《线路工程测量》PPT课件.ppt

第十一章第十一章 线路工程测量线路工程测量第一节第一节 概述概述 线路工程建设过程中中需要进行的测量工作，称为线路工程测量简称线路测量一、线路测量的任务1、收集资料2、初测3、中线测量4、测绘纵横断面图5、施工测量二、线路测量基本特点1、全线性2、阶段性3、渐进性第二节第二节 中线测量中线测量一、中线测量概述 线路的平面线型由直线和曲线组成，道路中线测量就是将直线和曲线的中心线标定在实地上，并测出起高程。它的主要工作包括测设中心线起点、终点、各交点（JD）和转点（ZD），量距定里程桩，测量线路各转折角，测设圆曲线等。二、交点和转点的测设1、交点的测设线路中线两相邻直线段延长线的交点称为线路的交点，用JD表示，它是中线测量的控制点。交点的测设一般采用以下两种方法。1）根据地物测设交点根据交点与地物的关系，直接测设交点。如图12.1所示，交点JD5的位置已在地形图上选定，在图上量取该点到两房角和电线杆的距离，利用距离交会即可得交点JD5的实地位置。2）根据导线点测设交点根据导线点的坐标和交点的设计坐标，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12.2所示，根据导线点D4、D5和JD12三点的坐标，计算出导线边的方位角4，5和D4至JD12的平距和方位角，用极坐标法测设JD12。2、转点的测设线路测量中，当相邻两交点不通视或直线较长，为便于量距、测角和定线，需要在相邻交点的连线或延长线上设置若干点，这些点称为转点，用ZD表示。1）在两交点间设转点如图所示，设JD2、JD3为相邻交点，互不通视，ZD为概略定出的转点位置。将经纬仪安置于ZD，用正倒镜分中法延长直线JD2ZD于JD3。如JD3和JD3重合或偏差值f在容许范围内，则ZD即为转点位置，应将JD3移至JD3，并在桩顶上钉小铁钉表示交点位置。当偏差值f超出容许范围或JD3不允许移动，则需调整转点位置。设e为ZD应横向移动的距离，仪器在ZD用视距法测出距离a、b，则将ZD按e值移动至ZD，再将仪器安置于ZD，按上述方法检验施测，直到符合要求为止。2）在两交点延长线上设转点如图所示，设JD7、JD8为互不通视的相邻交点，ZD为延长线上的初定转点。将经纬仪安置于ZD，盘左位置瞄准JD7，在JD8标出一点；盘右再瞄准JD7，在JD8又标出一点，取两点的中点得JD8。若JD8和JD8重合或偏差值f在容许范围内，即可将JD8代替JD8作为交点，ZD即为转点位置，否则应调整ZD的位置。设e为ZD应横向移动的距离，用视距法测出距离a、b，则将ZD沿与f相反方向移动e，即得新点ZD，再将仪器安置于ZD，重复上述方法检验施测，直到符合要求为止。三、线路转向角的测定和里程桩设置三、线路转向角的测定和里程桩设置1、转向角测量线路从一个方向转向另一方向时，偏转后的方向与原方向延长线的夹角称为转折角（亦称转角或偏角），用表示。如图12.4（a）所示，转角有左、右之分，顺时针方向偏转为右转角；逆时针方向偏转为左转角。在线路测量中，转向角通常是用经纬仪或全站仪通过观测线路前进方向的右角一个测回，较差满足规范规定后，再根据计算求得。当180时，为右转角，右=180-；当180时，为左偏转角，左=-180。由于曲线中点QZ的测设需要，在测定右角后，还需测设分角线方向C，2、里程桩的设置、里程桩的设置里程桩亦称中桩，桩上写有桩号，表示线路起始点沿线至该桩的水平距离。如某桩距线路起点的里程为1205.64m，则桩号记为K1+205.64。里程桩分整桩和加桩。整桩是桩号为整数而设置的里程桩。直线段一般按20m或50m，曲线上根据曲线半径R选择，一般5m、10m、20m，百米桩和公里桩均属于整桩，一般情况下应设置。加桩分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩。地形加桩是在中线地形发生变化点设置加桩；地物加桩是在中线桥梁、涵洞等人工构筑物处，以及中线与公路、铁路、地下电缆、管线等交叉处设置的中桩；曲线加桩是在曲线的起点、中点和终点等设置的桩；关系加桩是路线转点和交点上设置的桩。