任務2-1路面工程施工測量

1、任務2-1路面工程施工測量課前導讀【知識學習目標】 完成本學習情境的學習，學生能夠熟練地掌握路面中線放樣方法、邊線放樣方法和縱斷面高程放樣方法?！灸芰ε囵B(yǎng)目標】學生能夠獨立完成路面的施工放樣工作?！窘虒W重點】 路面邊樁坐標的計算方法?！窘虒W難點】路面邊樁坐標的計算方法。路面施工是公路施工的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要最關鍵的一個環(huán)節(jié)。因此，對路面施工放樣的精度要求要比路基施工階段放樣的精度高。為了保證精度、便于測量，通常在路面施工之前，將線路兩側(cè)的導線點和水準點引測到路基上，一般設置在橋梁、通道的橋臺上或涵洞的壓頂石上，不易被破壞。引測的導線點和水準點，要和高一級的導線點和水準點進行附合或閉合，精

2、度應滿足一、二級導線和五等水準測量的要求。路面施工階段的測量放樣工作仍然包括恢復中線、測量邊線和放樣高程。一、路面工程施工測量的準備工作（一）儀具與材料 1、全站儀或經(jīng)緯儀配合測距儀，水準儀。 2、棱鏡及測桿，塔尺，對講機。 3、30 或 50m鋼尺，3m 小鋼尺。 4、竹樁或鋼釬，油性記號筆，粉筆，鐵錘，鋼釘，鑿子，拉繩，測傘等。（二）資料準備1、設計圖 （1）路面橫斷面結(jié)構(gòu)圖（2）路面結(jié)構(gòu)圖。 （3）路線縱斷面圖。 2、已知成果收集（與路基施工測量員交接） （1）施工段導線點成果表及實地勘察。 （2）施工段水準點成果表及實地勘察。 （3）直線曲線及轉(zhuǎn)角表。 （4）逐樁坐標表。3、施工放樣數(shù)

3、據(jù)準備 （1）準備施工標段中樁、左右邊樁坐標放樣數(shù)據(jù)表（即線路平面位置放樣設計坐標表）（2）準備施工標段中樁、左右邊樁高程放樣數(shù)據(jù)表（即線路高程位置放樣的設計高程表）。4、繪制有關圖件、方便施工測量作業(yè)（1）編制施工標段豎曲線變坡點圖。此圖可以在施工現(xiàn)場很方便地檢查計算任一里程樁號的高程，是外業(yè)施工計算的好幫手。（2）繪制施工進度圖。將每日完成工作量填繪其上，便于及時掌握了解施工進度，方便安排工作。二、路面工程施工測量的外業(yè)工作 （一）恢復中樁、左右邊樁規(guī)范要求直線段每1520m 設一樁，曲線段每 10 15 m 設一樁，并在兩側(cè)邊緣處設指示樁。施工實踐中，為了更好地控制標高，方便推土機（或平

4、地機）作業(yè)，一般情況下都是每 10m 設一樁。 （二）進行水平測量，用明顯標志標出樁位的設計標高。 （三）嚴格掌握各結(jié)構(gòu)層的厚度和高程，其路拱橫坡應與面層一致。（四）上面層各結(jié)構(gòu)層中樁、邊樁放樣，實踐中常采用全站儀坐標法或經(jīng)緯儀配合測距儀極坐標法。中樁放樣的方法與路基施工放樣的方法一致。實踐中，面層由于其表面堅硬，在放樣進行中，可先用鋼釘標出其位（天氣好時亦可用粉筆標出其位），然后（在施工鋪筑前）用鋼釬（用鋼筋做）標志。（五）面層施工，對于設有中央分隔帶的，在放樣時可一并放出分隔帶邊樁，也可在放出中樁、邊樁后，在中邊樁連線上用皮尺（基層、面層應用鋼卷尺）量距法加設分隔帶邊樁。放樣實踐中，在線路

5、直線段通常只放出每隔 20m 的中樁位置，至于中間 10m 樁位及邊樁則要另外重新加樁（即人工放樁）。在曲線段通常只放出每隔 20m的中樁和每隔 20m 一側(cè)的邊樁，至于中間 10m 樁和另一側(cè)的邊樁則需重新加樁（即人工放樁）。三、路面攤鋪前施工放樣施工放樣包括平面控制和標高測定兩項內(nèi)容。標高測定的目的是確定下承層表面高程與設計高程相差的確切數(shù)值，以便在掛線時糾正到設計值或保證施工層厚度。標高放樣應考慮下承層標高差值(設計值與實際標高值之差)、厚度和本層設計厚度。綜合考慮后定出掛線樁頂?shù)臉烁撸俅驑稈炀€。當下承層厚度不夠時應在本層內(nèi)加入厚度差并兼顧設計標高。如果下承層厚度夠而標高低時，應根據(jù)設

