工程测量七 线路工程测量

第九章线路测量•线路测量是公路、铁路、城市道路、给水排水、水利水电、输电线路等线路工程勘察设计中的重要组成部分，是勘测、设计、定位、放样等施工前的专业性测量工作。掌握与线路工程相关的勘察测量技术是本部分内容学习的目的之一。1、线路测量的任务和内容线路测量是为各种等级的公路和各种管道设计和施工服务的。它的任务有两方面：一是为线路工程的设计提供地形图和断面图；二是按设计位置要求将线路(公路和管道)敷设于实地。一、线路测量的基本过程◆规划选线阶段◆线路工程的勘测阶段◆线路工程的施工放样阶段◆工程竣工运营阶段的监测§9—1线路工程测量1、规划选线阶段规划选线阶段是线路工程的开始阶段，一般内容包括图上选线、实地勘察和方案论证。2、线路工程的勘测阶段线路工程的勘测通常分初测和定测两个阶段。（1）初测：在确定的规划线路上进行勘测、设计工作。主要技术工作有：控制测量和带状地形图的测绘，为线路工程设计、施工和运营提供完整的控制基准及详细的地形信息。进行图上定线设计，在带状地形图上确定线路中线直线段及其交点位置，标明直线段连接曲线的有关参数。•(2)定测阶段主要的技术工作内容是将定线设计的公路中线(直线段及曲线)放样于实地；进行线路的纵、横断面测量，线路竖向设计等。3、线路工程的施工放样阶段根据施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其他的有关点位，指导施工，保证线路工程建设顺利进行。4、工程竣工运营阶段的监测对竣工工程，要进行竣工验收，测绘竣工平面图和断面图，为工程运营做准备。在运营阶段，还要监测工程的运营状况，评价工程的安全性。§9—2中线测量通过直线和曲线的测设，将道路中心线的平面位置测设到地面上，并测出其里程。即测设直线上、圆曲线上或缓和曲线上中桩。道路中线的平面几何线型由直线和平曲线（圆曲线、缓和曲线）组成。交点缓和曲线交点一、交点的测设线路的转折点称为交点，它是布设线路、详细测设直线和曲线的控制点。对于低等级的线路，常采用一次定测的方法直接在现场测设出交点的位置。对于等级高的线路或地形复杂的地段，一般先在初测的带状地形图上进行纸上定线，然后实地标定交点位置。由于定位条件和现场情况的不同，交点测设的方法也需灵活多样，工作中应根据实际情况合理选择测量方法。(1)根据地物测设交点(2)根据导线点和交点的设计坐标测设交点(3)穿线交点法测设交点(1)根据地物测设交点(2)根据导线点和交点的设计坐标测设交点根据附近导线点和交点的设计坐标，反算出有关测设数据，按坐标法、角度交会法或距离交会法测设出交点。(3)穿线交点法测设交点穿线交点法是利用图上就近的导线点或地物点与纸上定线的直线段之间的角度和距离关系，用图解法求出测设数据，通过实地的导线点或地物点，把中线的直线段独立地测设到地面上，然后将相邻直线延长相交，定出地面交点桩的位置。其程序是：放点、穿线、交点。（1）放点可采用支距法（垂直于导线边的距离）或极坐标法。用量角器和比例尺分别量出放样数据在图上从导线点14、15、16、17作导线边的垂线，分别与中线相交得各临时点，用比例尺量取各相应的支距。在现场以相应导线点为垂足，用方向架标定垂线方向，按支距测设出相应的各临时点。(2)穿线放出的临时各点理论上应在一条直线上，由于图解数据和测设工作均存在误差，实际上并不严格在一条直线上，在这种情况下可根据现场实际情况，采用目估法穿线或经纬仪视准法穿线，通过比较和选择，定出一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线AB。最后在A、B或其方向上打下两个以上的转点校，取消临时点桩。ABP1P2P3P4(3)交点当两条相交的直线AB、CD在地面上确定后，可进行交点。将经纬仪置于B点瞄准A点，倒镜，在视线上接近交点JD的概略位置前后打下两桩(骑马桩)。采用正倒镜分中法在该两桩上定出a,b两点，并钉以小钉，挂上细线。