公路工程施工测量教案路基施工放样和测量.docx

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公路工程施工测量教案路基施工放样和测量

第四章路基施工放样和测量

一、本章重点

1．路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样

2．路基开挖与填筑施工的高程测量

二、本章难点

1．极坐标法

2．角度交会法

3．距离交会法

第一节路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样

研究将设计图纸中的各项元素按照规定的精度准确测设于实地作为施工的依据。

将在地形图或平面图上的构造物的设计位置和形状按规定的精度在实地上标定出来的工作，方便施工。

施工测量内容：

确定控制点位置、恢复公路中线测量、测设施工控制桩、复测与加密水准点、路基边坡桩放样、路面放样、构造物放样。

施工测量的任务：

1．复测、加密水准点。

2．恢复公路中线的位置。

3．测设施工控制桩。

4．路基边坡桩和路面施工的放样。

5．公路桥涵放样。

6．隧道放样。

路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样原则同一般测量原则：

先整体后局部，先控制后碎步。

测设建筑物：

将建筑物的特征点在相应的地面上标定出来的工作。

路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样的根本任务：

点位的测设。

测设点位的基本工作：

1、已知长度的测设。

2、已知角度的测设。

3、已知高程的测设。

4、已知坡度线的测设。

放样的基本方法

施工测量的基本工作是根据已知点的位置（平面位置和高程），确定未知点的位置，实质上是确定点间的相对位置或者确定点的绝对位置。

一、已知距离的放样

在地面上测设已知长度的直线，有距离与方向，确定另外一点。

1、钢尺量距放样

如图所示：

已知图纸上直线AB，水平距离D，地面上A点位，要求在地面上测设B点位。

对水平距离D进行尺长、倾斜与温度改正，计算出在地面上直线长度D1：

2、测距仪测距放样

观测所得水平距离与设计所需的水平距离相等（或差值在允许范围内），可定出最终点的位置。

二、已知水平角的放样

水平角放样是根据一个已知方向AB和角顶点A的位置，按设计给定的水平角值把另一个方向AC在实地上标定出来的工作。

在地面上测设已知水平角时，已知角度的一个方向AB，A点位置，根据已知水平角，将另一个方向AC在地面上定出。

1、正倒镜分中法　　　盘左与盘右法

在A点安置经纬仪，盘左瞄准B点，归零，拨水平角得C1点，盘右瞄准B点，归零，拨水平角得C2点，平分C1C2得C点。

2、垂线改正法

如图所示：

在A点安置经纬仪，用正倒镜分中法放样，定出角BAC，

用测回法测定，，

计算垂直距离CC1。

，得C点。

三、已知高程的放样

在地面上测设已知点高程是根据一个已知点的高程测设另一个点的高程。

1、水准测量法

已知BM点高程为H，在A处放出Ha的点（在A处打一木桩），将水准仪安置于两点中间，在水准点BM上立水准尺得后视读数a，计算前视读数b：

b=H-Ha+a，在A处上下移动水准尺当读数为b时，为A处高程为Ha的点。

2、三角高程法

四、已知坡度的放样

在地面上测设已知坡度线是已知AB直线水平距离为D，A点高程为Ha，从A处开始沿AB方向放出%的坡度线。

B点的高程Hb=Ha+D*%，根据在地面上测设已知点高程定出B点桩高。

在A点上安置经纬仪，量出仪高，将望远镜瞄准B点上的水准尺，使中丝读数为，固定望远镜的制动螺丝，定P1、P2、P3、、、、点。

五、在地面上测设已知点的方法

在地面上测设已知点的方法：

一）直角坐标法

适用于待测点距已知控制点较近、方便量距的地方。

先确定坐标原点，后用测距仪沿X、Y轴方向量距

二）极坐标法（坐标增量）

极坐标法是指在建立的极坐标系中，通过待测点的极径D和极角，来确定放样点的平面位置。

此法适合于用经纬仪加测距仪或全站仪测设。

A、B为现场已知点，其坐标分别为、；p点为测设点，其设计坐标为。

则：

三）角度交会法

角度交会法是指在地面上通过测设两个或三个已知角度，根据各角提供的视线交出点的平面位置的一种方法，方向交会法。

