第10章道橋隧工程測量

1、10-1 道路工程測量概述 道路工程測量也應(yīng)遵循“先控制后細(xì)部”的原則。道路工程為線形工程，控制網(wǎng)只沿線路方向布設(shè)，是一個(gè)長度達(dá)數(shù)公里、數(shù)十公里甚至數(shù)百公里而寬度只有數(shù)十米或數(shù)百米的狹長帶狀控制網(wǎng)，并且需要與國家或城市控制網(wǎng)聯(lián)測，以納入統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系統(tǒng)。 傳統(tǒng)上用導(dǎo)線布設(shè)道路工程的平面控制網(wǎng)，用水準(zhǔn)路線布設(shè)高程控制網(wǎng)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）技術(shù)為道路測量建立控制網(wǎng)提供了新的方法。193道路GNSS控制網(wǎng)ABCDE123456789101112131415三四等控制點(diǎn)一級(jí)控制點(diǎn)某高速公路中的一段的GNSS控制網(wǎng)圖293初測 在路線范圍內(nèi)，測繪帶狀地形圖、縱斷面圖，收集地質(zhì)、水文等資料，為

2、初步設(shè)計(jì)提供依據(jù)。定測 在選定設(shè)計(jì)方案的路線上進(jìn)行中線測量、縱、橫斷面測量、帶狀地形圖測繪。 為道路工程建立高程控制的路線水準(zhǔn)測量稱為基平測量，常用三四等水準(zhǔn)測量來建立。GNSS高程測量也可用于路線測量中的基平測量。 路線勘測一般分為“初測”和“定測”兩個(gè)階段。 道路經(jīng)過定測后進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，它的平面線型、縱坡、橫斷面等已有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和圖紙，即可進(jìn)行道路施工。施工前和施工中，需要恢復(fù)中線、測設(shè)路基邊樁和豎曲線等。這些測量工作總稱為道路施工測量。以下主要介紹道路定測和施工測量。393ZYQZYZZHQZHZ111222JDJDZDZD1212HYYH22（具有緩和曲線的圓曲線）（圓曲線）（交點(diǎn)）（交

3、點(diǎn)）（轉(zhuǎn)點(diǎn)）（轉(zhuǎn)點(diǎn)）（右偏角）（左偏角）12路線前進(jìn)方向 道路中線的平面幾何線型由直線和曲線組成。中線測量工作主要包括：測設(shè)中線上各交點(diǎn)(JD)和轉(zhuǎn)點(diǎn)(ZD)、量距和釘樁、測量交點(diǎn)上的偏角、測設(shè)圓曲線圓曲線和緩和曲線緩和曲線的主點(diǎn)(直圓ZY,曲中QZ,圓直YZ,圓緩YH,緩圓HY)和細(xì)部點(diǎn)等。ZY 直線和圓曲線連接點(diǎn)QZ 圓曲線的中點(diǎn)YZ 圓曲線和直線連接點(diǎn)YH 圓曲線和緩和曲線連接點(diǎn)HY 緩和曲線和圓曲線連接點(diǎn)493上圖的圓曲線和緩和曲線組成一組反向曲線段上圖的圓曲線和緩和曲線組成一組反向曲線段593一、路線的交點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)交點(diǎn) 路線的相鄰直線段的相交之點(diǎn)。是詳細(xì)測設(shè)道路 中線的控制點(diǎn)。在初