6、計標高放樣。如果下承層的厚度與標高都超過設計值時，應按本層厚度放樣。若厚度和標高都不夠時，應按差值大的為標準放樣?？傊坏ＷC瀝青路面總厚度，而且要考慮標高不超出容許范圍。當兩者矛盾時，應以滿足厚度為主考慮放樣。運用攤鋪機自動找平裝置，需要有一個準確的基準面(線)，常用的基準面(線)控制有基準線鋼絲法、滑撬法和平衡梁法。下面層攤鋪應采用鋼絲引導的高程控制方式，上中面層可采用在鋪好的層面上走“雪撬”或非接觸式平衡梁控制方式。基準線鋼絲由細鋼絲、鐵立桿、彈簧秤和張緊器等組成。鋼絲可使用直徑為22.5mm的彈簧鋼絲，每段長度以200m為宜，鋼絲的張緊力一般需要8001000N?；鶞示€的敷設如下圖

7、所示，兩根立桿的間距一般為510m，在彎道處間距要短些。標樁是用來測定拉線標高的，所以它應設在立桿附近，以便于檢查，其數(shù)量視縱坡變化程度而定。敷設基準線時將其一端固定，另一端通過彈簧秤連接于張緊器上。 圖2.1基準線的敷設示意圖1-鋼絲2-鐵立桿3-標樁4-彈簧秤5-張緊器四、路線中樁和邊樁坐標的計算傳統(tǒng)的公路中樁測設，常以設計的交點為線路控制，用轉(zhuǎn)點延長法放樣直線段，用切線支距法或偏角法放樣曲線段；邊樁測設則是根據(jù)橫斷面圖上左、右邊樁距中樁的距離（ 、 ）， 在實地沿橫斷面方向進行丈量。隨著高等級公路特別是高速公路建設的興起，公路施工精度要求的提高以及全站儀、 GPS 等先進儀器的出現(xiàn)，這種

8、傳統(tǒng)方法由于存在放樣精度低、自動化程度低、現(xiàn)場測設不靈活（出現(xiàn)虛交，處理麻煩）等缺點，已越來越不能滿足現(xiàn)代公路建設的需要， 遵照測繪法的有關規(guī)定，大中型建設工程項目的坐標系統(tǒng)應與國家坐標系統(tǒng)一致或與國家坐標系統(tǒng)相聯(lián)系，故公路工程一般用光電導線或 GPS 測量方法建立線路統(tǒng)一坐標系，根據(jù)控制點坐標和中邊樁坐標，用“極坐標法”測設出各中邊樁。（一）中樁坐標計算 任何復雜的公路平面線形都是由直線、緩和曲線、圓曲線幾個基本線形單元組成的。一般情況下在線路拐彎時多采用“完整對稱曲線”，所謂“完整”指第一緩和曲線和第二緩和曲線的起點（ ZH 或 HZ ）處的半徑為 ；所謂“對稱”指第一緩和曲線長 和第二緩

9、和曲線長 相等。但在山區(qū)高速公路和互通立交匝道線形設計中，經(jīng)常會出現(xiàn)“非完整非對稱曲線”。根據(jù)各個局部坐標系與線路統(tǒng)一坐標系的相互關系，可將各個局部坐標統(tǒng)一起來。下面分別敘述其實現(xiàn)過程。 1、直線上點的坐標計算 圖2.2 a）直線第一緩和曲線圓曲線段點坐標計算（右轉(zhuǎn)） 圖2.2 b）直線第一緩和曲線圓曲線段點坐標計算（左轉(zhuǎn)）如圖2.2 a) b) 所示，設 xoy 為線路統(tǒng)一坐標系， x-ZH-y 為緩和曲線按切線支距法建立的局部坐標系，則 JDi-1JDi 直線段上任一中樁 P 的坐標為： （ 1 ） 式（ 1 ）中（ , ）為交點 JDi-1 的設計坐標； ， 分別為 P 點、 JDi-1

