高程點(diǎn)的缺陷。

4）用帶有激光投點(diǎn)器的可調(diào)三角板很好地解決了夜間施工高程放樣的難題。

5）無(wú)計(jì)算及誤差處理等室內(nèi)計(jì)算，簡(jiǎn)化了放樣程序，加快了施工進(jìn)度。

4 三角板與傳統(tǒng)高程放樣的指標(biāo)對(duì)比

三角板與其它方法提供基準(zhǔn)施工后的路面平整度及高程對(duì)比分析表（見(jiàn)表1）。

通過(guò)以上具體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出，利用三角板法加密路面標(biāo)高后路面的整體平整度精度比使用拉線法提高了 20.1 %，高程精度指標(biāo)提高了 23 %，平整度的精度比使用水準(zhǔn)儀法提高了 14.8 %，高程精度指標(biāo)比使用水準(zhǔn)儀提高了 14.5 %。

5 結(jié) 語(yǔ)

三角板高程放樣法是伴隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型的施工測(cè)繪設(shè)備，三角板和水準(zhǔn)儀的配合很好地解決了市政道路十字路口、規(guī)劃路口順接、體育場(chǎng)、舊路面整治等工程的高程快速加密。在瀝青混凝土路面的機(jī)械化施工中由于其施工高效、快速的特點(diǎn)，如果三角板和可調(diào)支架配合使用，提供機(jī)械化施工攤鋪基準(zhǔn)，將很大地提高路面的工作效率和工程質(zhì)量，減少材料浪費(fèi)并極大地降低工程成本，適應(yīng)了國(guó)家節(jié)能環(huán)保綠色的施工要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益及很好的推廣及應(yīng)用價(jià)值。Q

表1 平整度對(duì)比表