浅谈国外设计人员的基本知识和设计思路

李乃松

前言：本文通过Wukro – Adigrat – Zalambessa Road Upgrading Project在建项目，从交桩、复核GPS点位、复核BM点高程、中边桩的计算、路基和结构物及排水设计等方面，简明扼要的提出了设计人员在国外工作应该具备的一些基本知识。并阐述了自己对设计的一些思路和看法。希望能给国外相关设计人员提供一些帮助，也请有国外设计工作经验的人提出一些修改意见。

关键词：GPS点，BM点CP点 平、竖曲线桥梁

中图分类号：U443.15+4 文献标识码:A

项目简介

Wukro – Adigrat – Zalambessa Road Upgrading Project，本项目全长96公里，为既有路升级改造工程，由原有的6米宽沥青路面升级改造为6.7米或7米宽的沥青路面。全线共经过Negash 、Freweyni、Edaga Hamus、Adigrat 和 Fatsi 五个大城镇，总工期为913个日历日，包括4个月的动员期；开工日期为2009年6月22日，完工日期为2011年12月22日。

1交桩

根据Ground Control Points and Bench Marks资料进行交桩，根据交桩情况，看看哪些桩已破坏，这里的Ground Control Points主要指GPS点，因为此项目线路长，所交桩的点较多，最好有手持GPS（如Gpsmap 765），可以提前输入要交桩的坐标，定位误差在10m范围内，这样可以使交桩的顺利进行，从而缩短交桩时间。

每交一个桩要用油漆做好明显的标志，并记录好以便以后好找点，把已破坏的点做好备注，交桩完成后要进行全线控制测量，对已破坏的点进行补充，对线路的控制点GPS和BM(bench mark)进行复核。

2复核GPS

本项目采用三台GPS进行复核交桩点，GPS尽量全线进行测量，并整体处理测量数据，如果由于种种原因导致不能实现全线测量，则测量时分段尽量少，在处理数据时，如果是分段测量，要把两段相接处的坐标设置成固定坐标之一，数值为上段处理后得到的坐标。这样处理可能会造成整体的GPS精度有一点点影响。

3复核BM及平差

BM点是Beach Mark缩写，就是水准点。

复核BM需要报检。BM就是水准点测量，在这里是对业主交桩的水准点进行复核，复核时最好采用两台水准仪同时测量，对每个水准点测量完成后，现场计算是否满足闭合差要求，如果不满足进行重新测量。每天测量的数据要及时整理并请监理工程师复核签字。并把测量BM点做到一张表里，写明点的大概位置，为后续施工找点提供方便。

为了使工作全面开展复核项目大约一半的移交BM，就报函请业主进行批复使用。 被批准使用的资料要及时存档，以备后续使用。

如果BM点在施工测量时发现不闭合，要重新报检测量，测量结果请监理工程师确认后，进行使用。并及时对原来测量点高程进行书面和电子版的修改。

4布设CP点

CP点是Control Point缩写，就是控制点。

CP点的布设要注意下面几点：1.选择地点稳定、不易被破坏、并且在道路施工范围外布设。2.容易架设仪器，便于测量操作。3.与前后CP点通视。4.测量的视野尽量大，并尽量兼顾以后的涵洞、挡墙和平交道的数据采集。

CP桩的要求，预制砼桩长10cmX10cmX30cm，桩中间预埋15cm的Φ10钢筋并且外露1cm，外露端头要用钢锯锯上十字丝，供将来仪器对中和测放标高使用。埋桩时选好点后，挖好坑放入预制好的CP桩，并浇砼进行固定。

CP桩也可以直接带着加工好的钢筋头到现场预埋并浇砼固定，唯一缺点就是可能砼没有达到终凝时，有人会把钢筋头给拔走。

布设完毕做好标记给此点起个名字，并对此点所在的位置做好记录。在旁边做个明显的标志，为以后测量记录和方便找点，也起到警示其它施工人员不要破坏此点和附近不要停靠大型机械等作用。

4.1 CP点测量

4.1.1附合导线测量

附合导线的测量，就是按照测量书上的用角度和距离进行测量步骤进行即可。因为此公路等级低，所以采用的2测回，进行测量。

4.1.2附合导线测量平差

附合导线测量平差计算，就是按照测量书上的计算原理进行即可。

比例因子从GPS中可得到，但角度的加减计算，在Excel中如何来表示，如下：

首先把Excel的单元格的格式设置成“[hh]"°"m's!"”形式，如果你想输入“22°22′22″”，你就在你设置好的单元格中写入“22:22:22”即可。在角度加减计算时如果出现负值，单元格中将显示“########”，根据需要加上7.5（相当于180°）或15（相当于360°）。

