道路工程测量

第一节概述第九章道路工程测量道路的组成以平、直较为理想，实际由于地形及其它因素的限制，路线的平面线形必然有转折，因此一般的道路都是由直线和曲线组成的空间曲线。为了修建一条经济、合理的路线，首先必须进行线路勘测设计测量，为线路工程的规划设计提供地形信息（包括地形图和断面图）；然后将设计的线路位置测设于实地，为线路施工提供依据。其工作内容有以下几项：收集资料主要收集线路规划设计区域内各种比例尺地形图及原有线路工程的平面图和断面图等。道路选线在原有地形图上并结合实地勘察进行规划设计和图上定线，确定线路的走向。道路初测对所选定的线路进行导线测量和水准测量，并测绘线路大比例尺带状地形图，为线路的初步设计提供必要的地形资料。根据初步设计，选定某一方案，即可进入线路的定测。道路定测定测是将初步设计的线路位置测设在实地上。定测的任务是确定线路的平、纵、横三个面上的位置，其工作包括中线的测量和纵横断面测量。第一节概述道路施工测量按照设计要求，测设线路的平面位置和高程位置，作为施工的依据。道路竣工测量将竣工后的线路工程通过测量绘制成图，以反映施工质量，并作为线路使用中维修管理、改建扩建的依据。本章主要介绍线路定测中的中线测量、纵横断面测量和线路施工测量等内容。第一节概述第九章道路工程测量第二节道路中线测量第九章道路工程测量线路的中线测量就是通过直线和曲线测设，将路中心线具体放样到地面上去。中线测量包括线路的交点（JD）和转点（ZD）的测设，线路转角(α)的测定，中线里程桩的测设，线路圆曲线测设等。道路的平面线型如图9-1：图9-1一、交点和转点的测设线路的平面线型是由直线和曲线组成的，线路改变方向时，两相邻直线延长线的相交点称为线路的交点(用JD表示),它是详细测设线路中线的控制点。而转点是指当相邻两交点之间距离较长或互不通视时，需要在其连线上或延长线上定出一点或数点以供交点、测角、量距或延长线时瞄准使用。这种在道路中线测量中起传递方向作用的点称为转点（用ZD表示）。通常对于一般低等级公路，可以采用一次定测的方法直接在现场标定；而对于高等级公路或地形复杂地段，则必须首先在初测的带状地形图上定线，又称纸上定线，然后再用下列方法进行实地测设，又叫现场定线。第二节道路中线测量第九章道路工程测量1.交点的测设（1）放点穿线法放点穿线法是纸上定线放样到现场时常用的方法，具体做法如下：1）在图上量取支距2）在实地放支距用皮尺和方向架（或经纬仪）按图上所量支距在实地标定出路线点Ｐ1…Ｐ4作为临时点。3)穿线由于图解数据和测设误差的影响，所放的点一般不在一条直线上，这时可以采用目估法或经纬仪法穿线，如图9-3，适当调整各点，使其位于同一条直线АВ上。4）定交点如图9-4，当相邻两直线АВ、СＤ测设于实地后，即可延长直线交会定交点(JD)，其操作步骤如下：①将经纬仪安置在Ｂ点，盘左瞄准А点，倒转望远镜沿视线方向，在交点JD点附近，打下两个木桩，俗称骑马桩，并沿视线方向用铅笔在两桩顶上分别标出和。②盘右仍瞄准A点后，再倒转望远镜，用与上述同样的方法在两桩顶上又标出和。第二节道路中线测量第九章道路工程测量③分别取与、与的中点并钉上在两桩上钉上小钉得、两点④用细线将、两点连接。（这种以盘左、盘右两个盘位延长直线的方法称为正倒镜分中法。）⑤将仪器搬到C点，瞄准D点,同法定出c、d两点，拉上细线。⑥在两条细线交点出打下木桩，并钉上小钉，即为交点JD。图9-4（2）拨角放线法根据在地形图上定线所设计的交点坐标，反算出每一段直线的距离和坐标方位角，从而算出交点上的转向角，从中线的起点开始，，用经纬仪在现场直接拨角量距定出交点位置。如图9-5，N1、N2…为导线点，在N1安置经纬仪，拨角β1，量出距离S1，定出交点JD1。在JD1安置经纬仪，拨角β2，量出距离S2，定出JD2。依次可定出其它交点。