路基测量放样方法研究

1路基测量放样方法研究摘要:测量是一项精细的工作，用失之毫厘谬以千里来形容测量恰如其分。为保证测量的精度牺牲测量的效率，挤占其他施工工序的时间和资源是不切实际的，尤其是在经济大爆炸的今天。如何在保证测量精度的基础上提高测量的效率，如何从测量方法上精益求精，这都是一些值得我们探讨、研究的问题。本篇论文以我单位承建的南广铁路8标三分部的路基工程为例，详细介绍了该分部路基施工放样中用到的多种方法，并通过对路基中线与路基边线关系以及道路线形的分析，总结出了各放样方法的适用范围。关键词：路基测量放样方法1.引言随着科学技术的发展，以及各种高端测量仪器（全站仪、GPS等）的普及，测量放样方法在发生着巨大的变化。施工放样中全站仪的使用，其直接测定三维坐标的放样方法更是打破了传统的测量放样模式，不需分别测边、测角及坐标计算就可自动完成施工放样。本文的着眼点是现代施工放样方法（测量放样采用全站仪），依托的工程主体是路基工程，新颖之处在于不仅完整还原了路基放样的全过程，还对比了特定路基施工环境下不同放样方法的优缺点，并结合工程实例对各路基放样方法的适用范围进行了归纳和总结。2.概念2.1路基放样路基放样，有狭义和广义之分。狭义的路基放样就是指路基施工放样，即在实地完成“算点”和“找点”的过程。而广义的路基放样除路基施工放样外，还包括原地面复测、设置标识桩、布设控制桩点和保护控制桩点等内容。此处，路基放样取其第一层含义，等同于路基施工放样。2.2路基放样方法分类按放设基准点的不同可将路基放样方法划分成以下两种：（1）中线法，先用切线支距法或偏角法等定出线路中线里程桩，然后根据中线里程桩的高程推出该高程下边线的偏距，最后前视（测工，后皆称“前视”）用皮尺或钢尺拉出边线。（2）边线法，首先，前视随意在路基的边线上立一个点，主机（测工，后皆称“主机”）利用测出的坐标反算出该点的里程偏距；其次，前视调整里程至最近设计断面，测出该位置边线处的高程，最后利用高程反算出其对应的偏距，用设计断面里程和偏距直接放出边线点。（复测放样点高程，利用两次高程差对放样点进行微调即可得到相对准确的位置。）按定向的坐标系的不同可将路基放样方法划分成以下两种：2（1）施工坐标系法，利用施工坐标系定向，放样过程始终贯穿坐标正算和坐标反算。（2）相对坐标系法，利用里程和偏距为X、Y轴定向，放样过程不涉及坐标正算和坐标反算。3.填方路基放样填方路基放样大体可以分为以下几个阶段：（1）实地寻找路基设计横断面里程；（2）测取该里程处某位置的路基顶面高程；（3）计算边线偏距；（4）放出边线点；（5）测取边线点处路基顶面高程；（6）计算边线点内移或外移距离；（7）调整边线点位置。（如果两次测得的路基顶面高程较大，应反复进行第（5）～（7）阶段，直到最后两次的高差小至能够满足现场施工要求。）填方路基放样不同于桥梁、涵洞等结构物放样，尤其是路基填筑过程中的放样，放样坐标存在很大不确定性。路基边线偏距主要决定于两个因素：（1）路基边线的实测高程，根据实测高程，参照路基横断面设计图，采用截取等高面的方法，可算出该高程处的理论偏距。（2）为满足路基施工质量指标（如压实度、承载力等）的相关要求，路基填筑过程中皆要超填50~100cm，超填值多由路基试验段获取的相关参数决定，如三分部路基填筑则要求超填80cm。在进行路基边线偏距计算时，应将超填值也加入其中。3.1曲线段填方路基放样实例解析图3-1IDK344+925.71路基横断面图上图为区间填方路基的一个横断面图，其中各填料顶面的横坡皆为4%，级配碎石厚0.7m，A、B组填料厚2.3cm。IDK344+925.71处在一段第二缓和曲线上，曲线要素如下表所示。3表3-1IDK344+913.770～IDK345+263.770段曲线要素序号主点桩号XY方位角半径缓和曲线长度备注1YHIDK344+913.770546573.987511310.561098°15′31.70″7000350缓参A2:1565.2482HZIDK345+263.770546529.492511657.712096°49′35.11″7000350注：设计均以左线中心线为测量中线，给定的曲线要素为测量中线主点要素。