第十二章 线路测量与桥梁隧道施工测量.ppt

第十二章线路测量与桥梁、隧道施工测量,本章摘要在前面讲述施工测量基本工作的基础上，本章着重介绍在管道工程及道路工程中常用的线路测量方法，包括曲线测设、纵横断面测设，以及桥梁和隧道施工测量。,12.1线路测量概述12.2线路测量的基本过程12.3中线测量12.4圆曲线里程桩测设12.5线路纵、横断面测绘12.6线路工程施工测量12.7管道施工测量12.8隧道工程施工测量12.9桥梁工程施工测量,12.1线路测量概述,线路工程建设（如铁路、道路、输电线路等）过程中需要进行的测量工作，称为线路工程测量，简称线路测量。,线路工程测量：,1、收集规划设计区域各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地质以及控制点等有关资料2、根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路线走向，编制比较方案等初步设计。3、根据设计方案在实地标出线路的基本走向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量,12.1.1线路测量的任务和内容,4、结合线路工程的需要，沿着基本走向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘点地形图。测图比例尺根据不同工程的实际要求参照表12-1选定5、根据定线设计把线路中心线上的各类点位测设到实地，称为中线测量。中线测量包括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等6、根据工程需要测绘线路断面图和横断面图。比例尺则依据工程的实际要求参照表12-1确定7、根据线路工程的详细设计进行施工测量。工程竣工后，对照工程实体测绘竣工平面图和断面图。,1、全线性：测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段2、阶段性：阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程中的需要3、渐近性：线路工程从规划到施工、竣工经历了一个从粗到精的过程,12.1.2线路测量的基本特点,返回,规划选线阶段线路工程的勘测阶段线路工程的施工放样阶段工程竣工运营阶段的监测,12.2线路测量的基本过程,返回,12.3中线测量,线路工程的中心线由直线和曲线构成。中线测量：通过线路的测设，将线路工程中心线标定在实地上。主要内容：测设中心线起点、终点、各交点（JD）、转点、量距和定桩，测量线路各偏角（），测设圆曲线等。,1、交点的测设路线的转折点称为交点，它是布设线路、详细测设直线和曲线的控制点。,12.3.1线路中线测量,1）根据地物测设交点根据交点与地物的关系测设交点,2）根据导线点和交点的设计坐标测设交点,注意：按上述方法依次测设各交点时，由于测量和绘图都带有误差，测设交点越多，距离越远，误差积累就越大。因此，在测设一定里程后，应和附近导线点联测。联测闭合差限差与初测导线相同。联测符合要求后，应进行闭合差的调整。,利用图上就近的导线点或地物点与纸上定线的直线段之间的角度和距离关系，用图解法求出测设数据，通过实地的导线点或地物点，把中线的直线段独立地测设到地面上，然后将相邻直线延长相交，定出地面交点桩的位置。其程序是（1）放点（2）穿线（3）交点,3）穿线交点法测设交点,当相邻两交点互不通视时，需要在其连线上，测设一点或数点，以供交点、测转折点、量距或延长直线时瞄准之用。这样的点称为转点（ZD）。,2、转点的测设,测设方法：1）两交点间设转点2）延长线上设转点,1)折角：两相邻导线边间的夹角称为折角，用表示。折角有左、右之分。2)转角（偏角）：当线路由一个方向朝另一个方向偏转时，偏转后的方向与原方向之间的夹角，称为转角或偏角。用符号表示，转角（偏角）有左、右之间，,3、测定转向角,或：后一边的延长线与前一边的水平夹角，称为转角。再延长线左侧的角称为左角，右侧的角称为右角。