钉桩时，对于起控制作用的交点桩、转点桩及一些重要地物加桩（如桥、隧道位置桩）以及曲线主点桩均采用方桩，桩顶距地面约2cm，顶面钉一小钉表示点位，并在方桩一侧约20cm处用写明桩名和桩号的板桩设置指示桩。其他的桩一般使用板桩，直接将指示桩打在点位上，桩面要向路线起点方向，高出地面约15cm。里程桩的设置一般是在中线丈量的基础上进行，一般是边丈量边设置。丈量一般采用钢尺，简易公路可用皮尺或测绳。第三节第三节 圆曲线测设圆曲线测设 线路的平面线型由直线和曲线组成，道路从一直线方向改变到另一直线方向，一般用圆曲线连接。圆曲线形式如图。圆曲线的测设分为主点测设和详细测设。标定曲线起点ZY（称直圆点，也可用BC表示）、圆曲线中点QZ（称曲中点，也可用MC表示）和圆曲线终点YZ（称圆直点，也可用EC表示）称为圆曲线的主点测设；在圆曲线主点的基础上进行中桩加密，定出圆曲线上相应点位，准确地标定圆曲线的位置，称为圆曲线的详细测设。一、圆曲线主点测设一、圆曲线主点测设1、曲线主点参数计算如图，设线路交点的转角为，圆曲线半径为R，则切线长：圆曲线起点（ZY）或终点（YZ）至交点JD的长度，用T表示，即曲线长：圆曲线的曲线长用L表示，即：外矢距：交点JD1至曲线中点QZ的距离，用E表示，即：切曲差：两切线长与曲线长的差值，用D表示，即：2、圆曲线主点里程的计算、圆曲线主点里程的计算1）直圆点里程：ZY里程=JD里程-T2）曲中点里程：QZ里程=ZY里程+L/23）圆直点里程：YZ里程=QZ里程+L/24）检核计算：YZ里程=JD里程+T-D3、圆曲线主点的测设、圆曲线主点的测设将经纬仪安置于交点JD上，照准后方向的ZD或JD点，自JD沿视线方向量取切线长T，打下线路起点桩ZY；再照准前方向的ZD或JD点，又沿视线方向量取切线长T，打下线路终点桩YZ；然后沿分角线方向，量取外距E，打下曲线中点桩QZ。二、圆曲线的详细测设二、圆曲线的详细测设 在道路中线测量中，当圆曲线的主点桩测设完毕后，为准确标定圆曲线，还要按有关技术要求和规定的桩距在曲线主点间加桩。在曲线上加桩，通常有两种方法：a、整桩号法：即将曲线上靠近曲线起点（ZY）的第一个桩的桩号凑为整数桩号。然后按整桩距l0向曲线终点（YZ）连续设桩，这样设置的桩号均为整数桩号。b、整桩距法：即从曲线的起点（ZY）和曲线终点（YZ）开始，分别以桩距l0向曲线中点（QZ）设桩，所设置的中桩的桩号均为零桩号，因此应注意加设百米桩和公里桩。中线测量一般采用整桩号法，圆曲线详细测设主要方法有切线支距法和偏角法。1.1.偏角法偏角法 偏角法是以ZY或YZ为测站，以ZY点或（YZ点）的切线方向为起始方向的极坐标法。该法的测设参数是圆弧上任意一点i至ZY点或（YZ点）的弦长Ci及弦长方向与起始方向的夹角i。1)计算曲线上任意一点i的几何参数偏角 弦长弧弦差 式中l弧长；弧长l所对应的圆心角2）偏角法测设步骤如下：a.将经纬仪安置在曲线起点ZY上，瞄准交点JD，使水平读盘读数为00000；b.转动照准部（正拨），使水平度盘读数为1，沿此方向测设弦长C1，定出P1点；c.再转动望远镜，使水平度盘读数为2，沿此方向测设弦长C2，定出2点，依此类推，测设出P3、P4、，直到YZ点；d.作为检核，测设的曲线终点应与测设曲线主点时所定的YZ点重合，如不重合，其闭合查不得超过如下规定：半径方向（横向）：0.1m切线方向（纵向）：，L为曲线长由于存在测量误差累积的缺点，为提高测设精度，可将经纬仪安置在ZY和YZ点，分别向QZ点测设曲线，以减少误差的累积。2、直角坐标法（切线支距法）、直角坐标法（切线支距法）1）直角坐标系的建立如图，切线支距法以圆曲线的起点（ZY）和终点（YZ）为坐标原点，以圆曲线的切线为x轴，过起点（ZY）和终点（YZ）通过圆心的半径R为y轴，曲线上任意一点即可用x、y来表示。2）求曲线上任意一点i的坐标如图，曲线上任一点i的坐标为：其中i=1,2,3n。