土木工程测量.11--线路工程测量课件

普通高等学校土木工程专业精编系列规划教材,土木工程测量主编王晓明殷耀国,目录,1绪论2水准测量3角度测量4距离测量5坐标测量6地形图基本知识7地形图测绘,目录,8地形图的应用9工程放样的基本工作10建筑工程测量11线路工程测量12桥梁工程测量13地下工程测量14变形测量,目录,下页,上页,11线路工程测量,目录,下页,上页,内容提要,能力要求,本章主要内容包括线路工程控制测量、线路中线测量、线路纵横断面测量、道路施工测量、线路竣工测量等内容。本章的教学重点为中线测量、线路纵横断面测量、道路施工测量等。教学难点为圆曲线、缓和曲线测设要素的计算、主点测设方法及详细测设的方法与计算公式；水准中平测量方法；路线纵断面图绘制及其分析等。,通过本章学习，学生能够基本掌握路线测量的过程、内容及要求，能够完成一般线路的控制测量、中线测量、纵横断面测量、线路施工测量和线路的竣工测量等工作。,11.1概述11.2线路工程控制测量11.3线路中线测量11.4线路纵横断面测量11.5线路工程施工测量11.6线路竣工测量习题与思考题,目录,下页,上页,11线路工程测量,线路工程是指长宽比很大的工程，包括公路、铁路、运河、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。为各种线路工程建设过程中所进行的测量工作称为线路工程测量，简称线路测量。,目录,下页,上页,线路测量的基本过程一般包括四个阶段：（1）规划选线阶段（2）线路工程的勘测设计阶段（3）线路工程的施工放样阶段（4）工程竣工运营阶段的监测,目录,下页,上页,线路的平面控制应采用GPS测量、导线测量、三角测量和三边测量等方法进行，并靠近线路贯通布设。,目录,下页,上页,目录,下页,上页,线路的高程控制测量，又称基平测量。主要是沿线路方向建立高程控制点，一般采用水准测量或电磁波测距三角高程测量方法，并靠近线路布设。,目录,下页,上页,高速公路和一级公路的高程控制测量应布设成附合路线，一般采用四等水准测量，四等水准测量的闭合差限差为平原、微丘区，重丘、山岭区或，铁路、二级及以下等级公路的高程控制测量的主要技术要求应符合表11-3的规定。,目录,下页,上页,光电测距三角高程测量的主要技术要求应符合表11-4的规定，观测的主要技术指标应符合表11-5的规定。,目录,下页,上页,线路工程的中心线由直线和曲线构成。,目录,下页,上页,11.3.1.1根据地物交会定点,目录,下页,上页,利用坐标的反算计算出相关的测设数据，按极坐标法、距离交会法、角度交会法等测设交点；或直接用全站仪测设出交点的实际位置。,目录,下页,上页,11.3.1.2根据导线点的坐标和交点的设计坐标测设交点,11.3.1.3穿线交点法,该方法的主要步骤为：放点、穿线、交点放点,目录,下页,上页,(2)穿线采用目估法或经纬仪视准法，通过比较和选择，定出一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线AB。,目录,下页,上页,(3)交点当两条相交的直线AB、CD在地面上确定后，即可延长直线进行交会定交点。,目录,下页,上页,11.3.2.1在两交点间设转点,目录,下页,上页,11.3.3.1路线转角的测定,当180时，为左转角，有：,目录,下页,上页,11.3.3,路线转角的测定及分角桩的设置,11.3.3.2分角桩的设置,若2个方向的水平度盘读数分别为a、b，则：分角线方向水平度盘读数为。,目录,下页,上页,11.3.3,线路交点、转点测定后，确定了线路的方向与位置，但仍不能满足后续设计和施工的需要，还需要从线路起点开始，沿线路方向以一定的距离在地面上设置一些桩来标定中心线位置和里程，称为线路里程桩（或称中桩、中线桩），里程桩分为控制桩、整桩和加桩。