,若观测路线左角左，则转角可按下式计算：,3)转角与折角的关系若观测路线右角右，则转角可按下式计算：,在测定角后，一般要求测设并标定小于180折角的分角线方向C（见下图），以便日后测设线路曲线的中点。,用于标定线路中线位置的标志，称为中线桩，简称中桩。中桩标定线路的平面位置。此外，还需标柱从线路起点至该中桩的水平距离。标柱距离的中桩称为里程桩，故一般中桩又称为里程桩。在中线上从起点开始，按规定每隔某一整数设一桩，称为整桩。根据不同的线路，整桩之间的距离也不同，一般为20m、30m、50m等。在相邻整桩之间线路穿越的重要地物处（如铁路、公路、旧有管道等）及地面坡度变化处要增设加桩。加桩分为：地形加桩、地物加桩、曲线加桩、关系加桩,4、中桩测设,返回,12.4圆曲线里程桩放样,当线路由一个方向转向另一个方向时，必须用曲线来连接，如圆曲线、缓和曲线及回头曲线等。,一般分两步放样：第一步：先测设圆曲线的主点，即起点、中点和终点；第二步：在主点间进行加密，在加密过程中同时测设里程桩，也称圆曲线细部放样。,圆曲线是最常用的一种平面曲线，又称单曲线。,例：设某铁路圆曲线交点JD=K4+522.31m,以半径R=1200m，偏角=1049测设圆曲线，整桩间距，采用全站仪放样。,解：,1、圆曲线主点放样,1）主点参数计算,切线长,曲线长,外矢距,切曲差,2）曲线里程桩计算,3）主点测设将全站仪置于JD上，望远镜照准后视相邻交点或转点，沿此方向线量取切线长T，得曲线起点ZY，插上一测针。丈量ZY点至最近一个直线桩距离，如两桩号之差等于这段距离或相差在容许范围内，即可用方桩在测钎处打下ZY桩，否则查明原因，进行处理，以保证点位的正确性。用望远镜照准前进方向的交点或转点，按上述方法，定出YZ桩，并进行检核。,2、圆曲线细部放样,1）细部放样参数计算,距起点第一个里程,弧长,所对圆心角,偏角,弦长,距起点个里程,弦长,偏角,弧长,将全站仪安置在起点ZY上，后视JD点，使度盘读数为00000转动照准部，正拨（顺时针方向）使度盘度数为1，沿此方向从ZY点量弦长d1，定出曲线上第一个整桩1转动照准部，使度盘度数为2，量出弦长d2，以此类推，直到测设处各整桩点,2）细部点放样,返回,12.5线路纵横断面图测绘,线路纵断面测量又称为线路水准测量。任务：测定中线上个里程桩的地面高程，绘制中线纵断面图，作为设计线路坡度、计算中桩填挖尺寸的依据。,首先在线路方向上设置水准点，建立高程控制，称为基平测量；其次是根据各水准点高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。基平测量的精度要求比中平测量高，一般按四等水准测量的精度；中平测量只作单程观测，按普通水准测量精度。横断面测量是测定各中心桩两侧垂直于线路中线的地面高程，可供路基设计、计算土石方量及施工放边桩之用。,线路水准测量步骤,1、高程控制测量(也称基平测量)布设的水准点分为永久水准点和临时水准点，是高程测量的控制点，在勘测设计和施工阶段甚至工程运营阶段都要使用。因此水准点应选在地基稳固、易于联测及施工时不易被破坏的地方。水准点要埋设标石，也可设在永久性建筑物上，或将金属标志嵌在基岩上。,12.5.1纵断面图测绘,从一个水准点出发，逐个测定中线桩的地面高程，附合到下一个水准点上。相邻水准点间构成一条附合水准路线。,2、线路纵断面测量（也称中平测量）,绘制纵断面图：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。纵断面图是以中线桩的里程为横坐标，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（垂直）比例尺根据实际工程要求选取。,3、纵断面图的绘制及施工量计算,为了明显地表示地面起伏，一般取高程比例尺较里程比例尺大10倍或20倍。高程按比例尺注记，但要参考其它中线桩的地面高程确定原点高程在图上的位置。使绘出的地面线处在图上合适的位置。纵断面图一般自左至右绘制在透明毫米方格纸的背面，这样可以防止用橡皮修改时把方格擦掉。,某段的设计坡度值的计算公式为：,（12-7）,某点A的设计高程的计算公式为：,施工量填挖土深度计算公式：,式中求得的施工量的填挖土深度，正值为挖土深度，负值为填土深度。