4、測的帶狀地形圖上進(jìn)行紙上 定線，設(shè)計(jì)交點(diǎn)的位置，然后實(shí)地測設(shè)。轉(zhuǎn)點(diǎn) 路線直線段上的點(diǎn)。定線測量中，當(dāng)相鄰兩交點(diǎn) 互不通視或直線段較長時(shí)，每隔2003O0m設(shè)一 轉(zhuǎn)點(diǎn), 以便在交點(diǎn)測量轉(zhuǎn)折角和直線量距時(shí)作為 照準(zhǔn)和定線的目標(biāo)。()交點(diǎn)測設(shè) 圖上量得與地物的 關(guān)系測設(shè)路線交點(diǎn) (例如用距離交會(huì)法)JD1014.3516.1825.44道路中線道路中線交點(diǎn)房屋電線桿693根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)測設(shè)路線交點(diǎn)T3T4T5JD124-5D793穿線法測設(shè)路線交點(diǎn)ZDAZDBPPPP1234導(dǎo)線導(dǎo)線道路中線道路中線導(dǎo)線點(diǎn)交點(diǎn) 測設(shè)的轉(zhuǎn)點(diǎn)不嚴(yán)格在一條直線上。用目估法或經(jīng)緯儀視準(zhǔn)法定出一條直線，使盡可能靠近這些測設(shè)點(diǎn)，這一

5、工作稱為穿線。測設(shè)點(diǎn)P1P2P3P4不在一直線上 導(dǎo)線沿道路中線布設(shè)，可按鄰近的導(dǎo)線點(diǎn)用極坐標(biāo)法測設(shè)交點(diǎn)。 路線的相鄰直線段(AB,CD)用穿線法定出后,可用延長相交法測設(shè)交點(diǎn)(JD)。方法：將經(jīng)緯儀安置于B點(diǎn)，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在視線方向上,接近交點(diǎn)JD的概略位置前、后打下兩個(gè)樁（稱為騎馬樁）采用延長直線的“正倒鏡分中法” 在該兩樁上定出a，b兩點(diǎn)，并釘以小釘,拉上細(xì)線；將經(jīng)緯儀搬至C點(diǎn), 后視D點(diǎn),同法在交點(diǎn)概略位置前,后打下兩個(gè)騎馬樁, 定出c,d兩點(diǎn),拉上細(xì)線；在兩條細(xì)線相交處打下木樁 ,并釘以小釘, 得到交點(diǎn)JD。DJDABC893abcd二、 路線轉(zhuǎn)折角的測定路線前進(jìn)方向180

6、右180左993 在路線的交點(diǎn)上，應(yīng)根據(jù)交點(diǎn)前、后的轉(zhuǎn)點(diǎn)測定路線的轉(zhuǎn)折角。通常測定路線前進(jìn)方向的右角，用DJ2或DJ6級(jí)經(jīng)緯儀觀測一個(gè)測回。按角計(jì)算出路線交點(diǎn)處的偏角，當(dāng)180時(shí)，為右偏角（路線向右轉(zhuǎn)折），當(dāng)180時(shí)，為左偏角（路線向左轉(zhuǎn)折）。最后定出轉(zhuǎn)折角的分角線方向分角線方向三、 里程樁的設(shè)置 里程樁的作用：標(biāo)定路線中線的位置,注明類別和離起點(diǎn)的距離； (例: JD 3+135.12 交點(diǎn),離起點(diǎn)3135.12m)測量路線縱、橫斷面的依據(jù)；便于計(jì)算工程量。6cm6cm(a)(b)(c)(d)(e)3+1504+752.80 涵ZY 3+091.05JD 3+135.1240cm40cm6c

7、m2.5cm1093距離為50m整數(shù)的整樁地物加樁(涵洞)曲線主點(diǎn)樁(ZY)方樁方樁( (標(biāo)明點(diǎn)位標(biāo)明點(diǎn)位) )扁樁扁樁( (指明方樁所在和性質(zhì)指明方樁所在和性質(zhì)) )一、圓曲線主點(diǎn)測設(shè)主點(diǎn)測設(shè)元素的計(jì)算:LTJRRRERLRT2) 12cos1(2cos1802tanJDYZZYQZOTTRRE2（交點(diǎn)）（偏角）（切線長）（曲線長）（圓直點(diǎn)）（直圓點(diǎn)）（曲線半徑）（圓心）（曲中點(diǎn)）L（外矢距）1193切線長曲線長外矢距曲切差根據(jù)主點(diǎn)元素測設(shè)圓曲線根據(jù)主點(diǎn)元素測設(shè)圓曲線22LQZYZLZYQZTJDZY樁號(hào)樁號(hào)樁號(hào)樁號(hào)樁號(hào)樁號(hào)YZ 樁號(hào) = JD 樁號(hào)+T-JJDYZZYQZOTTRRE2（交

