线路工程测量

第十章线路工程测量§10-1线路工程测量概述一、概述线路工程是指长宽比很大的工程，包括公路、铁路、运河、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下或在空中的，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等，工程可能延伸十几公里以至几百公里，它们在勘测设计及施工测量方面有不少共性。相比之下，铁路的工程测量工作较为细致。因此，在本章叙述中大多以铁路工程为例。线路工程建设过程中需要进行的测量工作，称为线路工程测量，简称线路测量。二、线路测量的任务和内容线路测量是为各等级的公路、铁路及各种管道设计及施工提供服务的。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，主要是勘测设计阶段的测量工作；二是按设计位置要求将线路敷设于实地，其主要是施工放样的测量工作。整个线路测量工作包括下列内容：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，在指定地点测绘工地地形图（例如桥位平面图）。测图比例尺根据不同工程的实际要求参考相应的设计及施工规范选定。5、根据设计图纸把线路中心线上的各类点位测设到地面上，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。6、根据工程需要测绘线路纵断面图和横断面图。为线路平面设计和纵坡设计及路基设计提供图纸资料。纵横断面图的比例尺则依据不同工程的实际要求选定。7、根据线路工程的详细设计进行施工测量。由施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其它的有关点位指导施工，保证线路工程建设的顺利进行。8、工程竣工后，按照工程实际现状测绘竣工平面图和断面图。线路工程竣工后，对已竣工的工程，要进行竣工验收，测绘竣工平面图和断面图，为工程运营作准备。在运营阶段，还要监测工程的运营状况，评价工程的安全性三、线路测量的基本特点1．全线性测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段。以铁路工程为例，测量工作开始于工程之初，深入于施工的各个点位，铁路工程建设过程中时时处处离不开测量技术工作，当工程结束后，还要进行工程的竣工测量及运营阶段的稳定监测。2．阶段性这种阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程的需要。体现了线路设计和测量之间的阶段性关系。反映了实地勘察、平面设计、竖向设计与初测、定测、放样各阶段的对应关系。阶段性有测量工作反复进行的含义。3．渐近性线路工程从规划设计到施工、竣工经历了一个从粗到细的过程，线路工程的完美设计是逐步实现的。完美设计需要勘测与设计的完美结合，设计技术人员懂测量，测量技术人员懂设计，完美结合在线路工程建设的过程中实现。一、线路初测初测阶段的测量工作：1、大旗：根据批准的方案报告，结合现场的实际情况，选点插旗（标旗，红白旗），在地面上标定线路的大致位置和走向。2、导线测量：沿着大旗指导的方向，布设导线。经过导线外业观测和内业计算求得初测导线点的坐标，作为施测带状地形图的平面控制。§10-2道路中线测量3、高程测量基平测量：即于初测导线两侧，在未来施工范围以外，每隔2公里左右埋设水准基点，利用水准测量测算其高程，作为全线高程控制。中平测量：以基平水准基点为依据，用水准测量的方法测算出所有初测导线点上的高程，作为施测带状地形图的高程控制。4、地形测量：以初测导线点为控制，测绘一定宽度的带状地形图，作为纸上定线的依据。•定测的任务：将图纸上设计的线路中线放样到地面上，并以各种桩点予以标定，做为进一步测绘线路纵横断面图和日后施工的依据。•定测的工作内容：1.