互通立交施工测量关键技术研究.pdf

第14卷第14期2023年7 月黑龙江科学HEILONGJIANG SCIENCEVol.14Jul.2023互通立交施工测量关键技术研究李雪峰（中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司，哈尔滨150 0 0 0）摘要：互通立交匝道桥部分形式多样，存在大量的弯道、斜坡道、分岔道及宽窄变道，桥面由多种曲线复合而成，其下部墩、台、桩等结构在施工平面位置坐标较难确定，施工测量难度大。以某互通工程为例，分析了各种施工测量控制点的计算方法，探讨了互通立交工程施工测量的关键，对实际工程匝道桥加密控制点的计算方法进行研究，取得了良好的效果，为施工测量的发展提供了方向，可供其他类似工程借鉴。关键词：互通立交；施工测量：加密控制点；控制技术中图分类号：U412.24Research on the Key Technology of Interchange Construction Measurement(China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group No.4 Engineering Co.,Ltd.,Harbin 150000,China)Abstract:Interchange ramp bridge part is diverse.There are a large number of curves,ramps,diversions,and wideand narrow changes,bridge deck by a variety of compounded curves.Its lower pier,platform,pile and other structuresin the construction plane position coordinates are difficult to be determined.Construction measurement is difficult.Thestudy takes a interchange as an example,the study analyzes the calculation methods of various construction measurementcontrol points,discusses the key points of construction measurement for interchange projects,and conducts an in-depthstudy on the calculation methods of encrypted control points for the actual project ramp bridges,achieves good results,and provides a direction for the future development of construction measurement,so as to provide reference for othersimilar projects.Key words:Interchange;Construction survey;Encryption control points;Control technology我国交通工程建设不断推进，但高速公路交错会造成愈加复杂的立交组成，正确有效的测量控制技术能够为此类立交的顺利施工提供保障 1-3。张军华 4等研究了BIM技术在互通立交设计中的应用。刘志中 5等利用无人机倾斜摄影技术,对项目区域建立三维实景模型。虽然人们越来越重视互通立交的施工测量，但对于高速公路互通立交施工测量方法及重难点的研究仍有欠缺。以某互通工程为例，分析了互通立交施工测量的控制方法，探讨互通立交工程施工测量的关键，以期为类似工程提供参考。1施工测量控制某互通区位全长1.3 4km,互通A匝道起点接于K68+243.73主线下穿分离K0+253.627处，为平面交叉，平交口做渠化设计，由现状油田路油45实现出行要求。油45为三级公路，路基宽8.5m,路面宽7 m，收稿日期:2 0 2 3 -0 5-11本文是哈肇互通项目的研究成果作者简介：李雪峰（197 8），男，本科，中级工程师。