第二节道路中线测量第九章道路工程测量图9-5这种方法工作效率高，是用于测量控制点较少线路，缺点是放线误差容易积累，因此一般连续放出若干个点后应与初测导线点闭合，以检查误差是否过大，然后重新有初测导线点开始放出以后的交点。方位角闭合差≤±40″，长度闭合差≤1/5000。2.转点的测设当两交点间距离较远但尚能通视或已有转点需加密时，可采用经纬仪直接定线或经纬仪正倒镜分中法测设转点。当相邻两交点互不通视时，可用下述方法测设转点。第二节道路中线测量第九章道路工程测量（1）两交点间设转点如图9-6，JD4、JD5为相邻而互不通视的两个交点，ZD´为初定转点。将经纬仪置于ZD´，用正倒镜分中法延长直线JD4—ZD’至JD5´。设JD5´与JD5的偏差为,用视距法测定a、b，则ZD´应横向移动的距离e可按下式计算：（9-1）将ZD´按e值移至ZD。fbaaefbaaefbaaefbaaefbaaefbaaefbaaefbaaefbaae图9-6（2）延长线上设转点如图9-7，JD7、JD8互不通视，可在其延长线上初定转点ZD´。将经纬仪置于ZD´，用正倒镜法照准JD7，并以相同竖盘位置俯视JD8，在JD8点附近测定两点后取中点的JD8´。若JD8´与JD8重合或偏差值在容许范围之内，即可将ZD´作为转点。否则应重设转点，量出值，第二节道路中线测量第九章道路工程测量用视距法测出a、b，则ZD´应横向移动的距离e可按下式计算：fbaae（9-2）将ZD´按e值移至ZD。图9-7第二节道路中线测量第九章道路工程测量二、转角的测定线路从一个方向转向另一个方向时，偏转后的方向与原方向间的夹角称为转角，用表示。在线路的转弯处一般要求设置曲线，而曲线的设计要用到转角，所以，设计前必须测设出转角的大小。转角有左右之分，偏转后的方向在原方向的左侧称为左转角，反之称右转角，如图（9-8）。在线路测量中，一般不直接测转角，而是先直接测转折点上的水平夹角，然后计算出转角。在转折点上，通常是观测线路的水平右夹角，因此转角公式可按下式计算右，左，，180180180180右左，当，当（9-3）右夹角的测定，一般采用DJ6级光学经纬仪观测一测回，两半测回角度差不大于，在容许值内取平均值为观测结果。为了保证测角精度，线路还需要进行角度闭合差校核；高等级公路需和国家控制点连测，按附合导线进行角度闭合差计算和校核；低等级公路可分段进行校核，以3～5Ｋｍ或以每天测设距离为一段，用罗盘仪测出始边和终边的磁方位角。每天作业开始与结束须观测磁方位角，至少各一次，以便与根据观测水平夹角值推算的方位角校核，其两者之差不得超过2º。''40第二节道路中线测量第九章道路工程测量根据曲线测设的要求，在右角测定后，要求在不变动水平度盘位置的情况下，定出角的分角线方向（图9-9），并钉桩标志，以便将来测设曲线中点。设测角时，后视方向的水平度盘读数为,前视方向的读数为，分角线方向的水平度盘读数为。因则或2bc或2bac（9-4）此外，在角度观测后，还须用测距仪测定相邻交点间的距离，以供中桩量距人员检核之用。。因ba，则图9-8图9-9三、里程桩的设置为了确定线路中线的具体位置和线路长度，满足线路纵横断面测量以及为线路施工放样打下基础，则必须由线路的起点开始每隔20ｍ或50ｍ（曲线上根据不同半径每隔20ｍ、10ｍ或5ｍ）钉设木桩标记，称为里程桩。桩上正面写有桩号，背面写有编号，桩号表示该桩至线路起点的水平距离。如某桩至路线起点距离为4200.75ｍ，桩号为Ｋ4+200.75。编号是反映桩间的排列顺序，以9为一组，循环进行。第二节道路中线测量第九章道路工程测量里程桩分为整桩和加桩两种，整桩是按规定每隔20ｍ或50ｍ为整桩设置的里程桩，百米桩、公里桩和线路起点桩均为整桩。加桩分地形加桩、地物加桩、曲线加桩、关系加桩等。地形加桩是指沿中线地形坡度变化处设置的桩；地物加桩是指沿中线上的建筑物和构筑物处设置的桩。曲线加桩是指曲线起点、中点、终点等设置的桩；关系加桩是指路线交点和转点（中线上传递方向的点）的桩。