丘陵地区高速公路互通立交施工测量控制

吕创举

摘要：衡（阳）～（南）岳高速公路衡阳北互通匝道众多，集弯、坡、斜、变宽和桥上分叉于一体，桥面、路面多为曲面形式，测量控制比较复杂。文章主要通过利用便携式计算器卡西欧FX-5800程序，直接计算小半径曲线的中边桩坐标，并通过全站仪准确放样的测量控制方法，证明该方法在测量放样坐标计算中的简单性和实用性。

关键词：互通立交；测量控制；曲线；坐标；计算

Abstract: the value (Yang) ~ (south) yue highway interchange hengyang north ramp is numerous, set bending, slope, the inclined, change width on the bridge in one fork, bridge, the pavement more for surface forms, measurement control is more complex. This article mainly through the use of portable calculator casio FX-5800 program, direct calculation small radius of the curve of pile side coordinates, and through the measurement of lofting tachometer accurate control method, proved this method in the measurement of the coordinate calculation of lofting simple and practical.

Keywords: share the overpass; Measurement control; Curve; Coordinate; calculation

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号

为适应国民经济发展的需要，互通立交在高速公路中被广泛采用。为减少占用土地，降低工程造价，互通区设计时匝道多采用半径较小的圆曲线和缓和曲线、直线的组合，有些采用卵形曲线，造成施工线路坐标的计算工作相当复杂和麻烦。结合工程实例探讨互通立交测量控制的方法。

1 概述

1.1 工程概况

本互通区位于衡阳至大浦高速公路、衡阳至南岳高速公路、衡阳至邵阳高速公路和衡阳市西外环的交汇处，在衡阳市道路网中起着重要的作用。互通的交叉桩号为K36+161.58（衡岳桩号）=SK1+265.634（衡邵桩号），衡岳高速上跨衡邵高速。互通形式为全苜蓿叶型，有八条匝道，四条辅道，六座桥梁，并且都位于曲线上，其中衡岳高速的4座桥为右交角110°，其余两座为衡邵高速正交加宽桥。由于主线与匝道，匝道与匝道的连接多，计算复杂，给施工测量带来了更高的要求。

1.2 地形地貌、水文条件

互通区为丘陵地貌，地形起伏较大，植被发育。地面黄海高程为59～120m，相对高差一般为20～50m。山丘平面形态一般呈带状或不规则圆形，冲沟中遍布农田、水塘，冲沟中地下水位埋深较浅，对冲沟中的构筑物基坑开挖有不利影响。

2施工测量控制

2.1 测量控制原则

（1）建立互通区的三维导线控制网（加密桥位附近的控制点），进行桥轴线平面位置的控制、通涵结构物平面位置及路基中线位置的控制。

（2）充分发挥全站仪（GTS-602）的光电测距的功能优势，采用坐标法进行墩、台、桩定位，准确控制匝道曲面渐变、过度与拼接。

（3）采用FX-5800计算器的积分功能，直接计算小半径匝道加密坐标。

2.2 导线控制点的设置

针对互通区地处丘陵复杂地区，地形起伏较大，地表大部为灌木松树覆盖，测点埋设保存困难的实际情况，采用控制点高低结合的方法布置平面控制网，同时编制严格的操作程序，并制定了详细的保障措施。

（1）由于互通区地形复杂，根据《工程测量规范》的要求，互通区高程控制网采用水准测量和三角测量相结合的方法建立。三角测量按光电测距三角高程网布设，精度按四等水准的要求施测。优先选用水准测量的方法加密水准控制网，建立以水准加密点为主，三角高程点为辅的两级高程控制网，以利于对重点结构物的高程控制。

（2）平面控制网采用二级布网方法，首级为一级导线网，二级为二级导线网。即在互通区内四等控制点的基础上，利用全站仪进行符合导线测量，对有通视条件的控制点进行联测，保证加密控制点准确；在首级加密点的基础上，按二级导线精度布设二级精密导线网，以适应丘陵地区地形复杂的特点。

互通区，设计单位提供三个控制点，其中两个为GPS控制点，且一个位于填方的最低处，考虑互通立交平面区域大，地形条件复杂，及路基成型后控制点间的通视问题，以原有控制点为基础，在东西1500 m、南北1500 m范围内，重新布设了5个一级导线控制点，经符合导线测量，角度闭合差、坐标闭合差均满足一级导线技术要求。其中四个控制点（S3、S4、E21、D27）分别位于四个匝道（E、F、G、H）的外侧。

2.3桥面控制测量

衡岳互通立交桥6个桥桥面均在曲线段，桥面有一定的横坡（4%），设计单位只提供桥轴线坐标，并且为20 m的间距。为满足桥面设计要求，采用了以下措施进行放样：

(1)每个桥均共同采用两个控制点和水准点。

(2)加密桥面曲线中桩点位，每5 m沿中轴线法线方向布设左、右边桩，变点控制为断面控制，利于桥面标高控制和护栏曲线控制。

(3)提供统一计算资料作为测量放样复核依据。

(4)使用同一全站仪进行放样，同一部水准仪控制高程。

现以互通立交B匝为例说明FX-5800在计算小半径曲线中的应用。B匝道设计数据如下

由上表可知，本匝道曲线半径小，仅为63m，同时要在很小的范围内连接其他两个匝道（MY匝道和SY匝道），缓和曲线很有可能为不完整曲线，需进行下列计算复核：

由L=A2/R，计算得第一缓和曲线长：Lh1=A12/R=79.9872/63=101.5314m；第二缓和曲线长：Lh2=A22/R=79.3732/63=100.0012m，设计给出的第一缓和曲线长：Lh1=100m，由此可得：起点到圆曲线段的缓和曲线为不完整缓和曲线。由于B匝道起点连接SY匝道，根据经验取在匝道连接处的SY匝道的曲率作为B匝道的起点曲率。然后利用FX-5800计算器的积分功能，很方便的计算出小半径匝道上缓和曲线的中桩坐标，公式如下：

X=X0+∫(cos(C+(2D+IX)X*90/π),0,Q)

Y=Y0+∫(sin(C+(2D+IX)X*90/π),0,Q)

X0为起点X坐标；Y0为终点Y坐标；C为起点方位角（以度为单位）；D为起点曲率，E为终点曲率；F为起点里程；G为终点里程；H为计算点里程；I=(E-D)/Abs(G-F)；Q= Abs(H-F)；当曲线左偏时，曲线曲率取负值。

实践证明，采用FX-5800便携式计算器及上述公式进行编程，能够解决一些程序无法计算小半径曲线的缺点，同时大大简化编程时的输入量；采用积分计算，更能保证计算的精度。然后结合全站仪进行测量控制是方便和快捷的。

3结束语

在衡岳高速公路衡阳北互通立交测量控制中，面对结构形式特殊、平纵布置更加复杂的互通立交，采用先整体后局部的坐标放样的施工测量控制方法，在全站仪和FX-5800计算器的配合下，使计算、测设的速度更快，同时保证了构造物的定位和复杂的线性。证明这种立体交通枢纽的施工测量控制方法确实可以达到设计需求，满足施工规范要求。

参考文献：

[1]宋文. 公路施工测量[M]. 北京: 人民交通出版社, 2002

[2]钟孝顺. 测量学[M]. 北京: 人民交通出版社, 2007

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。