仪器搬至C点，同法定出c,d点，挂上细线，两细线的相交处打下木桩，并钉以小钉，得到JD点。二、转点ZD的测设1、定义：当相邻两交点互不通视时，需要在其连线或延长线上测设一些供放线、交点、测角、量距时照准之用的点。这样的点称为转点(ZD)（1）在两交点间测设转点：方法:在JD5、JD6的大致中间位置ZD’架仪。瞄准JD5，定出JD’6。测量出a、b距离。计算e值，实地量取e，得ZD点。有：在ZD点架仪，检查三点在一直线上。′fbaae（2）在两交点延长线上测设转点：fbaaeabaef计算出e值，实地量取e，得ZD点。有：最后，在ZD点架仪，检查三点在一直线上。′三、转角和分角线的测设（一）测定转向角指路线由一个方向偏向另一个方向时，偏转后的方向与原方向的夹角。当偏转后的方向在原方向的右侧，称为右转角α右；反之为左转角α左。当β右180°时，为右转角，有：α右=180°-β右当β右180°时，为左转角，有：α左=β右-180°（三）分角线方向abc=(a+b)/2分角线方向在转向角测定后，定出其分角线方向C，在此方向上钉临时桩，以便日后测设线路曲线的中点。若角度的2个方向值为a、b，则：分角线方向c=(a+b)/2为了测定线路的长度，进行线路中线测量和测绘纵横断面图，从线路起点开始，需沿线路方向在地面上设置整桩和加桩，这项工作称为中桩测设。从起点开始，按规定每隔某一整数设一桩，此为整桩。根据不同的线路；整柱之间的距离也不同，一般为20m、30m、50m等(曲线上根据不同半径及，每隔20m、10m或5m)。在相邻整桩之间线路穿越的重要地物处(如铁路、公路、管道等)及地面坡度变化处要增设加桩。因此，加桩又分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩等。四、中桩的测设中桩图片§9—3圆曲线的测设一、圆曲线1、圆曲线：是具有一定曲率半径的圆弧；缓和曲线：是连接直线与圆曲线的过渡曲线,其曲率半径由无穷大(直线的半径)逐渐变化为圆曲线半径。交点缓和曲线交点曲线的形式较多，其中，圆曲线是最基本的平面曲线。圆曲线半径根据地形条件和工程要求选定，由转角α和圆曲线半径R，可以计算出图中其它各测设元素值。圆曲线的测设分两步进行，先测设曲线的主点(ZY、QZ、YZ)，再依据主点测设曲线上每隔一定距离的里程桩，以详细标定曲线位置。2、圆曲线的主要点圆曲线的主点：直圆点ZY——曲线起点；曲中点QZ——曲线中点；圆直点YZ——曲线终点。3、圆曲线要素•T——切线长,即交点至直圆点或圆直点的直线长度(JD--ZY,JD—YZ之距离)；L——曲线长,即圆曲线的长度(ZY—QZ—YZ圆弧的长度）；E0——外矢距,即交点至曲中点的距离(JD至QZ之距离)；α——转向角,即直线方向转变的水平角；R——圆曲线半径。D——切线与曲线之差T、L、E0、α、R、D总称为圆曲线要素.4、圆曲线要素的计算：•切线长曲线长外矢距α和R分别根据实际测定和线路设计时选定，可按公式法或查表法确定圆曲线的要素T、L、E0。a)1(sec2sec0-=-×=RRRE2a2tana×=RT180RL主点桩号计算：ZY桩号=JD桩号-TQZ桩号=ZY桩号+L/2YZ桩号=QZ桩号+L/2JD桩号=QZ桩号+D/2=YZ桩号-T+D（检核）•若已知ZY点的里程为K37+553.24,α=55°43′24″，R=500m，则QZ及YZ的里程可计算如下:解：由公式（11-1）即可得：T=264.31m；L=486.28m；E0=65.56m。52.0393814.243238.79637QZ14.243224.55337YZLLZY5、主点的测设①测设曲线起点(ZY)在JD点安置经纬仪，后视相邻交点或转点方向，自JD点沿视线方向量取切线长T，打下曲线起点桩ZY。②测设曲线终点(YZ)③测设曲线中点(QZ)沿测定路线转角时所测定的分角线方向，量外距E，打下曲线中点桩QZ。经纬仪照准前视相邻交点或转点方向，自JD点沿视线方向量取切线长T，打下曲线终点桩YZ。