飞机场特殊高边坡的填筑施工放样技术研究

徐祥瑞

（空军工程设计研究局，北京，100068）

飞机场特殊高边坡的填筑施工放样技术研究

徐祥瑞

（空军工程设计研究局，北京，100068）

飞机场的特殊高边坡填筑施工放样技术是一项复杂的工程。施工放样有两个难点，一是坡度和坡比；二是飞机场填筑的高边坡与跑道的轴线不平行。本文研究建立了合理的平面空间方程，据此计算施工高边坡的坡度比，最后列出方程计算施工放样的参数。这种方法的实施使得高边坡的施工达到了较好的填筑效果，工作方法简单，方式高效、便捷，施工放样所得到的数据比较可靠、准确。

飞机场特殊高边坡；飞机场跑道不平行轴线；平面方程；高边坡坡度比；施工放样计算

引言

改革开放三十多年来，我国民航业取得了巨大进步，机场作为必要的基础设施也达到了一定水平。我国大部分地区都有很多山地，给机场的建设带来了一定的难度。山地机场的建设，是现代我国机场建设的发展趋势。腾冲机场、五桥机场、临沧机场、攀枝花机场等，都是山地机场建设的案例。山地机场建设最大的困难就是特殊高边坡的填筑施工［1，2］。平原机场的建设中相对比较简单，没有特殊的高边坡填筑施工放样的要求。

本文重点分析山地机场高边坡的填筑施工放样技术，其中包括高边坡的施工过程、测量技术、计算过程等。

1 机场高边坡施工放样技术

机场特殊高边坡填筑施工放样技术是一项难度较大的工程。填筑高边坡从地面开始施工，一级坡高度为10 m，二级坡高度为20 m。以此类推，高边坡的中间还设置有2～5 m的宽平台马道，再往上构成层级的多个坡，级坡依次延伸至坡顶，形成特殊的高边坡。机场高边坡在施工时，通常把跑道纵向定为P坐标，轴向定为H坐标，用轴向P和纵向H表示，以20 m作为一个单位长度。P-H坐标主要用来表示高边坡的高度和宽度，方便使用。在实际的高边坡施工测量计算时，通常都要将P-H坐标换算成以1 m为单位的直角坐标系y-x坐标。

1.1任意测量点放样法

在山地机场高边坡地填筑中，一般从高边坡的坡底线开始填筑，填筑多层，每层填筑的厚度为30 cm左右，对填筑的硬度、填充度都有所要求。填筑过程中需要用机械碾压夯实，填充度达到规定的要求后，再进行下一层填筑，然后再重复上面的工序。在一般的施工中，每填筑三层后，都需要专业的测量人员对高边坡的坡度进行测量，符合要求后再继续下三层的填筑［3］。随着测量技术的不断更新和进步，坡度的测量也得到了精确提升。

全站仪是一种机场高边坡的特殊测量工具。随着全站仪的使用，其测距离、测角度精度都非常高，而且不会累积过多误差，单点测量的施工放样误差是检测的允许偏差，这也是坡度测量的不成文规定。与传统的测量技术相比，新的测量技术对施工放样人员来说，由于测量精度较高，能够容许一定的偏差，高边坡的施工放样也比以前容易很多，现在的高边坡施工放样多采用一站式的测量方式，在施工放样时，通过高边坡坡外任意一个测量点，就可以根据测量值计算得出精确的数据来确定施工放样的准确度是否达到设计的要求值，我们称这种施工放样的方法为任意测量点放样法，它的优点是工作效率较高、灵活性较强。因而这种施工放样方法可用于整个高边坡的实际设计施工测量，在施工中代替了以前的多次测量再计算的方法，在现代的高边坡施工放样中得以广泛应用。但该方法也有不足之处，就是在机场高边坡的坡顶线与跑道轴线不平行时将难以测量和计算，因此这种方法不适用于不平行的高边坡填筑的施工放样。

