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公路施工测量讲义 前言 测量工作在工程中是非常重要的 因为工程从一开工到最后竣工验收 从始至终每一环节均离不开测量工作 同时测量工作也是一个很辛苦的工作 它需要有细心 耐心 责任心和吃苦耐劳的精神 应该说测量的精确快慢直接影响着工程的进度 质量以及成本 因此测量工作在工程中起着举足轻重的作用 为了能够更好地完善测量工作 今天组织大家到这里共同探讨和学习测量相关的技术和知识 希望大家在施工中或者是在培训过程中有疑问的地方及时提出来 大家集思广益 共同探讨 以使我们的测量工作更加规范化 标准化 能够更快捷 准确的去指导工程施工 现在我把我接下来要讲课的内容简单的罗列一下 如果大家对我所讲的内容感兴趣的请认真作一下笔记 有疑问的地方在私下里我很乐意和大家进行面对面的进行交流 因为时间的关系我所讲的内容可能比较空泛 大部分是一些框框 在此请大家原谅 今天我主要从六个方面进行介绍公路工程施工测量的方法和步骤 主要通过本人这几年的工作实践中的总结 即分为六章 第一章 公路工程施工测量的依据 第二章 公路工程施工测量的准备工作 第三章 公路工程施工控制点的复测和加密 第四章公路工程路基 底层 基层 面层施工测量 第五章公路工程施工测量技术 第六章互通式立体交叉匝道的平面放样 第一章公路工程施工测量概述第一节公路工程施工测量的依据公路工程施工测量 就是在公路施工过程中 利用现代测量技术和仪器设备 依据交通部颁发的有关公路施工技术规范和经过批准的公路施工设计文件 图纸 在公路施工过程中指导施工队伍进行公路铺筑的测量工作 实际上公路施工测量就是普通测量技术在公路过程施工中的应用 依据一 公路路基施工技术规范 公路路面基层施工技术规范 工程测量规范 简称规范 依据二 业主提供的公路施工设计图表 业主提供给施工单位的设计文件 其中施工测量方面的有 公路平面总体设计图 路线纵断面图 路基横断面图 主线路面结构图 路面横断面结构图 路基设计表 直线曲线及转角表 曲线要素表 导线点坐标表 埋石点成果表 逐桩坐标表以及边沟 排水沟 设计表 路基防护工程数量表 路堑及路堤 等 第二节公路工程施工测量的任务公路工程属于线性工程 所谓公路线性 简言之就是公路的面貌形象 它是有直线和曲线以及路面宽度 路堑 路堤等平面和高程要素组成的 公路工程施工测量的任务就是应用导线测量方法加密路线平面控制施工导线点 用坐标放样方法来控制公路的线性外观 用水准测量加密线路施工高程控制水准点 用水准测量 放样 方法来控制线路的纵向坡度和横向路拱坡度 从而指导施工人员顺利进行路基路面的施工 以确保公路工程的质量 第三节公路工程施工测量的工作内容公路工程施工测量贯穿公路施工全过程 施工前 施工中 施工结束都要进行施工测量 根据公路工程施工程序及进度 公路工程施工测量的工作内容包括 在施工前1 根据公路勘测初测导线点 在施工标段现场 结合线路实际情况加密公路施工导线点 2 根据公路勘测初测水准点 在施工标段现场 结合线路实际情况加密公路施工水准点 在施工过程中1 根据施工标段加密的施工导线点 在施工过程中用坐标方样等方法标定线路中桩 边桩等平面点位 以监控线路线形 直线及曲线 2 根据施工标段加密的施工水准点 在施工过程中采用水准测量 放样 方法标定线路中桩 边桩高程等 以监控施工中挖填高度和线路纵向高低以及横向坡度 在施工结束后 竣工 根据规范质量标准和道路设计的要求 用经纬仪 全站仪 水准仪 塔尺 钢尺等仪器工具检测路基路面各部分的宽度 高程 横坡及中线偏差等几何尺寸 公路工程施工通常是在一条狭长地带进行 故对测量技术的需求有其特殊性 但是公路工程施工测量技术并不复杂 均是常规的易操作的测量技术 然而问题不在于所应用测量技术的简易 而在于测量技术在线路施工中多次的重复操作 量大而繁 尤其是施工中的高程测量 如1km长的公路 每20m测设左中右三个桩位 则线路每结构层都要测300个点位高程 况且施工中随时都要补桩 这就要求施工测量员要有足够的耐心和细心 工作中千万不可疏忽大意 否则将为公路工程建设造成很大的损失 第四节公路工程施工测量对测量技术人员的要求对于从事公路施工的测量技术人员来说 准确的施工测量是保证公路施工顺利进行的关键 