S317祁东河洲至白地市段公路改建工程测量放样-测量毕业论文

1 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目题目： S317 祁东河洲至白地市段公路改建工程测量放样 所所 在在 系：系：资源工程系 专业班级：专业班级：工程测量 14113 班 学生姓名：学生姓名：彭 志 斌 学生学号：学生学号：201101403024 指导老师：指导老师：喻艳梅 日日期：期：2014 年 5 月 10 日 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 2 摘要 测量的工作包括内业和外业，本文主要阐述外业的内容，即施工放线。测量 放样工作应遵循从整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。 通过控制测量， 建立起平面控制点和高程控制点与工程构造物特征点之间的平面 位置和高程的几何联系。但其实在一线施工的人员都知道一个潜规则，那就是搞 测量的师傅们是不会轻易得告诉你施工测量中的所用的公式， 因为那是他们的赚 钱法宝，说出来他就没得活干了，以至于在工地的测量施工人员很少能彻底搞清 楚施工放线中的来龙去脉， 为了保证工程质量及杜绝工程上出现这类恶略现象特 出此文. 关键词关键词：公路工程；施工放样；潜规则 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 3 目录目录 摘要.1 一、工程概况.4 二、工程施工测量内容.5 三、路基放样的基本原理.6 （一）路基路面设计的基本参数.6 （二）路基路面施工放样有关待求参数的计算.13 四、路基测量放样. 13 （一）路基边桩放样一般要求.13 (二）路堑开挖线放样.14 （三）路堤坡脚线放样.15 五、总结.18 六、参考文献.错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 七、致谢.20 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 4 一、工程概况一、工程概况 省道 S317 祁东河洲至白地市段公路改建工程分两段进行建设：第一段起 于河州镇汽车渡口码头，途径新卜子、上月塘、樟木、上湾、木堡、石头铺，于 归阳油木岭处与衡枣高速公路祁东连接线相交，全长 17.933km;第二段起于过水 坪衡枣高速祁东连接线，沿老路经龙眼塘、双桥、周家院、排家岭、下烟塘、刘 家祠、官家院子，终点白地市与国道 G322 线 K75+053 相交，全长 27.391km，完 全利用衡枣高速祁东连接线将两段路进行连接。改线路段全长 45.324km，投资 估算 30106.2 万元，工期为 2 年。 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 5 二、工程施工测量内容二、工程施工测量内容 公路施工前、施工中和竣工后所进行的这些测量工作称为公路工程施工测量。 公路工程测量的主要内容包括： 1、控制测量。在沿着路线可能经过的范围内，根据公路等级的要求，选用控制 网的方式。 和相应的控制等级，布设控制点和测定各控制点的平面位置和高程。 2、地形测量。以控制测量布设的控制点为基准，绘制路线带状地形图。 3、定线测量。常用的定线测量方法有：纸上定线和现场定线两种。 公路勘测规范(JTGC10 一 2007）规定：各级公路应在地形测量以后，采用纸 上定线，受条件限制或地形、方案较简单也可采用现场定线。 4、中线测量。通过直线和曲线（包括圆曲线和缓和曲线）的测设，将公路中心 线的平面位置用打桩的形式具体地标定在现场上，并测定路线的实际里程。 5、中线水准测量。中线水准测量，包括基平测量和中平测量两个方面。它的任 务是在公 路中线测量完成以后，测定中线上各里程桩的地面高程。 