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浅谈公路施工过程中的测量(水准篇) 第一篇 概 述测量的工作在公路建设中的作用就像舵手一样，控制道路的方向与起伏，既与外形有关，和质量也有着莫大的关系。这篇文章就是总结我四年来的工作经验，如果能帮助更多的测量人员更好、更快、更轻松地完成工作，我也就满足了。测量离不开的工具有：水准仪、全站仪、Autocad、Excel、解析几何(高中水平)知识。基本上，如果掌握了这些工具，几乎所有的线形都可以放出来。各工具的使用我会在以后的章节中，在需要的时候讲解。大家也可以提前看一些参考书。第二篇 水准测量水准测量可以说是所有测量中的基础，如果你是一个测量员，你就不可能不会看水准仪或不知道什么是高程、读数、仪器高及三者的关系。水准测量的作用是保证路面的高低起伏与图纸吻合。第一节 水准仪调平水准仪不调平，一切都是空谈。我们先看看怎样调平。下图示意了怎样调平水准仪。 先跟据地势调整三个支脚的长度，使水准仪能大致水平。然后踩实任意两个支脚，留一个活动的便于调整。支脚的活动方向和圆气泡的活动方向的关系如上图所示。注意：如果地比较松软，在踩实最后一个支脚时会产生图中右下的情况，所以应预留一些富裕量。在全部三个支脚都踩实了以后再调节三个螺旋，将圆气泡调到中间既可。螺旋的转动和圆气泡的移动的关系如下图： 圆气泡调好后，如果是自动安平的水准仪，就可以直接读数了。如果是半自动的，刚需按一个按钮就行了。如果是需要调长气泡的，则有点麻烦，调平长气泡后再读。把U形气泡的两边调的越对称越好。第二节 水准仪的数据读数没什么好讲的，只要会看尺应该就会读数，关键就在于最后一位(毫米)的估读的准确性。有一点要注意的是：立塔尺时多少会有些倾斜(也许网肉眼看不出)，这会导致读数偏大，所以在估读拿不准时，我个人习惯于把数读小一点，例如：看着像1456.5，我会读1456，而不读1457(正确读数应是1.4565m，但在实际工作中只要自己明白其含意就行了，怎么读都无所谓，上文只是我个人的习惯)。使用水准仪的一个基本公式是：读数高程=仪器高一旦仪器立好，它的仪器高就不会变了，而立好仪器后要求仪器高就必需要有水准点，所谓水准点就是有高程信息的点，既通过读取这点的读数，再加上这点的高程，其和就是仪器高。水准点高程水准点读数=仪器高在用水准镜控制各层结构的施工过程中有下列公式：仪器高=目标点高程目标点读数由上述两个公式可得出下面的公式：水准点高程水准点读数 = 仪器高 = 目标点高程目标点读数这个公式就是施工过程中用的公式。图为各部分示意图。其中水准点的两个数据是已知的，目标点高程是已知的，只要目标点读数能达到计算出来的值，则目标点的实际高程就会符合它的理论值。在实际工作中会遇到一个与此相反的过程。举个例子：一、两个读数都是实际读取的，这时目标点高程会随着水准点高程的变化而变化，既水准点高程变大，目标点高程就会变大，反之亦然；二、在水准点高程无法改变而读数可改变的情况下，目标点读数实际读取，水准点读数会与目标点高程产生相同的变化。如果觉得乱，记住下面的话：目标点读数实际读，目标点高程随着仪器高变化而变化。想让目标点高程怎样变化，只要想办法让仪器高做相同变化既可。除此之外，可能还会有一些其他的情况发生，只要牢记上面的公式并跟据当时情况灵活应变都能迎刃而解。还有一种特殊的情况：就是测量时所用的尺可能是半截的，既尺底的数，标的不是0，而是其他数据。这时公式会变化：水准点高程水准点读数尺底数 = 仪器高尺底数 = 目标点高程目标点读数尺底数可以看出这种情况下，只要前后视都用同一把尺，就没有任何问题了。有时候，只知道水准点和目标点的高差，既水准点也只是一个参考点，这时只要变化一下公式就可以了。水准点高程目标点高程 = 目标点读数水准点读数第三节 目标高程点的计算所谓目标高程点，大多数情况下都是设计高程或跟据设计高程计算出的数据。请看下面两个公式：目标点高程 = 设计高程 结构层厚 横坡 目标点距路中的距离目标点读数 = 仪器高 设计高程 结构层厚 横坡 目标点距路中的距离注意横坡的方向，绝大多数情况下是路中高两边低，也有相反的，比如超高路段或个别设计(比如东丽湖情景大道就是中间低两边高，为的是把雨水收集到中间的绿化带中)。第四节 水准点的测设水准点的测设是一切水准工作的前提，水准点测设的不好，会影响整条路的修筑质量。一般情况下，在一个工程开工以前，设计单位会把水准点、导线点、路中点等重要的点交给施工单位，俗称交桩。而这些点往往不够施工过程中用的，需要加密，包括水准点和导线点。本节只讨论一下水准点的测设。首先要在全线范围内选好水准点的位置，并记录下来。