公路施工测量

第一章公路施工测量概述第一节施工测量的任务方便、快捷、安全的交通运输，是一个国家繁荣昌盛的标志之一。公路运输在整个国民经济生活中起着重要作用。公路的新建和改建，测量工作必须先行。公路施工测量所担负的任务是什么呢?简单说来，有以下几个方面：1．熟悉图纸和施工现场设计图纸主要有路线平面图、纵横断面图和附属构筑物等。在明了设计意图及对测量精度要求的基础上，应勘察施工现场，找出各交点桩（定义：路线的转折点，即两个方向直线的交点，用JD来表示。）、转点桩（转点ZD的测设：当相邻两交点互不通视时，需要在其连线测设一些供放线、交点、测角、量距时照准之用的点。分为：在两交点间测设转点、在两交点延长线上测设转点）、里程桩和水准点的位置，必要时应实测校核，为施工测量做好充分准备。2．公路中心线复测公路中心线定测以后，一般情况不能立即施工，在这段时间内，部分标桩可能丢失或者被移动。因此，施工前必须进行一次复测工作，以恢复公路中心线的位置。3．测设施工控制桩由于中心线上的各桩位，在施工中都要被挖掉或者被掩埋，为了在施工中控制中线位置，需要在不受施工干扰，便于引用，易于保存桩位的地方测设施工控制桩。（道路上一般都是先布设道路中桩，按中桩放线挖填方做好路床，然后按中桩向两侧依据设计要求的路宽垂直布设“腰桩”，在腰桩上测好路中油面高程后，两侧腰桩拉线来控制道路各层结构的标高）。4．水准路线复测水准路线是公路施工的高程控制基础，在施工前必须对水准路线进行复测。如有水准点遭破坏应进行恢复。为了施工引测高程方便，应适度加设临时水准点。加密的水准点应尽量设在桥涵和其他构筑物附近，易于保存、使用方便的地方。5．路基边坡桩的放样路基放样主要是测设路基施工零点和路基横断面边坡桩(即路基的坡脚桩和路堑的坡顶桩)。6．路面的放样路基施工后，为便于铺筑路面，要进行路槽的放样。在已恢复的路线中线的百米桩、十米桩上，用水准测量的方法测量各桩的路基设计高，然后放样出铺筑路面的标高。路面铺筑还应根据设计的路拱（路拱坡度主要是考虑路面排水的要求，路面越粗糙，要求路拱坡度越大。但路拱坡度过大对行车不利，故路拱坡度应限制在一定范围内。对于六、八车道的高速公路，因其路基宽度大，路拱平缓不利横向排水，《公路工程技术标准》规定“宜采用较大的路面横坡”。）线形数据，由施工人员制成路拱样板控制施工操作。7．其他涵洞、桥梁、隧道等构筑物，是公路的重要组成部分。它的放样测设，亦是公路工程施工测量的任务之一。在实际工作中，施工测量并非能一次完成任务，应随着工程的进展不断实施，有的要反复多次才能完成，这是施工测量的一大特征。第二节施工测量的目的及其重要性施工测量的目的，就是要将线路设计图纸中各项元素准确无误地测设于实地，按照规定要求指导施工，为公路的修筑、改建提供测绘保障，以期取得高效、优质、安全的经济效益和社会效益。为此必须做到以下几点：1．施工测量是一项精密而细致的工作，稍有不慎，就有可能产生错误。一旦产生错误而又未及时发现，就会影响下步工作，甚至影响整个测量成果，从而造成推迟工作进度或返工浪费，给国家造成损失。2．测量人员要牢固树立严肃认真的科学态度。为了保证测量成果的正确可靠，坚持做到测量、运算工作步步有校核，层层有检查。不符合技术规定的成果，一定要返工重测，以保证有足够的精度。3．测量人员要与道路施工人员紧密配合，了解工程进展对测量工作的不同要求，适时提供有关数据，做到紧张而有秩序地工作，按期完成任务。4．各种测量仪器和设备，是施工测量人员的不可缺少的生产工具，必须加强保养与维护，定期检校，使仪器、设备保持完好状态，随时能提供使用，保障施工测量的顺利进行。第三节施工测量技术的发展与展望以往，人们修筑公路时，对施工测量主要依靠三大件：角度测量用经纬仪、高程测量用水准仪，边长测量用钢卷尺。随着现代科技的飞速发展，以及3S和4D技术对测绘产生的深远影响，测绘已进入了数字化、信息化时代，许多新技术在施工测量中得到广泛应用。1．