,计算施工量,零点：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，以供施工放样时使用。,任务：在各中心桩处测定垂直于中线方向的地面起伏，然后绘成横断面图，是横断面设计、土石方等工程量计算和施工时确定断面填挖边界的依据。,12.5.2线路横断面测量,横断面测量的宽度，根据实际工程要求和地形情况确定。一般在1550m，距离和高差分别准确到0.1m和0.05m即可满足要求。,直线段上的横断面方向，是与线路中线向垂直的方向。曲线上的横断面方向是与曲线的切线相垂直的方向。,1、测设横断面方向,直线段上横断面方向的确定,曲线上横断面方向的确定,横断面上中线桩的地面高程已在纵断面测量时测出，只要测量出各地形特征点相对于中线桩的平距和高差，就可以确定其点位和高程，平距和高差可用下述方法测定：（1）水准仪皮尺法（2）经纬仪视距法,2、测定横断面上点位和高差,根据实际工程要求，参照线路工程测图种类及比例尺（P177表12-1）确定绘制横断面图的水平和垂直比例尺。依据横断面测量得到的各点间平距和高差，在毫米方格纸上绘出各中线桩的横断面图。,3、横断面图绘制,返回,12.6线路工程施工测量,主要工作：恢复中线测量、施工控制桩、边桩和竖曲线的测设从工程勘测开始，经过工程设计到开始施工这段时间里，往往会有一部分中线桩被碰动或丢失。为了保证线路中线位置的正确可靠，施工前应进行一次复核测量，并将已经丢失或碰动过的交点桩、里程桩恢复和校正好，其方法与中线测量相同。其余各项施工测量工作，结合道路工程分述如下。,12.6.1施工控制桩的测设,中线桩在施工过程中要被挖掉或填埋。为了在施工过程中及时、方便、可靠地控制中线位置，需要在不易受施工破坏、便于引测、易于保存桩位的地方测设施工控制桩。有以下两种方法：,1、平行线法2、延长线法,12.6.2边桩的测设,1、图解法在线路工程设计时，地形横断面及设计标准断面都已绘制在横断面图上，边桩的位置可用图解法求得，即在横断面图上量取中线桩至边桩的距离，然后到实地在横断面方向上用卷尺量出其位置。,边桩：施工前，要把设计路基的边坡与地面相交地点测设出来，该点称为边桩。,边桩测设方法有：,解析法是通过计算求得中线桩至边桩的距离。在平地和山区计算和测设的方法不同。平坦地段、路堤和路堑边桩计算用下式：,2、解析法,路堤边桩至中线桩的距离为：,路堑边桩至中线桩的距离为：,式中：B-路基设计宽度m-路基边坡h-填土高度或挖土深度S-路堑边沟顶宽,山坡地段路基边桩测设在山坡上测设路基边桩，由右图可知，左、右边桩至中线桩的距离为：,返回,12.7管道施工测量,管道工程一般属于地下构筑物。在较大的城镇及工矿企业中，各种管道常相互上下穿插，纵横交错。因此在施工过程中，要严格按设计要求进行测量工作，并做到“步步有校核”，这样才能确保质量。,主要任务：根据工程进度的要求，为施工测设各种基准标志，以便在施工中能随时掌握中线方向和高程位置。,12.7.1施工前的测量工作,1、熟悉图纸和现场情况2、校核中线并测设施工控制桩3、加密控制点4、槽口放线,12.7.2管道施工测量,1、设置坡度板及测设中线钉2、测设坡度钉,12.7.3顶管施工测量,当地下管线需要穿越其它建筑物时，不能用开槽方法施工，就采用顶管施工法。在钉管施工中要做的测量工作有以下两项：1、中线测量2、高程测设,12.7.4竣工测量,返回,12.8隧道工程测量,12.8.1隧道工程测量概述隧道是线路工程穿越山体等障碍物的通道，或是为地下工程施工所做的地面与地下联系的通道。隧道施工是从地面开挖竖井或斜井、平峒进入地下的。,12.8.2地面控制测量,1、平面控制测量（1）直线穿线法（2）导线测量法（3）三角网法（4）GPS法2、高程控制测量,12.8.3隧道施工测量,1、隧道掘进方向、里程和高程测量,（1）掘进方向测设数据计算（2）洞口掘进方向标定（3）洞内中线和腰线测设（4）掘进方向指示,（1）洞内导线测量（2）洞内水准测量,2、洞内施工导线和水准测量,盾构法是隧道施工采用的一项综合性施工技术，它是将隧道的定向掘进、运输、衬砌、安装等各工种组合成一体的施工方法。其工作深度可以很深，不受地面建筑和交通的影响，机械化和自动化程度很高，是一种先进的土层隧道施工方法，广泛用于城市地下铁道、越江隧道等工程的施工中。