公路桥梁隧道工程测量教材.pdf

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1、公路桥梁隧道工程测量教材 线路工程测量 学习目标： 1了解线路工程测基本概念； 2理解偏角法和坐标法测设圆曲线； 3掌握勘测阶段和施工阶段的主要测量工作。 “ 线路 ” 是指道路工程以及给水管、排水管、电力线、通讯线及各种工业管道等的总称。 在这些线路工程的勘测设计和施工阶段所进行的测量工作称为线路工程测量。随着经济的发 展，城市的不断扩大，城市建设中的线路工程也要不断地进行发展建设。这些线路工程的测 量工作主要内容有： 1收集规划设计区域内各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地 质以及控制点等有关资料。 2根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路

2、线 走向、编制比较方案等初步设计。 3根据设计方案在实地标出线路的基本走向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面 控制测量和高程控制测量。 4结合线路工程的需要，沿着基本走向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘地 形图。 5根据定线设计把线路中心线上的各类点位测设到实地，称为中线测量。中线测量包 括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等的测量工作。 6根据工程需要测绘线路纵断面图和横断面图。 7根据线路工程的详细设计进行施工测量。工程竣工后，对照工程实体测绘竣工平面 图和断面图。 （一）线路平面控制测量 线路平面控制测量的形式以GPS 卫星测量为主，等级一般为D、E 级；在布设网

3、点时 应充分考虑测图和施工测量的特点，重要地段每1km 左右、 一般地段 12 km 必须有一对 GPS 点相互通视；各控制网点应非常稳定，便于使用和加密；布网时应尽量采用边连接， 若条件较好时可以采用点连接；有关其它要求详见GPS 测量规范及规程等。 （二）线路高程控制测量 平原和丘陵地区的高程控制测量以水准测量为主，山区则以光电测距三角高程测量为 主，等级一般为三、四等；在大沟谷和大河流的两侧、在穿越铁路和高等级公路附近、在越 岭的坡脚和垭口附近等处均应设立等级水准点；水准点的间距为12 km 。 若采用光电测距三角高程，必须进行精度预计，确定点间的平均边长，以保证布点按平 均边长要求进行

4、；确定距离、竖直角、仪器高、觇标高的测量精度及测回数，以保证在同等 距离条件下三角高程的高差测量精度等同于水准测量的精度。 （三）带状地形图的测绘 目前测绘带状地形图的主要方法有：航空摄影测量方法和用全站仪、GPS（RTK ）测量 的方法等；成图均利用软件进行数字成图。 在测绘带状地形图时应注意以下几点： 1地形图的走向与线路的纵向必须一致，测绘的宽度不得小于规定的距离； 2对线路区域内的各种地上、地下管线和公路、铁路、通讯线、电力线等必须测绘； 地下管线必须测量埋深，注明管径、管材等；悬空管线等必须测量净高； 3对线路经由的大沟谷、河流等必须测绘沟岸、河岸、河流的水崖线和最高洪水位、 沟谷的

5、谷底等； 4对线路经由的田地、树林等，必须测绘不同类别、不同性质的地类界， 并要注明性质（如旱田、水田、澡泽地、经济林、苗莆等），若林地必须注明树林的平 均高度； 5出图原则要求图边与线路的纵向一致，接边按对应的方格网进行接图等。 线路的定测或详测就是要将图纸上设计（初步设计或终审设计）好的线路位置测设于实 地，并沿线路中线方向进行纵、横断面测量等。若设计在个别地段存在有严重缺陷，必须提 交报告，进行变更设计。 （一）线路中线的测设 无论何种线路， 对于中线的测设原则上分为线路交点的测设和线路中线的测设这两个阶 段。其中，对于公路、铁路线路中线的测设又分为直线段、曲线段中线的测设。 1线路交点

6、的测设与偏角测设 （1）线路交点与偏角 图 9-1 线路交点与偏角 线路交点：线路方向发生改变，两方向线的交点即为线路的交点，通常用JD 表示。 线路偏角：线路现行进方向偏离原行进方向的水平夹角，偏离原行进方向右侧的称为右 偏角，左侧的称为左偏角。 （2）线路交点的测设 测设依据：依据线路交点的设计坐标（图解或设计给定）或给定线路的分段长度及线路 偏角，测设交点。 测设方法：目前多采用RTK 实时定点或全站仪坐标法测设。测设完后，需要再精确测 定交点的坐标。 （3）偏角测量 若用 RTK 方法精确测定交点的坐标后，可利用测定的坐标进行解算偏角；若用全站仪 测设交点，一般应在交点测设完后，立即进

7、行水平角测量（一测回），然后解算偏角。 2线路中线的测设 本节主要为直线段测设，有关曲线段测设见第三节中。 直线段一般每2050m测设一点，测设后以木桩标示点位，并用里程代以点号，如点 号为 DK10 350.00表示其距离线路起点的里程为10350.00m。 距离为规定距离整倍数 的为整桩。一般用RTK 或全站仪坐标法测设。 若线路经由田地、林地、各类管线、道路、河流、沟谷等地，必须在交汇处及其重要特 征点（如河堤、河岸、谷底等）处设立加桩（见图9-2 ）。 图 9-2 线路示意图 （二）线路纵断面图测绘 线路纵断面测量就是要利用基平测量的高程点及成果，沿着线路的中线方向测定各中桩 点的地面

8、高程，并绘制纵断面图。 纵断面测量方法：主要为工程水准测量方法（工程中又称为视线高法）和光电测距三角 高程法。 1工程水准测量方法 工程水准测量方法实际上是水准测量方法与视线高法的结合，即对于水准点与转点、转 点与转点间用水准测量方法，而在一站内用视线高法测定各中桩点的地面高程。见图9-3 。 2光电测距三角高程法 光电测距三角高程法与工程水准测量方法基本相同，只是对于长距离测量时 必须考虑球气差，要加此项改正。 图 9-3 水准法测量纵断面 另外，测站点若为非水准点时必须进行直、反觇观测，其高差较差应符合限差要求。每 日测量前必须检测竖盘指标差i，对中桩点竖直角观测一般为单镜位观测等。 线路

