道桥施工测量 测量学.docx

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道桥施工测量测量学

道桥施工测量

11.1.1线路测量

线路在勘测设计阶段的测量工作，称为线路测量。

（一）初测

对线路方案研究中有价值的几条线路或一条线路，结合现场的实际情况，在实地进行选点，标出线路方向，在此基础上进行导

线测量、水准测量和地形图测绘，称为初测。

（二）定测

把已批准的初步设计所选的线路方案，利用带状地形图上的初测导线和设计图上的线路的几何关系，将选定的线路测设到实地上

去，称为定测。

它包括中线测量、曲线测设、纵横断面测量和局部地形测绘。

（三）里程

从线路起点沿线路经过的长度，称为里程；把里程表示为整公里数+不足整公里米数的形式以区别线路上不同的点，称为里程

桩号，例如：

K4+100。

里程桩分整桩和加桩。

　11.1.2基平测量和中平测量

　初测阶段的水准测量分为基平测量和中平测量。

（一）基平测量

基平测量是沿线路布设水准点，并对水准点按国家等级水准要求进行观测的水准测量。

水准点一般地段约2公里一点，复杂地

段约1公里设一点。

水准点的高程采用一组往返或两组单程水准测量的方法测定。

往返测或两组高差不符值在±30√Lmm（L是

相邻水准点间的路线长度，以km为单位）以内时取平均值。

11.1.2基平测量和中平测量

　初测阶段的水准测量分为基平测量和中平测量。

（一）基平测量

基平测量是沿线路布设水准点，并对水准点按国家等级水准要求进行观测的水准测量。

水准点一般地段约2公里一点，复杂地

段约1公里设一点。

水准点的高程采用一组往返或两组单程水准测量的方法测定。

往返测或两组高差不符值在±30√Lmm（L是

相邻水准点间的路线长度，以km为单位）以内时取平均值。

（二）中平测量

中平测量是测定线路中桩高程。

一般采用单程水准测量。

水准路线应起闭于基平测量时所设立的水准点上。

转点高程取位到mm，

中桩高程取位到cm，中平测量允许闭合差为±50√Lmm（L为附和水准路线长度，以km为单位）。

11.1.3圆曲线测设

　线路由一个方向转到另一个方向，若用圆曲线连接，则可根据线路偏角α、圆曲线半径R计算测设数据进行放样。

放样分两步进

行，先放样圆曲线的三个主点（直圆点ZY、曲中点QZ和圆直点YZ），再放样圆曲线上的中桩点并检查主点及中桩点。

圆曲线如下图：

（示意图）

圆曲线的主要元素及计算公式：

切线长T=R·tan（α/2）

曲线长L=R·α·π/180°

外矢距E=R[sec（α/2）－1]

切曲差D=2T－L

主点的桩号计算及检核如下：

ZY桩号=JD桩号－T

QZ桩号=ZY桩号＋L/2

YZ桩号=QZ桩号＋L/2=ZY桩号＋L

JD桩号=ZY桩号－T＋D（检核）

圆曲线的主点的测设过程：

①在JD点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准直圆方向，将水平度盘的读数配到0°00′00″，在此方向量取T，定出ZY点；

②倒转望远镜，转动照准部到度盘读数为α，量取T，定出YZ点；

③继续转动照准部到度盘读数为（α＋180°）/2，量取E，定出QZ点；

圆曲线中桩放样方法很多，最常用的方法有偏角法、直角坐标法等

1、偏角法的偏角计算如下

δi=ψi/2（δi为圆曲线第i个桩点的偏角，ψi为圆心角）

=i·δi

δi=（C/2R）·180°/π（C为相邻中桩间的距离，是个常数）

2、偏角法测设过程：

①在ZY点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准JD，将水平度盘的读数配到0°00′00″；

