山区低等级公路勘测设计中的测设方法分析

李天忠

（宁洱哈尼族彝族自治县地方公路管理段，云南 宁洱 665199）

0 引言

在低等级公路开展勘测设计工作时，需采取有针对性的测设方法以迎合公路的测设需求。本研究以线位拟合法为主要测设方法，探讨某地区几条公路的勘测设计措施，以期为勘测设计工作的发展提供帮助。

1 山区低等级公路勘测设计的测设方法及问题

当前的山区低等级公路测设普遍以纸上定线为主要方式。该方式需要以大比例尺的地形图为基础工具，根据纸上定线的结果进行实地放桩操作。这类方法可在大多数的勘察环境下取得较佳的实践效果，可在建设前预先定下多个方案并将其互相对比，精细化调整线位方案，以选择测设效果最佳的路线。

但在测设较为复杂的公路地理和环境时，纸上定线的方法便会遇到难以解决的问题。例如，有些地区经济发展水平不高，不具备较为精准的大比例尺地形图，传统的纸上定线方法无法实现。为满足测设需求，技术人员通常需要用实地放线的方法代替纸上放线。该方法的被迫迭代导致设计周期被严重延长，技术人员需要根据实地的测设效果不断调整线位方案，存在幅度较大的设计资源浪费。此外，如果公路工程的设计周期较短、设计资金较为紧张、平面地形过于复杂时，传统的实地定线方法不仅难以取得预期效果，反而可能会在花费大量经费的情况下达到质量较差的设计效果。因此，当前广泛应用的实地定线法难以满足地形较为复杂的山区公路测设需求，会使定线技术人员因视野受限而产生错误判断，导致判断失误或准确度较差的情况出现。山区低等级公路采用实地定线法常衍生平曲线半径不足、直线长度不足、纵坡超标等问题，有时即使满足了建设标准，却难以达到该地段应有的最佳建设水平，浪费建设资源。

本研究路段地处森林地带，公路所在山脉海拔较高，高低落差大；公路旁存在较多处陡峭山壁，生长着较为繁茂的植被，具有十分复杂的自然环境与地形，实地测设条件较为艰辛。在同时考虑设计周期与设计成本的前提下，单纯采用传统的实地定线法难以在规定时间内完成线路测设任务，无法保证测设后的质量满足要求，也无法保证测设完成时间符合工程要求。因此，本研究拟采用纸上实地法与实地定线法进行有机结合，利用线位拟合法进行工程测设，以求实现较佳的测设效果。

2 基于线位拟合法的山区低等级公路勘测设计测设方法

2.1 平面设计

利用线位拟合法进行测设的具体步骤为：

（1）沿路勘察：该步骤需以实地定线法为方法，令定线人员实地沿目标路线进行勘察，根据初步勘察结果制定路线草案。在初版方案中，选线人员需预先确定交点的位置。此次定位可容许位置误差的存在，仅需为后续步骤提供数据支持与方向指引即可。

（2）布设平面控制点：根据上一步骤确定的路线走廊带位置，选线人员需将平面控制点布设于上一步骤确定的角点位置，采用全站仪进行联测，根据数据采集结果测量出平面控制网。

（3）控制点记录：在布设平面控制点的同时，选线人员需对各控制点信息进行记录和判断，根据实地勘察情况标记各控制点的重要程度。

（4）测量控制点坐标：以初选方案和平面控制网的测设结果为基础，选线人员需根据布设方案的二次调整重新布设控制点，在布设后测试位置发生变化后的线位控制点坐标，利用全站仪实现精准测量，并准确记录数据。

（5）绘制线位控制点图：将全站仪测量的数据信息录入信息管理系统备份，并根据这一数据利用CAD软件绘制整个路段的线位控制点图，为每个控制点指定编号。

（6）线位拟合：利用纸上定线法的方案迭代流程在CAD图纸上运用平面线性组合方式知识优化设计方案，根据线位控制点进行线位拟合。

（7）实地放桩：根据线位拟合后确定的平曲线位在CAD图纸上生成并标注路线逐桩坐标，根据坐标实地放桩。

（8）测量中平、横断面等特殊数据。

2.2 纵坡控制

本研究路段的山坡坡度较大，大多数越岭线需要由平均纵坡进行控制，大多数沿河线需要由最大纵坡进行控制。所以，加强纵坡控制工作是提升测设质量的关键步骤之一。

在平面设计的路线方案初步敲定前，需优先开展放坡工作。放坡工作可在小比例尺地形图（1∶10000～1∶50000）上预先进行，采用纸上定线法进行设计，非必要情况下不采用全站仪等设备进行实地放坡。并且，为保证测设工作的准确度和操作性，需尽量避免使用传统的手水准放坡方式。