式中圆曲线上第i个中桩离开ZY或YZ的弧长；与相对应的圆心角。3）曲线上第i个中线点的里程li里程=ZY里程+lili=lA+l0（i-1）l0曲线中桩整桩间距（m）；lA离开ZY或YZ的第一个整桩号的弧长（m）。4）放样方法为了测设方便，避免支距过长，将圆曲线以曲中点（QZ）为界，将曲线分成两部分进行测设，测设步骤如下：a.根据曲线加桩的计算资料，沿x轴从ZY点或YZ点向交点JD方向用钢尺丈量x,定出各点xi的点位。b.在xi处用方向架（或经纬仪）定出ZY点或YZ点切线的垂直方向，在此垂直方向上丈量出yi,定出i点的位置；c.钉设i的里程桩；d.校核方法：丈量所钉设的各桩之间的弦长进行校核，如不符或超过容许范围，应查明原因，予以纠正。第五节线路纵横断面测量纵断面测量又称路线水准测量，它的任务是测定中线上各里程桩（简称中桩）的地面高程，绘制路线纵断面图，作为设计线路坡度、计算中桩填挖尺寸的依据。纵断面测量一般分两步进行。首先是沿线路方向设置水准点，进行高程控制测量，称为基平测量；然后是根据基平测量测得的各水准点高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。基平测量一般按四等水准测量的精度；中平测量只作单程观测，按普通水准测量的精度。一、基平测量一、基平测量1、线路水准点的设置水准点是线路高程测量的控制点，根据需要和用途可布设永久性水准点和临时性水准点两种。在一般地区应每隔5km布设一个永久性水准点；在线路起点、终点、大桥两岸、隧道两端以及需要长期观测高程的重点工程附近均应布设。临时性水准点的布设密度，应根据地形复杂程度和工程需要而定。在较短的线路上，一般每隔300m500m布设一点；在重丘陵和山区，每隔0.5km1km布设一个，在平原和微丘陵地区，每隔1km2km布设一个。此外，在中小桥梁、涵洞等地段均应布设。2、基平测量的方法 基平测量时，首先应将起始水准点与附近国家水准点进行联测，以获得绝对高程。在沿线途中，也尽量与附近国家水准点进行联测，以便获得更多的检核条件。若线路附近没有国家水准点，也可采用假定高程或有关规划要求的高程。采用四等水准测量的方法或光电测距三角高程的方法进行，其容许的高差闭合差 mm或 mm（式中L以km为单位，n为测站数），平差后得到各水准点的高程。二、中平测量二、中平测量中平测量是以相邻水准点为一测段，从一个水准点出发，用视线高法逐个测定中桩的地面高程，附合到下一水准点上。相邻水准点之间构成一附合水准路线。视线高程=后视点高程+后视读数转点高程=视线高程-前视读数中桩高程=视线高程-中视读数中平测量只作单程观测，一测段观测结束后，计算测段高差闭合差fh，若mm（式中L以km为单位），则符合要求，否则应重测。三、道路纵断面图绘制三、道路纵断面图绘制纵断面图既表示中线方向的地面起伏，又可在其上进行纵坡设计，是线路设计和施工的重要资料。纵断面图是以中桩的里程为横坐标、以其高程为纵坐标的直角坐标系中绘制。里程（水平）比例尺和高程比例尺和高程（垂直）比例尺根据实际工程要求选取。为了明显地反映地面起伏，一般取高程比例尺比水平距离比例尺大1020倍。如图所示。图的上半部分，从左至右绘有贯穿全图的两条线。细折线表示中线方向的地面线，根据中平测量的中桩地面高程绘制；粗折线表示纵坡设计线。此外上部还宜注有以下资料：水准点编号、高程和位置；竖曲线示意图及其曲线参数；桥梁的类型、孔径跨数、长度、里程桩号和设计水位；涵洞的类型、孔径和里程桩号；与其他线路工程交叉点的位置、里程桩号和有关说明等。图的下部表格，注记以下有关测量和纵坡设计的资料。1.在图纸左面自下而上各栏填写线型（直线和曲线）、桩号、填挖土深度、地面高程、设计高程、坡度和距离等。2.在桩号一栏中，从座至右按规定的比例尺注上各中桩的桩号。3.在地面高程一栏中，注上对应于各中桩桩号的地面高程，并在纵断面图上按个中桩的地面高程依次定出其相应的位置，用细直线连接各相邻点位，即得中线方向上的地面线。4.在直线和曲线一栏中，按里程桩号标明线路的直线和曲线部分。