这就要求测量人员不仅能适应公路施工专业的特殊性 同时自身必须具备下列素质方面的条件 才能满足公路施工的要求 1 必须具备一定的测量专业知识和实际操作能力 能独挡一面 独立处理公路施工中遇到的有关测量方面的问题 在任何艰苦复杂的条件下 都能保证公路施工进度和质量要求 2 具备一定的路桥施工知识和排水 防护工程施工知识 能够协助公路施工员处理路桥 涵洞 通道 排水系统 边坡防护工程等施工中遇到的一些问题 3 公路工程施工大部分是在野外进行的 条件 环境都比较艰苦 要求测量人员身体健康 能适应野外生活 适应各种恶劣的气候 能吃苦 不怕累 能够在艰苦环境下坚持工作 有敬业奉献精神 4 要勇于负责 并勇于承担责任 忠诚守信 廉洁奉公 对于施工中出现的虚假 以次充好等不良行为 要敢于制止 以确保公路工程的质量 5 必须具备高度的责任心 公路工程施工测量所作的工作是公路施工的基础依据 测量工作过程中的任何一点疏忽和差错 都将影响施工的进度和质量 造成返工事故 因此施工测量人员必须要有高度的责任心 工作中要胆大心细 经常校核 发现问题 及时纠正 6 现代公路工程施工 机械化程度高 施工速度 进度都很快 因此要求测量人员必须及时放样 为此 施工测量人员必须会操作现代先进测量设备全站仪以及可编程的现代小型计算机 更甚者GPS 并要求具有熟练操作水准仪的技能 第二章公路工程施工测量的准备工作第一节资料收集通常情况下 公路施工测量应收集的设计文件图表主要有 1 公路平面总体设计图即路线平面图 路线地形图上设计的公路平面形状图 2 路线纵断面图 3 路基横断面图 4 路面横断面结构图 也叫路面结构图 5 路基设计表 6 直线 曲线及转角表 7 埋石点成果表 包括导线点成果表 水准点成果表 8 逐桩坐标表 9 路基标准横断面图 第二节现场勘察在施工队伍进驻施工现场后 技术人员应全面熟悉设计图表文件 在此基础上还应到施工现场勘察核对 其主要内容包括 1 搞清施工标段线路起点里程桩和终点里程桩的实地位置以及该标段四周地貌概况 以确定取土 弃土运输便道的位置及制定临时排水措施等 2 对照路线设计纵断面及横断面图察看沿线地形 搞清挖方 填方地段 3 查看公路沿线平面控制点位 交点点位和高程控制水准点位的实地位置完好程度 各点通视情况能否满足放样需要 4 查看公路设计定测时的中线桩点位情况 为恢复中桩作准备 5 考察该施工标段沿线应加密的施工导线 施工水准点的实地位置 并拟定联测已知导线点 水准点的方案 6 考察沿线盖板涵 通道 圆管涵 桥梁等附属构造物实地现状 拟定放样方案 经过实地勘察 如发现施工现场存在于设计图表文件不符的内容 应及时向业主或监理报告 并根据施工现场实况 拟定施工测量方案 第三节全面熟悉设计图表规范规定 公路路基施工必须按照已批准的设计文件进行 因此 在取得公路施工设计图表以后 必须对有关施工测量的那部分图表全面熟悉 做到心中有数 以便施工测量工作的顺利进行 一 全面熟悉 公路平面总体设计图 二 全面熟悉 路线纵断面图 三 全面熟悉 路线纵断面图 上竖曲线 超高缓和曲线的形式四 全面熟悉 路基横断面图 五 全面熟悉 路面横断面结构图 六 全面熟悉 路基设计表 七 全面熟悉 埋石点成果表 八 全面熟悉 直线曲线及转角表 九 全面熟悉 逐桩坐标表 综合上述 经过对各种图表的分析 一定要掌握如下要点 1 路面宽度 路基施工宽度 底基层施工宽度 基层施工宽度等 2 线路纵坡度 横坡度 填方边坡坡度 挖方边坡坡度等 3 变坡点所在的桩号 高程 4 竖曲线要素 半径 切线长度及外距 相邻直线的纵坡 5 圆曲线要素 半径 切线长度 曲线长度 外距以及ZY 曲中 圆直的桩号及坐标值 6 缓和曲线起点 终点桩号及坐标值 超高段设定的最大横坡度 7 施工段的已知导线点 水准点编号及实地位置可利用程度 8 该施工段的线性 直线还是曲线 9 该施工段全长 挖 填方段起终点里程桩号 10 路面结构层各层的厚度 11 该施工段内交点桩号 坐标 交点间距 交点边的方位角 12 该施工段线路 逐桩坐标 等 只有掌握了这些内容 才能顺利的开展施工测量工作 才能指导线路施工的顺利进行 也才能保证线路施工的质量 第四节公路工程施工测量的仪器设备及材料准备一 公路施工测量的仪器全站仪 用于导线测量 坐标放样 水准仪 用于水准测量 高程放样 经纬仪配测距仪 