②转动照准部到度盘读数为δ1，从ZY点量取C，定出1点；

③转动照准部到度盘读数为δi，从第i－1点量取C，与此方向交出第i点；

④检核，观测者将水平度盘读数放到α/4时，应能看到QZ桩；将水平度盘读数放到α/2时，应能看到YZ桩，最后一桩点到点的

弦长在半径方向的分量应小于±0.1m，在切线上的分量应小于±L/1000。

3、直角坐标法的坐标系及坐标计算如下：

以点为ZY原点，指向点的切线方向为X轴，指向圆心方向为Y轴，建立坐标系，则

Xi=R·sinψi

Yi=R·（1－cosψi）

式中：

ψi=i·C/R·180°/π

4、直角坐标法放样过程：

①从ZY点沿切线方向量取Xi，自此点沿垂直方向量取Yi，定出1点

②重复依次定出i点

③检查。

与偏角法互检。

11.2.1带缓和曲线的圆曲线的测设

为了保障车辆行驶安全，在直线与圆曲线之间加入一段半径由∞逐渐变化到R的曲线，这种曲线称为缓和曲线。

目前常用的缓和曲线多为螺旋线，它有一个特性，曲率半径ρ与曲线长度l成反比。

数学表达为：

ρ∝1/l或ρ·l=k（k为常数）

若缓和曲线长度为l0，与它相连的圆曲线半径为R，则有：

ρ·l=R·l0=k

目前我国公路采用k=0.035V3（V为车速，单位为km/h），铁路采用k=0.09808V3，则公路缓和曲线的长度为l0=0.035V3/R,

铁路缓和曲线的长度为：

l0=0.09808V3/R。

11.2.2带缓和曲线的圆曲线的主点及主元素的计算

带缓和曲线的圆曲线的主点有直缓点ZH、缓圆点HY、曲中点QZ、圆缓点YH、缓直点HZ。

带缓和曲线的圆曲线的主元素及计算公式：

切线长Th=q＋（R＋p）·tan（α/2）

曲线长Lh=2l0＋R·（α－2β0）·π/180°

外矢距Eh=（R＋p）·sec（α/2）－R

切线加长q=l0/2－l03/（240R2）

圆曲线相对切线内移量p=l02/（24R）

切曲差Dh=2Th－Lh

式中：

α为线路转向角；β0为缓和曲线角；其中q、p、β0缓和曲线参数。

11.2.3缓和曲线参数推导

dβ=dl/ρ=l/k·dl

两边分别积分，得：

β=l2/（2k）=l/（2ρ）

当ρ=R时，则β=β0

β0=l0/（2R）

若选用点为ZH原点，切线方向为X轴，垂直切线的方向为Y轴，建立坐标系，则：

dx=dl·cosβ=cos[l2/（2k）]·dl

dy=dl·sinβ=sin[l2/（2k）]·dl

考虑β很小，sinβ和cosβ即sin（l2/（2k））和cos（l2/（2k））可以用级数展开，等式两边分别积分，并把k=R·l0代入，得以曲线

长度l为参数的缓和曲线方程式：

X=l－l5/（40R2l02）＋……

Y=l3/（6Rl0）＋……

通常应用上式时，只取前一、二项，即：

X=l－l5/（40R2l02）

Y=l3/（6Rl0）

另外，由图可知，

q=XHY－R·sinβ0

p=YHY－R（1－cosβ0）

以β0=l0/（2R）代入，并对sin[l0/（2R）]、cos[l0/（2R）]进行级数展开，取前一、二项整理可得：

q=l0/2－l03/（240R2）

p=l02/（24R）

若仍用上述坐标系，对于圆曲线上任意一点i，则i点的坐标Xi、Yi可以表示为：

Xi=R·sinψi＋q

Yi=R·（1－cosψi）＋p

11.2.4带缓和曲线的圆曲线的主点桩号计算及检核

ZH桩号=JD桩号－Th

HY桩号=ZH桩号＋l0

QZ桩号=HY桩号＋L/2

YH桩号=QZ桩号＋L/2=HY桩号＋L=ZH桩号＋l0＋L

HZ桩号=YH桩号＋l0=ZH桩号＋Lh

JD桩号=ZY桩号－Th＋Dh（检核）

11.2.5带缓和曲线的圆曲线的主点的测设过程：

（1）在JD点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准直圆方向，将水平度盘的读数配到0°00′00″，在此方向量取Th，定出ZH点；

（2）从JD沿切线方向量取Th－XHY，然后再从此点沿切线垂直方向量取YHY,定出HY点；

（3）倒转望远镜，转动照准部到度盘读数为α，量取Th，定出HZ点；

（4）从JD沿切线方向量取Th－XHY，然后再从此点沿切线垂直方向量取YHY,定出YH点；

（5）继续转动照准部到度盘读数为（α＋180°）/2，量取Eh，定出QZ点。

11.2.6偏角法测设带缓和曲线的圆曲线的中桩

（一）缓和曲线的偏角计算：

tanδ=Y/X

考虑到δ很小，则tanδ≈δ，因此可得:

δ=Y/X

=l2/（6Rl0）

上式表明偏角δ与曲线长度的平方l2成正比。

因此，可以得出

δi∶δ1=li2∶l12

HY点的偏角δ0=l02/（6Rl0）=l0/（6R）=β0/3

若用整桩距进行测设时，l2=2l1，l3=3l1，……，由此可得:

δ1=（l12/l02）·δ0

δ2=22δ1

┋

δn=n2δ1

（二）缓和曲线的偏角法测设过程：

①在ZH点安置经纬仪（对中、整平），用盘左瞄准JD，将水平度盘的读数配到0°00′00″；

②转动照准部到度盘读数为δ1，从ZH点量取C，定出1点；

③转动照准部到度盘读数为δi，从第i－1点量取C，与此方向交出第i点；

④检核，观测者将水平度盘读数放到β0/3时，应能看到HY桩；

⑤另一半缓和曲线在HZ点同样过程测设。

（三）缓和曲线的偏角法测设完成后的圆曲线偏角法测设过程：

①在HY点安置经纬仪（对中、整平），用盘右瞄准ZH，将水平度盘的读数配到360°－2β0/3；

②转动照准部使水平度盘读数为0°00′00″，此时望远镜照准的方向为圆曲线线的切线方向，倒转望远镜；

③按照圆曲线偏角法进行测设；

④检核，如同圆曲线偏角法测设中的检核一样。

（四）直角坐标法放样过程：

①从ZY点沿切线方向量取X1，自此点沿垂直方向量取Y1，定出1点

②重复依次定出i点

③检查。

与偏角法互检。

11.3.1纵断面测量

　线路的平面位置测设后，采用中平测量方法测出个里程桩、加桩处的高程，从而绘制表示沿线起伏情况的纵断面图，这个过

程称为纵断面测量。

其最终目的是便于进行线路纵向坡度、桥涵位置等的设计。

　纵断面测量记录表如下：

表中每一站的各项计算依次按下列公式进行：

（1）视线高程=后视点高程＋后视读数

（2）转点高程=视线高程－前视读数

（3）中桩高程=视线高程－间视读数

　绘制的纵断面图如下：

11.3.2横断面测量

　为满足路基、桥涵等专业设计和土方计算的要求，对线路两侧地形起伏情况进行的测量工作称为横断面测量，以便绘制出横断

面图。

在线路的百米桩、加桩处都应进行横断面测量。

横断面的方向与线路直线垂直或与线路曲线点的切线垂直。

宽幅与线路等

级相关，一般取左右各30m。

（一）横断面测量的方法常用的有：

经纬仪测量横断面、水准仪测量横断面、断面仪测量横断面和比高法测量横断面。

（二）横断面测量记录如下：

表中：

分数的分母表示测段水平距离，分子表示测段两端点的高差。

（三）绘制的横断面图形式如下：

根据横断面测量数据，按距离和高程取相同比例尺（通常1:

100或1:

200）绘制的横断面图。

11.3.3道路施工测量

道路施工测量主要进行线路中线的恢复、竖曲线测设、施工控制桩的测设和路基边桩的测设。

施工控制桩测设可以用与线路中心线平行的平行线法测设（适用于地势平坦地区直线段），还可以切线延长线法控制恢复JD点。

竖曲线测设时，考虑到竖曲线的坡度转折角α较小，可以近似计算，公式如下：

α=i1－i2

而tan（α/2）≈α/2=i1－i2,此后，圆曲线的主元素简化计算为：

切线长T=R·（i1－i2）/2

曲线长L=R·（i1－i2）

外矢距E=T2/（2R）

11.4.1基线测量

　基线测量就是对控制网中某一条或几条边实施高精度的距离丈量，其量测精度不低于1/10000。

11.4.2方向交会法

　方向交会法是测设桥墩位置的常用方法，其图如下（DA、CA为基线）：

　计算式为:

αi=arctan[di·sinθ1/（D1-di·cosθ1）]

βi=arctan[di·sinθ2/（D2-di·cosθ2）]

为了检核αi、βi，参考求算αi、βi的方法计算ψi、φi：

φi=arctan[D1·sinθ1/（di-D1·cosθ1）]

ψi=arctan[D2·sinθ2/（di-D2·cosθ2）]

计算检核式为:

αi＋φi＋θ1=180°

βi＋ψi＋θ2=180°

施测过程为：

在A、C、D点分别安置经纬仪（对中、整平），A点标出桥轴线AB方向，在C、D点分别后视A点，然后分别测设αi、βi角，

此时三条线通常构成一个视误三角形，而不是一点。

若视误三角形在桥轴线上的边长不大于规定数值（墩底2.5cm,墩顶1.5cm）

，则取C、D点两测设方向交点在桥轴线上的投影点作为放样的墩位中心。

　方向交会的精度与交会角（方向线CP与方向线DP之间的夹角）有关，交会角在90°～110°之间，交会精度最高。

在选择基线和

布网时尽可能使交会角在80°～130°之间，但不能小于30°或大于150°。

11.5.1地下导线测量

隧道施工地面控制网布设时，在洞口附近至少应有3个平面控制点和2个高程控制点。

　地下导线测量具有以下特点：

（1）地下导线是支导线，并且随着隧道的开挖而向前延伸。

支导线只能用重复观测的方法进行检核。

（2）地下导线是先敷设精度较低的施工导线，然后再敷设精度较高的基本导线。

（3）最后一个导线点离工作面的距离不应过大。

（4）隧道贯通后，应重新观测地下导线，以便最后确定隧道中线位置。

11.5.2地下水准测量

　地下水准测量应以洞口水准点的高程作为起始依据，通过水平坑道、竖井或斜井等处将高程传递到地下。

　地下水准测量具有以下特点：

（1）在隧道贯通前，地下水准路线是支线，需要往返观测及多次观测进行检核。

（2）在隧道施工过程中，一般先测设精度较低的临时水准点（设在施工导线上），然后再测设精度较高的永久水准点。

永久水准点间距

一般为200～500米。

（2）隧道贯通后，应将两相向水准支线联成附合在两洞口水准点的单一水准路线。

11.5.3隧道中线测设

　隧道中线测设方法与道路中线测设方法一样。