曲线部分用直角折线表示，上凸表示线路右偏，下凹表示线路左偏，并注明焦点编号及桩号，注明“R、L、T、E”等曲线参数。5.在上部地面线部分根据实际工程的专业要求进行纵坡设计。设计时，一般要考虑施工时土石方工程量最小、填挖方量尽量平衡及小于限制坡度等与线路工程有关的专业规定。6.在坡度与距离一栏内，分别用斜线和和水平线表示设计坡度的方向，线的上方注记坡度数值（按百分比注记），下方注记坡长。水平线表示平坡，不同的坡段以竖线分开。某段的设计坡度值按下式计算：设计坡度=（终点设计高程-起点设计高程）/平距1007.在设计高程一栏内，分别填写相应中桩处的路基设计高程。某点的设计高程按下式计算：设计高程=起点高程+设计高程起点至该点的平距8.在填挖土一栏内，按下式进行施工量的填挖土深度计算：某点施工量=该点地面高程-该点设计高程 式中求得的施工量的填挖土深度，正值为挖土深度，负值为填土高度。地面线与设计线相交的点为不填不挖处，称为“零点”。零点也给以桩号，可由图上直接量得，以供施工放样时是使用。四、道路横断面测量四、道路横断面测量道路横断面测量的主要任务是在各中桩处测定垂直于道路中线方向的地面起伏，然后绘成横断面图。横断面图是设计路基横断面、计算土石方和施工时确定路基填挖边界的依据。横断面测量的宽度，由路基宽度及地形情况确定，一般在中线两侧各测1050m，高程和距离准确到0.1m即可满足要求。1.测设横断面方向测设横断面方向 横断面方向一般采用方向架测设。1）直线横断面方向的测定）直线横断面方向的测定直线段上的横断面方向是与线路中线相垂直的方向。如图所示，将方向架置于中桩点上，方向架上有两个互相垂直的固定杆，用其中一个方向ab瞄准路线前方（或后方）的某一个桩，则另一方向cd所指方向即为该点的横断面方向。2）圆曲线横断面方向的测定）圆曲线横断面方向的测定曲线段上的横断面方向是与曲线的切线方向相垂直的方向，即过该点的半径指示方向。测定时一般采用求心方向架，即在方向架上安装一个可以转动的活动杆，并用一固定螺旋将其固定。2.横断面测量横断面测量横断面上中桩的地面高程已在纵断面测量时完成，只要测出各地形特征点相对于中桩的平距和高差，就可以确定其点位和高程。平距和高差一般用下述方法测定。1）水准仪皮尺法）水准仪皮尺法当横断面测量精度要求较高，横断面方向高差变化较小时，采用此法。施测时用皮尺分别测量出变坡点至中桩的平距，选择适当地方安置水准仪后，以中桩地面高程点为后视，读取后视读数，求得视线高程后，再分别在横断面方向的坡度变点处立标尺，视线高程减去各点前视读数，即得各点高程。2）经纬仪视距法）经纬仪视距法此法适用于地形困难、山坡陡峻的线路横断面测量。将经纬仪安置在中桩上，照准横断面方向，量取仪器高度，用视距测量的方法测量出各变坡点与中桩点的平距和高差。3）全站仪法）全站仪法 全站仪法的操作方法与经纬仪视距法相同，区别在于全站仪法是使用光电测距的方法测出变坡点与中桩的平距和高差。3、横断面图的绘制、横断面图的绘制横断面图一般采用现场边测边绘的方法，以便及时对横断面进行核对，也可采用现场记录，室内绘图的方法。绘图比例尺一般采用1：200或1：100，在毫米方格纸上绘图。绘图时，先在图纸上标定中桩位置，然后在中桩左右两侧按各测点间的距离和高差，逐一将变坡点标在图上，再用直线连接相邻各点，即绘出横断面的地面线。横断面图上还应绘出路基端面设计线。工程技术学院坐标数据点号点号XYHA1577.7661089.17638.040A2491.2121074.84435.910A3500.8271004.85335.026A4554.5791023.97737.313B1584.6691094.41638.190B2497.2911077.57236.219B3500.0001000.00035.000B4558.7231035.52637.534C1599.4611090.91238.195C2498.2431072.74936.212C3493.371995.91434.967C4570.1601033.33837.770