10、 點的設計里程； 為 JD i-1 JD i 坐標方位角，可由坐標反算而得。 曲線起點（ZH 或 ZY），曲線終點（HZ 或 YZ）均是直線上點，其坐標可按式（1）來計算。 2、完整曲線上點的坐標計算 如圖2.2 a ) ，某公路曲線由完整的第一緩和曲線 、半徑為 R 的圓曲線、完整的第二緩和曲線 組成。 （1）第一緩和曲線及圓曲線上點的坐標計算 當 K 點位于第一緩和曲線（ ZHHY ）上，按切線支距法公式有： （ 2 ） 當 K 點位于圓曲線（ HYYH ）上，有 ： （ 3 ）其中有： （ 4 ） 式（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）中， 為切線角； 為 K 點至 ZH i 點的設計里程之差

11、，即曲線長； R 、 、 、 p 、 q 為常量，分別表示圓曲線半徑，第一緩和曲線長、緩和曲線角（ ）、內(nèi)移值（ ）、切線增值（ ）。 再由坐標系變換公式可得： （ 5 ） 式（ 5 ）中 f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ + ”，左轉(zhuǎn)取“ - ”。 （2）第二緩和曲線上點的坐標計算 如圖2.3所示，當 M 點位于第二緩和曲線（ YHHZ ）上，有： （ 6 ） 圖 2.3第二緩和曲線段點坐標計算（右轉(zhuǎn)） 圖2.4 非完整緩和曲線段點坐標計算（右轉(zhuǎn)）式（ 6 ）中， ，為 M 點至 HZ 點的曲線長； R 為圓曲線半徑， 為第二緩和曲線長。 再由坐標系變換公式可得： （ 7 ） 式（ 7 ）中 f 為

12、符號函數(shù)，線路右轉(zhuǎn)時取“ - ”，左轉(zhuǎn)取“ + ”。 （3）單圓曲線（ZYYZ）上點的坐標計算 單圓曲線可看作是帶緩和曲線圓曲線的特例，即緩和曲線段長為零。令式（ 3 ）（ 4 ）中內(nèi)移值 p 、切線增長 q 、第一緩和曲線長 、緩和曲線角 為零，計算出單圓曲線上各點的局部坐標后，由式（ 5 ）可得 ZYYZ 上各點的統(tǒng)一坐標。 3、非完整曲線上點的坐標計算 如圖2.4所示，設非完整緩和曲線起點 Q 的坐標為（ , ），樁號 ，曲率半徑 ，切線沿前進方向的坐標方位角為 ；其終點 Z 的樁號 ，曲率半徑 ，則 Z 點至 Q 點曲線長 。若 ，則該曲線可看成是曲率半徑由 到 的緩和曲線去掉曲率半徑

13、由 到 后的剩余部分。設 N 點為該曲線上一點， N 點至 Q 點的曲線長為 ； O 為對應完整緩和曲線的起點， Q 點至 O 點的曲線長為 ，則由回旋型緩和曲線上任一點曲率半徑與曲線長成正比的性質(zhì)，有： 得： （ 8 ） 設 ，則由緩和曲線的切線角公式及偏角法計算公式知： （ 9 ） （ 10 ） （ 11 ） 由圖2.4知： （ 12 ） 則直線 QO 的坐標方位角為： （ 13 ） O點切線方向 軸的坐標方位角 為： （ 14 ） 式（ 13 ）（ 14 ）中， f 為符號函數(shù)，線路右轉(zhuǎn)時，取“ - ”；線路左轉(zhuǎn)時，取“ + ”。 故 O 點坐標（ ）為： （ 15 ） 將式（14）、（15）代入坐標平移旋轉(zhuǎn)公式，得任一點 N 的坐標為： （ 16 ） 式（ 16 ）中，（ ， ）按式（ 2 ）計算，代入時 用（ ）替代； f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ + ”左轉(zhuǎn)取“ - ”。（三）邊樁坐標計算 有了中樁坐標（ x,y ）及其至左、右邊樁的距離 d L 、 d R 后，計算出中樁至左、右邊樁的坐標方位角 AZ-L 、 AZ-R ，則由式（ 17 ）、（ 18 ）得左、右邊樁坐標（ , ）、（ , ）。 （ 17 ） （ 18 ） 1、直線上點 AZ-L 、 AZ-R 的計算 從圖2.2 a ） b ）知： （ 19 ） 2、第一緩和曲線