8、點(diǎn)）（偏角）（切線長）（曲線長）（圓直點(diǎn)）（直圓點(diǎn)）（曲線半徑）（圓心）（曲中點(diǎn)）L（外矢距）1293樁號(hào)樁號(hào)： 道路中線不經(jīng)過交點(diǎn),圓曲線中點(diǎn)和終點(diǎn)的樁號(hào)必須從圓曲線起點(diǎn)的樁號(hào)沿曲線的長度推算而得。而交點(diǎn)樁的里程已由中線測量獲得,因此可根據(jù)交點(diǎn)的里程樁號(hào)及圓曲線測設(shè)元素計(jì)算出各主點(diǎn)的里程樁號(hào)。一、 圓曲線主點(diǎn)的測設(shè)1.曲線起點(diǎn)(ZY)的測設(shè)經(jīng)緯儀安置在JD點(diǎn),后視相鄰交點(diǎn),按視線方向測設(shè)切線長T，即為ZY點(diǎn)。2.曲線終點(diǎn)(YZ)的測設(shè)經(jīng)緯儀前視相鄰交點(diǎn),按視線方向測設(shè)切線長T,即為YZ點(diǎn)。3.曲線中點(diǎn)(QZ)的測設(shè)測設(shè)路線轉(zhuǎn)折角的分角線方向(曲線中點(diǎn)方向),測設(shè)外矢距E,即為QZ點(diǎn)1393（

9、用極坐標(biāo)法測設(shè)（用極坐標(biāo)法測設(shè) 方向方向, ,距離）距離）偏角法測設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算:(偏角即弦切角)細(xì)部點(diǎn)P1P2P3P4(整樁),l0整樁間弧長(整弧),l1 ln+1(非整弧)所對圓心角分別為 0 1 n+1：ZYQZYZZYJDRRROPPPPPPcccccCcCllllll1234121000n+1102120100n+1n+1l000011CiPii18011Rl18000Rl18011Rlnn 1493（一）偏角法(曲線上的細(xì)部點(diǎn)為應(yīng)設(shè)置的里程樁)931501) 1(21ii1121nn11210021iiRCsin2ZYQZYZZYJDRRROPPPPPPcccccCcCllllll1

10、234121000n+1102120100n+1n+1l000011CiPii根據(jù)弦切角為同弧所對圓心角之半：同弧所對的弦長為：根據(jù)弦切角和弦長根據(jù)弦切角和弦長, ,以切線為起始方向以切線為起始方向, ,用極坐標(biāo)法測設(shè)用極坐標(biāo)法測設(shè)Pi9316曲線里程樁號(hào)相鄰樁點(diǎn)弧長 (m)偏角弦長C(m)相鄰樁點(diǎn)弦長c (m) ZY 3+091.05 P1 3+100 P2 3+120 P3 3+140 P4 3+160 YZ 3+175.528.9520.0020.0020.0015.5200000”20812”65441”114110”162739”201000”08.9528.8848.6168.01

11、82.748.9519.9819.9819.9815.51 QY 3+133.29100500”42.02表10-1 圓曲線細(xì)部點(diǎn)偏角法測設(shè)數(shù)據(jù)(R=120m)l測設(shè)方法：經(jīng)緯儀(或全站儀)置于ZY點(diǎn),以JD定向,轉(zhuǎn)過偏角按短弦c(相鄰點(diǎn)距離)或長弦C(起點(diǎn)至該點(diǎn))測設(shè)點(diǎn)位Pi。ZDZYQZJDYZZD121234PPPP = 402000R = 120 mT = 44.072L = 84.474E = 7.837RRA06726.4425672.8046845.2325702.0056846.3145678.2666848.3205634.2406840.8485630.6046821.35

