土木工程测量_第11章_线路工程测量.doc

1、土木工程测量_第11章_线路工程测量.txt你无法改变别人，但你可以改变自己；你无法改变天气，但你可以改变心情；你无法改变生命长度，但你可以拓展它的宽度。- Page 1- 第 11 章 线路工程测量 内容提示：本章的主要内容有线路工程中线测量、曲线及测设、纵横断面测量，以及 线路、桥梁、地下建筑、管线等施工测量。其重点是交点测设、里程桩的设置、曲线测设、 基平测量、中平测量、纵横断面图的测绘等。难点是圆曲线带有缓和曲线的测设。 11.1 线路工程测量概述 呈线型的建设工程称为线路工程 ，它们的中线称为线路 。线路工程有的建设在地面(如 公路、铁路、管道等)，有的在地下(如隧道、地铁、地下管道

2、等)，有的在空中(如输电线、 索道、输送管道等)。线路工程在勘测设计、施工建设、竣工各阶段及其运营过程中所进行 的测量工作，称为线路工程测量 。 11.1.1 线路工程测量的任务和内容 线路工程测量的主要任务，一是为工程项目目的方案选择、立项决策、设计等提供地 形图、断面图及其相关数据资料；二是按设计要求提供点、线、面指导施工进行施工测量 以及编制竣工图的竣工测量，例如线路中线的标定、桥梁基础定位、地下建筑贯通测量等； 三是为保证施工质量、安全以及运营过程中的管理，需对工程项目或构筑物进行施工监测 和变形测量。 线路工程测量的主要内容包括中线测量(包括曲线测设)，带状地形图测绘，纵、横断 面测

3、量，土石方工程测量计算和施工测量。除管道、管道不设曲线外，各种线路工程测量 的程序和方法大致相同。由此可见，线路工程测量包括以下工作。 (1) 项目区域各种比例尺地形图、平面图和断面图、沿线水文与地质以及控制点等 数据。 (2) 根据工程要求，利用已有地形图，结合现场实际勘察，在地形图上规划或确定线 路走向、进行方案比较、编制项目可行性论证书和设计方案拟订。 (3) 根据设计方案在实地标定线路的基本走向，并沿基本走向进行平面与高程控制测 量，必要时，根据工程建设需要，测绘比例尺合适的带状地形图或平面图，典型结构物(如 特大桥梁、服务设施等)等的局部大比例尺地形或平面图，为初步设计提供数据。 (

4、4) 根据批准的方案进行实地定线，进行中线测量、纵横断面测量，绘制纵横断面图， 为施工图设计提供数据。 (5) 根据施工详图及设计要求进行施工测量和施工监测，指导现场施工；竣工后进行 竣工测量，编制竣工图。 (6) 根据建设项目的营运安全需要，对特殊工程进行变形观测。 本章介绍线路定测中的中线测量、纵横断面测量及线路工程施工测量的基本内容。 - Page 2- 第 11 章 线路工程测量 297 11.1.2 线路工程测量的特点和基本程序 根据线路工程的作业内容，线路工程测量具有全局性 、阶段性和渐近性 的特点。全局 性是指测量工作贯穿于线路工程建设的全过程。例如公路工程从项目立项、决策、勘测

5、设 计、施工、竣工图编制、营运监测等都需进行必要的测量工作。阶段性体现了测量技术的 自我特点，在不同的实施阶段，所进行的测量工作内容与要求也不同，并要反复进行，而 且各阶段之间测量工作不连续。渐近性说明了线路工程测量在项目建设的全过程中，历经 由粗到细、由高到低的过程。线路工程项目高标准、高质量、低投资、高效益目标的实现， 必须是严肃、认真、全面的勘察，科学、合理、经济、完美的设计，精心、高质的施工等 的有机结合。因此测量工作必须遵循“由高级到低级”的原则，既按渐进的规律，也必须 顾及到典型结构物对测量的特殊要求。 线路工程的勘测设计一般采用初步和施工图两阶段设计。对任务紧迫、方案明确、技 术

