任義，唐光平

（中國建筑第四工程局有限公司，廣州510000）

1 工程概況

遵義市樂理至冷水坪高速公路（以下簡(jiǎn)稱南環(huán)）是貴州省高速公路網(wǎng)的重要組成部分，是遵義公路建設(shè)“5 縱4 橫9 聯(lián)2 環(huán)”骨架公路網(wǎng)規(guī)劃中的“2 環(huán)”繞城一環(huán)高速公路和繞城二環(huán)高速公路之一，道路全長(zhǎng)53.505km。

2 高程控制

2.1 一般規(guī)定

1）高程控制測(cè)量精度等級(jí)的劃分，依次為二等、三等、四等、五等，各等級(jí)高程控制測(cè)量宜采用水準(zhǔn)測(cè)量。

2）首級(jí)高程控制網(wǎng)的等級(jí)，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、控制網(wǎng)的用途和精度要求合理選擇。

3）測(cè)區(qū)的高程系統(tǒng)，宜采用1985 國家高程基準(zhǔn)。在已有高程控制網(wǎng)的地區(qū)測(cè)量時(shí)，可沿用原有高程系統(tǒng)。

4）高程控制點(diǎn)之間的距離，一般地區(qū)為1km～3km，但一個(gè)測(cè)區(qū)周圍至少應(yīng)有3 個(gè)高程控制點(diǎn)[1]。

2.2 關(guān)于水準(zhǔn)測(cè)量的限差

在進(jìn)行三等、四等水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，由于山地地勢(shì)起伏很大，水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)測(cè)站數(shù)就會(huì)增多，誤差就會(huì)累計(jì)并傳遞，附合或者換線閉合差的限值可適當(dāng)放寬，分別為但在實(shí)測(cè)中，其限差常以測(cè)站數(shù)n來衡量，為此將上述限差轉(zhuǎn)換為每站中誤差的限差，通常每千米按16 站計(jì)算，即L=n/16，則山地四等限差：

平地四等限差：

式中，L為往返測(cè)段、附合或環(huán)線的水準(zhǔn)測(cè)量路線長(zhǎng)度，km；n為測(cè)站數(shù)。

山地水準(zhǔn)測(cè)量一般適用于整個(gè)工程開工之前時(shí)的水準(zhǔn)測(cè)量，而路面工程高程控制建議采用平地水準(zhǔn)測(cè)量。

2.3 實(shí)際高程控制

南環(huán)高速公路路面工程平面坐標(biāo)系：獨(dú)立坐標(biāo)系（高斯正形投影于1980 西安坐標(biāo)系橢球面，中央子午線為106°43′00″；高程系統(tǒng)：1985 國家高程基準(zhǔn)，投影面高程為900m。項(xiàng)目測(cè)量部采用公路四等平地水準(zhǔn)測(cè)量作為基本的高程控制，按照4等水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度限差將全線劃分為4 個(gè)標(biāo)段分開單獨(dú)做水準(zhǔn)測(cè)量，都采用單程一次附合水準(zhǔn)測(cè)量，實(shí)踐證明能達(dá)到規(guī)定精度。四等水準(zhǔn)每千米高差中誤差控制在10mm，水準(zhǔn)儀采用DS3，水準(zhǔn)尺雙面讀數(shù)，觀測(cè)次數(shù)為附合線路往測(cè)一次，并與線路中的設(shè)計(jì)交樁控制點(diǎn)和各個(gè)標(biāo)段之間的搭接部分的控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，高差閉合差的允許值采用平地測(cè)量四等限差。

2.3.1 四等水準(zhǔn)附合路線的測(cè)量與計(jì)算

下面以南環(huán)高速公路三、四標(biāo)段搭接段為例，介紹四等水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)作業(yè)與內(nèi)業(yè)計(jì)算的方法與步驟，也是完成整個(gè)四等水準(zhǔn)過程的核心。水準(zhǔn)路線觀測(cè)見圖1，內(nèi)業(yè)計(jì)算見表1。