用于导线测量 坐标放样 对讲机 用于放样联络 二 公路施工测量的量具量具 钢尺 30 50m 皮尺 30 50m 小钢尺 可编程的计算器 标尺 水准尺 双面 一对或塔尺 3m或5m 尺垫 坡度尺 控制边坡 三 公路施工测量的材料材料 木桩或竹签 铁钉 钢钉 记号笔 油性 白灰 红布 铁锤 油漆 细绳 等 四 测量仪器的检验校正测量仪器在使用前应进行检验和校正 特别是水准仪使用前一定要进行水准管轴平行于视准轴的检验 校正 因为公路施工从施工开始到竣工 从路基到底基层 基层 沥青路面 或水泥混凝土路面 每施工一层都要频繁的使用水准仪测设标高 而测设标高的方法 则是采用前视法 这样测点距仪器常为不等距 因此水准仪必须满足这一条件 才能减小或清除因不等距而引起的高程误差 现在 扼要地介绍水准仪i角的测定办法 如图所示 将水准仪置平在二支水准标尺的中间 仪器距标尺约30米或40 米 前后大约等距离 读取标尺上的读数得到二点的高差值 搬迁仪器至二支标尺的一内侧或外侧均可 此时 仪器至标尺的距离分别为近距离的标尺只是几米 而远距离的标尺已是几十米 同样 测量这二点的高差值 如果二次测得的高差相等 说明仪器i角为零 高差不等就说明仪器存在着i角的误差 如 仪器在中间 读取A尺的读数a1 0962 B尺的读数b1 1062 仪器在一侧 读取A尺的读数a2 0835 B尺的读数b2 0933h1 1062 0962 0100h2 0933 0835 0098h 0098 0100 2mm按小角公式计算i角 i s 2mm 206265 60000mm 41 6 7 一般规定水准仪的i角误差不超过20 五 其他准备进驻现场后 应立即对收集的资料进行实地勘察核对 在弄清实地挖填方段的现状以及施工段导线点 水准点实地情况后 便着手进行施工场地清理工作 此时施工测量的首要任务就是对施工段的控制点进行复测和加密 并着手施工放样数据的准备 在这一切工作准备好以后 便可进行施工线路的放样 随后便开始施工段的开挖和填筑工作 另外我们还可绘制如a 施工进度一览图b 施工控制点平面图c 施工天气一览表d 并特别注意要记好每天的施工日志 第三章公路工程施工控制点的复测和加密第一节公路工程施工控制点的概述公路工程施工控制点包括平面控制导线点和高程控制水准点 导线点是公路施工过程中控制公路线性平面位置的重要依据 水准点的公路施工过程中控制公路路线高低的主要依据 也就是说 导线点的任务是把设计图上的 公路线性 放样到实地 水准点的任务是把设计图上 公路路线的高低 放样到实地 随后 施工队伍根据这个 放样 进行施工 由此可知 公路施工控制点对保证施工进度和工程质量有着密切的关系 因此 施工过程中应妥善保护这些点位 一旦发现损坏 必须立即恢复 公路工程是在一狭长的地带施工的 根据这一特点 公路施工的平面控制系统一般采用导线法布设 高程控制系统采用水准测量方法建立 施工单位所用的导线点 水准点的成果是由业主提供的 它是在设计勘测阶段布设的 所以施工单位进驻工地后 应到实地对这些点位认真勘察核实 一般来说 从路线勘察设计到路基正式开始施工 间隔时间都比较长 这期间在路线勘察设计阶段所布设的导线点 交点 转点 水准点难免损坏丢失 为了保证施工精度 满足施工需要 必须对业主提供的控制点进行复测和加密 第二节导线点的复测和加密施工导线点的加密前应对公路勘察设计定测阶段所布设的导线点进行复测 导线点的复测必须按照 公路路基施工技术规范 中有关条款规定的复测方法 复测仪器 复测精度等执行 前面以讲术 在这我将重点讲述导线点的加密 加密导线点的目的是为便于线路平面位置的放样 并保证施工精度 公路施工实践告诉我们 在公路施工过程中 需要多次恢复路线中桩及边桩 因为施工中每天都有可能破坏这些桩位 这就需要在挖填一定高度后 重新放桩以保证路线线形 在施工标段 布设合理的导线点位 能够方便而又准确的恢复中桩 边桩 公路施工实践证明 公路勘察设计阶段所布设的交点 导线点位在其分布和数量上都不能满足施工现场的需要 因此施工单位必须根据所施工标段的实际需要和实际地形来加密导线点 我们把加密的导线点称为施工导线点 有的也称为临时导线点 施工导线点的加密原则是从整体到局部 从高级到低级 因此施工导线点的起终点必须是设计单位提供的导线坐标成果 根据规范对加密导线点的要求 