放线测量：测设各直线段的控制点和交点。2.中线测量：详细测设直线段和曲线段。3.纵横断面测量：详细测量线路中线上和垂直于线路中线方向上的地面起伏情况。二、定测放线和中桩测设1．线路的平面组成：由直线和平面曲线组成。线路平面曲线包括：圆曲线——具有一定半径的圆弧。缓和曲线——曲率半径逐渐变化的曲线。直线圆曲线直线缓和曲线直线圆曲线缓和曲线线路平面组成示意图（一）线路平面组成与平面位置的标志中线桩（中桩）：表示线路中心位置的木桩（方桩）。分为直线：转点（ZD）、交点（JD）控制桩曲线：直圆点（ZY）、圆直点（YZ）；直缓点（ZH）、缓圆点（HY）、圆缓点（YH）、缓直点（HZ）、曲中点（QZ）、交点（JD）控制桩需要设置标志桩予以说明。2．平面位置的标志公里桩里程桩（板桩）百米桩里程是指从线路起点起到该点的距离。如：某中线桩的里程为K326+750.89，表示从线路起点起沿中线到该点的距离为326km又750.89m。加桩（板桩）地形变化和设计需要的位置直线不远于50米曲线不远于20米里程桩的设置:•里程桩的作用•标定路线中线的位置和长度•测量路线纵、横断面的依据控制桩标志桩里程桩或加桩DK2+1000.5m任务：将线路中线直线部分的控制桩（JD，ZD）测设到地面上。支距法常用方法拨角法极坐标法（二）放线测量地势比较平坦，线路位置与初测导线相距较近。以初测导线点为基础，独立测设出直线段上的若干点，再经过穿线、交点等工序，测设直线段和交点。（1）准备放线资料C20ZD4-C1533.9ZD4-1C1429.1ZD4-327.366.5C16ZD4-4ZD5-1C17C1836.3JD5ZD5-3ZD5-2C1948.750.2支距法放线示意图1．支距法放线资料经检核无误并绘制好放点图后，即可进行现场放点。方法：将经纬仪安置在初测导线点C14上，后视C15，用正倒镜分中法拨90°角，定出C14～ZD4–1方向，再沿此方向测设水平距离33.9米，标定出ZD4–1，用同样的方法可测设出其余直线控制点。（2）放点经过调整，使同一条直线的控制点处在同一直线上。方法：将仪器安置在一个转点上，照准该直线上最远的一个转点，检查中间各转点的偏差，偏差若不大，将各点调整到视线方向上。若偏差很大，检查原因予以纠正。（3）穿线ZD4-1将相邻两直线延长，在地面上测设出交点（JD）的位置。（4）交点ZD4-ZD4-1ZD4-3ZD5-1JD5ZD5-3ZD5-2延长直线时，前后视距离不应相差过大，后视距离不应过短。特点：支距法放线工序较多，但由于各点都是独立测设的，不会导致误差积累过大。由坐标反算得:相邻交点的水平距离S相邻直线的转向角2．拨角法放线C2C3JD5C5JD3JD2S23β　拨角法放线示意图S0JD1S1S2S34C1βC4JD4C64ββ1β0测设各段直线为防止放线误差累积过大，一般3～5公里应与初测导线进行联测，闭合差限差与初测导线相同。联测检核:JD3JD3'C4联测示意图C5JD4'JD4JD5C3C2C1JD2'JD1'以放出的最后一个交点JD4′为新得起点，重新计算该点至下一个纸上定线交点JD5的坐标方位角、边长及转向角。支距法：误差不累积，工序多、工效低。拨角法：误差积累，但可同时进行中桩测设，工效高。一般地段5公里左右，特殊困难地段不远于10公里进行联系测量（拨角法）支距法和拨角法交替使用闭合差调整:仪器：全站仪、测距仪、经纬仪优点：精度高速度快劳动强度低主要工作：计算放线资料、现场放线、现场检核等内容。3．极坐标法放线C20图4－5　支距法放线示意图ZD4-C15ZD4-1ZD4-3C16ZD4-4ZD5-1C17C18JD5ZD5-3ZD5-2C19130.2124.4208.5a．计算直线段的坐标方位角b.选择转点位置并量算其间距c．计算各转点坐标（2）现场测设（3）检核穿线法实测各转点的坐标与计算值比较（1）计算转点坐标中桩：线路中线上的桩点。任务：详细测设直线段和曲线段即测设直线和曲线上所有的里程桩和加桩。