线路工程测量

1、第十章 线路工程测量,10-1线路工程测量概述,一、概述 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。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下或在空中的，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等，工程可能延伸十几公里以至几百公里，它们在勘测设计及施工测量方面有不少共性。相比之下，铁路的工程测量工作较为细致。因此，在本章叙述中大多以铁路工程为例。 线路工程建设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。,二、线路测量的任务和内容 线路测量是为各等级的公路、铁路及各种管道设计及施工提供服务的。它的任务有两方面：一是为线路工程的设计提

2、供地形图和断面图，主要是勘测设计阶段的测量工作；二是按设计位置要求将线路敷设于实地，其主要是施工放样的测量工作。 整个线路测量工作包括下列内容：,1、收集规划设计区域内各种比例尺地形图、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。,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，在指定地点测绘工地地形图（例如桥位平面图）。测图比例尺根据不同工程的实际要求参考相

3、应的设计及施工规范选定。,5、根据设计图纸把线路中心线上的各类点位测设到地面上，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纵断面图和横断面图。为线路平面设计和纵坡设计及路基设计提供图纸资料。纵横断面图的比例尺则依据不同工程的实际要求选定。,7、根据线路工程的详细设计进行施工测量。由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。,8、工程竣工后，按照工程实际现状测绘竣工平面 图和断面图。线路工程竣工后，对已竣工的工程，要 进行竣工验收，测绘竣工平面图和断面图，为工程运 营

4、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,三、线路测量的基本特点 1全线性 测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段。以铁路工程为例，测量工作开始于工程之初，深入于施工的各个点位，铁路工程建设过程中时时处处离不开测量技术工作，当工程结束后，还要进行工程的竣工测量及运营阶段的稳定监测。,2阶段性 这种阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程的需要。体现了线路设计和测量之间的阶段性关系。反映了实地勘察、平面设计、竖向设计与初测、定测、放样各阶段的对应关系。阶段性有测量工作反复进行的含义。,3渐近性 线路工程从规划设计到施工、竣工经历了一个从粗到细的过程，线路工程的完美设

5、计是逐步实现的。完美设计需要勘测与设计的完美结合，设计技术人员懂测量，测量技术人员懂设计，完美结合在线路工程建设的过程中实现。,一、线路初测 初测阶段的测量工作： 1、大旗：根据批准的方案报告，结合现场的实际情况，选点插旗（标旗，红白旗），在地面上标定线路的大致位置和走向。 2、导线测量：沿着大旗指导的方向，布设导线。经过导线外业观测和内业计算求得初测导线点的坐标，作为施测带状地形图的平面控制。,10-2 道路中线测量,3、高程测量 基平测量：即于初测导线两侧，在未来施工范围以外，每隔2公里左右埋设水准基点，利用水准测量测算其高程，作为全线高程控制。 中平测量：以基平水准基点为依据，用水准测量

6、的方法测算出所有初测导线点上的高程，作为施测带状地形图的高程控制。,4、地形测量：以初测导线点为控制，测绘一定宽度的带状地形图，作为纸上定线的依据。,定测的任务： 将图纸上设计的线路中线放样到地面上，并以各种桩点予以标定，做为进一步测绘线路纵横断面图和日后施工的依据。 定测的工作内容： 1. 放线测量：测设各直线段的控制点和交点。 2. 中线测量：详细测设直线段和曲线段。 3. 纵横断面测量：详细测量线路中线上和垂直于线路中线方向上的地面起伏情况。,二、定测放线和中桩测设,1线路的平面组成：由直线和平面曲线组成。 线路平面曲线包括： 圆曲线具有一定半径的圆弧。 缓和曲线曲率半径逐渐变化的曲线。

7、,（一）线路平面组成与平面位置的标志,中线桩（中桩）：表示线路中心位置的木桩（方桩） 。分为 直线： 转点（ZD） 、交点（JD） 控制桩 曲线：直圆点（ZY）、圆直点（YZ）； 直缓点（ZH）、缓圆点（HY）、 圆缓点（YH）、缓直点（HZ）、 曲中点（QZ）、交点（JD） 控制桩需要设置标志桩予以说明。,2平面位置的标志,公里桩 里程桩（板桩） 百米桩 里程是指从线路起点起到该点的距离。如：某中线桩的里程为K326+750.89，表示从线路起点起沿中线到该点的距离为326km又750.89m 。 加桩（板桩）地形变化和设计需要的位置 直线 不远于50米 曲线 不远于20米,里程桩的设置:,