处理完成后，做一个CP点汇总的简表，并在备注中标明点相对路线中线的位置，找监理工程师签字确认。

5平曲线，竖曲线计算及边桩的测设

5.1中桩的坐标和高程的计算

平曲线和竖曲线的计算是根据GEOMETRIC DESIGN MANUAL (2002)进行计算的，经过我的核算，其实计算公式和国内的一样。唯一区别是在竖曲线计算时涉及到一个K值。而不是给的R。

K=L/A (1)

K=limiting value，horizontal distance required to achieve a 1% change in grade

L=length of vertical curve(m)

A=Algebraic difference in approach and exit grades(%)

A=g2-g1 (2)

g1=starting grade(%)

g2=ending grade(%)

R= L / (g2-g1) *100(3)

R=radius

从上述（1）、（2）、（3）推出： R=100*k

根据施工要求，中桩按照直线20m曲线段10m进行计算，计算完成后以函件的形式报监理工程师批复。

5.2边桩的计算

为使横断面测量的数据比较准确，需要确定横断面的测量方向，因此要计算边桩以便更好的控制测量方向。

边桩是根据曲线是由无数段直线组成的思路进行计算，先把距离横断面大小里程各5cm的中桩坐标计算出来，然后根据计算出来的坐标计算出方位角，并认为这就是此中桩的切线方向，根据切线方向求出法线方向，计算此断面的边桩坐标。

本项目是计算距离线路中线左右各5m处的边桩坐标，实际现场测量的时候只放一侧边桩确定横断面测量方向即可，因考虑到可能在线路某些里程，线路左侧或右侧因为障碍物或其它的原因，放不出边桩所以要准备好线路两侧的边桩坐标。选5m处的边桩也是考虑到受到障碍物影响小，并且能很好的控制横断面的测量方向。

6及时采集既有的桥位及既有桥面标高

因为这是既有路升级改造，对既有桥只是进行帮宽，而桥的位置和标高不变，所以既有桥就成了线路的控制点，所以在横断面测量的同时或之前要安排一个测量组把既有桥位平面位置和既有桥高程采集回来，进行与设计线形相比较看是否与设计的平、竖曲线相符，如果不相符需要及时写函通知监理工程师。监理工程师会根据桥位重新调整线路的平、竖曲线，并发变更函给施工单位。

7路基横断面图

7.1路基原始地面线数据采集

首先要根据现场先放出几百米的中桩和一侧的边桩坐标，根据中边桩的方向测量横断面。

测量时尽量把地形变化点采集完整；测量地面尽量长一些，每侧距中桩大约30m左右，因为考虑将来可能调整中线。此路为旧路升级改造工程，测量时要采集既有路沥青路面的边缘点，为以后的清表、路床碾压、拆除既有沥青路面等提供验工和施工图绘制的基本数据。测量的标识要清楚，如既有路面线路右侧的沥青边缘点（ERER=Existing Road Edge Right hand side）、既有路面线路左侧的沥青边缘点（EREL=Existing Road Edge Left hand side）、房子（H=House）、院墙（F=Fence）等等。

7.2横断面的设计

是根据采集的横断面地面数据，和招标文件中的设计数据进行设计(如果没有进行线路变更)。设计主要为施工服务，所以设计的路基横断面图要尽量简洁、美观、明了，方便施工。

横断面尽早出图，根据路基的初步设计（路基横断面图），到现场实际考察，统计沿线的障碍物及特殊的障碍物如水井、房屋等。根据现场实际情况，施工单位要及时提醒监理工程师，如果经过调整平曲线，可以避免拆除水井和减少拆除房屋数量从而减少成本，监理工程师会考虑调整线形，以免批复图纸后施工到有障碍物位置，监理发现这种情况而进行变更从而影响施工。这里的大填和大挖的地段监理工程师也有可能调整竖曲线以减少工程量和施工成本。作为施工单位这种情况根据施工现状确定，如果工期不紧张可以不提醒监理工程师进行变更，如果施工工期紧张，要通知监理工程师及时变更减少工程量，从而缩短施工时间。