6、横断面测量。 测定中线上各里程桩处垂直于中线方向左右一定范围内的地面起伏状况。 桥涵测量。测定桥轴线的长度、桥位处的河床断面以及水文等，为桥梁方案选择 及结构设计提供详细、准确的数据。 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 6 三、路基放样的基本原理三、路基放样的基本原理 （一）（一）路基路面设计的基本参数路基路面设计的基本参数 在公路的中心施工控制桩恢复完成后，即可进行路基的土石方施工。路基 施工前，应首先在地面上把路基的轮廓表示出来，即把路堤坡脚点和路堑坡顶点 找出来，钉上边桩，同时还应把边坡的坡度表示出来，为路堤填筑和路堑的开挖 提供施工依据。 在进行路基路面施工放样以前应首先了解路基路面设计的基本参 数， 以便在进行放样测量时计算放样数据。路基路面的设计是在横断面测量的基 础上进行的，其中的设计参数主要包括路基宽度 B、路面宽度 b、排水沟宽度 s （梯形排水沟的边坡坡度）、填挖高度 h、路基路堑的边坡坡度 m、路基超高 和加宽等基本参数。 路基宽度 公路路基宽度是指行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡 车道、应急停车带时，还包括这些设施的宽度。如图 4-1 所示。 2、边坡率 公路的路基路面设计涉及填挖成型的路基边坡坡度，如图 4-2 所示，AD 是地 面线，BC 是设计路基顶面，h 是设计的填方高度，AB，CD 是路基的边坡。 路基边坡的坡度通常用 1：m 的形式表示， A BC D O O 1:m ii 1:m b h d a) O O B A C D ii h db s s 1:n b) 4-2 路 基 路肩行车道中间带 车道车道硬路肩土路肩 路缘带 中央 分隔 带 路 缘 带带 缘 路 行车道 外侧线车道分界线 外侧线 行车道 4-1 1:m 1:m 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 7 即： md h i 1 （4-1） h d m （4-2） 式中 m 称为边坡率，或称为陡度。 由式（4-2）可见，取 h=1m，则 d=m，即高差 h 是 1m 时，边坡水平长度 d 在数 量上等于边坡率。如图 4-3 所示，AB 的边坡率为 1：0.5，h=1m，则 d=0.5m。边 坡率越小，水平长度越短，边坡越陡。 3、超高 在图 4-2a）中，O 点是公路中心线在地面上的位置，O是中心线在设计路面 上的位置，B、C 是公路中心线两侧的路基边界点。根据路基路面的设计要求， 在公路直线段边缘点 B、C 处于同一高度，路面横断面由路中心向两侧略向下倾 斜形成双向横坡面，如图 4-4a)所示的阴影部分。但是汽车在曲线路段行驶，由 于曲线运行的离心力存在，汽车在这种路面上运行的稳定性将受到影响。为了保 证汽车在曲线段行驶的安全，在公路曲线半径小于表 4-1 规定的情况下，路基路 面设计曲线段的路面边缘点 B、 C 连线在曲线半径方向上形成倾角为的横坡面。 如图 4-4 所示，这时 B、C 两点之间的高差为： ibtgb2 （4-3） 式中：2为超高值，为超高角，i 为路面超高横坡度，b 为路面 BC 的设计 宽度。 0.5m 1m 1:0.5 A B 4-3 公路等级 计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020 极限最小半径(m)65040025012540012525060125306015 一般最小半径(m)10007004002007002004001002006510030 不设超高最小半径(m)55004000250015004000 1500 2500600 1500 350600150 各级公路最小平曲线半径 表4-1 高速公路一二三四 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 8 由于超高的存在，设计上 B、C 不在同一个高程面上，一般 B 点的超高值为- ，则 C 点的超高值为+。