8、里程桩的作用 标定路线中线的位置和长度 测量路线纵、横断面的依据,任务：将线路中线直线部分的控制桩（JD，ZD）测设到地面上。 支距法 常用方法 拨角法 极坐标法,（二）放线测量,地势比较平坦，线路位置与初测导线相距较近。 以初测导线点为基础，独立测设出直线段上的若干点，再经过穿线、交点等工序，测设直线段和交点。 （1）准备放线资料,1支距法,放线资料经检核无误并绘制好放点图后， 即可进行现场放点。 方法：将经纬仪安置在初测导线点C14上，后视C15，用正倒镜分中法拨90角，定出C14ZD41方向，再沿此方向测设水平距离33.9米，标定出ZD41，用同样的方法可测设出其余直线控制点。,（2）放

9、点,经过调整，使同一条直线的控制点处在同一直线上。 方法：将仪器安置在一个转点上，照准该直线上最远的一个转点，检查中间各转点的偏差，偏差若不大，将各点调整到视线方向上。若偏差很大，检查原因予以纠正。,（3）穿线,将相邻两直线延长，在地面上测设出交点（JD）的位置。,（4）交点,延长直线时，前后视距离不应相差过大，后视距离不应过短。 特点：支距法放线工序较多，但由于各点都是独立测设的，不会导致误差积累过大。,由坐标反算得: 相邻交点的水平距离S 相邻直线的转向角,2拨角法放线,测设各段直线,为防止放线误差累积过大，一般35公里应与初测导线进行联测，闭合差限差与初测导线相同。,联测检核:,以放出的

10、最后一个交点JD4为新得起点，重新计算该点至下一个纸上定线交点JD5的坐标方位角、边长及转向角。,支距法：误差不累积，工序多、工效低。 拨角法：误差积累，但可同时进行中桩测设，工效高。 一般地段 5 公里左右，特殊困难地段 不远于10公里进行联系测量（拨角法） 支距法和拨角法交替使用,闭合差调整:,仪器：全站仪、测距仪、经纬仪 优点：精度高 速度快 劳动强度低 主要工作：计算放线资料 、 现场放线、现场检核等内容。,3极坐标法放线,a计算直线段的坐标方位角 b. 选择转点位置并量算其间距 c计算各转点坐标 （2）现场测设 （3）检核 穿线法 实测各转点的坐标与计算值比较,（1）计算转点坐标,中

11、桩：线路中线上的桩点。 任务：详细测设直线段和曲线段 即测设直线和曲线上所有的里程桩和加桩。,直线段 拨角法放线：可在拨角后延伸直线的同时测设出中桩。 支距法放线：需将仪器安置在转点上，照准下一转点，沿视线测设中桩。 极坐标法放线：可先计算出所有里程桩和加桩的坐标，然后用极坐标法测设中桩。,（三）中桩测设,极坐标法测设: 点位误差应不大于10cm 其它方法测设: 点位横向误差10cm 纵向误差（ ）m （s为转点到中桩的距离，以m计）,精度要求:,为保证车辆平稳运行，需在线路改变方向处加设曲线进行过渡。 圆曲线：具有一定半径的圆弧。 平面曲线 缓和曲线：半径R由无穷大渐变 到圆曲线半径。 曲线

12、主要点测设 曲线测设 曲线详细测设,10-3 圆曲线测设,主点测设：在地面上标定出不同线型的分 界点及曲中点。 曲线详细测设：测设出具有一定密度的线路 中线点。 如果使用测距仪或全站仪按任意点极坐标法测设曲线，则曲线主点和曲线详细点可同时设出。 注意：必须更换置镜点重新测一次。,一、圆曲线主点及要素计算,（一）圆曲线的主点ZY、QZ、YZ,R 圆曲线半径（设计选配） 转向角（现场实测）,4、切曲差：,（二）圆曲线的要素计算,1、切线长：,2、曲线长：,3、外矢距：,推算路径是： ZDZY1QZ1YZ1ZY2QZ2YZ2。,（三）圆曲线主点里程推算,例已知线路转点ZD的里程为K125+032.5

13、8 ， 其它已知数据如下表，试推算各主点的里程。,曲线资料,曲线要素计算表,里程推算： ZD DK125+032.58 +（D1-T1） 888.14 ZY1 DK125+920.72 +L1/2 140.77 QZ1 DKI26+061.49 +L1/2 140.77 YZ1 DK126+202.26 +（D2-T1-T2） 467.09 ZY2 DK126+669.35 +L2/2 111.28 QZ2 DK126+780.63 +L2/2 111.29 YZ2 DK126+891.92,检核计算： ZY1 DK125+920.72 +2T1 289.22 DK126+209.94 -q

14、7.68 YZ1 DK126+202.26 ZY2 DK126+669.35 +2T2 226.32 DK126+895.67 -q 3.75 YZ2 DK126+891.92,（四）曲线主点的测设,1、曲线起点(ZY)的测设 经纬仪安置在JD点，后视相邻交点，量切线长T，即为ZY点。 2、曲线终点(YZ)的测设 经纬仪安置前视相邻交 点，量切线长T，即为YZ点。 3、曲线中点(QZ)的测设 测定路线转折角的分角 线方向(曲线中点方向),量外 距E,即为QZ点,曲线详细测设 ：按一定的密度对曲线进行加密点测设，以详细标定出曲线的平面形状。 缓和曲线 ，每隔10m 铁路 圆曲线 ， 20m整桩