结合公路工程施工测量实践经验 下面介绍施工导线点的选点 布设方案 测设方法和计算方法 一 施工导线点的选点要求1 通视良好 实践中 施工导线点位一般都选在路堑堑顶的适当位置以及路线结构物附近 不易受施工干扰处 所布设的导线点既要保证导线点间能够通视 又要保证牢固 2 点位桩的编号要醒目 易识别 3 便于架设仪器 方便观测员操作 二 加密施工导线点的原则1 公路工程施工测量与其他测量工作一样 也必须遵循由高级到低级的原则 即必须从设计单位提供的导线点到施工导线点 2 施工导线点的坐标系统必须与设计单位提供的导线点的坐标系统一致 3 施工导线点起终点必须是设计单位提供的导线点 其测定结果的限差 应符合规范要求 4 施工导线点的测量精度必须满足施工放样精度 公路施工放样精度是依据规范规定的验收限差确定的 规范规定的质量标准见下表 土 石 方路基允许偏差 施工导线点的密度应满足施工放样的需要 实践证明 放样点若距控制点远 则放样不方便 且误差也大 放样时应一站到位 放样视距不宜超过500m 三 施工导线点的测设1 施工导线点的测设方案选择施工导线点的测设方案 应考虑如下因素 1 施工标段已知导线点的利用 及其相互间的通视情况 前后相邻标段导线点分布情况 利于选用与相邻导线点联测方案 2 施工标段的地形特征及障碍物影响通视情况 3 施工放样点的需求 适用于公路工程加密导线点的方案有 1 附合导线 2 闭特殊合导线 3 支导线 当施工标段只有一组起始数据时 可考虑选用闭合导线 当施工标段有两组起始数据时 可考虑选用附合导线 当需要 例如涵洞放样等可考虑选用支导线 所谓一组起始数据即一条导线边两个导线点的坐标已知 两组起始数据即两条不相邻的导线边四个导线点的坐标已知 2 施工导线点的测设方法导线测量实际上就是测量相互连接折线的夹角和边长 简言之就是测距和测角 图a附合导线 图abc分别是附和导线 闭合导线 支导线 只要用全站仪测出图中的转角和各边的边长 然后通过计算便可求得各导线点的坐标 全站仪 测距仪的操作请祥见各类仪器的说明书 在这不多说了 其中注意边长为平距 如测出的为斜边时应进行平距改算 图c支导线 图b闭合导线 为了提高测量的精度 我们应根据实际需要和现场条件出发 为了减少测量误差对放样点的影响 我们一方面可适当增加控制点的密度 缩小控制距离 这样即方便放样 又可提高精度 另一方面 在测量施工控制导线时 必须满足规范对导线点的测量精度 角度闭合差 为 16 n n是测点数 坐标相对闭合差为1 10000 由于观测角和边长不可避免的存有 所以计算结果就有角度闭合差和纵横坐标闭合差 用这种带有误差的坐标增量计算出来的导线点坐标也就存在有误差 为了消除这些误差 就要对观测角和坐标增量进行改正 这种改正工作就叫做导线测量平差计算 导线平差计算有严密平差和近似平差两种方法 公路施工导线测量采用近似平差方法 所谓导线测量近似平差 是将角度闭合差平均分配于各观测角 然后用平差角和导线边 平距 计算坐标增量 再对坐标增量进行改正 最后求得各导线点的最后坐标 导线平差的目的 就是为了消除测角 测边误差 并在平差后使测量结果的精度有一定的提高 具体的计算过程就不详细的阐述了 在这提醒大家一点在进行内业计算前一定要对外业导线测量记录手簿要进行200 的检查 保证所用数据准确无误 第三节水准点的复测和加密一 施工水准点的选点的要求1 施工水准点的密度 施工水准点的密度应保证只架设一次仪器就可以放出或测量出所需要的高程 公路施工实践告诉我们 在一个测站上水准测量前后视距最好控制在80m 超过80m则要转站才能继续往前测 如果多次转下去 误差便会因积累而增大 因此从实际出发 同时又为了能保证测量精度 施工水准点间距最好在160m范围内 在纵坡较大地段 水准点间距可根据实际地形缩短 施工实践证明 根据上述要求加密的水准点 完全可以满足施工进度的需要 同时又为高程施工放样带来了很大的方便 由于放样距离较近 也就保证了精度满足规范要求 2 施工水准点位布设地点 公路施工实践中 加密施工水准点位一般是布设在填方路段两侧20m范围内的高地上 与挖方段交接的山坡脚 适宜高填方 等易于保存的地方 当路基工程基本完成 挖方段的排水沟或坡脚砌体也已施工完毕 水准点位可布设在其水泥抹面上 埋设好的水准点要作好点标记 方便以后使用 3 