6、要求低的线路，也可采用一阶段设计。为初步设计提供图件和数据所进行的测量工作称 为初测 ，为施工图设计提供图件和数据所进行的测量工作称为定测 。 初测是根据初步提出的各个线路方案，对地形、地质及水文等进行较为详细地勘察与 测量，为线路的初步设计(方案比较、项目可行性论证、立项决策等)提供必要的地形数据。 初测的外业工作主要是对所选定的线路进行控制测量和测绘线路大比例尺带状地形图。对 于某些线路工程也可采用一阶段直接现场定线，测定各中桩的位置。 定测是把初步设计的线路位置在实地定线，同时结合现场的实际情况调整线路的位 置，并为施工图设计收集数据。定测工作包括中线测量和纵横断面测量等。 综合上述，线

7、路工程测量的基本程序见表 11-1，在 线路勘测设计课程中会详细 介绍。 表 11-1 线路工程测量程序 勘测设计阶段 竣工阶段及 阶 段 规划设计阶段 施工阶段 初 测 定 测 其他 收集资料 平面控制测量 实地定线 恢复定线 竣工测量 图上选线 高程控制测量 中线测量 线路边线放样 竣工图编制 工作 实地勘察 地形测量 曲线测设 施工放样 工程营运状况监 内容 方案比较与论证 特殊用途地形测量 纵、横断面测量 施工监测 测 纵、横断面图绘制 验收测量 安全性评价 11.2 线路中线测量 线路的平面线型是由直线和曲线组成的。将直线和曲线的中心线(中线)标定在实地上， 并测出其 程，所进行的测

8、量工作称为线路中线测量 。其主要内容有交点(JD)与转点(ZD) 测设、距离和转角测量、曲线测设、中桩设置等，如图 11.1 所示。 297 - Page 3- 298 土木工程测量 图 11.1 线路中线 11.2.1 交点的测设 线路中线两相邻直线段延长线的相交点称为线路的交点，用 JD 表示。交点与线路的 起、终点确定了线路的位置和走向，为详细测设线路中线的控制点。在线路勘测中，要根 据线路的等级、技术要求、水文地质条件以及实际地形与环境因素等确定交点，以选择经 济、合理的线路平面布置方案。该项工作称为定线 。 确定交点的情况有两种，一是通过图上选线后，量测出图上交点的坐标或相关数据，

9、然后通过测量手段在实地标定；二是现场选线定位，属于线路勘测设计的内容。本节介绍 图上设计线路的交点测设到实地上的交会法、穿线交点法、拨角放线法、解析法。 1. 交会法 如图 11.2 所示，JD8 已在地形图上选定，可先在图上量测出建筑物两角点和电线杆的 距离 d ，d 在现场依据相应的地物点，用距离交会法测设出JD 。 i i 8 d1 d2 JD8 d3 图 11.2 交会法测设交点 2. 穿线交点法 以带状地形图上附近的导线点为依据，按照地形图上设计的路线与导线点间的角度和 距离关系，将线路直线段测设到地上，相邻两直线段延长线相交的点，即为交点。 如图11.3所示，设Pi为直线段上要测定

10、的临时点，1、2、3、4为附近的导线点。以导线 边的垂线l 与线段相交用支距法标定P 称为放点 。先在图上量测支距l ，而后在现场以相应 i i i 的导线点为垂足，用经纬仪或方向架和卷尺，按支距法测设Pi 。 如图 11.4 所示，Pi 为图上用极坐标法定出的直线段上临时点。首先在图上用量角器或 六分仪和比例尺分别量测出水平角 和支距 l 。实地放点时，分别在导线点 i 设站，用经 i i 纬仪和钢尺按极坐标法定出各点的位置。 为了检查和比较，一条直线至少应放出三人以上的临时点，这些点应选在地势较高、 通视良好、离导线点较近、便于测设的地方。 298 - Page 4- 第 11 章 线路工

11、程测量 299 图 11.3 支距法放点 图 11.4 极坐标法放点 理论上讲，上述各线段上所放临时点应在同一直线，由于图解数据和测设误差的影响， 实际所放各点并不会在一条直线上，如图 11.5 所示。这时可根据现场实际，采用目估法或 经纬仪视准法穿线，经过比较与选择，使定出的直线为尽可能多地穿过或靠近临时点的直 线 AB 。最后在 A 、B 或 AB 方向线打下两个以上的转点桩(ZD)，确定直线后取消临时桩点。 这一工作称为穿线。 如图 11.6 所示，当相邻两直线 AB 和 CD 测设于实地后，即可延长直线交会定交点， 称为交点。将经纬仪安置在 ZD2 ，后视 ZD1 点，倒镜后沿视线方向