注意：无论做什么工作，凡涉及到设点的过程，都要记好点之记。选水准点的原则是：点位要固定。至少保证在施工时期内不会丢失。我个人工作时一般都会选在台阶、矮墙、或在树上钉钉子。选位是还要注意，应尽量选在朝路的方向，还要注意能保证把尺立直，比如在树上钉钉子时，要选那些向路外歪的树，而且在立尺时，不要把尺靠在树上，因为看似竖直的树，从水准镜里看就不竖直了。选好的点要编号，并记录在本上，这个本非常重要，最已把所有前期测量的工作成果记在一个本上，一个工程一个本，别混淆了。所设的水准点要能覆盖整个工程的修筑范围，一个点的覆盖范围为，以该点为圆心，半径150m的圆。点设立完了后，下一步是要测这些点。这项工作最好是五个人完成：两个扶尺、两个看水准仪读数，一个记录并实时计算数据。所有水准点，头尾两个点应该是已知点，既交桩时设计方给的点。测相邻两个点的高差，为一个测站。一个工程有n个水准点，在测这些点时就会有n1个测站。每个测站的来方向的点为后视点，前进方向的点为前视点。每个测站的工作流程如下：一、前后视点都要立好塔尺，看水准镜的人把水准镜立在一个能保证前后视距差在5m以内的地方，这是为了把水准镜的竖直角造成的误差尽量地减少(前后视距可以通过分别读取前后视点上下丝的数值差获得，上下丝的读数差与实际距离差是1:100的关系，既读数差1cm，实际距离是1m)。二、两个人分别读取前后视读数，然后分别用后视数据减去前视数据，所得结果既为前视点与后视点的高程差。公式如下：后视读数 前视读数 = 前后点高程差 = 前视点高程 后视点高程读数后，两人的结果的差在3mm之内就可以了，进入下个测站的观测。如果大于3mm，则进行调整重新观测，直到数据符合要求，切不可弄虚作假。调整的内容有：重新确定立镜位置、重新立镜、两人换镜读数等。有点需要注意的是，有的书上要求两台水准镜的立镜高度应差10cm以上，我个人认为没那个必要，因为那个要求是为了让数据分开，表示从不同立镜高都能得出正确值，我认为只要数据对就可以了。当全部测站的工作都完成后，下面要做的是平差，其原理如下：一、假定测量过程中不存在误差，则有如下公式：第一个水准点的高程 第一测站的高差 第n1测站的高差 = 第n个水准点的高程二、考虑误差后，公式如下：第一个水准点的高程 （第一测站的高差 第一测站的误差 ） （第n1测站的高差 第n1测站的误差） = 第n个水准点的高程 n1个测站的误差总和三、平差的目的就是要消除第二个公式所有的误差，使第二个公式变为第一个公式，当然，这只是从理论上消除，为的是让工作顺利进行，但实际的误差并不会消除。平差的方法是：在第二个公式等号右边减去“n1个测站的误差总和”，等号左边每个测站减去“n1个测站的误差总和的n分之一”，如下所示：第一个水准点的高程 (第一测站的高差 第一测站的误差 (n1个测站的误差总和)/n) （第n1测站的高差 第n1测站的误差 (n1个测站的误差总和)/n） = 第n个水准点的高程 n1个测站的误差总和 n1个测站的误差总和即第一个水准点的高程 (第一测站的高差 第一测站的误差 (n1个测站的误差总和)/n) （第n1测站的高差 第n1测站的误差 (n1个测站的误差总和)/n) = 第n个水准点的高程需要注意的是，严格意义讲，每测站的平差量不应该简单的把误差总和取平均值，应该是测站距离越大，平差数越大，上述公式只是一个简单的算法，我个人认为，只要精度允许，用上述公式还是可以用的，因为施工测量的精度掌握不全在水准点的测设上，水准点再精，实际施工时不精也是没用的。施工精度参见各规范，水准点的测设满足规范即可，不用精益求精，施工讲究的是精度和速度并重，不可偏向一边，关键在于平衡，够用就好。另附跟据测站距离平差的公式：第一个水准点的高程 (第一测站的高差 第一测站的误差 (n1个测站的误差总和)(第一测站距离/n1个测站的总距离) (第n1测站的高差 第n1测站的误差 (n1个测站的误差总和)(第n1测站距离/n1个测站的总距离) = 第n个水准点的高程平差结束，下面要做的就是根据平差结果算出各水准点的高程，公式如下：第二个水准点高程 = 第一个水准点高程 第一测站的高差第三个水准点高程 = 第二个水准点高程 第二测站的高差以此类推第n个水准点高程 = 第n1个水准点高程 第n1测站的高差注：此高差是平差后的高差，并不是直接读数的结果，与上不同，下面皆如此。至此，水准部分的测量基本讲完了，有遗漏的地方还忘大家见谅，下面附上一张用excel编的自动平差水准点的表格，希望能对大家有帮助。附表：水准平差自动计算表 表格说明： 1、最外圈的数字和字母代表EXCEL里的行号和列号，单元格的表示以列号加行号的方式，例：A1、B19、E322、由两格合并成的