浅谈路基、边坡测量APP开发及其应用

浅谈路基、边坡测量APP开发及其应用

周康成

周康成

中交四航局珠海工程有限公司广东珠海519085

摘要：路基、边坡施工测量是工程施工建造阶段保证路基能按设计图纸施工，保证路基的分层厚度、横坡以及路基质量的关键。本文主要结合工程实际，总结经验方法并开发相应的应用程序，快速高效的指导现场施工进行阐述。

关键词：路基、边坡测量APP开发应用

1前言

路基施工测量涉及到道路中边线、分层填筑高度（含设计高程、松铺高程）放样，由于目前城市道路规划都较宽，有机动车道、非机动车道、人行道、绿化带、路肩等，部分道路还设置了管廊带。机动车道、非机动车道、人行道等的路面横坡、路基填筑分层厚度及路面结构层厚度都有所区别，且不同的里程段断面形式也不一样。施工测量通常每10m一个断面将中边线、横坡测量放样于实地。首先确定测量点所在的线路里程和偏距，依据偏距、横坡判断测点所在横坡位置并推算测点的理论高程，在桩位上分别标注理论高程和松铺高程线以指导施工，在摊铺和碾压过程中要不断跟踪测量。特别是沥青路面施工，如果现场测量计算效率低下不足与跟上施工进度，将不能有效指导现场施工，沥青一旦碾压成型很难再整改处理，故将重复繁琐的计算工作优化编制一套APP处理程序来提高工作效率，解决现场测量繁多计算、减少人为误差。本文以新建铁路珠海市区至珠海机场城际轨道交通项目三工区横琴站环岛东路中段道路恢复工程现场施工为导向，介绍了路基、路面施工中的计算方法、路面标高检测以及相应的开发应用进行了探讨，可供实际参考。

2工程概况

新建铁路珠海市区至珠海机场城际轨道交通项目（以下简称“珠机城轨”）贯穿珠海市东西部地区，连接珠海市区和三灶机场。本项目为珠机城轨一期工程，起点为珠海站，途径湾仔北、湾仔、十字门、金融岛、横琴口岸站，终于横琴长隆站。其中横琴站位于现有横琴镇环岛东路中段下方，车站施工期间需破除原有道路，待车站主体完工后对车站上部环岛东路进行恢复。恢复道路总长750延米，道路设计等级为城市主干路I级，双向6车道，设计时速60km/h，分别设置级配碎石层、水泥稳定层、封层、沥青面层。

3路基施工测量与数据处理

3.1现场施工测量内容

图1施工测量流程图

首先根据施工的段落分别在摊铺机摊铺宽度两侧每10m测量放样摊铺边线，由于摊铺的边线与道路横断面变坡点不重合，应推算出摊铺线的设计高程。各结构层的设计高程等于路面设计高层减去该结构层顶至路面的总厚度即为该层的设计摊铺高程线。施工时还应量取设计高程线至已施工完成面的高差乘以经试验段确定的松铺系数计算松铺高程线。集料按松铺高度进行摊铺，碾压过程中要不断跟踪测量。计算实测高程与设计高程的偏差值指导现场施工，如发现问题及时处理，必要时依据实测数据调整摊铺系数。

3.2数据处理分析

综合上所述现场测量内容，数据处理必须具备线路坐标正反算、设计高程、道路横坡、各结构层高程计算管理等功能。

线路坐标正反算、竖曲线计算这里不再阐述，路基、边坡通常有路堤、路堑、半填半挖等断面形式，不管何种的结构形式，其断面计算方法大同小异，为此我们寻求一种能够通用的计算方法。

由上可知，虽然结构类型多样性，但是都会有一个设计横坡线，那么就可以找到一个通用的计算方法。只需要以线路中心为基准建立一个横坡参数，线路中心的高程可以根据线路竖曲线计算得出，那么在设计横坡范围内的任意一点至线路中心的高差可根据横坡参数推算。将竖曲线和横坡计算单独建立一个计算模块，只需要给出计算里程和偏距就可以得到横坡内任意测点的高程以及判断测点与设计线的相对关系。