文献标志码：B文章编号：16 7 4-8 6 46(2 0 2 3)14-0 13 7-0 4Li Xuefeng路况较好。互通A匝道通过连接油45实现本项目与周围区域的交通转换功能。采用A型单喇叭互通连接油田公路（油45）。主线上跨油田公路（油45），匝道设计速度为A、B匝道40 km/h。C、D、E匝道6 0 km/h,单向匝道宽9m,双向两车道匝道宽16.5m，收费车道为3 进3 出（含进、出口各1条ETC车道）。设置互通式立交以满足地方交通需求。互通区设A、B、C、D、E五条匝道。A匝道路基宽16.5m,B、C、D、E匝道路基均为9.0 m宽，匝道全长3.625km。A 匝道为对向双车道匝道，在AK0+540处设置收费站，三进三出。B、C、E、D 均为单向单行车道,B、D 为平行加速车道，设计长度一致，全长均为230m，三角区长均为90 m,C、E为直接式减速车道，减速车道长145.46 5m、145.118 m，三角区长10 0.2 2 7 m、100 m。1.1测量控制准则互通立交桥面线形复杂，形式多样，匝道半径小，墩柱布置紧密，车道宽窄相接。由于互通立交的特殊137性,施工放样十分困难，易出现较大的放样误差。结合工程实施情况，测量控制方法如下：施工测量须遵循多种规程、规范要求。互通立交中最为常见的有公路路基施工技术规范（JTJ0331995）公路桥涵施工技术规范（JTJ0412 0 0 0），只有在遵循规范的前提下才能严格把控施工质量，使其达到设计标准。互通立交施工测量需要尽可能做好前期准备，认真调研并收集相关资料，结合地勘报告设计施工图纸，在施工进场前对各桩的位置、尺寸、高程进一步确认核实,以明确施工测量的基本任务。采用日产拓普康智能电子全站仪（GTS6 0 2）为主要测量工具，尽量发挥光电测设仪的功能优势。全站仪测量前需核对并记录气温、气压等各项需要输入的参数，保证前后视线可通。由于桥梁施工的特性，需对其他导线点进行核查。闭合导线控制网可对桥轴线所在平面的位置进行很好的控制。选用复核水准进行控制能够使高程满足设计要求。墩、台、桩等结构的定位通常用极坐标放样法确定。为控制匝道曲面的宽窄变化，需设置多个加密点。1.2导线及水准控制测量该工程区原本设计为4处控制点位，但是施工单位进行复核时发现2 处控制点位不符合规范要求，其中一处无法通视，另一处误差过大已超过限制值。由于整个互通立交施工区域广且地形地势复杂，故经各单位商议后,利用其与符合要求的两处控制点位，在整个区域内重新设计布置了控制点位，最终控制点位多达6 个。对所有控制点位的闭合导线、角度闭合差、坐标闭合差等进行测量可知，其设置满足一级导线技术要求。使用经过严格校核的仪器，按四等水准测量操作规程，采用每相邻两个水准点进行闭合测量的方式，确认每个加密水准点是否满足设计要求。1.3极坐标放线法极坐标放样法：将a点定为仪器所在位置,b点作为定向点，根据a、b 点确定c点所在位置,需先明确角及距离d的值,如图1所示。若a、b 点坐标可知,则通过仪器测量确定角及距离d,通过平面线形计算方法确定c点坐标：后视方位角ab=tg=（Y-Y)/（X,-X.)前视方位角ac=tg-（Y。-Y.)/(X。-X a)夹角 Q=ae-ab直角坐标法：AXa.=X。-X,=D a e c o s acAYa.=Y。-Y,=D a e s i n d a c角度交会法：138=ba-be=ab 180-be=ac-ab距离交会法：分析上述4种方法的计算原理与操作流程可知，放样精度如下：Mi=S.mg/p+m?Mit=2(s.mg/p+mt)Mm=S?.mg/p(sin+sin)/sinMlt=2m,/sinty其中,S为放样距离,mg为测角精度,ms为测距精度。公路中线aob(X,Y)图1极坐标法示意图Fig.1 Schematic diagram of polar coordinate method若设置放样距离为2 0 0 m，则全站仪测量角度的精度为11,测量距离的精度为2.4mm。设=45,=90,则M极=10.9mm,M直=15.5mm,M角=10.7mm,M距=3.4mm。其中，距离交会法所得值最小，故其精度最高。直角坐标法精度最差，而极坐标法与角度交会法精度相似。但是考虑施工工期及计算成本的要求,选用精度符合规范要求且效率较高的极坐标法。