3.1.1放样过程填筑过程中采用边线法（施工坐标系法）放样，放样过程如下（仪器采用莱卡TS06）：（1）初次测得某边线点坐标：X=546587.7271，Y=511325.6274；坐标反算有：S（里程）=344+926.7351，Z（偏距）=-15.75(“+”为右偏，“-”为左偏)；查路基横断面设计图可知该点距IDK344+925.71断面最近，故前视移至IDK344+925.71里程。（2）测得IDK344+925.71里程处边线高程H=43.5281。（3）由路基横断面设计图可知，左侧高43.5281m处偏距为-14.7379m，另加上超填的80cm，边线偏距应取-15.5379m。（4）边线点坐标正算有：X=546587.6623，Y=511324.5848，放出该点。（5）测得放样点高程H=43.5112。（6）由（43.5281-43.5112）×1.5=0.02535,43.5281＞43.5112可知：放样点应外移2.5cm。（7）放样点外移2.5cm打点。（因高差很小，故不需要重复第（5）～（7）操作。）3.1.2放样解析（1）因IDK344+913.770～IDK345+263.770段路基左线中心线处在一段第二缓和曲线上，故不能用里程和偏距进行坐标定向建立直角坐标系，即只能用施工坐标系法进行放样。（2）现场放样用的是边线法。因路基填筑是分层进行的，故同一填筑面顶面高程相差不大，边线法重复第（5）～（7）操作的几率相对较小。（3）此处，中线法同样可行，原因主要有以下两点：①该段路基横向宽度不大；②该段路基同一填筑面顶面高程相差不大。（4）因路基填筑对测量的精度要求相对较低，尤其是路基填筑过程当中，故边线法的精度（准确性）优势被忽略不计，而放样的效率（速度）成为衡量中线法和边线法优劣的唯一标准。显然，边线法不及中线法，因为边线法必须要一边一边的放线，不断试算不断调整，而中线法只需定位一条中线，两边的边线皆可从这一条中线拉出。（5）本算例仅给出了路基填筑过程中放样方法，当路基填筑到各填料的顶面的时候，除进行边线控制外，还应进行横坡控制，即放出所有路基设计横断面上的变坡点。3.2直线段填方路基放样实例解析45.00图3-2IDK347+724.697路基横断面（半幅）上图为云浮东站的一个路基横断面（半幅），其中填筑顶面的横坡为2%，填方平台坡比为4%，路基填方采用普通土填料。IDK347+724.697处在一段直线上，曲线要素如下表所示。表3-2IDK345+263.770～IDK349+500.000段曲线要素序号主点桩号XY方位角备注1HZIDK345+263.770546529.492511657.712096°49′35.11″2ZDIDK349+500.000546025.966515863.911096°49′35.11″注：上曲线要素表仅给出了IDK347+724.697所在直线段上的一段直线。3.2.1放样过程填筑过程中采用边线法（相对坐标系法）放样，放样过程如下（仪器采用莱卡TS06）：（1）初次测得某边线点坐标：X=347+725.0808，Y=-156.7752，即为该点的里程偏距。查路基横断面设计图可知该点距IDK347+724.697断面最近，故前视移至347+724.697里程。（2）测得IDK347+724.697里程处边线高程H=31.0233。（3）由路基横断面设计图可知，左侧高31.0233m处偏距为-156.5017m，另加上超填的80cm，边线偏距应取-157.3017m。（4）放出与坐标X=347+724.697，Y=-157.3017对应的点。（5）测得放样点高程H=31.1012。