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第二章线路设计阶段的测绘工作§2-1线路设计的有关知识铁路、公路、输电线路以及输油(气)管道等均属于线型工程,它们的中线通称线路。一条线路的勘测和设计工作,主要是根据国家的计划与自然地理条件,确定线路经济合理的方案。线路在勘测设计阶段的测量工作,称为线路测量。线路测量是为线路设计收集一切必须的地形资料,并将所设计的线路中线测设于实地。线路设计除了地形资料以外,还必须考虑线路所经地区的工程地质、水文地质以及经济等方面的因素,所以线路设计一般分阶段进行,其勘测工作也要分阶段进行。本章主要介绍线路初测、定测、线路纵横断面测绘等方面的知识,本节先介绍铁路、公路、输电线路、输油(气)管道勘测设计的有关知识。一、铁路工程建设的一般知识根据我国《铁路工程技术规范》规定,铁路建设标准分为三级:Ⅰ级铁路——指在路网中起骨干作用的铁路,要求远期(运营10年后)年输送能力大于1000万吨(单车方向)。Ⅱ级铁路——指在路网中起辅助作用的铁路,要求远期年输送能力为1000~500万吨。Ⅲ级铁路——指在某一地区服务的铁路,年输送能力小于500万吨。1.铁路基本组成铁路主要是由路基、轨道、桥涵、隧道、站场等工程建筑物所组成的一项综合工程,此外还有附属的设备和房屋如行车信号、车站内的站台、天桥、地道、水塔等。2.铁路工程建设的基本程序铁路建设要经过勘测设计和施工的过程,建成后再交付运营。这些工作一般都由设计、施工和运营等部门分别承担。在铁路建成后,随着经济的发展和运量的增长,常常要对既有线进行加强和改建。方案研究是为了找出线路的可能方案和确定一些重要技术问题,提出初步选择意见。经过全面的分析比较后,提出方案研究报告。方案研究报告包括对线路可行的各个方案和主要技术标准,如限制坡度、牵引种类、运输能力等提出选择意见,并对工程费用提出初步估算。为了保证线路可以通行,需要对控制线路方向的局部重点地段(如跨越主要分水岭的各个垭口、长隧道或桥渡、严重地质不良地段以及地形复杂地段),深入现场进行调查研究,掌握确切的资料,以作为方案研究的依据。方案确定后,即下达勘测设计任务书,这时就要进行初测。初测是初步设计阶段的勘测工作。初测的主要任务是提供沿线大比例尺带状地形图以及地质和水文方面的资料。初步设计系由设计人员,在初测带状地形图上,研究线路的方向、坡度、曲线半径以及难易程度,选定一个经济合理的方案,线路位置和重大工程基本上要确定,以及确定主要技术标准。由于这项工作在室内进行,故称为纸上定线。在纸上定线之后,即可编制主要线路方案的详细纵断面图及有关线路比较方案的简明纵断面图。最后,进行工程费用概算。定测的主要任务是把初步设计中选定的线路中线测设到地面上去,测设时应结合现场的地形、水文、地质等实际情况尽量改善线路的位置,力求选出最经济合理的线路位置。并为施工设计收集资料。施工设计是根据定测资料对线路全线和所有个体工程做出详细设计,并提供工程数量和各种表报。施工设计中最主要的是线路的平面和纵断面设计。此外对桥涵、隧道、特殊路基以及车站等都要做出单独设计。3.铁路工程建设中的测量工作勘测设计阶段的测量工作有草测、初测和定测工作。在方案研究中,如无足够的地形资料,就要进行草测。初测时要进行线路平面控制测量、线路高程测量和地形测量。定测中要进行放线交点工作,中线的测设(包括直线和曲线的测设),纵断面测绘和横断面测绘。施工阶段测量的任务主要是保证各种建筑物能按照设计位置准确地建立起来。施工阶段的首项工作是进行“复测”。复测是为了检查线路的主要控制桩的正确性和补设缺损的桩橛。在施工前要做“固桩”和“护桩”工作,以保证施工过程中桩点不致丢失或便于随时恢复。路基施工前还要进行路基边桩的放样。在施工过程中要随时进行中线和高程测量,这些工作常常要反复进行多次,贯穿整个施工过程。各种工程结束后,则进行贯通全线的竣工测量。运营阶段,当对既有线路进行改建,修建复线时,都需要进行一系列的测量,其测量工作的特点是以既有线路为基础并对既有线路要作详细的测量。