工程测量在公路路桥工程中的应用

摘要：随着GPS相关技术的发展,其在公路工程测量中逐渐得到广泛的应用,这些应用包括公路控制测量、公路测设测量以及桥、隧形变监测。本文结合笔者的实践简要介绍了工程测量在公路路桥工程中的作用与具体应用。

关键词：工程测量；GPS； 测量； 路桥施工； 原理；

工程施工测量的主要任务是采用专用测量器具，通过一定的技术方法把设计图纸的位置、数据、几何形状真实的放样到实地。其测量放样的成果直接影响着工程建设项目的质量等级、结构、安全及建成后的功能。

1.路桥工程中工程测量不同阶段的工作

1.1 初步设计阶段的测量工作

初步设计根据批准的设计任务书和初测资料编制，主要拟定修建原则，选定设计方案计算主要工程数量，提出施工方案意见，编制设计概算，提供方案说明及图表资料，初测阶段为初设提供平面、高程控制、地形图、特殊地段的控制桩及纵、横断面资料。初步设计比选方案一般在1：10000 地形图上做多个比选方案，纸上布线后，对各方案进行1：2000 地形图测量，在1：2000 地形图上进行纸上定线，布置桥涵、通道、隧道等，实地调查计算工程数量，编制概算文件，特殊复杂困难地段，为加深勘探调查及分析比例，实地放桩，进行平、纵、横测量。①平面高程控制测量②地形图测量③必要的平纵横测量。

1.2 施工图设计阶段的测量工作

施工图设计根据批准的初步设计文件，在1：2000 图上进行方案比选，确定路线方案，进行施工图详测。①中线放样②纵断面测量③横断面测量④主要工点地形图测量⑤主要控制地物高等控制测量。

2. 路桥工程中工程测量的具体实施

2.1道路中线测量

无论是公路, 还是城市道路, 平面线形均要受到地形、地物、水文、地质及其他因素的限制而改变路线方向。在直线转向处要用曲线连接起来, 这种曲线称为平曲线。圆曲线是具有一定曲率半径的圆弧。缓和曲线是在直线与圆曲线之间加设的, 曲率半径由无穷大逐渐变化为圆曲线半径的曲线。我国公路采用辐射螺旋线, 亦称回旋线。

2.2路线纵断面测量

路线纵断面测量又称中线水准测量, 它的任务是在道路中线测定之后, 测定中线各里程桩的地面高程, 绘制路线纵断面图, 供路线纵坡设计之用。

纵断面测量可分为两步进行: 1 )基平测量: 沿路线方向设置若干水准点, 建立路线的高程控制。基平测量首先应将起始水准点与附近国家水准点进行连测, 以获得绝对高程。在沿线其他水准点的测量过程中, 凡能与附近国家水准点进行连测的均应连测, 以便获得更多的检查条件。如果路线附近没有国家水准点,可假定起始水准点的高程。2) 中平测量: 根据基平测量建立的水准点高程, 分段进行水准测量, 测定各里程桩的地面高程。它以基平测量提供的水准点为基础, 以相邻两水准点为一测段, 从一个水准点出发, 逐个施测中桩的地面高程, 闭合在下一个水准点上, 形成附合水准路线。

2.3 路线横断面测量

路线横断面测量是测定中线各里程桩两侧垂直于中线的地面高程, 绘制横断面图, 供路基设计、计算土石方数量以及施工放边桩之用。由于横断面测量是测定中桩两侧垂直于中线的地面线, 因此首先要确定横断面的方向, 然后在此方向上测定地面坡度编好点的距离和高差。横断面测量的宽度, 应根据路基宽度、挖坑尺寸、边坡大小、地形情况以及工程的特殊要求而定, 一般要求中线两侧各10 m ~ 50 m。横断面测绘的密度, 除各中桩应施测外, 在大、中桥头、隧道口、挡土墙等重点工程地段, 可根据需要加密。对于地面点距离和高差的测定, 一般只需精确至0. 1 m。

2.4公路竖曲线测试

在公路的纵坡变换处, 为了行车平稳、改善行车的视距, 在竖直面内以圆曲线衔接, 称为竖曲线。竖曲线一般采用圆曲线, 这是因为在一般情况下, 相邻坡度相差都很小, 而选用的竖曲线半径都很大, 因此即使采用二次抛物线等其他曲线, 所得到的结果也与圆曲线相同。竖曲线又有凹形和凸形两种形式, 顶点在曲线之上的为凸形竖曲线, 顶点在曲线之下的为凹形竖曲线。

3 GPS系统在路桥工程工程测量中的应用

3.1基于GPS的公路控制测量应用

在公路测量工程中最早引入GPS技术的是在公路控制测量方面的应用。公路控制方面的测量对路线勘测提出了更多的要求，主要是由于线路长且已知点少，用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求。

同时，在隧道外控制、特大路桥的施工过程中，也需要高精度控制测量。GPS技术在该方面的应用过程首先用常规测量建立了高精度的边角网，然后利用GPS技术对该网进行检测，GPS检测网可以达到毫米级精度，与常规测量的结果符合较好，取得了较好的效果。在公路控制测量中通常采用静态相对定位GPS技术，即采用至少有两台GPS接收机同时观测，随后对处理后的数据分析，精确获得两点的三维坐标差，根据其中一点的坐标推算出另一点的坐标。静态相对定位精度相当高，已经被广泛应用于大地测量、形变监测等高精度测量领域。

3.2常规测量方法的缺陷：

规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10km，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7 倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。

搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。

国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为20 世纪50～60 年代完成，经过30 多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则可能遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50km 以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。

3.3 GPS在公路工程的控制测量上的发展前景

GPS 作业有着极高的精度。它的作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。G P S 测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。G P S R T K 技术将彻底改变公路测量模式。RTK 能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

G P S 测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS 测量作业效率为常规测量方法的3 倍以上。

GPS 高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS 测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的几何水准测量有困难，GPS 高程测量无疑是一种有效的手段。

测量学是一门从人类经验史中发展而来的古老而兼具时代性的科学, 它作为人类与大自然作斗争的一个重要手段。测量工作在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要的作用, 为获得一条最经济最合理的路线, 首先要进行路线勘测, 绘制带状地形图和纵、横断面图, 进行纸上定线和路线设计, 并将设计好的路线平面位置、纵坡及路基边坡等在地面上标出来, 以便指导施工。在工程建设的各个方面, 工程测量都起着不可替代的重要作用。