对交点、转点和曲线主点桩还应注明桩名缩写，目前我国线路中采用如表（线路主要标志名称表）标志点名称简称缩写标志点名称简称缩写交点JD公切点GQ转点ZD第一缓和曲线起点直缓点ZH圆曲线起点直圆点ZY第一缓和曲线终点缓圆点HY圆曲线中点曲中点QZ第二缓和曲线起点圆缓点YH圆曲线终点圆直点YZ第二缓和曲线终点缓直点HZ表9-1第二节道路中线测量第九章道路工程测量在设置里程桩时，如出现桩号与实际里程不相符的现象叫断链。断链的原因主要是由于计算和丈量发生错误，或由于线路局部改线等造成的。断链有“长链”和“短链”之分，当线路桩号大于地面实际里程时叫短链，反之叫长链。路线总里程=终点桩里程+长链总和—短链总和四、圆曲线测设路线是由直线与曲线连接而成的，而连接不同方向路线的线路称为平面曲线，平面曲线又分为圆曲线和缓和曲线。重点介绍圆曲线的测设方法。圆曲线的测设一般分以下两步进行：第一步，先测设圆曲线上起控制作用的点，如:起点（ZY），终点（YZ）和曲中点（QZ）,这步称为圆曲线上主点的测设；第二步，在已测定的主点间进行加密，按规定桩距测设曲线上的其它各桩点，这步称为圆曲线的详细测设。1.圆曲线的主点测设（1）圆曲线测设元素的计算第二节道路中线测量第九章道路工程测量如图9-10，设线路交点（JD）的转角为圆曲线半径为（的设计可参考有关规定）。则圆曲线的测设元素可按下试计算；切线长（9-5）)2/tan(RT)2/tan(RT)2/tan(RT曲线长（9-6）)180/(RL外矢距（9-7）]1)2/[sec(RE切曲差（9-8）LTD2图9-10其中，用于主点测设，，，用于里程计算，在测设中，，，，一般是以和为引数，直接从曲线测设表中查取。，T，L，E，D，TTELD例9-1某线路交点（JD）转角α=45º00´，曲线设计半径R=200米，求切线长，外矢距及切曲差。TED解由式（9-5）、（9-6）、（9-7）、（9-8）可求出=82.84m=16.48m=157m=8.68mTLDE第二节道路中线测量第九章道路工程测量（2）里程计算交点（JD）的里程是经实地测量得出的，圆曲线主点的里程则由图9-10可知；ZY里程=JD里程-YZ里程=ZY里程+QZ里程=YZ里程-/2JD里程=QZ里程+/2(检核)TLD接前面例题，设JD点的里程为K1+573.36，求ZY、YZ、QZ三点的里程，并检核。JDk1+573.36-)82.84ZYk1+490.52+)157YZk1+647.52-)/278.5QZk1+569.02+)/24.34JDk1+573.36LLLTD第二节道路中线测量第九章道路工程测量主点桩号计算无误（3）主点测设将经纬仪安置在交点（JD）上，后视相邻交点或转点，沿视线方向量取切线长度，得曲线起点（ZY），并检查ZY点至相邻里程桩的距离，较差应在限差之内后并打桩。再将望远镜瞄准前视方向的交点或转点，沿此方向量切线长度，得曲线终点（YZ）。最后沿分角线方向量取外矢距，得到曲线中点（QZ）点。2.圆曲线的详细测设曲线的主点定出以后，还应沿着曲线加密曲线，才能将圆曲线的形状和位置详细地在地面上表示出来。圆曲线的详细测设就是测设除主点以外的一切曲线桩，包括一定距离的里程桩和加桩。圆曲线详细测设方法有多种，现介绍几种常用的方法。图9-111）偏角法偏角法是一种极偏角法是一种坐标定点的方法，是利用偏角（弦切角）和弦长来测设圆曲线的。图9-11所示，它是以曲线的起点（或终点）至任一待点的弦线与切线间的偏角，（即弦切角）和相邻点间的弦长来测设点的位置。11）偏角的计算采用偏角法测设曲线，一般采用整桩号法设桩，现设整弧段长为，与其相对应的弦长为。首尾两零弧长分别为、和中间几段相等的整弧长之和，即第二节道路中线测量第九章道路工程测量（9-9）弧长和所对的相应圆心角为及，可按下列公式计算21llnlL21,lll21,