线路工程测量最终版

线路工程测量主讲人：张杰胜课时：一小时本课程重点介绍路线工程测量中常用的测量方法，包括选线、中线测量、曲线测设、基平、中平、纵横断面绘制以及线路施工测量。一.路线测量概述路线测量包括路线勘测设计测量和道路施工测量。1、路线勘测设计测量路线勘测设计一般分为初测和定测两个阶段。初测阶段的任务是：沿路线可能经过的范围内布设导线，测量路线带状地形图和纵断面图，收集沿线地质、水文等资料，作纸上定线或现场定线，编制比较方案，为初步设计提供依据。定测阶段的任务是：在选定设计方案的路线上进行路线中线、高程、横断面、纵断面、桥涵、路线交叉、沿线设施、环境保护等测量和资料调查，为施工图设计提供资料。2、道路施工测量道路设计完成后，需要按照设计图纸测设或恢复道路中线、测设路基边桩和竖曲线；工程逐项完工后进行竣工验收测量，为工程竣工后的使用和养护提供基础资料。二、路线中线测量路线中线测量是将路线设计中心线测设在实地上。路线中线的平面线形由直线和曲线组成，曲线又由圆曲线和缓和曲线组成，如图所示：ZD图11-1路线中线ZYZDZHRQZJD1YZQZLJD2HYYHHZ中线测量的主要工作是：测设中线交点JD和转点ZD、量距和钉桩、测量转点上的转角、测设曲线等。上图中的JD、ZD等为公路测量符号。测量符号可采用英文字母或汉语拼音字母表示，但同一工程只用一种符号。1、路线交点的测设纸上定线完成后，应将图上确定的路线交点位置标定到实地。1.1交点的测设DD545DD4JD5DDD3图11-2测设交点（b）根据导线点测设交点26.7817.52JD514.37（a）根据地物测设交点（1）根据地物的关系测设交点，如图所示，交点JD5的位置已经在地形图上选定，在图上量得该点至两房角和电线杆的距离，在现场用距离交会法测设JD5。DD545DD4JD5DDD3图11-2测设交点（b）根据导线点测设交点26.7817.52JD514.37（a）根据地物测设交点如图，根据导线点测设交点根据导线点的坐标和交点设计坐标，计算出测设数据，用极坐标法、距离交会法或角度交会法测设交点。如图所示，根据导线点DD4、DD5和JD5三个点的坐标，计算出导线边的方位角和DD4到JD5的平距D和方位角,用极坐标法测设JD5。1.2路线转角的测定路线在转折点处改变其方向，改变后的方向与原方向之间的水平夹角称为转角，亦称偏角。转角又分为右转角和左转角，如图所示，当β180°时为右转角，表示路线向右偏转；β＞18为左转角，表示路线向左偏转。JD1路线前进方向LJD2R121.3设置里程桩和控制桩路线中线上设置里程桩的作用是：标定线路中线的位置和长度，它也是施测路线纵横断面的依据。设置里程桩的工作主要是定线、量距和钉桩。距离测量可以用钢尺或测距仪，等级较低的也可以用皮尺。里程桩分为整桩和加桩两种。如下图所示，自路线起点开始，沿中线用经纬仪或花杆定线，每隔20m（铁路、公路等较长的线路则每隔50m或100m）及其整倍数用钢尺丈量距离，这样设置的里程桩，称为整桩。在整桩之间如遇有坡度变化较大或重要地物的地方要增加桩点，在这样里设置的里程桩，称为加桩。木桩要与地表齐平，在旁边另打一副桩。里程桩都要以路线起点到该桩的距离进行编号。标定线路的起点、终点、交点JD、直线转点ZD的桩称为控制桩。控制桩用桩顶边长4~6cm、桩长30~40cm的方桩制作。控制桩桩顶与地面齐平，并钉上一小钉表示它精确的点位。(a)(b)(c)2.5cm(d)(e)K1+200K2+345.6涵YZK3+345.786cm6cm40cm40cm6cm为了便于寻找，在线路的前进方向左侧（曲线地段在外侧），距控制桩约50cm处打一标志桩，标志桩用宽6~10cm的板桩制成，上面要标明点的名称编号及里程。里程桩和控制桩分别如下图所示：三、圆曲线测设当路线由一个方向转向另一个方向时，常用曲线进行连接。