适用于待测点距已知控制点较远、不方便量距的地方（如桥墩）。

四）距离交会法

根据两段已知距离交会出点的平面位置，称为距离交会法。

适用于地面平坦、量距方便、待测点距已知控制点较近的地方。

分别从A、B点作a、b圆弧，两圆弧相交点M。

路基开挖与填筑施工的中桩放样

恢复路线中线、施工控制桩、路基边桩的放样及竖曲线的放样。

一、路线中线的恢复测量

恢复中线所采用的测量方法与路线中线测量方法基本相同。

对路线水准点进行复核。

二、施工控制桩的测设放样

能够有效地控制中桩的位置，需要在不易被施工损坏、便于引测和保存桩位的地方设置施工控制桩。

常用的测设方法有以下两种。

1、平行线法

平行线法是在设计的路基范围以外，测设两排平行于道路中线的施工控制桩。

用于地势平坦、直线段较长的地区。

2、延长线法

延长线法是在路线转折处的中线延长线上或者在曲线中点与交点的连线的延长线上，测设两个能够控制交点位置的施工控制桩。

用于坡度较大和直线段较短的地区。

路基开挖与填筑施工的边桩放样

路基边桩测设是在地面上将每一个横断面的路基边坡线与地面的交点用木桩标定出来。

边桩的位置由两侧边桩至中桩的距离来确定。

常用的边桩测设方法如下：

1、图解法

直接在横断面图上量取中桩至边桩的距离，在实地用皮尺沿横断面方向测定其位置。

2、解析法

路基边桩至中桩的平距系通过计算求得。

（1）平坦地段路基边桩的测设

填方路基称为路堤，堤边桩至中桩的距离为D=+mh

挖方路基称为路堑，堑边桩至中桩的距离为D=+S+mh

B为路基设计宽度；1：

m为路基边坡坡度；h为填土高度或挖土深度；

S为路堑边沟顶宽。

（2）倾斜地段路基边桩的测设

在倾斜地段，边桩至中桩的距离随地面坡度的变化而变化。

路堤边桩至中桩的距离为

斜坡上侧D上=+m（h中-h上）

斜坡下侧D下=+m（h中+h下）

路堑边桩至中桩的距离为

斜坡上侧D上=+S+m（h中+h上）

斜坡下侧D下=+S+m（h中-h下）

B、S和m为已知，h中为中桩处的填挖高度，已知。

h上、h下为斜坡上、下侧边桩与中桩的高差，在边桩未定出之前则为未知数。

根据地面实际情况，参考路基横断面图，估计边桩的位置。

测出该估计位置与中桩的高差，据此在实地定出其位置。

采用逐渐趋近法测设边桩。

四、竖曲线的测设放样

在路线纵坡的转折处，用一段曲线来缓和，称为竖曲线。

当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线。

竖曲线的形状，通常采用平曲线或二次抛物线两种。

竖曲线测设元素：

竖曲线的转角

当α＜0时为凸形竖曲线，α＞0时为凹形竖曲线。

曲线长　　

切线长　　

外距　　E=

竖曲线上任一点P距切线的纵距（亦称高程改正值）为y=

第二节路基开挖与填筑施工的高程测量

公路工程高程控制测量：

公路工程测量高程控制测量一般应采用国家高程基准。

三级公路可用假定高程，采用方法为水准、光电测距。

公路分三、四、五等。

根据设计高程和地面线来确定路基开挖与填筑施工。

水准路线依据工程的性质和测区的情况，可布设成以下几种形式：

1．闭合水准路线。

如图4-1a）所示，是从一已知水准点BMA出发，经过测量各测段的高差，求得沿线其他各点高程，最后又闭合到BMA的环形路线。

2．附合水准路线。

如图4-1b）所示，是从一已知水准点BMA出发，经过测量各测段的高差，求得沿线其他各点高程，最后附合到另一已知水准点BMB的路线。

3．支水准路线。

如图4-1c）所示；是从一已知水准点BM1出发，沿线往测其他各点高程到终点2，又从2点返测到BM1，其路线既不闭合又不附合，但必须是往返施测的路线。

a）闭合水准路线b）附合水准路线c）支水准路线

图4-1　水准路线图

采用普通水准测量（五等水准测量）的方法，通常用经检校后的DS3型水准仪施测。

水准尺采用塔尺或单面尺，测量时水准仪应置于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。

具体施测方法如下：

（1）如图4-2，置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的Ⅰ处，并选择好前视转点ZD1，将水准尺置于A点和ZD1点上。