3.3横坡参数的建立

横坡参数以线路中心线设计高程位置作为基准点，在文本文件中将左侧和右侧参数分别输入。

每一行为距离、坡度、属性组成。

通常一条道路都有多种横坡形式，分别将不同的横坡建立参数文件，计算时依据测点所在的段落进行调用。

3.4程序的编制与实现

采用VB编程语言、JAVA语言与AUTOCAD二次开发技术相结合，分别将上述数据计算处理流程编制成计算机版和安卓版本。安卓版本运用于现场测量计算，计算机版本运用于内业数据计算。由于本文重点是提高现场工作效率，故主要阐述APP端的应用。程序各模块功能分布如下图所示。

图2APP及应用实例

依据计算的线路和横坡选择需要计算的线路和横坡参数，以及结构层厚度（指需要计算的结构层至路面设计标高的垂直距离）、提高量（指施工时预提高的量或者预留沉降量）和松铺系数（路基、路面施工时采用），计算时可采用两种方式进行计算。第一种方法是全站仪测量三维坐标计算，主要用于地势陡峭坡度较大的高边坡无法使用水准仪测量的情况；第二种方法是全站仪或GPS配合水准仪进行测量计算，主要用于地势较为平坦或坡度不大的能够采用水准仪测量高程的情况，而全站仪或GPS只是测量平面位置。

3.4.1全站仪三维坐标测量法

该方法只需将测得的三维坐标输入计算，由于线路计算通常采用的坐标系统一般都是国家坐标系或者地方坐标系，纵横坐标输入较为麻烦。为了简化输入设置了纵横坐标加常数，例如某测点的纵横坐标为2449942.269、119487.009，可将程序的加X、加Y分别设置为2449000、119000。计算时只需要输入坐标后三位即可。下面以环岛东路路面粗粒式普通沥青层施工为例，该层至路面设计标高的高差为0.106，输入三位坐标后点击《测点检算》键，程序依据坐标反算线路的里程和偏距并计算该里程的设计标高值，由偏距和横坡参数推算得到测点的理论值，并将测点所在位置、偏差值、设计值以及测点到前后边坡点的距离、高差、垂直坡面距离显示出来。现场可根据计算结果及时指导开挖或填筑施工，计算完成可将数据存盘便于存档和数据分析。

3.4.2全站仪、GPS配合水准仪测量法

该方法需全站仪或GPS测量平面位置、水准仪测量高程，两者数据结合进行计算，将全站仪或GPS测得的坐标输入反算测点的里程和偏距。水准仪设站好之后将视线高度输入程序，将测点前视读数输入前视一栏即可。下面以环岛东路路面粗粒式普通沥青层施工为例，该层至路面设计标高的高差为0.106m，施工预留沉降量为0.03m，松铺系数为1.25。输入坐标反算里程偏距或直接输入里程边距，按《设计高程》键即可计算并显示结果，现场根据计算结果将设计线和松铺线标注于桩上。若不计算松铺高程可将松铺系数设为0，若在计算后自动存盘可选择《测存》键，也可以将需要的数据手工选择存盘，避免保存一些多余的过程检测数据。

3.4.3内业数据处理

测量必须将原始记录进行归档保存，现场保存的是文本格式的电子数据，内业需将该文本数据导入EXCEL表格整理归档，以备核查。

3.5常见问题和不足

放样松铺线时测点应尽量不要选在个别凸起的高点位置，因为凸起的高点至该层的设计高层线高差最小，相应计算出来的松铺线也最低。现场一般是10米一点放样拉线或导轨进行高程控制，如果选在此会造成其它位置的松铺线一并降低，压实后的标高低于设计标高的情况。

现场可采用水准仪配合GPS、全站仪或者直接采用全站仪测量三维坐标进行测量。路基结构层施工时可直接采用全站仪测量三维坐标进行计算，但是路面结构层高程控制较为严格，施工时必须采用水准仪进行高程测量。

4结语

综上所述，程序满足了现场施工放样数据计算且有效指导现场施工。计算成果满足各项精度要求，记录数据无纸化，提高了工作效率。适用于道路的路基、路面、高填挖边坡的测量。该程序在珠海城际三工区道路恢复以及长隆站边坡项目中得到了较好的应用。

参考文献：

[1]张坤宜交通土木工程测量人民交通出版社

[2]郭圣路、张荣圣VisualBasic6.0中文版从入门到精通电子工业出版社

[3]译者:陈昊鹏Java编程思想第4版机械工业出版社

[4]珠海市横琴新区市政道路工程环岛东路施工图中国市政工程西南设计研究总院

作者简介：周康成（1982-08）男，湖南永州人，测绘工程师、测量技师，主要从事测绘及管理工作。