,目录,下页,上页,第十一章线路工程测量,目录,下页,上页,线路工程的中心线由直线和曲线构成，曲线又由圆曲线和缓和曲线组成。曲线的形式较多，其中，转弯处只设置圆曲线的曲线是最基本的平面曲线，简称单圆曲线。,目录,下页,上页,11.3.5.1单圆曲线主点要素及桩号计算,切线长：曲线长：外矢距：切曲差：,目录,下页,上页,11.3.5.1单圆曲线主点要素及桩号计算,单圆曲线主点桩号的计算及检核如下：ZY桩号=JD桩号-TQZ桩号=ZY桩号L/2YZ桩号=QZ桩号L/2=ZY桩号LJD桩号=QZ桩号D/2（检核）,目录,下页,上页,11.3.5.2主点测设,（1）测设曲线起点(ZY)在JD点安置经纬仪，后视相邻交点或转点方向，自JD点沿视线方向量取切线长T，定出ZY点，量取ZY点至最近一个直线桩的距离，与两桩号之差进行比较，不应超过限值，则打下曲线起点桩ZY。（2）测设曲线终点(YZ)经纬仪照准前视相邻交点或转点方向，自JD点沿视线方向量取切线长T，打下曲线终点桩YZ。但需要往返测量T进行核对。（3）测设曲线中点(QZ)沿测定路线转角时所测定的分角线方向，量外距E，打下曲线中点桩QZ。,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,当地形变化不大、曲线长度小于40m时，测设曲线的三个主点已能满足设计和施工的需要。如果曲线较长，地形变化大，则除了测定三个主点以外，还需要按照一定的桩距，在曲线上测设整桩和加桩。曲线点的间距：一般规定，R150m时，间隔20m设一曲线桩；50mR150m时，间隔10m；R50m时，间隔5m设一曲线桩。,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,按相同桩距在曲线上设桩，通常有两种方法。整桩号法:即将曲线上靠近ZY点的第一个桩的桩号凑整成的倍数的整桩号，然后按连续向YZ点设桩。这样设桩均为整桩号。整桩距法:即从曲线ZY点和YZ点开始，分别以桩距连续向QZ点设桩。这样设桩均为零桩号，应注意加设百米桩和公里桩。中线测量中一般采用整桩号法。,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,（1）偏角法长弦偏角法,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,（1）偏角法短弦偏角法,目录,下页,上页,【典型例题】【例11.1】已知一圆曲线的半径R=150m，曲线起点桩号为K4+075.88，曲线终点桩号为K4+171.18，桩距为20m，用短弦偏角法偏角法测设圆曲线细部点（转角为右转角）。（采用整桩号法设桩）,？,目录,下页,上页,解：计算各点的测设数据见表,目录,下页,上页,步骤：A、在ZY点置镜，照准切线方向，并使度盘读数为零；B、拨偏角04714，沿视线方向自ZY点起量取4.120m得曲线上点；C、拨偏角43632，沿视线方向自点起量取19.985m得曲线上点；D、同法可测设出其余各点，直至曲线中线，并与校核其位置；E、将仪器搬至曲线另一端，设置另一半，此时要注意拨角方向与前半曲线相反。,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,（2）切线支距法（直角坐标法）测设圆曲线,切线支距法，实质为直角坐标法。如图11-17所示，它是以ZY或YZ为坐标原点，以ZY（或YZ）的切线为x轴，切线的垂线为y轴。x轴指向JD，y轴指向圆心O。根据曲线上各点（x，y）测设曲线。,目录,下页,上页,11.3.5.3圆曲线的详细测设,（2）切线支距法（直角坐标法）测设圆曲线,为曲线上欲测设的点位，其坐标计算如下：,目录,下页,上页,（2）切线支距法（直角坐标法）测设圆曲线,目录,下页,上页,具体步骤：根据曲线加桩的详细计算资料，用钢尺从ZY点（或YZ点）向JD方向量取、等横距，得垂足、等点，用测钎作标记。