12、在交点 JD 概略位置前 后各打下一个木桩(称骑马桩)，采用盘左盘右分中法，定出 a、b 两点；仪器移至 ZD3 ，后 视 ZD4 ，同法定出 c、d 两点。沿 a、b 和 c、d 挂上细线，在两线交点处打下木桩，并钉上 小钉，即为交点 JD 。 图 11.5 穿线 图 11.6 交点 3. 拨角放线法 根据在图上量测的交点和导线点坐标，按 4.4.3 节所述方法反标出相邻交点间的距离 Dij 和中线方位角 ij ，计算出 JD 的转角 z 或 y 。而后在实地将经纬仪安置于中线起点或 已确定的交点上，现场直接拨转角 z 或 y ，测定交点间的距离 Dij ，定出交点的位置。如 图 11.7

13、所示，N 为导线点，在 N 安置经纬仪，拨角 ，量距离 D ，定出交点 JD 。在JD i 1 1 1 1 1 安置经纬仪，拨角 ，量距离 D ，定出JD 。同法定出其他交点。 2 2 2 图 11.7 拨角放线 该方法实际上是极坐标法延伸测设交点，施测简便、工效高，适用于测量控制点较少 299 - Page 5- 300 土木工程测量 的线路。缺点是放线误差容易累积，因此一般连续放出若干个点后应与导线点连测，求出 方位角闭合差，方位角闭合差不超过30 n ，长度相对闭合差应不超过 1/2000。亦可在 导线点用图 11.4 的方法直接施放 JD ，可减少误差累积。 4. 解析法 在图上量测出

14、JD 的坐标或在数字地形图上定线，由于 JD 和导线点的坐标均已知，可 反算出导线点与线路交点的距离与方向，然后在实地把它们标定出来。亦可用全站仪直接 采取坐标法施放交点，可大大提高放线效率。 11.2.2 转点的测设 相邻两交点互不通视或直线较长，为便于量距、测角及定线，需在相邻交点的连线或 延长线上设置若干点，这种点称为转点 ，用ZD 表示。当两交点间能通视，可直接采用 7.2 节方法用内外分点法加密转点。 1. 在两交点间设转点 如图 11.8 所示，JD5、JD6 不通视，ZD为初定转点。为检查 ZD是否在两交点的联机 上，将经纬仪安置于 ZD，用正倒镜分中法延长直线 JD 、ZD至

15、JD 。设JD 至 JD 的偏 5 6 6 6 距为f ，若 JD 允许移位，则以 JD 代替 JD 。否则，用视距法测定距离 a、b，则 ZD应横 6 6 6 向移动的距离 e 按下式计算 a e = f (11-1) a + b 图 11.8 在两交点间设转点 图 11.9 在延长线上设转点 将 ZD横移 e 值至 ZD，再把经纬仪安置在 ZD，按上述方法进行检验施测，直到符合 要求为止。 2. 在两点交点延长线上设转点 如图 11.9 所示，JD8、JD9 不通视，ZD为延长线上的初定转点。将经纬仪安置于 ZD， 照准 JD ，用正倒镜分中法定出JD 。设JD 至 JD 的偏距为f ，若

16、 JD 可以变动，则以JD 8 9 9 9 9 9 替换 JD9 。否则，用视距法测定距离 a、b，则 ZD应横向移动的距离 e 按下式计算： a e = f (11-2) a - b 将 ZD横移 e 值至 ZD，再将仪器置于 ZD，按上述方法检验施测，直至符合要求为止。 300 - Page 6- 第 11 章 线路工程测量 301 11.2.3 线路转角测定 线路从一个方向转向另一个方向时，其间的偏转角称为转角(或偏角)，用 表示。通 常是用DJ6 型经纬仪观测线路前进方向的右角 一个测回，较差满足规范规定后，再根据 算出 。如图 11.10所示，当 180 时，线路右转，其转角为右转角