15、公路无论缓和曲线或园曲线均设置20m整桩 特殊情况：如果设计需要或在地形变化处另设整米加桩。,二、圆曲线详细测设,偏角：弦切角 P,1、P，2、P，3、 弦长： c1、c2、c3 偏角法实质：角度与距离的交会法。 关键：偏角计算,测站点仪器定向,（一）偏角法,1,2,3,p,1、原理,i，j 过i点的切线与i、j 两点弦线之偏角 li，j i、j两点间的曲线长 R 圆曲线半径,2、偏角计算,若切线方向的水平度盘读数为00000 正拨： 水平盘读数 = 偏角值 反拨： 水平盘读数=360- 偏角值。,正拨与反拨,正拨 反拨,3、测设：,（二）直角坐标法（切线支距法）,1、建立坐标系 2、计算圆曲

16、线上细部点坐标,3、测设方法,RP1/ lP 或 RP = C / lP C 缓和曲线半径的 变更率 在HY（YH）处， RP = R，则C=R l0,2、性质：,一、缓和曲线的概念与性质 1、概念：直线与圆曲线之间的一段过渡曲线,10-4 缓和曲线,1、缓和曲线坐标系 原点：ZH（HZ）。 X轴正向： 沿切线指向JD。 Y轴正向： 过原点与切线垂 直，指向内侧。,二、缓和曲线的方程, 过P点的切线与X 轴的夹角,2、缓和曲线角,RP = C / lP，C=Rl0,将cos、sin 按级数展开：,3、参数方程,积分得：缓和曲线参数方程,当l=ls时，缓和曲线上某点的坐标为：,三、缓和曲线常数,

17、1.缓和曲线切线角,2. 缓和曲线终点横坐标,3. 缓和曲线终点纵坐标,续,6.缓和曲线偏角,7.缓和曲线反偏角 b0 = 0 0,0,5.切垂距（附加切距） m = x0 Rsin0,HZ,HY,YH,O,4.内移距p,p =（y0 + Rcos0）- R,四、曲线综合要素计算及主点测设,（一）曲线主点 1、ZH 2、HY 3、QZ 4、YH 5、HZ,（二）曲线综合要素计算,例已知线路某转点ZD的里程为DK25+536.32， ZD到JD的距离为D= 893.86 m。R = 500 m，l0 = 60 m， Z = 355123，试计算缓和曲线常数和综合要素 并推算各主点的里程。 解：1

18、缓和曲线常数：,（三）主点里程推算,p =（y0 + Rcos0）- R=0.300m m = x0 - Rsin0=29.996m,2、曲线综合要素：,q=2TL=10.81m,b0 = 0 -0= 21730,3主点里程推算： 里程推算： 检核计算： ZD DK25+536.32 ZH DK26+238.32 +（D - T ） 702.00 + 2T 383.72 ZH DK26+238.32 DK26+622.04 + l0 60 - q 10.81 HY DK26+298.32 HZ DK26+611.23 +（L- 2l0)/2 126.45 QZ DK26+424.77 + (L

19、- 2l0)/2 126.46 YH DK26+551.23 +l0 60 HZ DK26+611.23,1在JD上安置经纬仪，对中、整平。 2后视始端切线方向上的相邻交点或转点，自 JD 于视线方向上测设 (T- x0)，可钉设出HY在始切线上的垂足YC；据此继续向里程减少方向测设x0 ，则可钉设出ZH。,（四）曲线主点测设,续,3后视末端切线方 向自JD于视线方向上测设 (T- x0)，可钉设出 YH在 始切线上的垂足YC；据 此继续向里程增加方向测 设x0 ，则可钉设出HZ。,4测设出内角平分线，自JD于内角平分上测设外矢距E0，则可钉出QZ。 5在始切线上的垂足YC上安置经纬仪，对中、整平。,6后视始端切线方向上的相邻交点或转点，向曲线内侧测设切线的垂线方向，自YC 于该方向测设y0，可钉设出HY。 同理可测设出YH。,（五）缓和曲线的详细参数与测设,1、直角坐标法 2、偏角法,一、副交点的测设,交点可能落在无法测设的地方。（地物地形限制） 交点距中线较远，不便测设。 （转向角较大）,10-5 曲线测设中常见问题处理方法,1、导线法,线路右偏：=B，ZD2 线路左偏：=360-B，ZD2。, 为转向角，且 = 1+2,2、副交点法,3、