在各垂足点、等处，依次用方向架（或经纬仪）定出ZY点（或YZ点）切线的垂线，分别沿垂线方向量取、等纵距，即得曲线上各加桩点。检验方法：用上述方法测定各桩后，丈量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。,11.3.5.3圆曲线的详细测设,（3）全站仪法当用全站仪测设圆曲线时，仪器可安置在附近已知坐标点或未知坐标的点上，操作极为简便。具有测设速度快、精度高、使用方便灵活的优点。这种方法首先得算出预测设点在某坐标系下的坐标。若在已知点上安置仪器，只需后视另外一已知点，输入待测设点坐标，即可开始测设。若未知点上架设仪器，称为全站仪自由设站测设，具体操作：首先建立一个坐标系，可以局部坐标系也可以整个路线的统一坐标系。如可以按切线支距法的方法计算出圆曲线上各点的坐标，然后在合适的位置自由选择一点O，在O点安置全站仪，按全站仪内置程序，后视ZY、QZ、JD、YZ等点，测出O点坐标，即可按全站仪极坐标法或全站仪坐标法测设出圆曲线细部点。,目录,下页,上页,11.3.6.1缓和曲线的概念及公式,回旋线的公式为：,回旋线上任意一点的曲率半径；,回旋线上任意一点到曲线起点的曲线长；A回旋线参数。,目录,下页,上页,11.3.6.2带缓和曲线的平曲线要素计算,带缓和曲线的平曲线基本组成是：直线回旋线圆曲线回旋线直线，而且通常圆曲线两端是对称的。,目录,下页,上页,切线增值内移值平曲线总长最大缓和曲线角度切线总长外距校正值,11.3.6.2带缓和曲线的平曲线要素计算,11.3.6.3带缓和曲线的平曲线主点桩号计算,目录,下页,上页,【典型例题】【例11.2】已知平原区某二级公路有一弯道，偏角右=152830，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。要求：计算曲线主点里程桩号。,？,目录,下页,上页,解：曲线要素计算,目录,下页,上页,主点里程桩号计算：以交点里程桩号为起算点：,目录,下页,上页,11.3.6.4带缓和曲线的平曲线主点测设,ZH、HZ、QZ点的测设与圆曲线主点测设方法相同，HY、YH点可根据缓和曲线起终点坐标，用切线支距法测设。,目录,下页,上页,11.3.6.5带缓和曲线的平曲线详细测设（1）切线支距法,在缓和曲线段任一点的坐标按下式计算,图11-20带缓和曲线的平曲线任意点坐标,对于圆曲线段部分,目录,下页,上页,【典型例题】【例11.3】用切线支距法详细测设【例11-2】中的平曲线。【例11.2】已知平原区某二级公路有一弯道，偏角右=152830，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。要求：计算曲线主点里程桩号。,？,目录,下页,上页,解：根据【例11.2】已计算出的数据计算测设元素如表：,同理可得出HZ到QZ点的测设元素。,目录,下页,上页,解：测设步骤如下,自ZH点起沿着切线方向分别量出（20.085m、40.084m、60.074m、69.976m、80.044m、99.969m、115.800m）各点，并用临时标志标定；在刚测设的临时点上测设直角，在垂线的方向上量出相应的，即得曲线上各点；再以HZ点起同法测设曲线的另一半。并将曲线上HY、YH、QZ点的桩位与主点测设时定下的控制桩相比较，以检查其位置误差是否符合要求。,目录,下页,上页,11.3.6.5带缓和曲线的平曲线详细测设（2）长弦偏角法（极坐标法）,测设缓和曲线部分：,（x，y均取第一项）,又因为,，所以,最后根据,得出,则YH点或HY点的偏角为,目录,下页,上页,11.3.6.5带缓和曲线的平曲线详细测设（2）长弦偏角法（极坐标法）,圆曲线各点的测设必须将仪器迁至HY点或YH点进行。