施工水准点应埋设牢固 并妥善保护 施工实践证明 施工水准点自开工到竣工验收都发挥作用 所以点位一定要牢固 4 施工水准点位的编号要醒目 清晰 易识别 二 施工水准点的测设1 加密施工水准点的原则 1 加密施工水准点必须遵循由高级到低级的原则 即必须从设计单位提供的水准点到施工水准点 2 施工水准点高程系统必须与设计单位提供的高程系统一致 不得自行选择高程系统 3 施工水准点的起终点必须是设计单位提供的水准点 其测定结果的限差应附和规范要求 4 施工水准点的测量精度必须满足高程放样精度 5 施工水准点的密度应能满足高程放样的需要 实践证明 若放样点距水准控制点远 则测量误差大 故一站就应放出所需点位的高程 测量视距宜控制在80m以内 2 施工水准点的测量方案选择施工水准点的测量方案 应考虑如下因素 1 施工标段已知水准点的利用情况 前后相邻标段水准点的分布情况 利于选用与相邻标段水准点闭合方案 2 施工标段挖方段 填方段情况 施工初期先加密填方段施工水准点 随后挖方段工程进展 再在挖方段增设施工水准点 3 施工工程放样的需求 根据施工规范 结合实测经验 适用于公路工程加密水准点的施工方案有 1 附和水准路线 2 闭合水准路线 3 复测水准路线 即往返测水准路线 支水准路线 一般应采用上两种 3 施工水准点的测量方法施工水准点的高程用水准测量方法测定 水准测量就是利用水准仪 水准尺或塔尺测定点间高差的方法 只要知道一点的高程 就可计算出另外一点的高程 普通测量常用的水准测量方法有中间法 向前法 前视法 和复合水准测量法 根据公路施工特征 一般用复合水准测量方法来加密施工高程控制点 4 水准测量的注意事项水准测量操作简单 易学易会易操作 并且是高程控制中的最精确的方法 用水准测量方法测出的高程比任何其它方法 例如三角高程方法 精度都高 所以在各类工程施工中都采用此法控制高程 但是要快而准确的测出高精度的水准成果也并不容易 对于新手来说更易出错 工作中的粗心 大意和疏忽 都会发生错误 为工程建设带来损失 例如附和气泡没有完全吻合 尺子立的不垂直或前倾或后倒 立尺点变动等都会使测量结果产生错误 因此 在进行水准测量时 应集中精力 仔细认真 为了保证水准测量的质量 在进行水准测量作业时应特别注意 1 两点间应为偶数站 且前后视距应保持大致相等 2 仪器安置一定要稳妥 在松散的地方架设仪器 脚架一定要踩牢 来回走动照准标尺读数时不要碰动脚架 架设仪器尽量避免骑腿 随时检查脚腿螺旋有没有拧紧 3 测设施工控制水准线路 最好适用3m双面水准尺一对 用这种尺子 可当站校核所测两点高差是否正确 4 扶尺员一定要把尺子立在点位上 且要垂直 为避免尺子前后倾倒 左右歪斜 可在尺边挂垂球控制 5 读数时要果断 要稳 要准 切不可三心二意拿不定主张 而且不准凑数 6 转点要选在坚硬牢固处 若用尺垫一定要踩牢 转动尺面要提起尺子 7 用塔尺进行水准测量时 一定要每节到位 测量过程中要经常检查抽出的尺有没有降落 8 读数后必须立刻记在手簿上 不应记在心中或随便什么纸上 不准靠回忆补记 记录要整洁 清晰 真实 记错应重新记录 不得涂改 9 转站时 一定要检查本站记录 计算正确无误后才可挪动仪器迁站 10 为了避免仪器接受日晒 测量时尽量打伞 盛夏正午不宜进行水准测量 5 施工水准点的测量精度 施工水准点是施工高程放样的依据 只有保证了施工水准点的精度 才能保证施工高程放样的精度 所以应从施工放样的实际需要出发 为了满足高程放样精度 一方面我们可以适当合理的增加施工水准点的密度 应保证只架设一次仪器 就能放出或测出所需点的高程 这样 水准控制点与放样点的距离不应超过80m 既方便放样操作又能保证放样精度 另一方面 在测量施工水准控制路线时 必须满足规范规定的水准点闭合差 高速 一级公路为 20 Lmm L为水准路线长度 以km计 对于支水准路线L取单里程长度 二级一下公路为 30 Lmm L为水准路线长度 以km计 三 施工水准路线的计算公路工程施工实践中 施工水准测量计算采用水准近似平差法 在这不详细介绍了 只简单的介绍一下其计算步骤 1 仔细认真检查外业各项记录和高差计算值 如发现问题 应查明原因予以纠正 2 绘制外业测量水准线路草图 在草图上注明已知水准点名及高程 注明各相邻点间的实测高差和距离 标明水准线路测量往返测方向 