籍文礼+宋春艳
一 引言
河道断面形式多样化与施工现场复杂多变,放样精度要求越来越趋向一致,这就要求施工放样的外业尽量简单、减少对现场施工的干扰,放样点位之间不要有误差积累,严格复核,加强放样后的测量检核。这就需要在极细分析对比各种测量放样方法,进行必要的精度分析后,选择最佳方案,以取得事半功倍之效。
二 工程测量在河道施工放样中的应用
在河道工作实践中,为了保证河道轴线及边坡符合设计和规范要求,更好地掌握和控制工程施工数量,测量人员需要不断地放样、检查、监控各部结构施工,内、外业工作量极大。施工放样的精度又关系着桥梁施工的质量和进度。近些年来,工程施工大多已采用项目法管理,人员精简,工程规模又越来越大,如何在保证测量精度的前提下,提高施工测量放样效率就显得十分重要和有其现实意义。选择合适的测量放样方法,养成严谨的复核习惯,建立严格的测量工作制度会取得事半功倍的效果。
施工放样须遵循先整体、后局部的原则,先放样精度高的点,复核正确后,可以继续放样其他点,也可以利用先放样的点,再放样精度低一些的点。
1、 河道施工中的已知高程放样
工程中施工放样一般包括:已知距离的放样、已知水平角的放样、已知高程的放样和平面点位的放样。前两者的放样基本上是平面点位放样中的一部分,或就是其的另一种形式:两个点确定一条线段。已知高程的放样可以采用几何水准法,也可使用三角高程法,最好采用两种方法互相复核。
2、 河道施工中的极坐标放样法
点位放样常用的放样方法有坐标放样法和极坐标放样法。极坐标法进行放样,就是置镜一控制点,后视另一控制点,输入放样点坐标或调整好方位角后输入距离,即可放样出预定点位,并采用置镜另一控制点点进行复核,同时可实测相邻两工作线偏角和相邻的交点距进一步检核。长度差值在 10mm 限差以内,拨角检测的横向偏差在 2-3mm 内时可以为定位正确,其误差可在邻近放样点内作适当调整。坐标放样法实际上是将计算公式固化到全站仪中,通过电子读数,直接带入公式计算得到坐标。在实践中,因放样前不知点位和坐标系在场地的走向,反而不如极坐标法来的方便和快捷。 x 轴和 y 轴偏差值的调整不如在指定方向上一定距离的移动来的方便和迅速。全站仪既可以使用坐标放样法,也可以使用极坐标放样法,显示的差异在于显示模式的不同,但预先准备的放样数据是不一样的,分别是坐标和方位角(极角)加距离(极距)。这两种方法可以使用全站仪进行,也可使用经纬仪配合测距仪使用,后者在现场使用可编程的计算器中预见编好的程序,一样方便。
三、 河道工程施工放样方法与方向交汇法
两点方向交会法的定位方法及精度作简单的分析。
假设现有两已知点a、b ,须定位待定点c。 c点坐标已知,先进行内业计算,用余切公,反算出∠a、∠b的值,或直接用坐标反算公式,算出边ac、bc的方位角。在外业实际操作中,在两已知点同时架设经纬仪,相互后视定向,然后将经纬仪分别旋转∠a、∠b,或将经纬仪拨至边ac、bc的方位角,此时两经纬仪视线的交点就是待定点c。
方向交会法的定位误差与待定点c相对于已知点a、b的位置有关。根据计算待定点坐标的计算过程来分析定位精度,(从两已知点 a、b及夹角∠a、∠ b 来计算待定点c的坐标,与已知待定点c的坐标反求出夹角∠a、∠b 再在现场定出待定点c,其计算原理与公式是一样的。所以放样与求待定点的精度求算是一样的。)已知ab的边长s及∠a、∠b的值,先求ac的长度b及坐标方位角αac,然后按坐标正算公式求c点的坐标。式中b、αap不是直接观测值,将(b)式代入(a)式,并对∠a、∠b取微分并转为中误差见式
设m∠a=m∠b=m,表示测角中误差,待定点点位中误差为:(不考虑两已知点的点位误差)现在就上式分析待定点相对于已知点的位置不同时,交会待定点的精度变化情况。分两种情况加以分析。第一种待定点在过a、b、c三点所作圆的圆周上,此时所有在圆周上交会点的交会角均相等,即点位中误差公式中分母不变,mc的大小只与分子有关,将其求导分析后得知,在 ab 已知边s和测角中误差m一定的条件下,当∠a=∠b时,交会角∠c90°时,mc最小;交会角∠c=90 °时,c点在圆周上的任何位置 mc 值都不变。
第二种待定点c在ab连线的垂直平分线上(即对称交会),此时∠a=∠b,进行求导分析后,
当满足上式时,求得mc的值必将是最小值。求得∠a=∠b=35°15 ′52 ″,即在交会角∠c=109°28′16″时mc值最小,待定点在这个位置的精度最高。综合两种情况,交会点的位置最宜与选在与已知点构成等腰三角形,且交会角要大于90°,最佳位置为 109°;当交会角小于90°时,靠近已知点的位置较好,而不宜与已知点构成等腰三角形。
四、 实际施工测量中方向交汇法的具体应用
以上分析的理论条件下的定位精度情况,在实际生产中,往往不能达到这种条件要求,不同的情况下对定位要求也不一样。譬如在河道施工测量中,用方向交会法定位水中节点时,分为两种情况。一种是置镜点位于同一河道中线上下游两侧的对称交会,另一种是置镜点位于河道轴线同一侧(即在河道轴线同一侧的两岸)交会,这两种情况下对交会角的要求是不一样的。根据实际生产经验,在第一种情况下,交会角在90°~150°之间比较适宜,在这个数值范围以外,定位误差会急剧增大。在第二种情况下,交会角在30°~150°之间应该是可行的,但从交会定点实际操作而言,交会角太大或太小,如为150°或30°时,因角度平缓或太尖,交会的示误三角形可能异常,定点发生困难。因此交会角选在 60 °~110°之间比较适宜。
五、 结论及建议
通过采取上述方法在永定新河建设工程中进行测量,为施工前期工作有效地节约了时间,将测量工作效率提高,从而为其他工作争取了宝贵的时间。在施工过程中保证了河道中心与开口放样关键部位、节点的精度等级,即使在施工作业时因机械设备不小心将放样点位破壞后,采取此类方法同样可以在保证精度等级的条件下将其迅速恢复。从而为工程的顺利进。