8涵洞

8.1涵洞的数据采集

按照涵洞的数据采集要求，分为新建涵洞和既有涵洞接长两种。新建涵洞主要采集原既有涵洞的中线地面线和流水线路的地面线。采集的数据要标识清楚。便于设计。既有涵洞的地面线采集除了要采集上面的数据外，还要采集既有涵洞的一些设计必要参数。如涵洞盖板厚度、净宽、涵洞流水面标高及流水方向等。

8.2涵洞的设计

在涵洞设计前，根据招标文件提供的标准图和施工要求绘制预制钢砼管钢筋布置图、涵洞的翼墙及集水井钢筋布置图。其中预制钢砼管钢筋布置图要尽早绘制。为提前组织安排预制做好施工准备。绘制完成后报函，请监理工程师批复，批复后就可以根据大约的工程量进行预制，预制好第一批管要进行送检，检验合格后才能大批量进行预制。

涵洞设计并不是根据招标文件的涵洞型式及尺寸进行设计的，因为招标文件中给的数据多数与现场的实际不符。所以在设计之前，提前约好监理工程师一起进行既有涵洞考察，根据汇水面积和原来既有涵洞的排水能力，重新确定新建涵洞的尺寸，以满足排水要求。考察完成后，根据现场监理和施工单位商定的结果以函件的形式报监理工程师进行审批，并按照批复的涵洞型式及大小进行设计。

涵洞设计可大体上可分为管涵、箱涵、盖板涵、既有涵接长。

管涵的设计主要考虑设计长度应该是每节管长的整数倍。如果涵洞的中线与线路方向在90°±5°范围内，可以设计成正交，大于这个范围要去现场考察，多数要设计成斜交的形式。流水坡度尽量根据原地面线设计，但为了流水通畅，坡度至少要大于等于1%，为了结构稳定流水的坡度尽量小于等于7%；流水坡度大于一定的数值时，要根据设计规范调整垫层材料。根据地面线，进口可设置集水井和翼墙两种形式。

箱涵的设计对涵长没有特殊要求，流水坡度和角度的设计思路同管涵。

盖板涵根据涵高及台背渗水情况要在涵台上设置泄水孔。

既有涵接长（如果既有涵洞本身结构比较好，质量也相对较好，才考虑进行接长），是根据既有涵的尺寸进行设计新接长的涵洞，需要注意的事，盖板的配筋是根据STANDARD DETAIL DRAWINGS（2002）进行设计的。流水坡度与既有涵一致。

城市内的涵洞设计要考虑城市排水设计，因为城市的排水需要从涵洞排走。涵洞形式最好不要采用箱涵，因为与城市排水管接口处不好处理，城市涵洞设计和城市排水设计最好同步进行，如果涵洞先行设计，设计时要考虑城市排水。并且要把城市的排水管提前预埋进行，为接将来城市排水设置的预留口。

9平交道

平交道分A、B、C、D四种型式。

9.1平交道的数据采集

根据平交道的型式不同采集的原地面数据范围也不同，采集的数据范围一般要比设计范围每侧多侧10m，如果附近有障碍物，要一起采集标识清楚。采集时要垂直平交道中线，每5m一个断面进行采集。数据采集完成后对既有平交道的边界障碍物进行采集，设计时用来确定平交道中线和平交道宽度。

9.2平交道的设计

因为平交道根据设计文件也要铺设一定距离的沥青路面，所以设计时要根据采集的地面线，从设计路基横断面图的路面处和既有平交道的既有路的纵坡用竖曲线进行拟合，兼顾路基边沟排水问题，力求过渡距离短，并使设计与既有路过渡平顺。拟合完成后，绘制出平交道横断面图，并配有平交道平面位置图做为施工使用。

10挡墙设计

当路基施工填方、挖方超出建筑界线、或其它情况为减少路基施工填方或挖方宽度时，需要设置挡墙；因此设计挡墙时，需要根据路基施工图确定挡墙的设置范围。挡墙主要包括浆砌的片石挡墙和钢筋砼挡墙

10.1挡墙数据的采集

挡墙需要5m绘制一个横断面图，挡墙需要每隔5m测一条路基横断面原始地面线。挡墙原始地面线采集范围，主要从路基断面图上确定，比路基断面图有挡墙的里程范围再多出几个断面，测到地面线数据正好与邻近没有挡墙的只差5m。