圖1 水準(zhǔn)路線觀測(cè)（單位：mm）

表1 搭接段附合水準(zhǔn)高程誤差配賦表

輔助計(jì)算如下：

由于Fh＜fh，因此觀測(cè)成果符合精度要求。

注意：改正數(shù)的符號(hào)應(yīng)當(dāng)與閉合差的符號(hào)相反。

2.3.2 高差閉合差的調(diào)整

因?yàn)樵谕粭l水準(zhǔn)線上，可以認(rèn)為觀測(cè)條件是相同的，則各測(cè)站產(chǎn)生誤差的機(jī)會(huì)都相等，故閉合差的調(diào)整可按與線路長(zhǎng)度成正比的分配原則進(jìn)行。那么每一測(cè)段的改正數(shù)為：將計(jì)算結(jié)果填入表1 第五欄。改正數(shù)的總和應(yīng)與閉合差Fh的絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。各測(cè)段實(shí)測(cè)高差加改正數(shù)，便得到改正后的高差否則說明計(jì)算有誤。

2.4 路面結(jié)構(gòu)層高程控制

2.4.1 施工放樣

1）用全站儀進(jìn)行中邊線放樣定位，每10m 設(shè)置一根掛線樁（曲線段5m），特別注意在設(shè)計(jì)圖紙上有加樁的位置必須增設(shè)掛線樁以保證線性平順。

2）利用水準(zhǔn)儀對(duì)中邊樁逐一高程測(cè)量，在此過程中由于路線較短，不適合利用四等水準(zhǔn)限差控制，現(xiàn)場(chǎng)利用山地水準(zhǔn)限差計(jì)算，更能貼合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

3）按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行掛線，并將線固定好，施工時(shí)利用石灰標(biāo)記出攤鋪的行走線和攤鋪寬度，如圖2 所示。

圖2 松鋪厚度檢測(cè)

2.4.2 鋼絲掛設(shè)

1）測(cè)設(shè)鋼絲基準(zhǔn)線掛線的高程。攤鋪機(jī)感應(yīng)器鋼絲基準(zhǔn)線的高程H=ha（本樁號(hào)內(nèi)外側(cè)基準(zhǔn)樁本層設(shè)計(jì)頂面高程）+L（本層高度）×1.3（擬定松鋪系數(shù)）+h（感應(yīng)器懸掛高度）。

2）設(shè)置鋼絲基準(zhǔn)線。采用3mm 的鋼絲繩作為基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線長(zhǎng)度300mm 左右（曲線段不超過100mm），鋼絲一端固定，另一端用緊線器張拉，張力不小于800N，以鋼絲不產(chǎn)生撓度為準(zhǔn)。鋼絲采用φ20mm 螺紋鋼筋十字架固定，根據(jù)所在里程實(shí)測(cè)高程乘以松鋪系數(shù)來調(diào)整十字架高度（松鋪高度），如圖3 所示。

圖3 邊線鋼絲掛線

2.4.3 跟蹤控制

1）每層結(jié)構(gòu)層攤鋪開始后及時(shí)安排測(cè)量人員對(duì)松鋪面進(jìn)行斷面高程測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)路面有起拱現(xiàn)象，應(yīng)立即停止攤鋪，要求專業(yè)人員對(duì)熨平板進(jìn)一步調(diào)整，直到此工序合格為止。

2）每層結(jié)構(gòu)層攤鋪終壓完成后，需測(cè)出該鋪筑層每個(gè)斷面的實(shí)際高程并形成資料，從而為下一結(jié)構(gòu)層高程控制提供計(jì)算依據(jù)，如圖4 所示。

圖4 松鋪斷面高程測(cè)量

3 誤差分析及消減

3.1 誤差來源

按照誤差來源分類，可將測(cè)量誤差分為儀器誤差、外界因素引起的誤差和觀測(cè)誤差等。為了觀測(cè)成果的質(zhì)量，必須全面分析各種誤差的性質(zhì)。由于誤差是客觀真實(shí)存在的且不可消除，只能分析產(chǎn)生誤差的各種因素，并采取有效的措施將誤差降到最低。