曲线的形式较多，其中圆曲线是最基本的平面曲线，如图所示。圆曲线的测设工作分两个步骤。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。单击查看图片圆心OQZ曲线中点切线长T曲线起点ZY曲线半径R曲线长L曲线终点YZ转角外距ET交点JD/2JD：交点，即两直线相交的点ZY：直圆点，按线路前进方向由直线进入圆曲线的分界点QZ：曲中点，为圆曲线的中点YZ：圆直点，按线路前进方向由圆曲线进入直线的分界点T：切线长，为交点到ZY或YZ点的长度L：曲线长，为圆曲线的长度E：外矢距，为JD到QZ的距离α：转向角，分左偏和右偏1、圆曲线主点测设（1）主点测设元素的计算圆曲线的起点ZY、曲线的中点QZ、圆曲线的终点YZ总称为圆曲线的主点。应根据图上标注的偏角α转角和设计曲线半径R，用下式计算圆曲线的切线长T、曲线长L、处距E及切曲差q。LTqRRERaLRT212cos112sec1802tan2、主点桩号计算曲线主点ZY，QZ，YZ的桩号根据JD桩号和曲线测设元素计算，计算公式为：ZY桩号=JD桩号-TQZ桩号=ZY桩号+L/2YZ桩号=ZY桩号+L【例1】设JD桩号为K2+522.31m若α=10°49′，设计曲线半径为R=1200m，求曲线测设元素及圆曲线起点ZY、曲线中点QZ和圆曲线终点YZ的桩号？解】按下式计算可得：圆曲线起点ZY桩号=K2+522.31-113.61=K2+408.70曲线中点QZ桩号=K2+408.70+226.54/2=K2+521.97圆曲线终点YZ的桩号=K2+408.70+226.54=K2+635.2454.22661.113237.5124910sec120054.2261804910120061.11324910tan1200qmEmLmT3、圆曲线的主点放样①测设曲线起点ZY和终点YZ。将经纬仪安置在JD桩上，以线路两个方向的交点或转战定向，自JD点起沿两视线方向分别量出切线长T，钉下曲线起点桩ZY和曲线终点桩YZ。②测设曲线的中点。以ZY点为后视点，测设角度（180°-α）/2得分角线方向。沿此方向，自交点JD量出外距E，钉下曲线中点桩QZ。4．圆曲线细部点的测设测设圆曲线细部点的方法很多，这里介绍最常用的偏角法和弦线支距法，还有目前最常用的全站仪法。（1）偏角法偏角法测设圆曲线是以曲线起点ZY或终点YZ站作为测站，计算出测站至曲线上任一细部点的弦线与切线的夹角以及弦长，据此确定细部点的位置，如下图所示：单击查看图片JDYZ31+3451+2111ZY1+2①曲线上1点的里程桩，一般是整桩，其桩号减去ZY桩号得其弧长，根据弧长计算出圆心角，从而得出弦切角，根据已知半径R计算出其弦长δ1。②曲线上2、3、4…各细部点都是整桩，其相邻点的弦长δ和弦切角ψ都是相等的。③第1点采用极坐标法测设出，2、3、4…各细部点采用角度和距离交会测设出。④将经纬仪安置在曲线起点ZY上，照准JD设置水平度盘读数为0°00′00″，转动照准部，当水平度盘读数为ψ1时，在视线方向自ZY量取δ1，钉桩得出1点位置；在此基础上继续转动照准部，将角度值增加一个ψ，得出视线方向，将钢尺零点对准1点，以弦长δ为半径，把钢尺止于经纬仪方向线上，定出2点；同法定出以后的3、4…各细部点。（2）弦线支距法弦线支距法是一种直角坐标法，适用于测设不需按里程定桩的建筑物圆曲线。如图所示，设圆曲线的起点为A，终点为B，半径为R。放样时，量出AB的长度D，取其中点Q作为坐标原点。按下式算出Q点对圆心的距离K，即：222DRK在Q点定出AB的中垂线，沿垂线量取一段平距等于R减K，即定出曲线的中点M。如果弦线上量距不方便，可以在曲线中点M作一条切线代替弦线，此法叫做切线支距法，以M为坐标原点。