为了更新资料,对线路现状和沿线地形每隔一定年份要进行全线的测量,即所谓“旧线测量”。铁路测量按不同的工程来分,有线路测量、桥梁测量、隧道测量和站场测量等。铁路测量的特点是测量和设计工作紧密结合,如初测中的导线测量工作,同时又有选线的作用,定测的放线也有同样的特点。此外,铁路测量中测量和测设工作往往交错进行,如定测中为了进一步详细测绘地形资料供线路纵断面和横断面设计之用,首先要把中线测设到地面。二、公路工程建设的一般知识公路是指连接城市、乡村和工矿基地等,主要供汽车行驶,具备一定技术和设施的道路。按其重要性和使用性质,公路可划分为:国家干线公路(国道)、省干线公路(省道)、县公路(县道)以及专用公路等。1.公路等级公路根据其使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为25000~55000辆;六车道为45000~80000辆;八车道为60000~100000辆。其他公路为除高速公路以外的干线公路、集散公路、地方公路四个等级。2.公路的结构组成公路的结构组成主要包括:路基、路面、桥涵、隧道、路线交叉及沿线设施等。3.公路勘测设计阶段公路勘测设计根据路线的性质和要求,可分为两阶段设计、一阶段设计和三阶段设计。(1)两阶段设计两阶段设计为公路勘测的主要阶段,即通常一般公路所采用的勘测设计程序。分为踏勘和详细测量两个阶段。公路踏勘主要是了解线路所经地区的自然地理条件(包括地形、土壤、地质、水文以及气象等情况),选择线路的大致位置,为初步设计收集资料,进行初测、编制初步设计和工程概算。公路详细测量是全面深入地研究线路的各项情况,精确地测定线路的长度和位置,编制施工图和工程预算。(2)一阶段设计一阶段设计适用于技术简单、方案明确的小型公路工程。即进行一次详细的定测,据以编制施工设计和工程预算。(3)三阶段设计三阶段设计适合于技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或建设项目中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等。三阶段设计即初步设计、技术设计和施工设计三个阶段。技术设计阶段主要是对重大、复杂的技术问题,落实技术方案、计算工程数量,提出修正的施工方案,修正设计概算。其深度和要求介于初步设计和施工设计之间。不论采用哪种划分阶段设计,在勘测前都要进行实地调查,他是勘测前不可缺少的一个步骤,但不作为一个阶段。4.公路道路设计的基本依据公路道路设计的基本依据有设计车辆、设计车速、设计交通量、通行能力和服务水平等。公路工程建设中的测量工作与铁路工程建设基本一致,有初测、定测、施工测量、竣工测量等工作。三、输电线路工程建设的一般知识1.输电线路的分类与组成目前我国采用的各种不同电压等级有35、60、110、220、330、500kV。通常称35~220kV的线路为高压输电线路,330~500kV的线路为超高压输电线路。此外,担负分配电能任务的线路称为配电线路。输电线路按结构又可分为电缆线路和架空线路,架空线路与电缆线路相比有许多优点,如结构简单、施工周期短、建设费用低、散热性能好、输送容量大等。在此只介绍架空输电线路的组成。2.输电线路设计阶段输电线路设计,一般包括两个阶段,即初步设计与施工图设计阶段。3.输电线路工程建设的测量工作输电线路工程建设的测量工作包括距离测量与直线定向、架空输电线路设计测量、线路施工复测和分坑测量、基础的操平找正及杆塔检查、架空线弧垂观测及检查等。四.输油(气)管道工程建设的测量工作输油(气)管道工程建设的测量工作包括线路地形图测量、站场测量、距离测量与直线定向、断面测量、定位测量、架空管线及地下管(沟)道所进行的测量工作。五、线路测量的特点根据线路工程的作业内容,线路测量具有全线性、阶段性和渐近性的特点。全线性是指测量工作贯穿于线路工程建设的全过程。例如铁路、公路工程从项目立项、决策、勘测设计、施工、竣工图编制、营运监测等都需进行必要的测量工作。