17、，用 y 表示；当 180 时，线路左转，其转角为左转角 ，用z 表示。转角按下式计算： 图 11.10 线路转角与分角线 = 180 - ? y ? ? (11-3) z = - 180 ? ? 由于曲线中点 QZ 的测设需要，在测定右角 后，不变动水平度盘位置，测定 的分 角线方向。如图 11.10 所示，设观测时后视水平度盘读数为 a，前视水平度盘数为 b，分角 线方向的读数为 c，则 a + b c = (11-4) 2 然后在分角线方向上定出 C 点并钉桩标定。若线路左转，分角线应水平度盘设置读数为 c 后，倒镜在线路左侧视线方向上标定 C，以便后序工作测设曲线中点。 11.2.4

18、中桩设置 线路交点、转点测定之后，确定了线路的方向与位置，但仍不能满足线路设计和施工 的需要，还需沿线路中线以一定距离在地面上设置一些桩来标定中心线位置和 程，称为 线路中线桩 ，简称中桩。中桩分为控制桩、整桩和加桩，中桩是线路纵横断面测量和施工 测量的依据。 控制桩 是线路的骨干点，它包括线路的起点、终点、转点、曲线主点和桥梁与隧道的 端点等，目前采用的控制桩符号为汉语拼音标识，见表 11-2。 表 11-2 线路标志点名称 标志名称 简 称 缩 写 标志名称 简 称 缩 写 交 点 JD 公切点 GQ 转 点 ZD 第一缓和曲线起点 ZH 圆曲线起点 直圆点 ZY 第一缓和曲线终点 HY

19、圆曲线中点 曲中点 QZ 第二缓和曲线起点 YH 圆曲线终点 圆直点 YZ 第二缓和曲线终点 HZ 301 - Page 7- 302 土木工程测量 整桩是由线路的起点开始，间隔规定的桩距 l 设置的中桩，l 对于直线段一般为 20m、 0 0 40m 或 50m，曲线上根据曲线半径 R 选择，一般为 5m、10m、20m。百米桩、公里桩均为 整桩。 加桩分为地形加桩 、地物加桩、曲线加桩及关系加桩。地形加桩是在沿中线方向地形 坡度变化点、地质不良段的起讫点等处设置的中桩。地物加桩是在中线上人工构筑物处(如 桥梁、涵洞等)，以及与其他线路(如管道、铁路、地下电缆和管线、输电线路等)的交叉处 设

20、置的中桩。曲线加桩是指除曲线主点(见 11.3 节) 以外设置的中桩。关系加桩是指表示 JD 、ZD 和中桩位置的 指示桩 。 中桩应编号(称为桩号)后桩钉，其编号为该桩至线路起点的 程，所以又称里程桩 。 桩号的书写方式是“公 数+不足公 的米数”，其前冠以K(表示竣工后的连续 程)以及 控制桩的点名缩写，线路起点桩号为 K0+000。如图 11.11 所示，K3+135.12 表示该桩距线 路起点 3135.12m，涵 K4+752.8 表示该涵洞中心距起点 4752.8 m。 图 11.11 中桩及其桩号 中桩的设置是在线路中线标定的基础上进行的，由线路起点开始，用经纬仪定线，距 离测量

21、可使用测距仪、全站仪或钢尺，低等级线路亦可用皮尺，边丈量直线边长边设置。 钉桩时，对于控制桩均打下边长为 6cm 的方桩，桩顶距地面约 2cm，顶面钉一小钉表示点 位，并在方桩一侧约 20cm 处用写明桩名和桩号的板桩(2.5cm6cm)设置指示桩。其他中桩 一律用板桩钉在点位上，高出地面约 15cm，露出桩号，桩号字面朝向线路起点。 11.3 线路的曲线及其测设 线路从一个方向转向另一个方向时，相邻直线的交点处必须设置曲线。根据线路技术 等级要求和转角 的大小，设置的曲线形式也不相同。最常用的平面曲线为单一半径的圆 曲线(又称单曲线)，同一段曲线具有两个及其以上半径的同向曲线称为复曲线 。车