这时为了定出曲线左右两段上的点位，可以先在弦线上任选一些点，设某点至中点Q的平距为xi，则从该点沿垂直于AB的方向量出一段平距yi，即可定一个相应的曲线点。AOBMRNKxiyiy′iKXRyii2222IiXRRy（3）全站仪法随着科学技术的不断进步，测量水平也在飞速提升，目前在施工的过程中，所有的测量放样都是采用全站仪直接放样，即利用全站仪建站，计算出待放样点的坐标，输入仪器，便可放样。圆曲线上任意一点的坐标计算由于曲线上的坐标公式比较复杂，为了方便，一般建立以ZH点为坐标原点，ZH点切线方向为正北方向的一直角坐标系，求出坐标后再利用坐标系间的转换公式转换为施工中的当地坐标。具体的计算过程如下：00iiii180l-lp)cos-1(ymsinxRRR）（这里的X,Y为圆曲线上任意一点在切线坐标系中的坐标。li是曲线上任意一点到直缓点的长度，l。是缓和曲线的长度。是缓和曲线角，即HY点的切线与ZH点的切线交角，亦即圆曲线一端延长部分所对应的圆心角。0RRR24lp240l-2lm1802l020000其计算公式如下：m是切垂距，即ZH点到由圆心o向切线所作垂线的垂足距离。p是圆曲线内移量，为垂线垂线长于圆曲线半径R之差。四、缓和曲线的测设为缓和行车方向的突变和离心力的突然产生与消失，需要在直线（超高为0）与圆曲线（超高为h）之间插入一段曲率半径由无穷大逐渐变化至圆曲线半径的过渡曲线（使超高由0变为h），此曲线为缓和曲线。主要有回旋线、三次抛物线及双纽线。1、概念2、回旋型缓和曲线基本公式已知：①缓和曲线上任一点离ZH点的长度：li②圆曲线的半径：R③缓和曲线的长度：l。RR24lp240l-2lm0200缓和曲线是在不改变直线段方向和保持圆曲线半径不变的条件下插到直线段和圆曲线之间这样使圆曲线沿切线方向，向里移动距离P，称为内移距，插入缓和曲线后圆曲线长度变短了，如下图：m、p的公式如下：l。是缓和曲线的长度。LTRPRERlLLPRT2q-2sec)(l2180)2(2m2tan)(0000y现将缓和曲线要素计算公式一一列出如下：RRR24lp240l-2lm1802l020000根据坐标计算公式算出缓和曲线上任意一点的坐标后，可直接利用全站仪进行放样。在这里我们可以看到m、p、δ。、β。这些都是缓和曲线的常数，其中δ。=β。/3,δ。又叫缓和曲线的总偏角，坐标计算近似公式如下。03i205iiil6lyil40l-lx2RR当li=l。时，即为HY点的坐标。例：已知线路某转点ZD的里程为K26+532.18，ZD沿里程增加方向到JD的距离为D=263.46m，该JD处设计时速选配的圆曲线半径R=500m，缓和曲线长l。=60m，实测转向角α为28°36′20″，试计算曲线要素并推算各主点里程。解：（1）先根据上述的各个公式计算缓和曲线常数：β。=3°26′16″，δ。=1°08′45″，p=0.300m，m=29.996m由上述要素计算计算曲线要素如下：T=157.55m,L=309.63m，E。=16.30m，q=5.47m（2）主点里程推算ZDK26+532.18+(D-T)105.91ZHK26+638.09+l。60HYK26+698.09+（L-2l。）/294.815QZK26+792.905+（L-2l。）/294.815YHK26+887.72+l。60HZK26+947.72五、纵、横断面水准测量纵断面水准测量又称为路线水准测量，它的任务是测定中线上各里程桩（简称中桩）的地面高程，绘制纵断面图，供线路纵坡设计用。横断面测量是测定各中桩两侧垂直于中线的地面高程，绘制横断面图，供线路断面设计、计算土石方量及施工时边桩放样用。为了保证成果的精度和检核的需要，根据“由整体到局部”的测量原则。下面我们先简单介绍下竖曲线上的高程计算已知：①第一坡度：i1(上坡为＋，下坡为－)②第二坡度：i2(上坡为