（6）由（31.1012-31.0233）×1.75=0.1363，31.1012＞31.0233可知：放样点应内移13.6cm。（7）放样点内移13.6cm打点。（因高差很小，故不需要重复第（5）～（7）操作。）3.2.2放样解析（1）因IDK345+263.770～IDK349+500.000段路基左线中心线为直线，故该段路基放样可用施工坐标系法，也可以用相对坐标系法，本算例采用的是相对坐标系法。此处相对坐5标系法显然要比施工坐标系法快捷许多，它不仅省去了放样点坐标正、反算环节，还能更直观得适时反映现场放样的点位情况。需要注意一点是采用相对坐标系法时主机定位必须采用相对坐标定位，即应先将控制桩点坐标转换成相对坐标，而后再用相对坐标进行定向。如在进行IDK347+724.697路基边线放样时，用于主机定位的两个控制点分别为ZC02（X=546227.2447，Y=514551.0249）、ZC03（X=546197.1975，Y=513951.1121），若现场采用的是相对坐标系法放样则应先算出ZC02、ZC03两点的相对坐标：ZC02（S=348+172.4973，Z=-43.7998），ZC03（S=347+580.4089，Z=57.3411），然后，用S、Z代替控制点坐标的X、Y进行坐标定向即可完成相对坐标系法的主机定位。（2）现场放样用的是边线法。中线法不宜用于云浮东站的路基放样，一方面因为站场断面横向宽度较大，另一方面因为站场横向坡度变化频繁且高差较大，最重要的一点就是现场作业人员不易找准垂直于线路左线中心线的横向方向，换言之，拉出的边线里程与中线里程往往偏差较大。（3）同样是测量精度要求不高，但在这里边线法可行，中线法就不可行，因为这不高的精度中线法都难以保证。所以，请从事站场或服务区路基测量工作的朋友们注意了，务必慎用中线法。（4）本算例仅给出了路基填筑过程中的放样方法，当路基填筑到路基顶面的时候，除进行边线控制外，还应进行横坡控制，即放出所有路基设计横断面上的变坡点。4.挖方路基放样挖方路基放样与填方路基放样有诸多相似之处，如偏距的计算、放样方法的选择等，可也存在一些其固有的特点，如超挖问题和放样过程等皆是与挖方路基放样不同的。挖方路基放样大体上就是一个复核断面的过程，其主要的工作就是检查开挖的净空够不够，够了，则要看一看超挖了多少；不够，则要考虑如何处理欠挖。挖方路基放样的过程可以分为以下几个步骤：（1）实地寻找路基设计横断面里程；（2）测取该里程处边坡坡脚的坐标和高程；（3）利用坐标反算（或直接读取）测点的里程和偏距Z1，利用测得的高程参照路基设计断面图算出该高程理论上对应的偏距Z2；（4）两个偏距之差∣Z1∣-∣Z2∣=△即为测点处的超欠挖值，若△＞0，则表示现场超挖；若△＜0，则表示现场欠挖。（5）放样完后，将各测点的超欠挖情况整理成测量交底。挖方路基放样在偏距计算方法上与填方路基如出一辙，但挖方路基的偏距皆是一次性获得，无调整，无论是实测偏距还是理论偏距；而填方路基的偏距则需要进行多次调整，很少是一次性到位。此外，挖方路基往往只许超挖不许欠挖，但超挖值并没有规定在一个固定值上，这一点与填方路基不同（填方路基的超填值往往是一个定值）。显然，前者较后者过程更简单。选用不同的坐标系进行路基放样，放样的效率截然不同。影响放样坐标系选择的主要因6素是道路的线形走向，曲线段路基放样只能选择施工坐标系，直线段路基建议优先选择相对坐标系，这一观点在前面填方路基的实例解析中已经表明，此处就不在赘述。4.1挖方路基放样实例解析图4-1IDK345+036.90路基横断面图上图为区间填方路基的一个横断面图，其中路基顶面、各级平台的横坡皆为4%。IDK344+925.71处在一段第二缓和曲线上，曲线要素见表3-1所示。4.1.1放样过程挖方过程中采用边线法（施工坐标系法）放样，放样过程如下（仪器采用莱卡TS06）：（1）初次测得某边线点坐标：X=546524.689，Y=511428.6368；坐标反算有：