1.2坡顶线平行和不平行于机场纵轴线放样的比较分析

讨论同一级高边坡，只是它们坡顶线平行和不平行于机场纵轴线这两种情况，设已知在某机场高边坡施工的其中一层水平面上，在靠近坡口的边线处测量一个点E，它的直角坐标系为（x测，y测，z测），在高边坡的坡顶线处与其相对一个点的设计直角坐标系坐标为Q（x设，y设，z设）， 高边坡坡度的下降方向为直角坐标系x 坐标的减小方向［4］。具体分析如下：

（1）坡顶线平行于机场纵轴线 P

假设高边坡的轴向坡度为3%，纵向坡度比为1:3，放样和计算如下：

第一步，测点计算：

△x=x测-x放

x放=x设-3（z设-z测）

第二步，因为高边坡的坡顶线与轴线P处于平行状态，测量人员不用考虑轴线的相对位置，只需要根据△x值得大小，并根据坡顶线的位置，把测量点在垂直于坡口线的地方往内或外移动，测出量距为△x。因为坡顶线与轴线平行，所以测量的放样点中只有y坐标具有一地的误差系数，若取△y的最大误差为0.4 m，根据公式计算误差范围为0.4×3%= 0.012 m，这个误差值远小于高边坡施工高程差±50 mm的范围。由于高边坡的坡顶线顶线与跑道轴线 P平行，影响坡口线的测量值得就只剩下以 H 坐标即直角坐标系 x 坐标，所以可以忽略△y的误差值。经过对第一种情况的分析，可以得出以下结论：只需测量一个数值，由于有平行量的存在，所以参考方向放样过程变得简单。

（2）坡顶线不平行于机场纵轴线P

假设高边坡的坡面上轴线P与纵向H轴向的坡度比仍为1:3，则高边坡放样计算过程如下：

第一步，测点计算：

△x=x测-x放， x放=x设-3（z设-z测），

△y=y测-y放， y放=y设-3（z设-z测），

第二步，测量距标定放样的测量员需要做的工作比第一种情况工作量大，需要根据变量△x和△y的数值及符号，沿H轴向测量距离数值为△x，沿P轴向测量距离为△y。因为高边坡的坡口线与轴线P不平行，需要测量的距离就没有提供参考的方向，需要有经验的测量员自己选取合适的测量点进行测量，所以得出的数据误差比较大。按照0.3 m的最大误差放样计算，根据计算公式：0.3÷3=0.1 m，即△x值、△y值的误差为0.1 m，那么△x值、△y值加起来对高程的误差为 0.20 m，将远超过0.05 m的高程规定范围。因此，一次测量值不能满足施工放样，还需进行第二次施工放样及计算，在实际的高边坡的施工放样中，将会需要经过几次的放样及计算，得出每一次计算的数值，再求平均值。经过对第二种情况的分析，得出以下总结：需要测量两个或两个以上的实际距离，不能确定边坡参考方向，施工放样相对困难。

1.3解决方案

由于不平行情况放样难的问题，在实际的施工中，一般都把高边坡的边坡线设计地与机场跑道的轴线平行。但还是存在一定的特殊情况，因为机场轴线与高边坡不平行导致放样找点难的状况，将会很大程度导航的降低施工的进度。我们将寻找新的方法把第二种不平行情况转化为第一种平行情况，降低施工放样的难度；为了解决这个难题，我们使用求边坡法向线坡比和边坡空间平面方程来完成。具体方法就是根据设计边坡的三维空间平面列出计算方程，在通过测量实际值，把实际测量的坐标值代入空间平面方程中求出其对应的设计高程z 设，在比较设计值与实际值，从而得出它们的误差值，再通过误差值调节实际的设计。通过计算设计边坡坡顶线的法向线坡比，从而计算出放样点在法向线上往参考方向移动的距离。这个方法虽然比较复杂，但是比较方便计算，不用确定 x、y 的坐标参考方向和实际测量值量△x、△y的大小和方向，它最大的特点就是可以与平行轴线边坡放样差不多，只需确定一个量距，可以确定参考方向， 施工放样较为简单，很大程度上解决了与机场轴线不平行的高边坡放样难以确定测量点的问题。