所以只需定出HY或YH点的切线方向,其测设与前面讲述的无缓和曲线的圆曲线一样。其中：,置镜HY（YH），后视ZH（HZ），配盘为（正拨）或（反拨），旋转照准部使水平度盘读数为00000倒镜即为过HY（YH）切线方向，自此方向起拨角测设圆曲线直至QZ。,目录,下页,上页,11.3.6.5带缓和曲线的平曲线详细测设（3）全站仪法,该方法与单圆曲线的测设一致。,目录,下页,上页,11.4.1.1线路纵断面测量路线纵断面测量又称路线水准测量，是测定中线上各里程桩（即中桩）的地面高程，绘制路线纵断面图，供路线纵坡设计之用。分两步进行：首先是沿线路方向设置若干水准点，建立线路的高程控制，称为基平测量；然后根据各水准点的高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。,目录,下页,上页,11.4.1.1线路纵断面测量,(1)水准测量测量纵断面,每一站的各项计算依次按下列公式进行：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-中间视读数,目录,下页,上页,【典型例题】【例11.4】如图11-22所示的中平测量方法，已知BM5至BM6之距约为1Km，基平测得BM6高程为57.932m，要求中平测量精度为（mm），计算出中平测量记录表11-9中的中桩点高程。,？,目录,下页,上页,解：,最后,，,满足要求。,目录,下页,上页,11.4.1.1线路纵断面测量,（2）全站仪三角高程测量纵断面,全站仪三角高程测量，是在（导线）控制点上立仪器，在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用全站仪“三维坐标测量”功能，测出中桩处的地面高程。该方法可在中桩放样的时候同时进行。此方法的优点是不受地形起伏及高差大的限制，并能进行较远距离的测量。,目录,下页,上页,11.4.1.2纵断面图的绘制,纵断面图一般采用直角坐标系绘制，横坐标为中桩的里程，纵坐标则表示高程。常用的里程比例尺有1：5000、1：2000和1：1000几种，为了明显地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程比例尺大10或20倍，例如里程比例尺用1：1000时，高程比例尺则取1：100或1：50。,目录,下页,上页,11.4.1.2纵断面图的绘制,第十一章线路工程测量,目录,下页,上页,横断面测量任务是测定各中桩两侧垂直于中线的地面高程，绘制横断面图，供路基设计、计算土石方量及施工时放样边桩之用。测量时，按前进方向分成左右侧，分别测量横断面方向上各变坡点至中桩的水平距离及高差。,目录,下页,上页,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1550m。测量距离和高差一般准确到0.050.1m，检测互差限差应符合表11-10的规定。,目录,下页,上页,（1）直线横断面方向的测定,11.4.2.1测设线路横断面方向,目录,下页,上页,(2）圆曲线上横断面方向的测定,11.4.2.1测设线路横断面方向,目录,下页,上页,(2）圆曲线上横断面方向的测定,11.4.2.1测设线路横断面方向,若采用经纬仪测设横断面方向，如图，可首先在ZY点和YZ点上用经纬仪的角度交会法测设出圆心O点的位置，或者在道路转角的分角线上量取E+R，则得到圆心位置。然后在圆曲线上任意一点P上架设经纬仪，在圆心O点上立杆，瞄准O（或瞄准后倒转望远镜）方向，即为P点的横断面方向。,目录,下页,上页,(3)缓和曲线上横断面方向的测定,11.4.2.1测设线路横断面方向,测设时，在P点上架设经纬仪，照准ZH点，配置水平度盘为00000，顺时针转动照准部，使水平度盘读数为，则望远镜所指方向即为缓和曲线上P点的横断面方向。