GPS配合水准仪在道路施工中的应用

徐 建

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

GPS配合水准仪在道路施工中的应用

徐 建

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

本文结合马里巴杜谷-巴弗拉贝公路工程项目道路施工实例，浅谈GPS配合水准仪在道路施工中的应用。

GPS 水准仪 道路边桩 高程 平面设计 地形图测量

GPS特别适合道路战线长，施工段分散的道路施工放样，刚好符合马里巴杜谷-巴弗拉贝公路工程特点。但GPS高程测量不能满足设计及规范要求，故配合水准仪测量高程能够又快又好地满足施工要求。为此我项目部采购了3台型号为中海达V30的GPS和4台型号为DSZ3-A32X的水准仪。

1 工程简介

本项目是由马里当地一家承包商进行施工，但由于该施工单位进度滞后，政府已经叫其停工。因此政府决定将该项目进行重新招标，对该项目进行完善。本次招标施工长度约83km，但83km并不集中，几乎分布于整个原路线(147km)沿线，标尾32km几乎没有动工，仅做了清表。

2 GPS在施工中的应用

2.1 GPS参数的计算

在控制网建立完毕成果合格审批后，将GPS架设在任意地点(最好设立在营地附近空旷地)静置30min以上，建立一个项目文件名方便以后存储编辑数据，如：PK52+414-PK57+000、PK68+150-PK72+225、PK167+400-PK199+709等。在GPS参数投影项目中设置当地中央子午线参数，本项目地处东经11°左右，故中央子午线设置为009∶00∶00.0000E；椭球WGS84坐标系统中先将椭球源设置成WGS84坐标系统，当地椭球设置成北京54坐标系统，在WGS84坐标系统下依次测量道路沿线控制点坐标并做好记录(可在道路沿线均匀地选取几个有代表性的点)；平面转换选择四参数转换；高程拟合选择固定差改正；最后将WGS84坐标系统下的坐标高程输入源点(此前可按原编号存入GPS手薄中)，目标坐标输入控制网成果坐标高程，依次将所有的点添加后保存文件。

2.2 道路平面设计中的应用

根据业主要求，新建道路拟建在原有道路上，故现需要将原有道路中线平面位置测量出来。利用GPS(事先计算好控制网相关转换参数)电台发射距离远、转站少、平面精度高的特点，将GPS架设在已完成的控制点上，用钢尺分出原有道路中线，用GPS采集道路中线X、Y坐标依次编号1、2、3、4……n、n+1、ZD并做好详细记录，选线尽量避免穿过高山、密林、地质条件差、文物古迹、建筑密集、构筑物(铁路)，必须穿越的做好标记。

将外业测量数据下载至电脑后存储为.dat格式，并导入到CAD中，根据导入中线点将道路连接成一条条直线，最后确定道路起点、各个交点(IP1、IP2、IP3……)、终点坐标(如图1)，做好记录。

图1 道路中线测点布置示意

利用道路之星或其它道路设计软件配合EXCEL表格设计出道路中轴线，交点处设置合理的圆曲线或者圆曲线搭配缓和曲线，详见表1。

表1 道路中轴线设计

将表1中的数据输入到GPS第6项道路中，依次点击道路放样、平断面编辑，选择1交点法(交点法最方便简捷)，再点击左下角“加号”依次添加各交点的名称、交点X、交点Y、交点里程、圆曲线半径、第一缓和曲线长、第二缓和曲线长，最后保存在手薄，如图2所示。也可以自己用文本文档编辑后保存为后缀.PHI格式的文件，编辑方式如下：

Name，X，Y，Station，Radius，Length of spiral in，Length of spiral out

QD，1515328.9183，328080.3613，167484.584，0，0，0

IP1，1515471.9447，327717.9826，167856.746，459.3807，195.916，195.916

IP2，1515755.3602，327444.0423，168246.68，600，0，0

IP3，1516101.5251，326961.5252，168840.233，450，0，0

IP4，1517054.7055，326211.7447，170052.119，300，0，0

IP5，1517514.6922，325429.1483，170958.574，600，0，0

IP6，1518660.1983，325001.5625，172164.634，600，0，0

……

ZD，1520680.7520，322483.8170，175495.753，0，0，0

图2 平断面编辑

道路平断面设计编辑完成后，GPS手薄会显示当前点的桩号、距中，用其放样出新建道路中轴线，每25m用木桩标定一个中轴线点，曲线适当加密，完成后请测量监理工程师一同在现场进行验收，验收合格后进行下一步工作，如有异议双方协商确定最终位置。

