刘军:公路施工中高程和压实度的检测与计算 |
| 2012-10-26 13:53 作者：刘军 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月26日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，本文是针对当前各等级公路普遍使用的水准仪、计算器，如何对高程快速、简洁、准确的进行检测和计算；如何对当前各等级公路普遍使用的罐砂法测压实度快速、简洁、准确的进行检测与计算。
关键词施工；高程和压实度；检测与计算方法
现在县乡公路、省道、国道及高速公路，实际施工中，应用最多的仍是最普通的水准仪测高程，用计算器进行计算；采用罐砂法测压实度，用计算器进行计算，而高程与压实度的检测与计算，由于点多、层多、面广，计算量大，十分繁锁，而又易于出错，若用下列公式计算可快速、简洁、准确地进行路基、路面中任一层、每层中的任一点的检测与施工计算。
1水准仪测高程的检测与计算
传统的高程计算方法在测量时，先利用计算器加减乘除四项基本功能，从水准点出发，先后进行纵、横坡度计算，遇到竖曲线还要进行水平距离、纵距计算，然后才能逐个计算出测点的设计高程，再根据水准仪前、后视读数及基准点高程计算出该点的实际高程，用实际高程减去设计高程即得高程偏差。该项工作计算量较大，尤其在遇到竖曲线及超高渐变段时，在野外利用传统计算高程的办法很难及时算出测点（任意点）的设计高程，常常会降低测量速度或测定后再进行数据计算，结果提供不及时。同时，传统高程计算方法对测量中出现的错误不能及时发现，必须复测，影响了施工进度。简便计算高程程序的建立为了提高工作效率，避免手工计算过程中的失误，减少重复性劳动，经过对传统的计算方法进行探索和改进，通过普通的小型计算器，就能解决了计算工作量大、容易出错的问题，并且可以立即算出路基路面任一层任一点的高程。
使用此方法快捷的前提是，使常规的“一点一计算”得结果变为“一点一输数”得结果，每次检测与计算，同一测站的计算中，所用输入的数只有路面表面的中心设计高程与前视读数，而其余的为不变数，只输入一次，重新重复计算不同的点时，计算器中有记忆，可自行输入从而节约时间，达到快速、简洁、准确的目的。
1.1在检测中的应用
所用计算公式如下：
式中：B+H+P*A+D-I-S…………………………（a）
B-水准点高程
H-后视读数
P-横坡度
A—所测点在同一层中距中线的距离，路面层时A
∈[0-1/2a]，路基层时A∈[0-b]
a- 路基顶面的宽度
b- 路基坡角点至同层路基中线的距离
D-路面结构层时为检测点所在层顶面至路面表面的距离，D∈[0-h）；路基层时为路面结构层设计厚度之和D=h
h-路面结构层设计厚度之和
I-前视读数
S-检测点所在的横断面对应的路面表面中点的设计高程。
证明：设M点为检测层第N层上任一点
因视线高为B+H
所以M点的实测高程为B+H-I
又M点设计高程为S-P*A-D
则M点的实测高程与设计高程之差为（B+H-I）-（S-P*A-D）
即为：B+H+P*A+D-I-S（证毕）
应用举例；把式（a）储入计算器中，对M点所在的路面的N层进行检测时，测出A=5m，D=0.40m，B=65.83m，H=7.78m，I=1.29m，而设计值S=66.86m，P=2%，把以上数据依次输入到计算器的公式中去，可得出结果为-0.04m，即M点的实测点比其设计点低4cm。
说明：
1）M点在路中线上时A=0，在路面表面中线上时A、D同时为零。
2）若所用计算器不能储入公式，可先把（a）式中的B+H+P*A+D值算出存入计算器中，计算时只算出I+S之和减去存入数值，结果取相反“符号”即可。
3）用计算器中的公式进行计算时，同一测站每次重复计算时只输入前视读数与所对应的路面表面中点设计高程，其余不变数计算器中有记忆，按“=”号键即可输入。
4）弯道进行计算时，若检测点M的横坡为反坡（边桩比中桩点高的横坡）时P取负值，横坡为平坡P=0。
5）若用计算器中能储入程序，可将式（a）编成程序使用。
6）若计算结果为正值表明实测点比设计点高，为零时表明实测点与设计点同高，若计算结果为负值表明实测点比设计点低。