2 机场高边坡的坡顶线法向线坡比

计算高边坡坡顶线的法向线坡比是施工放样的重点，它的精确度将会影响坡度的确定。当高边坡的坡顶线与轴向线平行时，其坡顶线的法向线为轴向基线，那么它的法向线坡比就是轴向线的法向线坡比。平行情况的法向线比较容易确定，而不平行情况的法向线比是施工放样难点。当高边坡的坡顶线与轴向线不平行时，其法向线的坡比就要通过计算进行确定，这里将不做赘述。

3 高边坡填筑施工放样改进效果

随着科技和数理计算方法的发展，新方法在机场高边坡填筑施工放样技术中得到广泛应用，施工放样的难度也进一步下降，解决了高边坡的施工技术难题，因此施工放样效率得到了提高。主要体现在四个方面：

（1） 很大程度上降低了数据测量人员和计算人员工作量和工作难度，大大减少了其中的数据计算和设计技术判断环节，降低了施工过程的误差，提升了工作效率。

（2） 测量人员只需要根据一个实际值，就可以确定参考方向，向平行于轴线、垂直于坡顶线移动，不需要确定多个放样点，不需要多次计算数据，就可以有效减小误差，得出结论。还可以减轻工作人员的劳动量。

（3） 加快施工作业速度，提高施工精准度，原计划预计2个小时施工放样完成的一段边坡，在使用新方法后时间大幅减少，高边坡施工放样的时间降低到40分钟内。

（4） 由于大大降低了施工放样时间，户外作业环造成的环境破坏程度也大大降低，提高了施工作业的质量。

4 结语

现代机场为了远离人们居住的地区，大多数会选择偏远的山区作为机场，而山地较多的地方将会提升机场建设的困难程度，因此，随着山地机场的建设，机场特殊高边坡的填筑施工放样技术也须全面提高，才能适用于现代化机场建设。山地建设机场还有一个重要的因素——环境破坏，由于工程较大，大量的植被遭到毁坏；也有的地方由于环境因素导致施工条件较为恶劣，施工人员很难避开恶劣的条件，因此需要在施工放样技术方面去下手，完成实际工程的建设。要求施工人员结合实际，设计制作三维空间平面，列出计算方程，以边坡法向线的坡比为重点，解决高边坡的坡顶线不平行于轴向线的难题，发挥施工人员的潜力，解决施工放样的问题。本文通过多个方面、多个角度、多种方法，分析计算了施工放样中将会遇到的技术难题，为实际施工人员在施工中探明了方向。运用新方法解决施工中的难题，获得了一系列的施工效果。

［1］民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范［S］. MH5014-2002.

［2］民用机场飞行区工程竣工验收质量检验评定标准［S］. MHJ5007-2000.

［3］民用机场飞行区技术标准［S］. MH5001-2006.

［4］同济大学数学教研室. 高等数学［M］. 北京: 高等教育出版社，1982.

Layout Survey of Special High Side Slope on Fill Construction of on Airport

Xiangrui Xu（The Air Force Engineering Research Institute， Beijing， 100068， China）

High fill construction side slope are unparallel to airport axis. There are two difficulties - scale ratio and layout survey. By establishing the spatial plane equations， calculating the scale ratio of normal direction on the top line of slope， programming and locating， the effect of this method is obvious. Also， it is simple and of high efficiency， accuracy and certainty. Data of layout calculation are adequate.

Airport； Unparallel High Side Slope of Normal Aspect； Spatial Plane Equations； Gradient Scale of Normal Line； Calculation of Staking-out

TU-02

A

2095-8412 （2016） 04-632-03

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.013

徐祥瑞（1982-），男，职称：工程师，研究方向：机场工程。E-mail: 13581579789@139.com