电磁波测距和电子测角技术的应用各种类型的全站仪近年来发展很快，市场上已有近百种。一般的测程都可达数公里，甚至数十公里，测距标称精度为3mm±3ppm*D，测角精度可达1″。全站仪除了用于一维、二维、三维控制测量外，还可以将野外测量结果自动记录于电子手簿上，通过接口设备传输给计算机，对测量结果进行自动处理，即可绘出所需图形。全站仪用于施工放样尤为方便准确。2．全球定位系统(GPS)测量技术的应用GPS是利用卫星导航电文进行空间三维定位的一种新技术。它的发展为公路工程施工测量提供了新的手段和方法。目前，21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在六个轨道平面，卫星高度20200㎞，运行周期为12个恒星时，保证地球上任何地方、任何时刻都能接受到至少四颗以上卫星发出的信号。这四颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定影响，对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位。GPS这一应用是测量技术的一项革命性变革。它具有精度高，观测时间短，测站间不需要通视和全天候作业等优点，使三维坐标测定变得简单、精密。GPS已广泛应用到公路工程测量各个方面。3．电子计算机技术的应用电子计算机已成为测量工作的最优化设计的辅助工具，是测量数据处理、自动化成图以及建立各种工程数据库与信息系统的最有效和必不可少的工具。随着微型计算机在测绘施工单位的普及应用，传统的平板仪测图正逐渐被数字化测图所取代。借助电子手簿在野外进行全要素数据采集，通过机助制图系统在内业编辑数据，生产数字化产品，经过相应的软件处理，这些数据能很容易进入GPS系统，这样我们就能很便捷地获得带状地形图和立体透视图、纵横断面图。当设计人员输入线路参数时就可获得土石方工程量及其他有关数据和信息。随着计算机性能的不断提高，遥感技术也开始进入公路工程测量当中，尤其是目前正推广应用的全数字摄影测量系统，给公路工程测量开辟了一个新天地。除上述诸多方面外，随着科学技术的发展，激光技术已广泛用于施工测量中。例如，激光铅垂仪用于桥墩的滑模(滑模施工技术,自上世纪70年代以来,已经先后在铁路桥墩、公路桥墩、筒仓工程、高层建筑等工程中广泛应用。滑模施工具有速度快,砼连续性好,无施工缝,施工安全等优点。)快速施工中，是十分有效的。另外，陀螺经纬仪定向精度也越来越高，可达3″，利用它可以控制地下导线测角误差的积累，提高隧道贯通精度。公路施工测量学与其他科学技术的关系，就是这样互相补充、互相促进，不断向前发展的。我们应该及时地学习有关新知识与新技术，研究和解决新问题，总结生产实践中的经验，不断地丰富公路施工测量学的内容，把这门学科推向前进。第四章公路施工控制测量第一节概述在公路、桥梁、涵洞、隧道等施工时，首先要将施工图上构筑物的位置放样到实地，在施工过程中，还要对其建筑高度进行控制，这些工作称为公路施工控制测量。公路施工控制测量分为平面控制和高程控制。平面控制通常用三角测量和导线测量来进行，高程控制用水准测量和三角高程测量的方法来进行。在高等级公路勘测设计之前，一般已进行过控制测量，并在道路沿线布设了导线点。这些导线点的平面坐标(x，y)和高程(H)都是已知的，可以作为施工控制测量的依据(即控制点)。本章介绍的是在这些控制点下建立施工控制网的基本方法。平面控制的基本方法有闭合导线法、附合导线法、支导线法、前方交会法、后方交会法、三角法等。高程控制的基本方法有闭合水准法、附合水准法、三角高程法等。建立施工控制网的方法要根据实际情况选取。有经验的测量工程师在对工程了解清楚后，心里基本上有了底。而在实际工作中，也会出现制定的测量方法达不到实际要求的情况。这就要求测量工程师根据实际情况，及时调整测量方案。制定测量方案的关键是首先要搞清楚工程对测量的要求，包括工作内容要求和精度要求。其次是要预计施工对测量的干扰，保证测量工作的顺利进行。