（2）将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。

精平后读取后视读数值a1，并记入五等水准测量记录表中，见表2-3。

（3）平转望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数值b1，并记入五等水准测量记录表中。

至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。

（4）将仪器搬迁到第Ⅱ站，把第Ⅰ站的后视尺移到第Ⅱ站的转点ZD2上，把原第Ⅰ站前视变成第Ⅱ站的后视。

（5）按

（2）、（3）步骤测出第Ⅱ站的后、前视读数值a2、b2，并记入五等水准测量记录表中。

（6）重复上述步骤测至终点B为止。

图4-2　普通水准测量示意图

五等水准测量记录表表4-1

测点

标尺读数（m）

高差（m）

高程

（m）

备注

后视

前视

+

-

A

1.851

0.583

0.753

0.873

0.718

50.000

HA=50.000m

ZD1

1.425

1.268

50.583

ZD2

0.863

0.672

51.336

ZD3

1.219

1.581

50.618

B

0.346

51.491

∑

5.359

2.867

2.209

0.718

计

算

检

核

∑a-∑b=5.358-3.867=1.491

∑h=2.209-0.718=1.491

HB-HA=51.491-50.000=1.491

HB-HA=∑h=∑a-∑b（计算无误）

注：

此表为假设从A~B只设4站的记录。

Ｂ点高程的计算是先计算出各站高差：

hi=ai-bi（i=1，2，3，…，n）（4-1）

再用A点的已知高程推算各转点的高程，最后求得Ｂ点的高程。

即：

h1=a1-b1HZD1=HA+h1

h2=a2-b2HZD2=HZD1+h2

…………

hn=an-bnHB=HZDn+hn

将上列左边求和得：

∑h=∑a-∑b=hAB（4-2）

从上列右边可知：

HB=HA+∑h（4-3）

需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由ZD1、ZD2……等点传递过来的，这些传递高程的点称为转点。

转点既有前视读数又有后视读数，转点的选择将影响到水准测量的观测精度，因此转点要选在坚实、凸起、明显的位置，在一般土地上应放置尺垫。

高程放样

高程放样主要采用水准测量的方法，有时也采用钢尺直接量取垂直距离或三角高程测量的方法。

高程放样时，首先需要在测区内布设一定密度的水准点（临时水准点）作为放样的起算点，然后根据设计高程在实地标定出放样点的高程位置。

高程位置的标定措施可根据工程要求及现场条件确定，土石方工程一般用木桩标定放样高程的位置，可在木桩侧面划水平线或标定在桩顶上；混凝土及砌筑工程一般用红漆作记号标定在它们的面壁或模板上。

1．一般的高程放样

一般情况下，放样高程位置均低于水准仪视线高且不超出水准尺的工作长度。

如图4-4所示，A为已知点，其高程为HA，欲在B点定出高程为HB的位置。

具体放样过程为：

先在B点打一长木桩，将水准仪安置在A、B之间，在A点立水准尺，后视A尺并读数a，计算B处水准尺应有的前视读数b：

b=（HA+a）-HB（4-4）

图4-3　高程放样

靠B点木桩侧面竖立水准尺，上下移动水准尺，当水准仪在尺上的读数恰好为b时，在木桩侧面紧靠尺底画一横线，此横线即为设计高程HB的位置。

也可在B点桩顶竖立水准尺并读取读数b'，再用钢卷尺自桩顶向下量b-b'即得高程为HB的位置。

为了提高放样精度，放样前应仔细检校水准仪和水准尺；放样时尽可能使前后视距相等；放样后可按水准测量的方法观测已知点与放样点之间的实际高差，并以此对放样点进行检核和必要的归化改正。

2．深基坑的高程放样

当基坑开挖较深时，基底设计高程与基坑边已知水准点的高程相差较大并超出水准尺的工作长度时，可采用水准仪配合悬挂钢尺的方法向下传递高程。

如图4-4所示，A为已知水准点，其高程为HA，欲在B点定出高程为HB的位置（HB应根据放样时基坑实际开挖深度选择，通常取HB比基底设计高程高出一个定值，如1m），在基坑边用支架悬挂钢尺，钢尺零端朝下并悬挂10kg重物，放样时最好用两台水准仪同时观测，具体方法如下：

