三维数字地面模型在公路设计中的应用

第３４卷第２６期　２　０　０　８年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥｅＨ乐Ｅ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．２００８　・２７７・　文章编号：１００９—６８２５（２００８）２６—０２７７—０２　三维数字地面模型在公路设计中的应用　韩娟　摘简斌　梁茵　要：针对三维数字地面模型的优势，介绍了数字地面模型在道路设计中的实际应用情况，指出数字地面模型应用到　公路设计中，可降低设计成本，促进我国公路建设事业的发展，从而使公路设计自动化、最优化。　关键词：数字地面模型，公路，设计　中图分类号：Ｕ４１２．３　文献标识码：Ａ　随着我国交通基础设施建设的快速发展，需要修建越来越多　界内可以获得任意桩号或任意点的高程值，也可以通过指任一个　程序通过搜索，确定该平面点位于哪一个三角中，　的各种等级的公路。而公路设计与其他土木工程设计不同，有其　ｚ，Ｙ平面坐标，　自身的特点。主要表现在以下两个方面：１）公路工程是一种带状　并通过插值计算准确得到该平面点在数模上的投影高程值。３）完成路线任意方案的纵、横断面高程插值。设计人员利用　韵建筑结构物，会受到沿线的地形、地貌、环境因素等的影响；２）　测中平、测横断面即可准确方　公路设计是在前期勘测得到的地形图上进行选线或现场定线，因　数模不需要通过现场放线、打中桩、便地获得路线纵、横断地面线数据，一方面大大节省了外业测量　此前期工作要花费大量的人力、物力。　提高了勘察设计的效率和精度；另一方面　传统的公路设计是先在地形图上人工判读数据，然后进行初　所需耗费的人力、物力，步路线方案设计，在施工图设计时，则根据初步设计中已经确定　也使大范围的路线方案比选成为可能。设计人员每完成一条方　横断地面数据。　好的平面线形，通过野外实地测量路线平、纵、横数据进行设计。　案平面设计，即可得到该方案全套的纵、４）直接将路线或立交三维模型与地面模型叠加处理，得到整　但是这一方法存在费时、费力、精度难以保证和动态调整困难等　缺点。　个路线或立交方案的三维真实模型。设计人员在完成平、纵、横　计算机利用这些数据可生成路线三维模型。该模型对原　随着现代科技的发展，公路设计手段的提高，特别是三维数　设计后，之后先将地面模型三维实体形式输出到当　字地形图和三维数字地面模型在公路中的广泛应用，为设计工作　数模进行沿边界挖空，ｏＣＡＤ图形窗口中，再生成公路路基、边坡、边沟、排水　实现野外实测与公路设计一体化提供了有利条件，也为设计者在　前的Ａｕｔ外业勘测前对路线设计意图的总体把握提供了方便。　沟、标线、护栏、桥梁等的三维实体。　所谓数字地面模型，也称“ＤＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｅｒｒａｉｎ　Ｍｏｄｅｌｓ）”，它　２数字地面模型在道路设计中的实际应用　是地形起伏的数字表达，它由对地形表面取样所得到的一组点　在数字地面模型中，我们可以充分运用其数字化的特点，在　ｚ，Ｙ，　坐标数据和一套对地面提供连续描述的算法组成。简单　三维立体地面数字模型中，进行公路线形的选定；在数字地面模　地说，数字地面模型是按一定结构组织在一起的数据组，它代表着　型的基础上，比较可能的平面线形，进行路线平面的空间优化，确　地形特征的空间分布。数字地面模型是建立地形数据库的基本数　定最佳路线位置的方案；通过ＣＡＤ系统提供的路线平面逐桩坐　据，可以用来制作等高线图、坡度图、专题图等多种图解产品。　标，在数字地面模型上插值出路线的纵、横断面地面线，利用插值　有了三维数字地面模型以后，在外业勘测前，可以先在三维　得到的地面线进行纵、横断面设计生成路线的纵横断面图。对于　数字地形图上建立沿公路走向的带状三角网数字地面模型，为公　地形复杂的地区高等级公路，把路线或立交三维模型与路线数字　路设计自动提供了纵、横断面地面线数据，然后对公路进行纸上　地形三维模型叠加处理，消影，然后经过渲染和动画，得到整个路　定线、纵断面设计和横断面设计。这样，可以克服传统设计方法　线或立交方案的三维真实模型，生成地面模型和路线三维真实模　中存在的缺点，达到准确合理又省时省力的目的。　型后，设计人员可以用ＡｕｔｏＣＡＤ的命令从任意的角度来浏览观　１　三维数字地面模型的优势　播和计算机自动处理，特别适合于各种定量分析与三维建模，是　察公路建成的景观；可以从行车时驾驶员的角度观察公路。　