圆曲线段路面的设计超高值是常数，路面倾斜形成 单向横坡，如图 4-4b)所示。缓和曲线段的路面超高值随着在缓和曲线上的长度 的不同而变化，路面横坡倾斜由双向横坡面向单向横坡面逐步过渡。 4、加宽 汽车在平曲线上行驶时，需要比直线部分更大的行车宽度，当圆曲线半径小于或 等于 250m 时，在圆曲线段应按规定设置加宽，同时在曲线两端设置加宽缓和段。 曲线上的加宽值可从设计文件查取。 若圆曲线的加宽值为 B j，加宽缓和段内任一中桩的加宽值可按下式计算： 当加宽缓和段为直线过渡时： j c jx B L x B 当加宽缓和段为高次抛物线过渡时： jj c j c jx BB L x B L x B 43 )(3)(4 式中：Bjx：加宽缓和段内任一中桩的加宽值； x：对应于 Bjx 的中桩到加宽缓和段起点的长度； LC：加宽缓和段（或者缓和曲线段）的长度。 - B 2 C a) 内测加宽 R 缓和曲线段 圆曲线 直线段 单向横坡 b) 4-4 + b 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 9 （二）（二）路基路面施工放样有关待求参数的计算路基路面施工放样有关待求参数的计算 、公路用地面积的计算 1.公路用地面积的构成 图 4-5 所示是一段公路全景透视图，从图中可以看出，公路实际用地面积 包括：路基宽度及由边坡率所决定的填方路基（图 4-5 中的 AB 段）扩张面积， 公路排水沟面积，由边坡率决定的挖方路堑（图 4-5 中的 BC 段）开挖面积以及 路线转弯处的内侧加宽面积（如图 4-4b）等。图 4-6a)是路基路面设计的平面图， 公路用地面积包括在平面图中的 1、28 及 1、28所围成的区域内，这 是根据公路设计确定的基本用地面积。 如果在公路建设上顾及景观美化和绿带的 需要，还应在基本用地基础上增加绿化带等用地面积。 另外，城市道路用地范围具有上述公路用地的内容，同时根据城市规划建设 的需要，还应包括有行车道、人行道、绿带、停车带等部分的面积，如图 4-7 所 示。 平面示意图里程桩号 横断面示意图 k5+165.30 k5+180.00 k5+200.00 k5+220.00 k5+220.00 k5+255.40 k5+216.73 a)b) 1 A 1 2 2 3 3 D 4 B 4 5 5 6 6 77 8 8 C 9 A1 A2 4-6 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 10 2、用地边界位置参数的测算 1） 对称填高的用地边界点位置参数的计算： 如图 4-6a)所示， 地面 AD 平坦， BC 是以中线桩 O 为对称点的设计的路面，b 是路面设计宽度，m 是边坡率，h 是路基填筑高度（简称填高） 。对称填高的用地边界点位置参数，即离开中线桩 的距离 dd 为： mhbDbdd22（4-4） 2）对于挖低的路堑路段的用地边界点位置参数的计算：如图 4-6b)所示，地 面 AD 地势平坦，BC 是以中线桩 O 为对称设计的路面，s 是排水沟的宽度，h 是开挖的路堑深度（简称挖低） ，其它符号同图 4-6a)。对称挖低的用地边界点位 置参数 dd： mhsbdd22 （4-5） 3）不规则填挖地段用地边界点位置参数的测算，如图 4-8 所示，中线桩 O 附近是不规则地面。 解析法： 设立一个 hd 坐标系。如图 4-8 所示，h 轴（高差）在公路中心线点 O 的 垂线上，d 轴（横向距离）通过设计路面标高处 O。 设路面边界点 P 点的坐标为（h,d） ，并按公式求解。 