轴线最终确定后，将平断面设计做出相应修改，并将左右侧边桩放样在拟建道路两侧每间隔25m左右侧各打2根木桩，距中分别为-20m、-12m、12m、20m，并将该点的信息写在木桩侧面，如“PK165+500//20m”(桩号//至轴线距离)。

2.3 纵断面设计的编辑

GPS也可以进行纵断面设计的编辑，进入手薄第6项道路，依次点击道路放样、纵断面编辑、再点击左下角“加号”依次添加边坡点里程、高程、交点前一段坡比、交点后一段坡比、竖曲线半径，最后保存在手薄中，如图3所示。也可以自己用文本文档编辑后保存为后缀.PVI格式的文件，编辑方式如下：

S，H，i1，i2，R

167400，152.57，0，0.001，0.0001

167650，152.82，0.001，-0.004，10000

167850，152.02，-0.004，0.015，10000

168025，154.645，0.015，0.027，10000

168150，158.02，0.027，-0.005，0.0001

注意，在编辑过程中竖曲线半径不能为0，可以用0.0001代替。

图3 纵断面编辑

2.4 地形图测量中的应用

利用GPS进行地形测量不受视线、地形起伏的干扰，测量十分方便，只需在GPS测量模式下，将GPS竖立在待测点上，连续按两次Enter键，输入点的编号(之后会自动累加)。外业测量结束后，进入手薄第5测量界面，点击左下角测量列表，将文件保存为.dat和.CSV文件后倒入到电脑中，并注明测量设站点名、测量时间、内容、参与人员。测量中对建构筑物、特殊地物地貌的编号做好详细记录，在CASS成图时用对应的符号进行标注。

道路横断面测量按1∶500地形图要求进行测量，横断面测量宽度一般为道路中线左右侧10m即可(道路宽度5m、平均填高1m、边坡1∶1.5，计算理论宽度6.5m)，低洼地段适当加宽。根据已放样好的边桩能很快很好地完成道路横断面的测量，道路横断面测量决定了之后道路纵断面设计及工程量多少，一定要认真仔细，能够真实准确地反映出现场地貌特征。测量时邀请测量监理一同工作，测量数据请测量监理工程师确认。

2.5 道路施工阶段中的应用

在填方较高的路段可以使用GPS进行放样，由于它可以直观地读出道路的桩号、距中、高程，所以能很快地计算出路基填筑坡脚和填土高度。

路基填筑接近路床之后就不再使用GPS进行放样了，用30m或50m钢尺和放样好的边桩恢复道路中线位置，再利用水准仪测量路基高程h，可以计算出道路填筑边线位置D=5.6+(H-h)×p+L，其中H为设计高程、5.6为路基成型后路基半幅宽度、P为边坡坡比、L为超填宽度、(H-h)为填方高度，最后将计算出的距中D和填高H-h信息写在木桩侧面，如“6.85m//+0.50”。

上路床最后一层填筑前，要在道路横断面上用30m或50m钢尺放样出每个断面-5.6m、-3.5m、中线、3.5m、5.6m位置，用石灰粉做好标记，用水准仪测量这些点的高程，计算出填土高度H-h再乘以松铺系数K即木桩外露高度，此时桩顶高度为K×(H-h)+h。底基层、基层施工放样方法也是如此，只是将半幅断面宽度分别调整为5.25m和5.00m。平地机再根据所放样的木桩进行平土施工，平整碾压后再次测量木桩位置高程，检查H-H′差值是否在允许范围内，重复上述过程直到满足合同和规范要求，自检合格后提请监理工程师验收。

3 结语

上述测量人员和设备配置满足施工需求，为项目顺利实施提供了有力保障。目前马里巴杜谷-巴弗拉贝公路工程项目已经完成竣工、完工验收，道路运行状况良好，业主给出很高评价。

徐 建(1984.04-)，男，湖北荆州人，大学本科，项目部部长，主要从事测绘工程管理工作。

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U412.24

B

2095-1809(2017)03-0060-03