三维数字地面模型应用于模拟地形表面，便于存储、更新、传　３结语　数字地面模型应用到公路设计中，极大地提高了公路设计的　公路工程勘察设计自动化、三维化、可视化不可缺少的工具，是实　效率，降低了设计成本，对于促进我国公路建设事业的发展，推进　施路线三维空间设计和进行全方位优化设计的前提条件。数模　我国交通事业步入现代化具有重要的意义。　应用可对数字地面模型进行各种计算和分析，它在公路设计中与　参考文献：　传统设计方法比较，ＤＴＭ作为地表信息的一种数字表达形式有　［１］杨德麟．数字地面模型［Ｊ］．测绘通报，１９９８（３）：４５—４６．　着无可比拟的优越性。　［２　Ｊ孙家驷，公路勘测设计［Ｍ］，重庆：重庆大学出版社，１９９４，　息科学版），１９８９（３）：１０２～１０３．　［４］夏建华．数字地面模型在工程中的应用［Ｊ］．北京测绘，２００１　（３）：６６—６７，　１）公路选线。数字地面模型真实地模拟了地形表面，包含有　［３］黄桂兰．ＤＴＭ在公路设计中的应用［Ｊ］．武汉大学学报（信　三维真实坐标数据，因此设计人员可以不用到现场踏勘便可利用　数模在计算机上完成公路的选线。　２）进行任意桩号或已知平面坐标点的高程插值。在数模边　收稿日期：２００８—０４—０８　作者简介：韩简梁？￣（１９８６　），女，西南科技大学土木工程与建筑学院本科生，四川绵阳斌（１９７９一），男，讲师，西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳茵（１９６５一），男，副教授，西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳６２１０１０　６２１０１０　６２１０１０　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２７８・　第３４卷第２６期　２　ｏ　ｏ　８年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲｔ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．　２００８　文章编号：１００９—６８２５（２００８）２６—０２７８—０２　灰土挤密桩法在公路软地基处理中的应用　范江团　摘要：介绍了灰土挤密桩法的适用范围，通过具体工程实例，阐述了灰土挤密桩在公路软基处理中的具体施工方法和　注意事项，提出了灰土挤密桩质量检验标准，从而推广灰土挤密桩在公路软基中的应用。　关键词：灰土挤密桩，软地基，公路，质量检验标准　中图分类号：ＴＵ４７３，１　文献标识码：Ａ　　灰土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填　压实系数的最佳下料速度和夯实次数。土和杂填土等地基，处理深度可达到５　ｍ～１５　ｍ，以提高地基土的　５成孔　承载力及其水稳性。本标段施工段落内有一长约２００　ｍ的路基，　安装好打桩机，复查桩位和桩架，调整和检查机械后开始成　原址为一冲沟，后因此处砖场扩建将其填平，虚填深度在１０　ｍ以　孔。成孔采用隔点跳打法，当发现桩管的沉入度或快或慢与试桩　上。而此段路基设计填土高度为８　ｍ－－２０　ｍ，采用灰土挤密桩处　有较大差异时，要及时拔管检查；当桩管沉到设计深度后立即停　理后，路基比较稳定，无下沉现象。下面就实际施工中的工艺流　止，并将桩管徐徐拔出。如遇拔管困难，可用少量水沿管壁四周　程和过程控制作一简要阐述，供同行参考。　灌入，待孔壁四周表面土软化，即可继续拔管。对已成孔的桩孔，　要防止受水浸湿，尽量当天回填夯实；为避免夯打造成缩颈堵塞，　１　场地平整　设计要求本段路基先下挖３　ｍ厚原地面黄土，待灰土挤密桩　要打一孔，填一孔。　施工完成后再分层回填压实。由于在成孔或拔管过程中，对桩孔　６桩孔检查　上部土层有一定的松动作用，需要预留０．５　ｍ的覆盖土层，待成孔　成孔后对孔进行检查，主要检查桩孔直径、深度、垂直度，有　和桩孔回填夯实结束后将其挖除，故施工前将原地面下挖２．５　ｍ，　无严重缩颈，塌孔现象。桩孔直径：检测沉管直径即可；桩孔深　用平地机和压路机将施工场地平整压实，然后进行灰土挤密桩施工。　度：用钢尺量打入土层的沉管长度；桩孔垂直度：在锤击时用全站　２桩孔的平面位置布置和成孔的顺序安排　仪检测沉管的竖直度，使沉管垂直于地面，以保证桩孔的倾斜度　将钢　按照施工图纸要求，灰土挤密桩呈等边三角形布置，孔中心　在规范要求范围内。用自制小钢筋笼检查孔的缩颈及塌孔：如能顺利平稳放入即表明孔径达到要求；　距１．