据推证，P 点的坐标应满足下式，即 0 LAZ（4-5） 式中： d h Z 机动车道 人行道人行道 机动车道 非机动车道 非机动车道 4-7 bss h d 3R2R 5R O 4L 3L 2L 1L O R1R P左 P右 3 2R 1R 1L 2L 3L 4-8 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 11 m ddhh A 1 2323 mdh dhdh L 11 2332 解算式（4-5）得 LAZ 1 （4-6） 式中 h1、d1是路面边界点 1 的坐标，可从路面设计中得到的参数； h2、d2、h3、d3是地面点 2、3 的坐标，均是横断面测量得到的数据； h、d 是设计的填方路基（或者挖方路堑）边界点 P 的待求坐标，其中 d 的 绝对值是路堤（或者路堑）的边界点到公路中心线点的距离。 按上述坐标系计算时应注意：计算填方路基右边界点的坐标，或者计算挖方 路堑左边界点的坐标时，边坡率 m 应取负值。下面为了更加详细地说明计算方 法，给出计算示例。 如图 4-8 所示，计算结果见表 4-2。 图解估计：从图 4-8 可以看出，用地边界点 P左、P右的位置可利用作图的方 法求得： 以路面设计宽度 b 及边坡率 m 等参数为依据作边坡线，可得边坡线与地 面线的交点 P； 在图上量取中线点到 P 点的图上长度； 按绘图比例把图上长度换算为实际长度， 得到边界点距离路中线的实际距 离。 3、用地面积测算 测算公路用地面积（包括城市道路用地面积） ，可利用设计图纸的设计边界 线所围成的图形，按几何法或者利用求积仪求得。为了准确测算，一般公路面积 测算多用梯形法、解析法。 1）梯形法：如图 4-6a)所示，2、3、3、2四个边界点构成梯形，梯形的面 积： )(5 . 0 32 ddddA s 梯 （4-7） 式中 A梯是梯形 2332的面积；dd2、dd3分别是 22、33的边界宽度；S是 22 与 33的里程差。 2）按多边形面积计算公式，计算面积。这时应计算公路左右边界点的坐标， 表4-2 里程桩号 d(m)点号h(m)d(m) -14.02-0.41+4.864.93 -8.31-4.70+4.866.2 -7.81-1.98+4.8610.81 路边点坐标-7.5超高0.237.5 -13.062.969.41 5R 2R 3R 1R P右 k1+35.00 设计挖（或填）高差h +4.86边坡率 0.7 h(m) 右侧左侧 (P右) 9.41 点号 2L 3L 4L 1L (P左) 距离 7.71 (P左) 13.06 填（或挖）边界 点参数 横断面测量地面 点坐标 项目 3.01+4.86 2.08+4.86 1.02+4.86 超高-0.23 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 12 然后用下式计算面积。 n iii yyxS 1 11 )( 2 1 （4-8） 式中： ii yx ,是边界点的图上坐标。 、路基设计横断面面积的计算 图 4-6b)所表示各里程桩位路基设计的横断面示意图。从图中可以看出，横 断面面积涉及路基的填挖高度 （h） 、 路面宽度 （b） 、 排水沟宽度 （s） 、 边坡率 （m） 、 路面超高（）以及地面实际地面线，情况比较复杂。横断面的计算应根据不同 情况采取不同的方法。 1、对称的填高横断面面积的计算 如图 4-2a)所示，填高横断面面积 A 为： 22222 5 . 05 . 0)2(05.ibmhbhbihmhbbA（4-9） 2、对称的挖低横断面面积的计算 如图 4-2b)所示，挖低横断面面积 A 为： 222 22 5 . 0)(2 5 . 02)22()2(5 . 0 ibhhsmhbh ibhshmhsbsbA （4-10） 式中h 是排水沟的深度，i 是横坡度。 3、不规则填挖横断面面积的计算 根据横断面测量结果和路基路面设计参数（h、m、等） ，绘出不规则填挖 横断面图，如图 4-8 所示。