直线段拨角法放线：可在拨角后延伸直线的同时测设出中桩。支距法放线：需将仪器安置在转点上，照准下一转点，沿视线测设中桩。极坐标法放线：可先计算出所有里程桩和加桩的坐标，然后用极坐标法测设中桩。（三）中桩测设极坐标法测设:点位误差应不大于10cm其它方法测设:点位横向误差≤10cm纵向误差≤（）m（s为转点到中桩的距离，以m计）1.02000s精度要求:为保证车辆平稳运行，需在线路改变方向处加设曲线进行过渡。圆曲线：具有一定半径的圆弧。平面曲线缓和曲线：半径R由无穷大渐变到圆曲线半径。曲线主要点测设曲线测设曲线详细测设§10-3圆曲线测设主点测设：在地面上标定出不同线型的分界点及曲中点。曲线详细测设：测设出具有一定密度的线路中线点。如果使用测距仪或全站仪按任意点极坐标法测设曲线，则曲线主点和曲线详细点可同时设出。注意：必须更换置镜点重新测一次。一、圆曲线主点及要素计算（一）圆曲线的主点ZY、QZ、YZαQZYZRTZYOαJDE0LE圆曲线主点及要素TZYOαJDLαQZYZR—圆曲线半径（设计选配）—转向角（现场实测）LTq24、切曲差：（二）圆曲线的要素计算2tanRT1、切线长：180RL2、曲线长：)12(secRE3、外矢距：JD1ZDZY1ZY2主点里程推算YZ1JD2YZ2推算路径是：ZDZY1QZ1YZ1ZY2QZ2YZ2。（三）圆曲线主点里程推算[例］已知线路转点ZD的里程为K125+032.58，其它已知数据如下表，试推算各主点的里程。曲线资料点号圆曲线半径R（m）转向角（°′″）水平距离D(m)ZD1032.75JD1500321543（Y）724.86JD2500253016（Z）点号切线长T（m）曲线长L（m）外矢距E0（m）切曲差q（m）JD1144.61281.5420.497.68JD2113.16222.5712.653.75曲线要素计算表里程推算：ZDDK125+032.58+（D1-T1）888.14ZY1DK125+920.72+L1/2140.77QZ1DKI26+061.49+L1/2140.77YZ1DK126+202.26+（D2-T1-T2）467.09ZY2DK126+669.35+L2/2111.28QZ2DK126+780.63+L2/2111.29YZ2DK126+891.92检核计算：ZY1DK125+920.72+2T1289.22DK126+209.94-q7.68YZ1DK126+202.26ZY2DK126+669.35+2T2226.32DK126+895.67-q3.75YZ2DK126+891.92JD1ZDZY1ZY2主点里程推算YZ1JD2YZ2（四）曲线主点的测设1、曲线起点(ZY)的测设经纬仪安置在JD点，后视相邻交点，量切线长T，即为ZY点。2、曲线终点(YZ)的测设经纬仪安置前视相邻交点，量切线长T，即为YZ点。3、曲线中点(QZ)的测设测定路线转折角的分角线方向(曲线中点方向),量外距E,即为QZ点E圆曲线主点及要素TZYOαJDLαQZYZ曲线详细测设：按一定的密度对曲线进行加密点测设，以详细标定出曲线的平面形状。缓和曲线，每隔10m铁路圆曲线，20m整桩公路无论缓和曲线或园曲线均设置20m整桩特殊情况：如果设计需要或在地形变化处另设整米加桩。二、圆曲线详细测设偏角：弦切角δP,1、δP，2、δP，3、…弦长：c1、c2、c3…偏角法实质：角度与距离的交会法。关键：偏角计算,测站点仪器定向（一）偏角法δ1δ2δ3123pccc1、原理1802,,Rljijiδi，j—过i点的切线与i、j两点弦线之偏角li，j—i、j两点间的曲线长R—圆曲线半径2、偏角计算jiδi，jR若切线方向的水平度盘读数为0°00′00″正拨：水平盘读数=偏角值反拨：水平盘读数=360°-偏角值。正拨与反拨PPc1c2δp,11δp,22δp,3c33正拨反拨3、测设：（二）直角坐标法（切线支距法）XZYJDYRQZi