3 在草图上进行水准线路平差计算 4 编制水准点成果表 第四章公路工程路基 底基层及基层 面层施工测量在这对具体的施工测量技术不做讲述 在第五章里我将详细介绍 关于公路工程路基 底基层 基层 面层 桥涵施工测量主要介绍一下具体我们的工作任务 一 路基施工测量的任务 1 按照设计要求 在施工现场监控线路的外貌形状 直线形 曲线形 超高形等 2 按照设计要求 在施工现场监控路基宽度 坡脚 堑顶 3 按照设计要求 在施工现场监控线路高低起伏 纵坡 横坡 指导挖 填高度 使其达到设计标高 从而避免盲目施工及超挖填及欠挖填 二 底基层 基层 面层施工测量的任务 1 控制线路外形尺寸 满足设计单位对路基以上各结构层的平面位置要求 2 控制线路纵断高程 横断高程 横坡 厚度 路面平整度 满足设计单位对路基以上个结构层的高程位置的要求 简而言之 底基层 基层和路面层的施工测量就是控制这些层面的平面位置和高程 第五章公路工程施工测量技术公路工程施工放样的主要任务是利用测量技术将设计图纸上的工程结构物的平面位置和高程在实地标定出来 作为施工过程中 检测工程构造物的几何尺寸 以实现从设计图纸到工程实物的质和量的转变 在公路工程中 工程结构物主要指路基 路面 桥涵 隧道及其附属结构物和排水构造物 在路基施工前 通过测量放样确定路线的中线桩 公路用地界桩 路堑坡顶 路堤坡脚 边沟等构造物的施工位置 在桥涵施工前 通过测量放样确定基坑开挖 敦台的施工位置 在隧道施工前 利用控制测量结果对隧道定向定位等都是通过测量放样来实现的 在施工过程中 通过测量放样对工程构造物外形几何尺寸进行控制和检测 及时修正偏差 以准确体现设计意图 在工程竣工后 通过测量对工程进行质量检查和验收 实践证明 精确的测量放样能准确控制施工质量和节约成本 因此 施工放样是工程施工过程中的重要一环 它贯穿工程施工的全过程 为此作为施工技术人员必须掌握好施工测量及放样的技术 随着社会的发展进步 现在公路施工测量放样中全站仪及自动安平水准仪的已经很是普及 平面点的放样一般情况下均采用坐标放样 只要在放样前将所需放样点位的坐标计算出来和掌握全站仪的使用 就已不存在任何问题 高程放样就更为简单了 在这我就不再多说了 下面主要向大家介绍几点关于计算的问题和容易出错的问题 一 平面直角坐标换算的方法如下图所示 设XP YP为P点在国家控制网坐标系中的坐标 x1P y1P为p点在工程独立控制网坐标系中的坐标 X0 Y0为工程独立坐标系原点0在国家坐标系中的坐标 为两坐标系坐标轴的夹角 如果一条边PM在国家坐标系中的坐标方位角为A 而在工程独立坐标系中的坐标方位角为 则 可按下式计算 A a当由工程独立坐标系中的坐标 x1P y1P 换算到国家坐标系中的坐标 XP YP 时 其换算共式为XP x1Pcos y1Psin X0YP x1Psin y1Pcos Y0当有国家坐标系换算到独立坐标系时 也可以使用上式 换算时应将式中的XP YP与x1P y1P互换 并且 a A 二 公路工程施工平面 高程控制的精度要求三边网主要精度要求 导线测量主要技术要求 公路平面控制等级 各等级水准测量的主要技术要求 光电测距三角高程测量的主要技术要求 三 平面控制测量的方法平面控制测量的方法除了我们常用的导线测量方法之外 我们通过利用先进的测量仪器也可通过其它简便的方法进行测量 下面介绍集中交会法 1 测角交会法1 前方交会法 1 按坐标正算公式计算P点的坐标XP XA DAPCOS APYP YA DAPSIN AP或XP XB DBPCOS BPYP YB DBPSIN BP 前方交会法 2 按余切公式计算P点的坐标XP XAcot XBcot YA YB cot cot XP YAcot YBcot XA XB cot cot 在运用此式计算时 三角形的点号A B P应按逆时针排列 其中A B为已知点 P为未知点 为了校核外业观测成果 并提高未知点的精度 一般应布设成三个或四个已知点的前方交会 对于测角交会 交会角 的大小会影响P点的定位精度 交会角 最好接近90 一般不应小于30 或大于120 2 侧方交会侧方交会法与前方交会法所不同的是 所测的两个角中 有一个角是在未知点上测的的 也即 角 我们只需算出 角 180 就可以按照前方交会法进行了 3 后方交会如下图所示 