当地形变化不大、曲线长度小于40m时，测设曲线的三个主点已能满足设计和施工的需要。如果曲线较长，地形变化大，则除了测定三个主点以外，还需要按照一定的桩距，在曲线上测设整桩和加桩。测设曲线的整桩和加桩称为圆曲线的详细测设。二、圆曲线的详细测设圆曲线桩距：圆曲线的主点ZY、QZ、YZ定出后,为在地面上标定出圆曲线的形状,还必须进行的工作。曲线点的间距：一般规定,R≥150m时曲线点的间距为2Om，25m≤R150m时曲线点的间距为10m。R25m时曲线上每隔5m测设一个细部点；在点上要钉设木桩,在地形变化处还要钉加桩。曲线测设：设置曲线点的工作，常用的方法有:偏角法和切线支距法。分为：长弦偏角法、短弦偏角法（1）长弦偏角法1）计算曲线上各桩点至ZY或YZ的弦线长ci及其与切线的偏角Δi。2）再分别架仪于ZY或YZ点，拨角、量边。1、偏角法1iiZYYZ1iiZYYZ长弦偏角法计算公式2324sin2902RllcRcRliiiiiiii展开为或特点：测点误差不积累。宜以QZ为界，将曲线分两部分进行测设。（2）短弦偏角法与长弦偏角法相比：1）偏角Δi相同。2）计算曲线上各桩点间弦线长ci3）架仪于ZY或YZ点，拨角、依次在各桩点上在量边，相交后得中桩点。2、切线支距法测设圆曲线（切线支距法适用于地势较平坦的地区）1．测设原理：切线支距法即直角坐标法。(1)切线坐标系：坐标原点：曲线起点ZY或曲线终点YZ；x轴：ZY或YZ到JD的切线方向；y轴：过ZY或YZ与切线垂线的方向，即圆心方向。切线支距法单圆曲线坐标计算特点：测点误差不积累。宜以QZ为界，将曲线分两部分进行测设。()里程为各点至原点的弧长其中式中iiiiiiilRlRyRx,180)cos1(sin断面图测量•分路线水准测量、路线纵断面测绘、路线横断面测绘、断面图的绘制与施工量的计算等过程。•首先沿路线中线方向，在施工范围外的两侧进行水准路线测量，测定各水准点的高程，再以各水准点为基准点进行路线的纵横断面测量。•路线纵横断面测量可结合在一起一次完成，最后根据测量资料进行断面图的绘制。•在取得纵横断面的设计数据后进行施工量的计算。•仪器、工具：平原地区采用工程水准仪，在山地采用电子全站仪。一、路线纵断面测量•又称路线水准测量，是测定中线上各里程桩（即中桩）的地面高程，绘制路线纵断面图，供路线纵坡设计之用。•分两步进行：•首先是沿线路方向设置若干水准点，建立线路的高程控制，称为基平测量；•然后根据各水准点的高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。•基平测量的精度要求比中平测量高，一般按四等水准的精度要求，中平测量只作单程观测，可按普通水准测量精度要求。一、路线纵断面测量(一）基平测量•永久性水准点：较长路线上，每隔25至30km布设一点；路线起点和终点、大桥两岸、隧道两端以及需要长期观测高程的重点工程附近，均应布设。•永久性水准点要埋设标石，也可设在永久性建筑物上，或用金属标志嵌在基岩上。•临时水准点：布设密度根据地形复杂情况和工程需要而定。在山区，每隔0.5～1km设置一个；在平原，每隔1～2km埋设－个。此外，在中桥、小桥、涵洞以及停车场等工程集中的地段，均应设置，在较短的路线上，一般每隔300～500m布设一点。•基平测量时，首先应将水准点与附近国家水准点进行联测，以获得绝对高程。在沿线水准测量中，也应尽量与附近国家水准点进行联侧，以便获得更多的检核条件。若路线附近没有国家水准点，可根据气压计或以从国家基本地形图上量得的高程作为参考，假定起始水准点的高程。一、路线纵断面测量（二）中平测量•以相邻水准点为一测段，从一个水准点出发，逐个测定中桩的地面高程，附合到下一个水准点上。•测量时，在每一测站上首先读取后、前两转点（TP）的尺上读数，再读取两转点间所有中桩地面点的尺上读数，这些中桩点称为中间点，中间点的立尺由后视点立尺人员来完成。•转点起传递高程的作用，转点尺应立在尺垫、稳固的桩顶或坚石上，尺上读数至毫米，中间点尺上读数至厘米，