22、辆从直 线段驶入 曲线段后，会突然产生离心力，影响行车的舒适和安全。为了使离心力渐变而符 合车辆的行驶轨迹，在直线与圆曲线间或两圆 曲线间设置一段曲率半径渐变的曲线，这种 曲线称为缓和曲线 。缓和曲线可采用螺旋线(回旋曲线)、三次抛物线、双纽线等空间曲线 来设置。在山区公路中，由于转角 大，为便于线路展线还须设置回头曲线。本节着重讨 论圆曲线、复曲线和缓和曲线的测设方法。 302 - Page 8- 第 11 章 线路工程测量 303 11.3.1 圆曲线及其测设 圆曲线的测设分主点测设和详细测设。标定曲线起点(ZY)、曲线中点(QZ)、曲线终点 (YZ)称为圆曲线的主点测 ；在主点间按一定桩

23、距施测加桩称为圆曲线的详细测 。 1. 圆曲线的主点测设 1) 圆曲线主点元素的计算 如图 11.12 所示，设线路交点的转角为 ，选线时确定的圆曲线半径为 R ，则圆曲线 主点元素可按下式计算： 切线长 T = Rtan (11-5) 2 曲线长 L = R (11-6) 180 ? ? 外矢距 E = R?sec - 1 ? (11-7) ? 2 ? 切 曲差 D = 2T - L (11-8) 式中，T、E 用于主点测设，T、L 、D 用于 程计算。主点元素 T、L 、E 、D 亦可以 R 、 为引数，从曲线测设用表中查得。 2) 主点桩号的计算 线路中线不经过交点，所以曲线上各桩的 程

24、应沿曲线长度进行推算，主点 程计算 如下。 ZY 程=JD 程T QZ 程=YZ 程L/2 YZ 程=QZ 程+L/2 JD 程=QZ 程+D/2(检核) 但必须指出，上式仅为单个曲线主点 程计算。由于交点桩 程在线路中线测量时已 由测定的 JD 间距离推定，所以从第二条曲线开始，其主点桩号计算应考虑前面曲线的切 曲差 D ，否则会导致线路断链。 O 图 11.12 圆曲线主点元素 303 - Page 9- 304 土木工程测量 【例11.1】 某线路 JD3 的里程桩号为 K3+528.75，转角 y 为 40 24，半径 R=200m，计 算的主点元素为：T=73.59 m，L=141.

25、02 m，E=13.11 m，D=6.16 m，主点里程计算如下。 JD K3+528.75 ) T 73.59 ZY K3+455.16 +) L 141.02 YZ K3+596.18 ) L/2 141.02/2 QZ K3+525.67 +) D/2 3.08/2 JD K3+528.75 (计算无误) 3) 主点测设 将经纬仪安置在 JD 上，照准后方向的 ZD 或 JD 点，自 JD 沿视线方向量取切线长 T， 桩钉曲线起点 ZY ；再照准前方向的 ZD 或 JD 点，又沿视线方向量取切线长 T，桩钉曲线 起点 YZ；然后沿分角线方向量取外矢距E ，桩钉曲线中点 QZ。 2. 圆曲

26、线的详细测设 圆曲线主点测设完成后，曲线在地面上的位置就确定了。当地形变化较大、曲线较 长(40m)时，仅三个主点不能将圆曲线的线形准确地反映出来，也不能满足设计和施工 的需要。因此必须在主点测设的基础上，按一定桩距 l0 沿曲线设置里程桩和加桩。圆曲线 上里程桩和加桩可按整桩号法(桩号为 l 的整倍数)或整桩距法(相邻桩间的弧长为 l )设置。 0 0 曲线详细测设方法有多种，这里仅介绍常用的偏角法、切线支距法和极坐标法。 1) 偏角法 为类似极坐标放样的方法，如图 11.13 所示，它是以曲线的 ZY(或 YZ)至曲线上任一待 定点P 的弦线与切线间的弦切角 (称为偏角)和相邻桩间的弦长 C 用边角交会的方式测设 i i i P ，根据几何学原理，偏角 等于相应弧(弦)所对圆心角? 的一半，即 i i i ?i li i = = (11-9) 2 2R 弦长 ? i