,目录,下页,上页,(1)标杆皮尺法,11.4.2.2路线横断面测量,目录,下页,上页,（2）水准仪皮尺法,第十一章线路工程测量,11.4.2.2路线横断面测量,目录,下页,上页,（3）全站仪法,11.4.2.2路线横断面测量,测量时，可以在中桩处架好仪器，对中整平后瞄准垂直于路线的横断面方向，指挥棱镜手在每个变化点处立杆，用全站仪的斜距测量模式即可自动测量出距离和高差（或直接测量高程）既可。同时也可以使用全站仪自带的对边测量功能，可以很方便的测量出所需数据。或者在任意一点架仪器，测量出每个变化点的坐标和高程，根据中桩坐标，即可求得中桩至坡度变化点的距离和高差。,目录,下页,上页,11.4.2.3横断面图绘制,目录,下页,上页,（1）控制点复测和加密控制点控制点的复测主要是检查它的坐标和高程是否正确。一般采用导线复测和水准测量复测。值得注意的是，有的施工单位在复测控制点时，只检查本标段的点，而忽视了对前后相邻标段点的检查，这样就有可能在标段衔接处出现路中线错位或断高。在实际工作中，应引起重视，必须和相邻标段的控制点闭合或附和，防止这种问题发生。,目录,下页,上页,（2）恢复中线测量道路中心线定测以后，一般情况不能立即施工，在这段时间内，部分标桩可能丢失或者被移动、破坏，同时为了检测设计数据的准确性，在施工前必须对设计桩点进行一次复测工作，以恢复道路中心线的位置，其方法与中线测量相同。,目录,下页,上页,（3）施工控制桩测设平行线法,目录,下页,上页,（3）施工控制桩测设延长线法,目录,下页,上页,（3）施工控制桩测设交叉法,目录,下页,上页,为了保证行车安全、顺适以及行车视距，在道路纵坡的坡度变化处竖向设置成曲线，这种曲线称为竖曲线。竖曲线又有凹形和凸形两种形式，顶点在曲线之上的为凸形竖曲线，顶点在曲线之下的为凹形竖曲线,目录,下页,上页,（1）直坡段设计高程的计算,上坡为正，下坡为负。,目录,下页,上页,其中为竖曲线上任意一点至竖曲线起点或终点的水平距离。,（2）竖曲线段设计高程的计算,相邻坡度线的坡度差,为“+”时，是凹竖曲线，为“-”时，是凸竖曲线。竖曲线长度,切线长度,中点竖距离,任意一点竖距离,竖曲线设计标高=切线标高竖距（凸取-，凹取+）,目录,下页,上页,（1）路基边桩测设,第十一章线路工程测量,计算法如果地面平坦，如图11-38所示，中桩到边桩的距离为,其中：b路堤顶面或路堑底面（含侧沟和平台）的宽度,m路基边坡系数,H路基填挖高度,目录,下页,上页,（1）路基边桩测设,图解法,地势比较平坦，横断面测绘精度较高时，可以在路基横断面设计图上直接量取中桩到边桩的距离，然后到现场用方向架（或仪器）定出横断面方向，用皮尺直接量出边桩的位置，钉上木桩。该方法优点为手续简单，速度快，适用于地形变化不大的地段。但当地形变化较大，横断面测量不够准确时误差较大。,目录,下页,上页,先估计边桩大致位置1点处（上坡）测出水平距离，高差，路基面到1点的高差为,（1）路基边桩测设,试探法（路堤）,在此高差时，中桩到边桩的水平距离应为,若D0向内移动，移动量略小于D；若D0向外移动；当D0.1m时，则可认为观测位置就是边桩的位置。,目录,下页,上页,先估计边桩大致位置1点处（上坡）测出水平距离，高差，路基面到1点的高差为,（1）路基边桩测设,试探法（路堑）,在此高差时，中桩到边桩的水平距离应为,若D0向内移动，略大于D；若D0向外移动；,目录,下页,上页,（2）路基边坡测设,用竹杆、绳索测设边坡O为中桩，A、B为边桩，CD=为路基宽度。测设时在C、D处竖立竹杆，于高度等于中桩填土高度H处C、D用绳索连接，同时由C、D用绳索连接到边桩A、B上。当路堤填土不高时，可挂一次线。当填土较高时，如图11-41(b)可分层