显然这种不规则横断面图随着情况不同而异，以该图 为例， 横断面面积仍然可利用图中的边界线所围成的图形，按几何法或者利用求 积仪求得，也可利用图上的各个连接点的坐标按解析法公式（4-8）计算。如图 4-8 所示，根据测算结果及设计参数得出横断面各点得坐标及面积得计算结果列 与表 4-3 中。 、土石方的测算 公路土石方，指的是设计公路的填挖土石方。挖方段是指从天然地表挖除的 土石方；填方段是指填筑压实的土石方。一般地公路土石方的计算采用断面法， 即根据路基设计横断面面积及断面之间的距离求取土石方数量。 如图 4-6b)所示， 各个填、挖横断面面积为已知，横断面之间的距离可利用两端断面所对应的中线 里程桩号求得，则天然地表坡度相近的横断面之间的土石方 V 为： 表4-3 点名h(m)d(m)点名h(m)d(m) 4L1.02+4.87-7.815R-0.41+4.864.93 3L2.08+4.87-8.312R-1.70+4.866.2 P左7.71-13.06P右2.969.41 1L-0.23-7.51R0.237.5 L1-0.53-7.5R1-0.077.5 L2-0.53-7R2-0.077 L3-0.23-7R30.237 面积 左侧右侧 117.79 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 13 DAAV)(5 . 0 21 (4-11) 式中 A1、A2为相邻的两个填（或者挖）横断面的面积，D 是相邻的两个横断面 之间的距离。 比较精确的计算公式可采用棱台计算公式，即： )( 3 1 2121 AAAADV（4-12） 四四、路基测量放样、路基测量放样 （一）路基边桩放样一般要求（一）路基边桩放样一般要求 公路路基的边桩包括路堤的填宽边界点和路堑的开挖边界点。除此以外 在路基土石方施工以前还应把公路红线界桩和公路工程界桩也要在地面上标定。 路基填挖边界点是指路堤（或路堑）边坡与自然地面的交点。 公路红线界桩是指为保证公路工程设施的正常使用和行车安全，根据公 路勘测设计规范所确定的公路占用土地的分界用地界桩。 公路用地在土地管理中 属于公用地籍，界桩的设立将标明公路用地的边界范围，界桩之间连成的线称为 红线。公路红线界桩确定了公路用地的范围、归属和用途，具有保护公路用地不 受侵犯的法律效力。 公路工程界桩是根据公路设计的要求，标明路基路面、涵洞、挡土墙等 边界点位实际位置的桩位，如公路的路基界桩、绿化带界桩等。公路工程界桩有 时可能在公路用地的边界上，这种公路工程界桩兼有红线界桩的性质。 、公路界桩放样的基本要求 1、公路路基边桩和公路界桩放样以前，一般是先测设红线界桩，然后再测 设公路工程界桩。在公路规划勘测以及初测定测的过程中，公路主管部门应与当 地被征用土地的有关部门协商确认公路红线界址以及红线走向所确定的公路用 地范围，办理土地征用手续。测设红线界桩确认土地征用范围，此后按公路设计 文件所设计的位置测设公路工程界桩。 2、根据界桩的性质和用途设立标志。红线界桩属于混凝土柱型永久性界桩， 要求埋设稳固，长期保存。公路工程界桩，若没有兼用红线界桩的用途，则属于 实用性界桩，用于指示公路修筑的位置。 3、伴随公路施工过程及时准确测设界桩。由于公路路面等级的差异，公路 路面的结构层次的等级类型各不相同，公路界桩的测设往往不是一次完成的，而 是通过多次测设实现的。在较高等级的公路施工中，一般有填挖土方阶段的界桩 测设；在铺筑路基路面阶段有各结构层的界桩测设，有路基各结构层、绿化带等 的界桩测设。 这些界桩的测设为不同等级的公路施工提供准确的平面位置和标高 位置，伴随公路施工的不断深入而完成。 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 14 （二）路堑开挖线放样（二）路堑开挖线放样 所谓开挖线，即几个路堑横断面的边坡的堑顶的连线。挖掘机根据此线向 下开挖作业。 