图4-4　深基坑的高程放样

在A点立水准尺，基坑顶的水准仪后视A尺并读数a1，前视钢尺读数bl，基坑底的水准仪后视钢尺读数a2，然后计算B处水准尺应有的前视读数：

（4-5）

上下移动B处的水准尺，直到水准仪在尺上的读数恰好为b2时标定点位。

为了控制基坑开挖深度，一般需要在基坑四周定出若干个高程均为HB的点位。

如果HB比基底设计高程高出一个定值∆H，施工人员就可用长度为∆H的木条方便地检查基底标高是否达到了设计值，在基础砌筑时还可用于控制基础顶面标高。

第三节排水、防护工程放样及测量

主要包括路基边坡的防护和冲刷防护，支挡工程主要指用于支承路基填土或山坡土体，防止路基失稳的挡土墙及边沟、排水沟、截水沟等的测量，一般采用坐标法。

平面点位放样的基本操作是距离放样和角度放样。

按照距离和角度的组合形式，平面点位放样的基本方法有极坐标法、角度交会法、距离交会法、直角坐标法、方向线交会法等。

一、极坐标法

图4-5　极坐标发放点

放样位置附近至少要有两个控制点作为放样的起算点，如图4-5中的控制点A（XA，YA）和B（XB，YB），设放样点P的设计坐标为（XP，YP），具体放样步骤如下：

1．计算放样数据

根据A、B点的坐标计算A、B两点间的坐标差（∆X=XB-XA，∆Y=YB-YA），再按下列公式计算确定AB的坐标方位角αAB：

当∆X=0且∆Y>0时，αAB=90︒

当∆X=0且∆Y<0时，αAB=270︒

当∆X>0且∆Y>0时，

（4-5）

当∆X>0且∆Y<0时，

当∆X<0时，

同法，可计算直线AP的坐标方位角αAP。

由AB方向顺时针旋转至AP方向的水平夹角为：

（4-6）

若β<0︒时，则加360︒。

A、P两点间的水平距离为：

（4-7）

2．放样方法

将经纬仪安置于A点，后视B点，顺时针方向拨角β定出AP方向，然后沿AP方向量距离D即得P点。

长期以来，极坐标法放样主要采用经纬仪配合钢尺作业，由于钢尺量距受地形条件影响较大，尤其在距离较长时，量距工作量大，效率低，而且很难保证量距精度，因而用钢尺进行极坐标法放样只能适应于放样点较近且便于量距的地方。

目前，测距仪、全站仪已基本普及，极坐标法放样时通常采用测距仪（全站仪）进行，用测距仪（全站仪）进行极坐标法放样具有适应性强、速度快、精度高等优点，因而这种方法在高等级公路的路线测量和施工放样中得到了广泛应用。

二、角度交会法

当放样点远离控制点或不便于量距时（如桥墩中心点放样），采用角度交会法较为适宜。

如图4-8所示，控制点A、B及放样点P的坐标值均为已知，具体放样步骤如下：

1．计算放样数据βA、βB

根据A、B、P点的坐标，按公式（4-8）分别计算AB、AP、BP的方位角，并按下式计算交会角：

（4-8）

图4-6　角度交会法放点

2．放样方法

放样时最好采用两台经纬仪分别在A、B点设站，A点安置的经纬仪后视B点，逆时针方向拨角βA；B点安置的经纬仪后视A点，顺时针方向拨角βB，两台经纬仪视线的交点即为放样点P。

用角度交会法定点，一般采用打骑马桩的方法。

如图11-8所示，交会时最好用两台经纬仪，分别安置在A、B点，先粗略交会出P的大致位置；然后A点的经纬仪逆时针方向拨角βA，在P点的两侧分别打a、b两个木桩，根据盘左、盘右两次拨角定出的方向在a、b两个木桩上各定两点，取平均位置1、2作为AP方向；同法B点的经纬仪顺时针方向拨角βB，在P点的两侧分别打c、d两个木桩，根据盘左、盘右两次拨角定出的方向在c、d两个木桩上各定两点，取平均位置3、4作为BP方向;最后在1、2和3、4之间拉细线，两线的交点即为P的正确位置。

P点的定位精度主要取决于βA、βB的拨角精度，除此之外，还与交会角（∠APB）的大小有关。

当交会角在90︒左右时，交会精度最高，一般不宜小于60︒或大于150︒。

三、距离交会法

距离交会法是利用放样点到两已知点的距离交会定点。

放样时分别以两已知点为圆心、以相应的距离为半径用尺子在实地画弧，两弧线的交点即为放样点位置。

此法要求放样点距已知点的距离不超过一整尺长。

在公路勘测阶段，需对路线交点进行固定，并在交点附近的建筑物或树木等物体上作标记、量出标记至交点的距离并记录。

施工时，可借助建筑物或树木上所作的标记用距离交会法寻找交点的位置。

如图8-7所示，N1、N2是勘测阶段在房屋上作的标记，JD是路线交点，利用已知距离Dl、D2交会可快速找到JD桩位。

图8-7　距离交会法放点

第四节路基整修放样及测量

一般也采用平面点位放样，其的基本操作是距离放样和角度放样。

按照距离和角度的组合形式，平面点位放样的基本方法有极坐标法、角度交会法、距离交会法、直角坐标法、方向线交会法等，其操作步骤祥见上节。