０　ｍ，事先绘制桩孔布置平面图，标明成孔顺序及编号，采用　筋笼垂直放入桩孔内，隔点跳打法施工，依次逐排由里向外进行。　如不能顺利放入，表明局部桩径不够有缩孔现象，采用填碎砖、石　灰渣、生石灰块、干土块等硬料加土回填复打处理；如遇塌孔现　象，采用回填土料复打处理。灰土挤密桩质量检验标准见表Ｉ。　表１　灰土挤密桩质量检验标准　项目　序　检查项目　类别　号　３备料　灰土挤密桩根据设计要求采用二八灰土（重量比）回填夯实。　施工前要备好原材料，土：天然的黄土状亚黏土或轻亚黏土、无有　机杂质、冻块，使用时要过筛，粒径不得大于１５　ｍｎ１；石灰：生石灰　要经过充分消解，并过５　ｍｍ筛筛分后方可使用，不得含有未消解　的生石灰块。　允许偏差或允许值　检查方法　１　桩体及桩间　主　控　项　２　目　土干密度　桩长／ｍｍ　设计要求（桩体平均挤密系数大于　９７％，桩间土的平均挤密系数大于　现场取样试验　９３％）　测桩管长度或　不小于设计值　垂球测孔深　４试桩　采用沉管（锤击）法成孔。打桩机（选用ＤＤ２５Ａ柴油打桩机，锤　击部分重量２．５　ｔ，锤击频率４０次／＃－５０次／分，桩锤重４．２　ｔ）、夯　填机进入施工现场安装调试完毕后，进行试桩。为了检验桩间土　的挤密程度，按等边三角形选３根桩作试桩试验，所选位置桩长　在１２　ｍ～１５　ｍ之间，做成孔、夯填试验，试验前先按孔深、灰土的　——　３　地基承载力　４　桩径／ｍｍ　５　土料有机质　含量／％　般　设计要求　不小于设计值　≤５　用承载板法检测　钢尺量检查　试验室焙　烧法试验　最大干密度、含水量及压实系数（≥９７％）计算出需要加入的灰土　数量，测定不同加料速度和夯实次数的加土量，以确定达到设计　…】　】…　】…】…】…】…】…项　６　石灰粒径／ｍｍ　目　７　桩位偏差／ｍｍ　８　垂直度／％　】…】…】…】…≤５　≤５０　≤１．５　】一】　Ｏ‘　筛分法检查　钢尺量检查　用全站仪测桩管　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ＨＡＮ　Ｊｕａｎ　ＪＩＡＮＢｉｎ　ＬＩＡＮＧＹｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｄｏｍｉｎａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｉｇｉｄｔａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｄｅ１．ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　Ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｅ　ｈｉｄｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｄｉｉｇｔａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ＷａＳ　ｉｎｔｒｄｕｃｏｅｄ．Ｉｔ　ｐｏｉｎｔｄ　ｅｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｅｅｈ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｄｉｉｇｔａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｄｅ—　ｓｉｇｎ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｄｅｓｉｎ　ｃｏｓｔ　ａｇｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅ　ｂｙ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｄｅｓｉｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｇｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｕｍ．　・　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｄｅｌ，ｈｉｇｈｗａｙ，ｄｅｓｉｎ　ｇ收稿日期：２００８：０５—１１　作者简介：范江团（１９７９一），男，助理工程师，山西晋城路桥建设有限公司，山西晋城０４８０００