1.4墩、台、桩定位测量互通立交施工过程中,墩、台、桩在施工平面上的位置确定十分重要，故需对各个结构进行定位测量，以便在施工区域平面内确定墩、台、桩的中心位置及桥轴线。本工程的3 个匝道桥设计较为复杂，而设计单位仅提供了其墩、台、桩的设计坐标。为保障墩、台、桩放样位置的准确性，选用极坐标法对各结构放样位置进行计算确认,并在实际测量中采用极坐标法对计算所得的放样位置进行复核。1.5现浇桥面控制测量匝道桥桥面选用现浇方式施工，但3 个匝道桥桥面形状复杂，由各种曲线组合而成，宽窄、半径不一，施工难度较大。为保证施工质量，需放样测量。为使测量设备系统误差一致，选用同一全站仪与水准仪进行。每个匝道桥测量设置2 个基础控制点及2 个基础水准点，并在中桩位置沿匝道桥中轴线进行测量点位加密。选用设计院提供的匝道桥中桩坐标作为同一计算资料,将所有资料有序管理,以便复核使用。C(X,Y)0a(X,Y)a导线1.6匝道平面及高程控制匝道桥设计曲线复杂且半径较小，为使匝道桥超高符合规范要求，选用加宽匝道桥面的方式进行处理，并对宽窄衔接部分用4次抛物线曲面进行衔接。匝道中轴线上控制加密点在施工平面上的坐标，可由初始设置并已计算出坐标的轴线控制点及设计的平面曲线方程计算得出。匝道桥左、右边桩在施工平面上的坐标可根据中桩距离及各个初始控制点及加密控制点的坐标求出。根据匝道桥设计的纵坡及超高要求,计算得到所有控制点及边桩的高程。实际测量如图2 所示，仪器布置于该曲线的起点处。由匝道桥中轴线设计的缓和曲线方程为：X=L-L/(40RL)Y=L/(6RL)-L/(336RL)计算出该曲线上各点的偏角及弦长C,从而求出各点在施工平面上的坐标：a=tg-1(Y/X)匝道桥中轴线设计为圆曲线，则该圆曲线上任意一点的坐标为：X;=Rsin;+mY;=R(1-cos;)+pp180(L;-Lo)+o1i=R式中,L。为缓和曲线全长,L，为包括缓和曲线在内的全部曲线长,L；-L。为圆曲线长,m、P、。为缓和曲线参数。PXZH图2 仪器安装位置Fig.2Location of the instrument installation计算出圆曲线上任意一点的偏角及弦长C：;=arctan(Y,/X,)C;=/X+Y=Y,/sine;=X/sino;对于该工程匝道桥而言，选用极坐标法可以简单、快捷、高效地确定其任意一个控制点在施工平面上的坐标及高程，后续施工表明，该方法符合施工要求，能够取得较好的结果。2童重难点分析2.1主要施工测量内容及方法互通立交施工测量的主要内容包括桩基、承台（系梁）、墩身、盖梁、箱梁安装、现浇箱梁、桥面系及路基施工测量等，施工放样前计算、复核放样数据等无误报请监理审批后使用。2.1.1桥梁施工测量桩基施工放样。采用挖孔桩施工工艺,用极坐标法放出桩位中心点，埋设护桩后开挖，待井圈砌好后恢复中心点位并引测护桩至井口上，以弦线法检测桩位中心位置。高程控制则用引测一标高至井圈侧壁上，作为控制标高。待挖孔接近孔底标高时，再复测一次高程作为终孔高程控制。控孔过程中用锤球法检测孔壁的垂直度。承台（系梁）施工中选用极坐标法，确定承台轮廓各特征点的位置，供安装模板用，用钢尺量距检查。模板安装完毕后,对模板顶口特征点复测、调整，直至符合设计要求,用水准仪测放承台顶面设计高程,用油漆标示于模板侧，指导砼浇筑。墩身施工放样。在已完工承台的顶面放样出墩身轮廓的特征点，用钢尺检查，供支立模板用、待首节模板立好后复测模板顶口特征点的三维坐标并与理论值相比较，不合格则重新调整,直到满足规范要求。高墩1区模板上移,每节都复测其顶口模板的平面坐标并与理论坐标比较，不合格则调整，直到满足规范要求，以HY控制墩身的垂直度。墩身顶面高程用水准仪测放并用油漆作上标记。如果墩身较高，可用钢尺（检定）配合C,传递高程。盖梁的施工放样。在已完工的墩身上放样出盖梁纵横轴线，用油漆标示，供立模及检查用，用水准仪放样出盖梁底板高程（较高的墩身可用钢尺配合传递高程）。待模板支立好后，用水准仪检查盖梁顶高程,用全站仪检测盖梁轴线，不合格则调整。待砼浇筑完后，放样出盖梁纵横轴线控制垫石平面位置，用水准仪控制垫石顶高程。现浇箱梁施工放样。为保证线形，匝道设2 m一个计算断面,主线设4m一个计算断面。计算出箱梁底板边线、翼缘板边线的三维坐标。根据施工顺序，放样出顶板边线，供搭设满堂支架用。用钢尺配合水准139仪控制支架的顶高程。