10.2挡墙设计

10.21根据采集的地面线，展到线路图上，确定挡墙设置里程及挡墙长度。

10.22根据挡墙基础处的地面线，绘制挡墙纵断面地面线，根据最少埋深1m的要求，绘制挡墙的台阶式基础（减少开挖方量），从而确定出每个挡墙的高度。形成挡墙的纵断面图。

10.23根据挡墙纵断面图绘制挡墙的平面图。为了挡墙在曲线上修建完成后美观和尽可能少侵占或远离路基，曲线段处的挡墙施工时采用2.5m长进行控制。故平面图每2.5m给出挡墙横坐标和断面尺寸线，但为了简洁挡墙每5m给一个断面图。

11 城市排水设计

城市排水设计要首先根据路线的曲线要素进行简单的设计，如路基的超高外侧就不需要设置排水管、分水岭的位置、涵洞的位置，让水就近排到附近的涵洞里，根据涵洞的位置确定城市排水的排水方向。

根据城市平交道的测量数据，绘制城市平交道、路缘石及中央分隔带开口，根据城市排水设计及平交道位置绘制人井位置（人井位置要尽量避开平交道的位置），绘制好平面图后，同监理和市政相关人员，根据平面图一起去现场考察，主要看人井位置、城市排水横过管位置、平交道设置的数量、中央分隔带设置位置和数量，是否合理有无增加的平交道及中央分隔带开口及位置是否需要调整。

考察完毕后重新按照现场调整后的结果进行绘制排水、城市平交道和路缘石平面图，绘制完成后，并绘制相应的平面坐标图，完成后进行报函，批复后进行排水纵断面设计，以及其它排水细节设计。设计完成后进行报函批复。批复后进行存档为施工使用。

设计完成后就可以安排城市排水管预制和路缘石预制。

12 设计一些见解和想法

在国外从事任何施工活动，首先要报检，只有在现场工程师(现场监理)见证的情况下施工才有效或者说你验工的基础资料需要有监理的签字才有效。所以现场采集回来的数据要及时找相关的监理工程师签字确认，才算有效。设计时要参照招标文件进行和相应的设计规范进行，特殊设计要提前根据现场情况和监理沟通，设计完成后要报函给监理工程师，批复后存档以备施工使用。

在国外的施工设计，远远没有国内设计成熟，这也就导致了，现场监理会被赋予比国内监理大很多的权力。在本项目也充分体现了监理工程师的权力范围是很广的，他们可以修改招标文件规定的设计参数，还可以修改招标文件里的涵洞形式及孔径大小。可以修改线路的平纵曲线。因为监理工程师的权力很大，所以在设计方面良好的沟通是至关重要的，一般在设计形成初稿的时候，最好不要着急写函提交，先私下打印出来让负责设计图纸审核的监理（Draftsman）进行审核，审核后会给你修改意见，按照这个修改意见，修改后再报函。这样做可以节省审批时间，如果你直接写函提报，他们会认为你不尊重他们没有和他们沟通好，他们也会以函的形式给你修改意见，反而会影响图纸的审批速度。如果已提报的图纸有什么小错误，尽量避免以函件的形式进行修改，最好能私下修改通过换图纸的形式解决。如果已经批复的图纸，需要修改时，一定要有函件依据，如果私下进行替换很容易造成施工用错图纸。

设计人员应提高专业素质，设计人员不仅能根据招标文件进行设计，还要熟悉BOQ单（Bill of Quantity），在符合设计规范、施工质量和技术要求下，尽量向有利于施工和增加项目利润的方向设计；一些难以控制的施工工艺尽量不要写；设计时尽量用库存符合设计要求，实验报告合格的材料。设计人员要提高专业英语水平，因为良好的英语水平是能进行沟通的基础，形成认真的工作态度，使设计出来的图纸完美，给监理工程师良好的印象，便于更好的开展设计工作。设计人员尽量学会使用一些监理认可的软件进行设计，这样可以提高设计速度和设计效率。

实行属地化管理，因为本地消费水平不高雇佣一个设计员的工资也会不高；更重要的是本地人之间沟通起来语言相同，文化背景以及所受的教育都基本相同，设计思路和想法相似，更容易达成一致的意见，设计工作会更加顺利进行。