9、纵断面图实际上是线路沿中线方向的剖面图，即：以线路中线为横轴、以高程为纵 轴展绘各中桩点的地面高程，并将相邻点用直线或光滑的曲线进行连接，如图9-4所示。 图 9-4 线路纵断面图 横轴比例尺与地形图的比例尺一致，一般为1/1000或 1/2000，起点为线路的起点， 中桩点依据其里程展绘。纵轴比例尺视情况而定，通常为横轴比例尺的110倍，且每幅 图的纵轴起点可以依据幅内中桩点的高程确定，但一般均为5m 或 10 m 的整倍数。 每幅图 内必须注明纵、 横向比例尺及在纵轴上注明整百米或整十米的高程，除此之外， 在纵断面图 上还必须标注其它相关的主要信息。 （三）线路横断面图测绘 线路横断面即指

10、垂直于线路中线方向的断面。并非所有的中桩点都要测横断面，一般整 桩点均要测，除此之外，重要地段的加桩点、横断面较复杂的加桩点也要测横断面。 横断面的宽度视要求和断面情况而定，高等级公路和铁路单向宽度一般为50150m ， 一般公路和管线、送变电线路等为2050m 。 线路横断面测量的方法主要有：水准仪法（适用于平坦地区）、经纬仪法、花杆皮尺法 （适用于低精度断面测量）、全站仪测量法、RTK 测量方法等。 在测量时主要应注意以下几点： 1横断面方向必须垂直于中线方向； 2以线路前进方向为准分左、右两侧，有关数据必须记录清楚是左侧的，还是右侧的； 断面编号为中桩点号； 3对于不在横断面上且又近于横

11、断面上的地物、重要地形点也必须测定，列入断面点； 4左侧和右侧距中桩最远断面点不得小于规定的要求，并应适当增加12点。 线路横断面图是以垂直线路中线方向为 横轴、以高程为纵轴展绘断面点的地面高程，并将相邻点用直线或光滑的曲线进行连接。 纵轴、横轴比例尺一致，一般为1/100或 1/200，编号为中桩点里程号。绘图时中桩 点居中，分别依比例尺展绘左侧、右侧断面点，再用直线或光滑曲线连接。见图9-5 。 图 9-5 线路横断面图 （四）土石方工程量计算 横断面图画好后，经路基设计，现在透明纸上按与横断面图相同的比例尺分别绘制出路 堑、路堤和半填半挖的路基设计线称为标准断面图，然后按纵断面图上该中桩

12、的设计高程把 标准断面图套到该实测的横断面图上，俗称“ 套帽子 ” ； 图 9-6 路基横断面图 也可将路基断面设计线直接画在横断图上，绘制成路基断面图。图 9-6所示为半填半挖 的路基断面图， 通过计算断面图的填、挖断面面积及相邻中桩间的距离，便可以计算出施工 的土石方量。 1横断面面积的计算 路基填、挖面积，就是横断面图上原地面线与路基设计线所包围的面积。横断面面积一 般为不规则的几何图形，计算方法有积距法、几何图形法、求积仪法、坐标法和方格法等。 常用的有积距法和几何图形法，现做简单介绍： （1） 积距法积距法是单位横宽b 把横断面划分为若干个梯形和三角形条块，见图 9- 7，则每一个小

13、条块的近似面积等于其平均高度hi乘以横距bi，断面积总和等于各条面积的 总和，即 （9-1 ） 图 9-7 积距法计算横断面面积 通常横断面图都是测绘在方格纸上，一般可取粗线间距1cm 为单位，如测图比例尺为 1:500，则单位横距b 即为 5m ，按上式即可求得断面面积。 平均高差总和 hi可用 “ 卡规 ” 求得，如填挖断面较大时，可改用纸条，即用厘米方格纸 折成在条作为量尺量得。该法计算迅速，简单方便，可直接得出填挖面积。 （2）几何图形法几何图形法是当横断面地面较规则时，可分成几个规则的几何图形， 如三角形、梯形或矩形等，然后分别计算面积，即可得出总面积值。另外，计算横断面面积 时，应

14、注意：将填方面积t 和挖方面积Aw 分别计算；计算挖方面积时，边沟在一定 条件下是定值， 故边沟面积可单独计算出直接加在挖方面积内，而不必连同挖方面积一并卡 积距；横断面面积计算取值到0.1mm 2，算出后可填写在横断面图上，以便计算土石方 量。 2路基土石方量计算 （1）通常为计算方便，一般均采用平均断面法，并近似采用下式，即 （9-2 ） 式中，、 分别为相邻两桩号的断面面 积； 相邻两桩间距离 （2）当和相差很大时， 所求体积则与棱柱 体更为接近，可按下式计算： （9-3 ） 式中， 比例系数 图 9-8 填挖过度地段土方计算 相邻断面、的距离 （3）对于填挖过渡地段（见图9-8 ） 为精确计算其土石方体积，应确定其中挖方或填方面积正好为零的断面位置。设L 为从 零填断面t 到零挖断面Aw 的距离，则此路段锥体的体积为 （9-4 ） 当道路的方向发生改变时，需要用曲线予以连接。曲线测设是道路工程测量最主要的内 容之一。 曲线按性质分类：平曲线、纵曲线。 平曲线按形式分类：圆曲线、缓和曲线、复曲线、反向曲线、回头曲线、卵型曲线、凸 型曲线等，见图9-9 。