图 4-1 是省道 S317 祁东河洲至白地市段公路改建工程设计单位提供的 K1+120 挖方路基横断面图。图中,A 是左坡顶、D 是右坡顶。只要在实地放出挖线段每个 横断面的左、右坡顶桩，这些坡顶桩的连线就是开挖线。现代公路挖方施工中， 多是采用先进的全站仪坐标法放出坡顶桩。采用这种方法，关键是在现场要先算 坡顶桩的坐标。下面介绍计算坡顶点位坐标的一种方法： 在挖方横断面图上，用比例尺量出坡顶至中桩的距离。 图 4-1 中虚线是图量平距和高差的方法。 图中，左坡顶至中桩平距图量高差是 31.38m，右坡顶至中桩平距图量是 19.0m。 选用可编程计算机，程序计算坡顶点坐标。 只要能计算出坡顶点 A、D 的坐标就可以用全站仪坐标法将左、右坡顶点放 到实地。 图 4-1 路埑横断面示意图 由于设计绘制的路基横断面图 与实地横断面有误差，所以放出的坡顶 点不可能一次到位，这就需要调整。 （1）在全站仪坐标法放出坡顶 A、D 桩的同时，用全站仪测高功能，测出 A 及 D 的实地高程 Ha、Hd。 （2）用下式计算 A 及 D 的实际平距：Da=（Ha-H 左坡脚）M+B/2+S+K 式中：Ha全站仪测出的 A 坡顶点的实地高程： H 左坡脚A 边坡的坡脚 设计高程；M挖方边坡比分母；B/2路面半幅宽度；S路埑边沟宽与 碎落台宽之和；K边坡平台。 本例中，Ha=128.40, H 左坡脚=116.67 则 Da=（128.4-116.67）1.25+13.00+2+2=31.66 （3）实地调整坡顶 A 的位置。 将实测计算的 Da 与图量 Da 比较，实测 D图量 D，在中桩至边桩方向线上内移， 反之，向外移。 湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）湖南工程职业技术学院毕业论文（设计） 15 （三三）路堤坡脚线放样）路堤坡脚线放样 路堤坡脚，就是路堤的边坡与原地面的交点。将几个路堤的坡脚串连起来， 就是路堤坡脚线。 1. 路堤开工坡脚放样技术操作步骤 路堤开工时的坡脚，就是路堤最低处的原地面与路堤边坡的交点。图 4-2 是衡枣 高速公路 B2 合同段内一段部分填方横断面。在图 K32+100 至 32+160 中，路堤左 侧开工时的坡脚是-连线；路堤右侧开时的坡脚是-连 线。路堤开工填土时，只要将左、右坡脚线示以醒目标志，现场施工员就可以指 挥填土。 下面介绍路堤开工坡脚放样操作方法步骤。 （1）计算路基中桩至坡脚点的距离: 计算公式:D=(H 边-H 坡脚)M+B/2 （2） 式中： H 边路基边桩设计高程； H 坡脚路基最下层坡脚桩实测高程； M路堤边坡坡度比的分母；B/2路基半幅宽 （3）根据路堤横断面图里程桩号，选用交点法计算坐标起算要素。 （4）选用编程计算机计算坡脚桩 XY 坐标值 （5）采用全站仪坐标法实地放出坡脚桩 （6）同法计算其余各坡脚桩至中桩距离，计算出个坡脚桩坐标，用全站仪坐标 法实地放出各坡脚点，然后将相邻坡脚点串连起来，示意醒目标志指导填土作业 进行。 2. 路堤上填过程中的坡脚全站仪放样技术操作步骤 填方路堤的坡脚，随着填土工程进度，填土高度逐渐降低而路堤宽向内收紧。当 填至路基设计高程，填方高度为零时，坡脚亦为零。因此，在填方施工中应随着 工程进度而控制填方的坡脚。 实践中，常采用全站仪坐标测高法控制填方施工中的坡脚。下面介绍这种方法的 操作步骤： （1）当最底层坡脚放样后，每填高 2-3m，用全站仪坐标法复放路堤中桩和左、 右边桩。 （2）在全站仪坐标法复放路堤中桩和左、右边桩的同时，用全站仪测高功能测 出填筑面中桩和左、右边桩实地高程(见图 4-3 中 Ha Ho Hb). （1）用下式计算中桩至坡脚桩的平距； D=(H 边设-H 边测)M+B/2 式中：H 边设路基边桩设计高程；H 边测同一边桩实测高程；M路堤 边坡坡度比的分母；B/2路基中桩至边桩的距离。 （2）根据路基横断