后方交会法是仅仅在未知点P点上设站 向三个已知点A B C进行观测 测出水平角 根据A B C三点的坐标和 角 即可计算出P点的坐标 根据已知点的坐标和观测角度计算cot cot YC YB cot YA YC cot XA XB XC XB cot XA XC cot YA YB 根据已知点的坐标和观测角及cot 计算参数NN YC YB cot cot XA XB 1 cot cot N YA YC cot cot XA XC 1 cot cot 计算两个N值作为检核 计算P点的坐标xP xC N 1 cot2 yP yC Ncot 1 cot2 后方交会 注意 后方交会中 过三个已知点所构成的圆称为危险圆如上图所示 未知点p位于危险圆上 所测的的角 均保持不变 故p点坐标为不定解 即使p点不再危险圆上 但距离危险圆较近 计算出的p点的误差也会较大 因此在实际工作中应多加重视 为了检核和提高p点的精度 通常在未知点p上向4个已知点进行观测 做两个后方交会的p点的坐标进行取平均值 2 距离交会法由于全站仪在测量工作中的广泛利用 于测角交会一样 距离交会法也可获得较高的精度 如下图所示 危险圆 由于A B两点的坐标已知 AB边的方位角 AB和边长S可通过坐标反算求得 由余玄定理可得 A arccos s2 b2 a2 2sb 而 Ap AB A于是XP XA bcos ApYP YA bsin Ap为了检核和提高p点的精度 通常采用三边交会法 分成两组进行计算取其平均值 四 公路平曲线简介所有公路平曲线都是有直线 缓和曲线 圆曲线进行组合而行成的 主要类型有 距离交会法 1 单交点平曲线包括单圆曲线 对称式带缓和曲线的圆曲线和非对称式缓和曲线的圆曲线 2 虚交点平曲线虚交点平曲线的类型和单交点一样 但计算时应注意虚交点的形式 常见的虚交点包括两点虚交点 三点虚交点 四点虚交点等 3 复曲线复曲线包括两种 一种是主曲线和副曲线之间没有缓和曲线段 第二中是主曲线和副曲线之间带有缓和曲线段 4 凸曲线凸曲线是两段缓和曲线段直接对接 在两段缓和曲线之间没有圆曲线段 5 回头曲线回头曲线有三种基形式 圆心角小于180 的小头线 圆心角等于180 的平头线和圆心角大于180 的大头线 五 卵型曲线上施工控制桩的坐标计算卵型曲线有前后两条曲线组成 前曲线的第一缓和曲线段和后曲线的第二缓和曲线段单独设置 前后曲线之间插入一段缓和曲线 下面主要讲述中间插入的不完整缓和曲线上的坐标计算 在计算前后曲线间的缓和曲线上任意点的坐标有两种情况 一是R1 R2 中间缓和曲线沿路线前进的方向曲率半径逐渐减小 二是R1 R2 中间缓和曲线沿路线前进方向曲率半径逐渐增大 考虑这两种情况 引进符号函数 第一种情况R1 R2 中间缓和曲线段上p3的坐标计算 如下图所示 Q为回线线的起点 0为过YH1的切线与所夹水平角 中间缓和段的长度为Lf前曲线的第一缓和段长度为Ls1 前曲线的圆曲线长为Ly1 后曲线的第二缓和段长度为Ls2 中间缓和曲线曲率变化率的C计算 C ABS LfR1R2 R1 R2 式中 Lf 中间缓和曲线长R1 R2 分别为前圆曲线和后圆曲线的半径 计算 0 0 Ls1 2R1 0 0式中 前曲线圆曲线所对圆心角 Ly1 R1 0 HY1的切线角 0 过HY1的切线与路线导线所夹角 Ly1 前圆曲线的曲线长 Ly1 YH1的桩号 HY1的桩号 计算p3点在ZH为坐标原点 以ZH JDA方向为X轴正方向 以过ZH的曲率半径方向为Y轴正方向的XY坐标系中的坐标 X X0 AcosT BsinT Y Y0 AsinT BcosT A l l0 l5 l50 40C2 B l3 l20 6C l7 l70 336C3 T 0 l20 2C式中 X0 Y0 YH1在XY坐标系中的坐标 l0 YH1到Q点的曲线长 l0 C R1l P3点到Q点的曲线长 l P3桩号 YH1桩号 l0 第二种情况R1 R2计算式雷同 虚拟测站法放样中线 六 虚拟测站法放样中线在涵洞 分离式立交等工程构造物施工放样中 有时按设计文件上给出的中心桩号进行放样时 在实地放出的位置不一定正好是水沟中间或路线交叉的中心 有时相差很大 往往要试算很多次 才能放出准确的位置 如果采用虚拟测站法则可以一次性准确的确定这些构造物的中心位置 如下图所示 