,3、盾构施工测量,12.8.4竖井联系测量,12.8.5隧道竣工测量,返回,12.9桥梁工程施工测量,为了发展铁路、公路和城市道路工程等交通运输事业，在江河上修建了大量桥梁，有铁路桥梁、公路桥梁、铁路公路两用桥梁。陆地上的立交桥和高架桥也属于桥梁结构。这些桥梁在勘测设计、建筑施工和运营管理期间都需要进行大量的测量工作。桥梁按其轴线长度一般分为特大型桥（500m）、大型桥（100500m）、中型桥（30100m）和小型桥（30m）。桥梁施工测量的方法及精度要求随桥梁轴线长度、桥梁结构而定，主要内容包括平面控制测量、高程控制测量、墩台定位、轴线测设等。,12.9.1小型桥梁施工测量,1、桥梁中线和控制桩测设小型桥梁的中轴线一般由线路工程的中线来决定。,2、基础施工测量根据桥台和桥墩的中心线定出基坑开挖边界线。基坑上口尺寸应根据坑深、坡度、地质情况和施工方法而定。基坑挖到一定深度后，根据水准点高程在坑壁测设距基坑底设计面有一定高差（如1m）的水平桩，作为控制挖深及基础施工中控制高程的依据。,12.9.2大、中型桥梁施工测量,建造大、中型桥梁时，河道宽阔，桥墩在河水中建造，且墩台较高，基础较深，墩肩跨距大，梁部结构复杂，对桥轴线测设、墩台定位要求精度较高，所以需要在施工前布设平面控制网和高程控制网，用较精密的方法进行墩台定位和架设梁部结构。,1、平面控制测量,2、高程控制测量在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准点，用精密水准测量联测，组成桥梁高程控制网。,（1）过河水准测量（2）光电测距三角高程测量,3、桥梁墩台定位测量桥梁墩台定位测量是桥梁施工测量中的关键性工作。水中桥墩基础施工定位，采用方向交会法，这是由于水中桥墩基础一般采用浮运法施工，目标处于浮动中的不稳定状态，在其上无法使测量仪器稳定。在已稳定的墩台基础上定位时，可以采用方向交会法、距离交会法或极坐标法。同样，桥梁上层结构的施工放样也可以采用这些方法。,（1）方向交会法（2）极坐标法,4、桥梁架设施工测量桥梁架设是桥梁施工的最后一道工序。桥梁梁部结构比较复杂，要求对墩台方向、距离和高程用较高的精度测定，作为架梁的依据。,返回,1、图上选线：根据建设单位提出的工程建设基本思想，选用合适的比例尺，在图上比较、选取线路方案。2、实地勘察：根据图上选线的多种方案，进行野外实地视察、踏勘、调查，进一步掌握沿图的实际情况，收集沿线的实际资料3、方案论证：根据图上选线和实地勘察的全部资料，结合建设单位的意见进行方案论证，经比较后确定规划线路方案。,返回,规划选线阶段,1、初测阶段：在确定的规划线路上进行勘测、设计工作。主要技术工作有：控制测量和带状地形图的测绘，为线路工程设计、施工和运营提供完全的控制基准及详细的地形信息。进行图上定线设计，在带状地形图上确定线路中线直线段及其交点位置，标明直线段连接曲线的有关参数。2、定测阶段：主要的技术工作内容是定线设计的公路中线（直线段及曲线）放样于实地；进行线路的纵横断面测量，线路竖向设计等。,返回,线路工程的勘测阶段,根据施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其它的有关点位，指导施工、保证线路工程建设的顺利进行,返回,线路工程的施工放样阶段,对竣工工程，要进行竣工测量，测绘竣工平面图和断面图，为工程运营阶段作准备。在运营阶段，还要监测工程的运营状况，评价工程的安全性。,返回,工程竣工运营阶段的监测,放点常用支距法及极坐标法,返回,（1）放点,放出的临时各点理论上应在一条直线上，由于图解数据和测设工作均存在误差，实际上并不严格在一条直线上，如图12-8所示。在这种情况下可根据现场实际情况，采用目估法穿线或经纬仪视准法穿线，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。最后在A、B或其方向上打下两个以上的转点桩，取消临时点桩。,返回,（2）穿线,如12-9所示，当两条相交的直线AB、CD在地面上确定后，可进行交点。将经纬仪置于B点瞄准A点，倒镜，在视线上接近交点JD的概略位置前后打下两桩（骑马桩）。采用正倒