因为在施工中许多测量工作必须重复进行，例如路基、路面的高程控制，隧道中心线的控制，工程竣工后使用期间的变形观测等，因此，测量标志的保护非常重要。由于各工程的测量要求各不相同，单靠常规的测量仪器和方法往往达不到工程的特殊要求。测量工程师除了要十分熟悉测量仪器和测量方法外，还要善于应用其它领域成熟的技术和方法来解决工作中的各种问题。在进行测量数据的计算时，要认真分析各种误差的来源，保证测量数据和计算结果准确无误。随着科学技术的不断进步，测量仪器和计算工具也越来越先进，但测量人员不要过分依赖这些仪器和工具，在测量工作开始之前一定要校检测量工具，计算时要检查计算公式或程序是否正确。最后要指出的是，在测量工作完成后．一定要注意总结。每个工程的测量都具有一定的特殊性，只有通过总结，才能从特殊经验中提炼出有普遍意义的规律，也只有通过总结；才能在实践中使自己的工作能力不断提高。第二节平面控制测量一、导线测量1．导线测量的基本形式导线测量是建立国家平面控制的基本方法之一。同样，建立工程施工平面控制，最常用的方法就是导线测量。导线就是用一系列连续折线将各导线点连接起来，各条直线称作导线边，相邻两导线边之间的水平夹角称作转折角。导线测量就是测定导线的边长和转折角，根据已知方位角和已知坐标计算各导线边的方位角和导线点的坐标，使各导线点连为一个整体。导线测量按精度不同，分为一、二级导线和图根导线。一、二级导线可作为三、四等三角网的加密，也可作为测区的首级控制；图根导线用于测图。根据不同的情况和要求，导线可以布设成以下几种形式：1)附合导线：如图4—1所示，导线由已知控制点出发，附合到另一个已知控制点。2)闭合导线：如图4—2所示，导线由已知控制点出发，布设成多边形，最终回到该控制点。闭合导线是附合导线的一个特例。图4-1图4-23)支导线：如图4—3所示，导线由已知控制点出发，既不附合到其它已知控制点，也不回到出发点。由于支导线缺少检核条件，出错不易发现，故一般不宜采用。4)结点导线：如图4—4所示，导线由多个已知控制点出发，几条导线会合于一个或多个结点。导线测量的主要优点是布设灵活。在平坦地区或城市建筑区，布设导线具有很大的优越性。公路是带状延伸，尤其是长距离的公路建设，作为测区的首级控制，考虑其经济、合理性，导线测量是首要选择。2．导线测量的野外作业导线测量的野外作业包括导线点布设和导线测量。在野外作业之前，首先要搜集有关资料，如测区内的地形图和已有的高级控制点的坐标、高程等，然后实地踏勘，了解测区现状，寻找高级控制点，制定出合理可行的导线测量方案。1)导线的布设导线的布设，应根据公路勘测、施工的要求，尽可能布设成最理想的图形。不同的测量目的，对导线的形式、平均边长和导线的总长及导线点的位置都有不同的要求(表4-1)。为了满足这些要求，首先是根据工程需要，定出导线的等级，确定导线的总长度和平均边长，并使导线尽可能附合于高级控制点之间。为便于观测，减少误差影响，导线应选择平坦、开阔的路线，避免穿过大面积的水面或深谷。各导线点之间应通视良好，其间距应大致相等，不宜有过长或过短的边，尤其要避免相邻边长的急剧变化。导线测量的主要技术要求表4-1注：表中n为测站数。为便于计算，导线应尽量布设成单一的附合导线或闭合导线，或有少量结点的导线网。一般地，结点与结点、结点与高级点间的导线长度不应大于该等级导线规定总长的0.7倍。由于公路具有带状延伸的特殊性，一般等级的导线难以满足工程的各种需要。如导线等级高，导线点的密度不能满足勘测、施工的要求；导线等级低，导线总长又受到限制。因此，在公路建设中，作为首级控制一般选择一级导线，各条一级导线均附合在高级控制点上。实地定点之后，要对各导线点进行编号。导线点编号的目的是使各等级的导线点统一，便于使用和管理。对长期保留或经常使用的导线点，要埋设混凝土桩，并做点之记。2)导线的测量导线测量需要测定的是导线的边长、导线的转折角和导线的连接角。测量导线的边长和转折角，可以