待铺好底板后，用水准仪初测底板高程（用支架上顶托的调高装置，可方便调整高程）。在底板上放样出箱梁底板的控制边线，用水准仪控制底板的高程，不合格则调整、复测，直至满足要求为止（考虑预拱度影响）。待腹板及翼缘板支立完成后，用水准仪初控翼缘板底高程，用全站仪放样箱梁翼缘板的边线，再用水准仪测出各测点处的底高程（考虑予拱度的影响），如超出规范要求则进行调整、复测，直至满足规范要求为止。桥面系的施工测量。护栏施工用极坐标法放出护栏内侧边线，护栏的垂直度用锤球法控制,再用水准仪控制护栏顶高程。铺装层施工用极坐标法放样平面控制点（主要是控制里程），用水准仪在已完工的护栏侧面放样出铺装层顶高程并用油漆作出标记，作为振动梁轨道控制标高。梁（板)安装的测量控制。安装前，用全站仪在支座垫石上放样出梁（板）安装轴线并用油漆标示（便于与标识于梁（板）上的标志线对齐），用水准仪控制支座高程和支座的平整度，用锤球法控制梁（板）的垂直度。2.1.2距路基施工测量道路部分施工放样主要包括路基施工放样、路基边坡施工放样等，主要测量控制方法如下：填方路基施工放样。路基填筑时每隔10 m计算一个断面。用全站仪测放样线路中心桩，钉入木桩并用水准仪抄出填筑的控制标高，用全站仪（结合电算程序)试探法放出路基边线并钉上小木桩，作为清表或填土的控制边线，在小木桩上抄出分层填筑的标高，控制填土厚度。中线每三层恢复一次,填土厚度每层用水准仪控制。挖方边坡施工放样。用全站仪（结合电算程序）试探法确定挖方边线并作上标记，每10 m作一断面，作为开挖的控制边线。每隔一定的高度就用全站仪检查、控制挖方削坡位置，确保边坡位置及坡度的准确，用水准仪控制开挖的底高程。2.2变形观测变形观测内容主要为支架预压变形观测及路基沉降位移观测。支架预压变形观测现浇箱梁采用满堂支架现浇在已完工的承台、墩顶上作水准点，以此作为形变观测的基准点。满堂支架每跨分别在基础及底板上布测5个断面,每个断面上设3 个观测点,观测精度等级采用三等水准观测方法，定人、定仪器定线路，分不同加载及时观测沉降点。待等载沉降稳定后处理观测数据，确定合理的预留沉降量。路基沉降位移观测按设计要求在需要作沉降观测路段的线路中心及两侧埋设沉降板进行沉降位移观测，采用三等水准测量方法进行。2.3竣工测量竣工测量是评定并衡量施工质量的重要指标，主要内容包括结构物的特征角点及轴线点三维坐标，结构物的断面尺寸、轴线、垂直度,路基纵、横断面等竣工测量的测设方法采用全站仪三维坐标法，待各结构物完工后及时施测，根据测量成果编制竣工测量资料，整理、分类归档。3结束语互通立交的建设要求不断提高，从简单的平面设计逐渐向复杂的立面设计发展。需对施工质量进行严格把关。施工测量是所有施工的基础，应充分发挥先进测量设备及计算机技术的优势，使其更好地服务于施工测量，切实提高施工测量质量，为后续施工的开展奠定基础。参考文献：1】王立伟，李贞场,高瑞清.浅谈互通立交的施工测量控制J.山西建筑,2 0 0 7(2 1):3 58-3 59.2】刘建敏.AutoCAD在施工测量中的应用探讨 J.黑龙江交通科技，2007(09):3 4,6.3张邰生，过秀成.基于全站仪的互通立交施工测量系统 J.西部交通科技,2 0 0 7(0 3):1-4.【4】张军华,易昕.BIM技术在互通立交设计中的应用研究 J.工程与建设,2 0 2 1,3 5(0 3):454-455.5刘志中,王旭.BIM技术与倾斜摄影测量技术在兰州某互通立交工程中的应用 J.工程与建设,2 0 2 1,3 5（0 2）：3 2 4-3 2 6.(上接第13 6 页)参考文献：1曾昱丰,李荣，毛瑞明,等：基于流量预测模型的共享单车动态定价策略研究 J.道路交通科学技术,2 0 2 2（0 2）：3 3-3 6.2孙启鹏，曾开邦,张琦，等，北京市共享单车出行的时空规律与需求预测研究 J.交通运输系统工程与信息，2 0 2 2,2 2（0 1）：3 3 2140-338.3刘路美，刘可，马昌喜，等，共享单车影响下接驳公交线路设计与车辆配置方法 J.交通运输系统工程与信息，2 0 2 3,2 3（0 1）：11.【4】刘慧芳大数据技术在共享单车管理中的应用 J.企业科技与发展,2 0 2 0(0 4):2.5闻川,成卫,肖海承，等考虑共享单车起点的出行目的推断方法 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