阶段性既体现了测量技术本身的特点,也是路线设计过程的需要。在不同的实施阶段,所进行的测量工作内容与要求也不同,并要反复进行,而且各阶段之间测量工作也不连续。渐近性说明了线路测量在项目建设的全过程中。历经了由粗到精、由高到低的过程。线路工程项目高标准、高质量、低投资、高效益目标的实现,必须是严肃、认真、全面的勘察和科学、合理、经济、完美的设计与精心、高质量施工等的完美结合。因此测量工作必须遵循“由高级到低级”的原则,分阶段、分先后循序渐进逐步实施,同时也必须顾及到典型工程对测量的特殊要求。各种线型工程的勘测设计工作有许多共同之处,其测量工作的内容和方法基本相同,只要掌握一两种典型线型工程的测量内容、方法及精度要求等,可举一反三,完成其他线型工程的测量工作。相比之下,以铁路、公路的勘测设计对测量的要求较高、较为全面和细致,故下面以铁路、公路为例介绍线路初测、定测等方面的测量工作。§2-2线路初测阶段的测量工作根据初拟方案,进行现场踏勘,踏勘过程中,应根据不同地形特点和实际情况,进行线路总体方案布设,对初拟的路线方案和比较方案进行调整或修正,确定路线走廊带,标出线路的走向和大致位置后进行初测。初测是铁路、公路设计中一个重要的勘测阶段,是初步设计的基础和依据,是初步设计阶段的测量工作。其外业为:线路平面控制测量、线路高程测量和地形测量。这些测量工作的具体做法在数字测图原理与方法、大地测量学等课程中已作了详细介绍,因此本节只对铁路、公路初测的特点作一些概述。一、线路平面控制测量控制测量:即平面控制测量和高程控制测量。是在已有交通规划路线,在实地也有了规划路线的基本走向的基础上,在相应的规划路线上进行测量。线路平面控制网的建立,可采用GPS测量、导线测量、三角测量、三边测量等方法。一、GPS线路控制测量目前,GPS定位技术已大量应用于布设各等级线路控制测量,施工放样等线路工程测量的各方面,它具有速度快、精度高、不要求点间通视等技术优势,显著地提高了线路工程测量的效益,改变了传统的线路测量作业模式和质量标准,成为线路测量的一种主要方法。按线路测量规范的规定,线路测量采用的坐标系要纳入国家大地测量坐标系。因此,线路的初测和定测导线必须与国家大地控制点联测,利用GPS测量加密国家四等大地点。用GPS静态相对定位法,可以为线路导线测量建立导线的起闭点。同时要顾及线路工程自身的特点和线路定线、施工放样对控制点加密的需要,应分级建立GPS线路控制网。为此可将线路控制网分两级布设:(1)建立边长较长的高一级的GPS线路首级平面控制网;(2)用常规测量技术进行线路导线测量,各段导线两端点应附合在高一级的GPS控制点上。GPS控制网的点位除满足GPS要求外,尚需考虑有利于后续用全站仪加密布设符合导线或施工放样的需要。GPS线路控制网的点位应选在沿线路方向离线路中线50~300m、稳固可靠且不易被施工破坏的范围内。一般每隔5km左右设置一对相互通视的、边长为500~1000m的GPS点。2.导线测量(1)导线点的布设要求导线测量应在GPS测量加密的国家大地点或首级平面控制网的基础上进行,首先要选择导线点位。这时应注意:①导线点宜选在地势较高的地方,且能前后互相通视;②导线点应选在开阔的地方,以便作为图根控制,进行地形测量;③导线点间的距离要适中,不宜大于400m和小于50m,即使地势平坦,视线清晰时,亦不应大于500m。若使用测距仪或全站仪时,导线点间的距离可增至1000m,并应在不远于500m处增设内分点。④导线点应尽可能接近将来的线路位置,以便为定测时所利用。⑤桥梁及隧道两端附近,严重地质不良地段以及越岭垭口处应设置导线点。在有比较线的地段,比较线按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ顺序编列。如Ⅰ比较线的里程桩号用ⅠC8DK4+167.05(ⅠC8表
本文标题:第二章-线路设计阶段的测绘工作
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