3.2 儀器誤差

經(jīng)過大量測(cè)量經(jīng)驗(yàn)得出i角（水準(zhǔn)管與望遠(yuǎn)鏡示準(zhǔn)軸的夾角）的校正是關(guān)鍵，而將i角校正為零是非常困難的，甚至不可能。GB/T 12898—2009《國家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》規(guī)定：用于一、二等和三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的儀器，其i角分別不得大于15°和20°。因此在觀測(cè)過程中，當(dāng)水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，視準(zhǔn)軸并未嚴(yán)格水平。眾所周知，i角的大小與i角及前后視距差的大小成正比。在i角保持不變的情況下，只要使前后視距差為零，就可以在高差中消除i角誤差的影響，那么在實(shí)際野外作業(yè)的過程中就需要將前后視距差無限縮小接近于零，從而降低i角引起的系統(tǒng)誤差。

3.3 外界因素引起的誤差

無論是水準(zhǔn)測(cè)量還是現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量都是在野外條件下進(jìn)行的，土質(zhì)、氣溫、空氣密度分布、陽光、風(fēng)力、地球磁場(chǎng)、儀器腳架和尺承垂直位移等外界因素，均能給野外測(cè)量工作帶來影響，使觀測(cè)結(jié)果蒙受誤差影響。

3.4 觀測(cè)誤差

測(cè)量工作中要使用測(cè)量?jī)x器，任何儀器都具有一定限度的精密度，這客觀上就會(huì)使觀測(cè)值的精度受到限制。觀測(cè)者的視力、聽覺等感官的鑒別能力有一定的局限，所以，在儀器的安置、使用中都會(huì)產(chǎn)生誤差，如整平誤差、照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差等。同時(shí)，觀測(cè)者的工作態(tài)度、情緒、技術(shù)水平和觀測(cè)時(shí)的身體狀況等也對(duì)觀測(cè)結(jié)果的質(zhì)量有直接影響的因素，為了最大限度地降低各種因素帶來的影響，水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)當(dāng)采取以下措施：

1）安置水準(zhǔn)儀的腳架時(shí)，要使其自然伸張，切忌強(qiáng)力扭轉(zhuǎn)，觀測(cè)員應(yīng)繞單腳且離開0.5m 以外走動(dòng)。

2）測(cè)站至前、后視立尺點(diǎn)的距離，應(yīng)該用步測(cè)使其相等，并統(tǒng)一按照“后黑—前黑—前紅—后紅”的順序記錄讀數(shù)。

3）按照規(guī)范要求四等水準(zhǔn)的視距小于100m。

4）前后視距差小于3m，視距累計(jì)差小于10m。

5）視線離地面最低高度不得小于0.2m。

6）黑紅兩面讀數(shù)差小于3mm，高差之差小于5mm。

7）四等水準(zhǔn)的路線長(zhǎng)度不得超過16km。

8）選擇有利的觀測(cè)時(shí)間。日出后半個(gè)小時(shí)和日落前半個(gè)小時(shí)，靠近地面的大氣密度上下差別較大，不應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)。中午前后空氣對(duì)流劇烈，成像不穩(wěn)定且不清晰，也不利于觀測(cè)。

9）水準(zhǔn)測(cè)量以及現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量應(yīng)盡量選擇良好土質(zhì)的地方，以及縮短一站的觀測(cè)時(shí)間，防止三腳架和儀器整體下沉帶來的系統(tǒng)誤差。

4 結(jié)語

通過對(duì)南環(huán)路面結(jié)構(gòu)層鋪筑高程控制的實(shí)踐，利用附合水準(zhǔn)單程一次測(cè)量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的四等水準(zhǔn)測(cè)閉合環(huán)。其原則都是從整體到局部，分級(jí)布設(shè)，逐級(jí)控制，從而保證足夠的精度、密度以及統(tǒng)一的規(guī)格；其目的都是限制誤差的累計(jì)和傳遞?？偨Y(jié)了四等水準(zhǔn)測(cè)量和施工高程控制的方法以及分析了平時(shí)測(cè)量過程中誤差來源中最容易忽略的幾點(diǎn)，具有以下特點(diǎn)：

1）大大降低了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員的工作量；

2）使后續(xù)路面水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)間得以提前并節(jié)省工期；

3）保證了路面鋪筑的橫縱坡質(zhì)量以及線性平順；

4）有效地解決了高程控制平差的難點(diǎn)，并通過誤差分析和誤差消減提高了同行朋友的測(cè)量工作效率以及成果質(zhì)量，為今后類似工程提供相應(yīng)的借鑒。