我国现行《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）明确规定：“二级公路、三级公路、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200～500m 时平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m 时平均纵坡不应大于5%，且任意连续3km 路段的平均纵坡不应大于5.5%。”相较于控制难度较低的最大纵坡，平均纵坡的控制难度较高，设计规范中的“任意连续3km”在实际设计中的实现难度也相对较高。因此，传统的实地定线法常在这一问题上出现大量返工与修改情况，不仅拖延设计周期，还造成了设计成本的浪费。因此，在开展越岭线与沿河线的测设工作时，需利用全站仪等设备与平面线位拟合法进行实地放坡，规避因平均纵坡不合格而出现的工程返工现象。

具体而言，纵坡控制需要做到以下三部分的工作：

（1）根据路线走廊带的实测数据进行纵坡总体控制；

（2）测量预定路线的线位控制点的平面坐标，并测量点位的三维坐标；

（3）利用线位拟合法排查纵坡信息，调整路线的平面线位。

2.3 平面线位调整

设计人员可利用纸上定线法与实地定线法的综合方法确定线位路线。在平面设计与纵坡控制中，应整体考虑路线的布置方案。路线的设定与设计人员的思路相关性较强，在调整基本线路后，基本不会主动进行幅度过大的调整。但在内业设计环节中，需将多批拉坡设计结果进行对比，提升了工程的总数；有些选定路线较平、纵坡的线性设计较不合理，会在选定环节中才发现平面线位设计的不合理之处，以产生调整需求。调整主要分为大幅度调整与小幅度调整两种，具体内容如下所示：

（1）大调整具体指平面线位需作出的位移幅度较大（10～100m）的情况。如果在拉坡设计阶段工程路段产生了较大的填方和挖方需求，且该路段的平面线位存在较大的调整需求，则应对该路段的线位进行大幅度调整。大幅度调整的具体方法是以目标路段的横断面地形为基础，计算路段需平移的距离，并用纸上定线法进行路线调整。山区的低等级公路普遍自然环境复杂，若横断面地形较为复杂则需要配合实地定线法测定路线需平移的位置。

（2）小调整具体指平面线位需作出的位移幅度较小的情况。小调整需求的产生原因主要包括：填方高度不合理、挖方深度过深、纵面线性结构不合理等。在这些情况下，技术人员只需小幅度调整平面线位便可实现调整需求，已实现较佳的效果。

平面线位调整的实际策略是：拉坡处理后，设计人员需完成横断面设计图，制定公路线位调整的具体需求，在CAD 图纸上调整这些路段的平面线位移距。根据移线的现有位置确定起点，根据起点位置计算线位桩号（线位桩号需与原线位设计的横断面整桩号对应）和长短链，依照各桩号的具体移距调整横断面的数据，根据横断面的调整方案修改纵断面设计方法，在确认新方案足够合理后将其保存为新设计文档。在调整过程中，方案的调整需以原本线位方案的横断面为基础，但在地形复杂的山区公路施工中，横断面的施工与测试条件较为复杂，如果设计方案预定的移动距离过远，则需会在实地施工时发现设计方案与实地情况的冲突，导致线路超出横断面地形范围，大幅降低测量结果的精度。遇到此情况时应及时进行现场重新测定，将新地形情况录入信息库。如果调整幅度较大，则需要重新放线测量；如果调整幅度较小，则应根据具体调整需求，判断预定调整方案是否会影响测试的精度，在不影响精度的前提下进行调整。

3 结语

本研究路段中的几条低等级公路地处山区，地理环境较为复杂，故采用线位拟合法、纸上定线法和实地定线法对线路与控制点数据进行测量与采集，有效缩短了测设的时间，提升了整体测设的水平。在实践中可发现，纸上与实地相结合的线性拟合法兼具纸上定线法的可迭代性与实地定线法的高精度性，是一种较为成熟的测设方法，可有效节约工程设计成本，保证测设的最终质量，具有一定推广价值。