1.2在施工中的应用
（a）式中的高差值乘以虚铺系数Q，即可计算施工所需的数据。则可得施工所需的公式为
（B+H+P*A+D-I-S）*Q…………………（b）
应用举例：若M点为路面结构层N层的一点，把式（b）储入计算器中，测得B=65.83，A=5m，H=1.78m，I=1.44m，而S=66.86m，D=0.40m，P=2%，Q=1.5，将以上数据依次输入到计算器中，可得出结果为-0.285m，即在M点虚铺28.5cm即可进行施工。
若M点为路基N层的一点，每层设计厚度为0.20m，路面结构层设计的总厚度为0.60m。把式（b）储入计算器中，测得B=65.83m，A=5m，H=1.78m，I=2.03m，Q=1.5，而设计值S=66.86m，P=2%，D=0.60m，将以上数据依次输入到计算器中，可得出结果为-0.87，0.87/0.30=2.9层，即M点到路基顶还需三层，其虚铺厚度分别为：30cm、30cm、27cm，而最下一层M点虚铺27cm即可进行施工。
在实际施工中，到路面结构层时为测量方便，有时测桩顶，这时式（a）可变为
（B+H+P*A+D-I-S）-E*（Q-1）…………（c）
E-施工层设计厚度
应用举例：M点为路面结构层N层上一点，把式（c）储入计算器中，测得A=5m，B=65.83m，H=1.78m，I=1.1m，D=0.40m，Q=1.5，而设计值S=66.86m，P=2%，E=0.20m，将以上数据依次输入到计算器中，可得出结果为+0.05m，即所测桩顶向下5cm即可找到虚铺点，摊料至虚铺点即可进行施工。
2灌砂法测压实度的检测与计算
传统的压实度计算方法是分五步：1）灌砂筒标出的砂重-剩余砂重-堆砂重=砂试坑的耗砂重。2）试坑耗砂重/相关检测给出的耗砂密度=试坑体积。3）试样湿重/试坑体积=试样湿密度。4）试样湿密度/（1+试样含水量）=试样干密度。5）试样干密度/最大干密度=压实度。经五步的单独计算方可得出结果，计算非常繁琐而又容易出错，下面介绍简捷的方法在检测与计算的应用。
所用公式如下：
（E*R）/(（P-V-Y）*（1+H）*D）………………@
式中：E-砂密度
R-挖出湿料重
P-原有砂重与灌砂简重之和
V-堆砂重
Y-余砂重与灌砂简重之和
H-实测含水量
D-材料的最大干密度
证明：
若测量情况用公式@中的字母来表示
则：灌砂的体积为（P-V-Y）/E
则所挖出料的湿密度为R/（（P-V-Y）/E）=（E*R）/（P-V-Y）
料的干密度为（E*R）/（P-V-Y）/（1+H）
则压实度为（E*R）/（P-V-Y）/（1+H）*D-1
即（E*R）/（（P-V-Y）*（1+H）*D）（证毕）
说明：
1）所用的计算器不能储入公式，可先把@式中的（（P-V-Y）*（1+H）*D）值算出储入计算器中，计算时只算出E*R之积除以储入数值，即可得出结果。
2）若用计算器中的公式进行计算时，同一罐砂筒每次重复计算中，若罐砂前标砂重量相同，只输入余砂重与罐砂筒重之和/挖出湿料重/实测含水量三个数，其余不变数计算器中有记忆，按“=”号键即可输入。
3）若用计算器中能储入程序，可将式@编成程序使用。
应用举例；将公式@储入计算器中，若E=1.42kg/m3，R=2270g，P=6000g，V=345g，Y=3975g，H=15.6%，D=1.768kg/m3，将这些数据依次输入到计算器中，得结果为93.9%。
此方法对灌砂法压实度能快速、简洁、准确的进行大量的反复计算，用于施工中检测与计算压实度，检验压实度资料计算是否正确很方便。
3结束语
目前，各等级公路施工中高程的检测与计算，普遍采用的水准仪，用计算器进行计算，各等级公路施工中压实度的检测与计算，普遍采用的灌砂法，用计算器进行计算，而这两种方法是笔者在实际施工中，在使用水准仪测高程、灌砂法测压实度，用计算器计算的过程中，对高程和压实度的检测与计算方法的总结。欢迎前辈同仁，多提宝贵意见，以便使这种方法更加完善，得到广泛应用。
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