架设予放样路线中心CD与某条道路的中心线交点为P 现在要求精确放出P点的位置并求出P点的桩号 第一种情况 设CD为直线段 在被交道路中心线上选择两点a b 或a1 b1 在A点设站测定a b两点的坐标 假设为a Xa Ya b Xb Yb 则被交道路中心线的方程为 Y Ya k X Xa a k为中心线的斜率 设CD直线的方程为 Y Y0 ka X Xa b 由上两式就可求出P点的坐标 由P点的坐标即可在A点设站放出P点的位置 同时可求得P点的桩号 第二中情况 设CD段为圆曲线 由曲线上任意点的坐标 Xi Yi 和曲线的半径R 可得圆曲线的方程为 X Xi 2 Y Yi 2 R2 c 将 a 式和 b 式联立求解可的P点的坐标 再求桩号 第三中情况 设CD段为缓和曲线同直线段和圆曲线段一样 将 a 式代入缓和曲线的坐标表达式中即可求得交点P的坐标和桩号 由于缓和曲线的坐标表达式是高次方程 所以不能直接求出解的坐标 必须采用二次插值法或二分法进行求解 七 道路加宽缓和段宽度的计算当加宽缓和段为直线过渡时 Bjx XBj LC当加宽缓和段为高次抛物线过渡时 Bjx 4 XBj LC 3 3 XBj LC 4 Bj式中 Bjx为加宽缓和段内任一中桩的加宽值 X为对应于Bjx的中桩到加宽缓和段起点的长度 LC为加宽缓和段 或缓和曲线段 的长度 第六章互通式立体交叉匝道的平面放样一 互通式立交的基本组成以完全互通式立交为代表 其基本组成包括跨线桥 或地道 主线 匝道 出入口和变速车道等 组成立交的基本单元是匝道 它是在立交处连接立交上下道路的单车道单方向的转弯道路 二 匝道的计算匝道的平面线形一般由直线段 圆曲线段和缓和曲线段所组成 我们把每一个曲线段称为一个曲线元 即匝道的平面线形是由直线元 圆曲线元 缓和曲线元组成 当每个曲线元的两段点坐标 曲线长度和曲线半径确定后 该曲线元元的形状和几何尺寸也就确定了 1 直线元的坐标计算如 a 图所示 设直线元的起点的坐标为X0 Y0直线的坐标方位角为 0 顺时针偏右为正 逆时针偏左为负 直线起点的里程桩号为S0 直线上任意一点的桩号为S 则该点的坐标为 X X0 S S0 cos 0Y Y0 S S0 sin 0图 a 2 圆曲线元的坐标计算如图 b 所示 设圆曲线元的起点坐标为X0 Y0 起点和圆曲线上任一点的切线的坐标方位角分别为 0和 两切线之间的夹角为 顺时针偏右为正 逆时针偏左为负 起点的里程桩号为S0 圆曲线上任一点的里程桩号为S 圆曲线的半径为R 由图可知 dx cos dsdy sin ds 0 因为当切线右转时 为正 切线左转时 为负 所以 令曲线右转时 R取正值 曲线左转时 R取负值 于是有 S S0 Rdx cos 0 S S0 R dsdy sin 0 S S0 R ds积分可的圆曲线元上任一一点的坐标计算公式为 X X0 R sin 0 S S0 R sin 0 Y Y0 R cos 0 S S0 R cos 0 3 缓和曲线元的坐标计算如图 c 和图 d 所示 图 b 回旋曲线的参数方程为 l C 式中 回旋线上任一点的曲率半径 图 c 图 d l 该点到回旋线起点Q 的曲线长度 C 回旋线参数 由图得 d dl l Cdl考虑到回旋线曲率半径增大方向与道路前进方向相反和相同两种情况 如图 c 和图 d 所示 引进符号函数 则 0ll Cdl SGN 0 l 2C l20 l2 SGN 0 又l l0 C C 0 C 0 0 令Re 0 0 称为该曲线的换算半径 则l l0 C Re所以 S S0 2Re 参照圆曲线元的计算方法 可的回旋线元上任一点的坐标计算公式 X X0 AcosT BsinTY Y0 AsinT BcosT式中 A l l0 l5 l50 40C l9 l90 3456C4B l3 l30 6C l7 l70 336C3T 0 l20 2C SGN 0 应当指出 在计算中只用于判定 0是否大于 同时还应注意曲线半径的符号 路线右转时取正号 左转时取负号 另外 曲线半径变化率C可按下式计算 C ABS S2 S1 1 2 1 2 式中S1 1和S2 2分别为回旋线曲线元两端点的里程桩号和曲率半径 当 1趋于无穷大时 则C ABS 2 S2 S1 当 2趋于无穷大时 则C ABS 1 S2 S1 谢谢大家