12、45599.3816795.4545565.901O52163032216303263254336055216226303453850355114823630圓曲線元素l = 20.092363040200001793計(jì)算各細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo),置全站儀于控制點(diǎn),用極坐標(biāo)法測設(shè)點(diǎn)位是功效最高的方法。主點(diǎn)和細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法：1.1.按交點(diǎn)坐標(biāo)和圓曲線元素計(jì)算曲線主點(diǎn)坐標(biāo)；2.2.按圓曲線起點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)偏角和長弦 C計(jì)算Pi點(diǎn)坐標(biāo)。9318曲線里程樁號(hào)偏角 方位角弦長C(m)坐標(biāo)x(m)y(m)ZY 3+091.05P1 3+100P2 3+120QZ 3+133.29P3 3+140P4 3+160YZ

13、3+175.5200000”20812”65441”100500”114110”162739”201000”521630”542442”591111”622130”635740”684409”722630”8.9528.8842.0248.6168.0182.746821.356826.566836.156840.856842.696846.026846.315599.385606.665624.185636.605643.065662.765678.27 表10-2 圓曲線細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算(按偏角和長弦)一、 緩和曲線計(jì)算Rr = r = RJDZYQZQZYHHZYZHYZHOORR緩和曲線

14、緩和曲線圓曲線1993車輛在平面線型為圓曲線的公路或鐵路上行駛，會(huì)產(chǎn)生離心力,正比于車速,反比于曲線的半徑。離心力影響行車安全，須用公路外側(cè)超高或鐵路外軌超高使車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜來抵消這種離心力。超高不應(yīng)突然產(chǎn)生，因此需要在直線段與曲線段之間插入一段“緩和緩和曲線曲線“作為過渡。2093曲線部分的路基橫斷面（一）緩和曲線的理論ZHHYQZYHHZROJDppmmTlsls2Er = r = ooor = RRrllrllCriSiiiii,0ClRlrSii2193圓曲線半徑 R緩和曲線半徑 r = R緩和曲線弧長 l i緩和曲線全長 l S任意常數(shù)C緩和曲線的數(shù)學(xué)關(guān)系式：r =Rr =8半徑

15、與弧長成反比緩和曲線和圓曲線的獨(dú)立坐標(biāo)系 = ZHHYROrXY = RrrijiodIJxxyydxdydllloiijjijijRllRlrlSiidddiilSiSililRlllRl0202ddRlS20RllSjj02293為了求得緩和曲線長度與點(diǎn)位的關(guān)系,建立以ZH為原點(diǎn),以切線方向?yàn)榭v軸的獨(dú)立坐標(biāo)系。為緩和曲線上任一點(diǎn)的切線方位角 o 為HY點(diǎn)的切線方位角, j 為圓曲線點(diǎn)的切線方位角緩和曲線緩和曲線圓曲線 = ZHHYROrXY = RrrijiodIJxxyydxdydllloiijjijijRiilylxsinddcosdd! 5! 3sin! 4! 21cos5342ii

16、iiiii3373225336640SiSiiSiiilRllRlylRllx2393緩和曲線點(diǎn)坐標(biāo)：緩和曲線點(diǎn)坐標(biāo)：9324ZHHYQZYHHZROJDppmmTlsls2Er = r = ooor = RHYHY點(diǎn)坐標(biāo)：點(diǎn)坐標(biāo)：圓曲線點(diǎn)坐標(biāo)：圓曲線點(diǎn)坐標(biāo)：切垂距：切垂距：內(nèi)移距：內(nèi)移距：232402RllmSSRlpS242pRymRxjjjj)cos1 (sin34223336640RlRlyRllxSSeSSe93252tan)(pRmTRpRE2sec)()2(0 RLCSlRL2)2(0 緩和曲線原素的計(jì)算公式：切線長外矢距圓曲線長曲線全長曲線獨(dú)立坐標(biāo)與大地坐標(biāo)的變換：cossin

17、sincos00iiiiiiyxYYyxXX式中：Xi Yi為大地坐標(biāo), Xo Yo為ZH或HZ點(diǎn)坐標(biāo), xi yi 為 獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)。輸入：交點(diǎn)樁號(hào)坐標(biāo)，前后視轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)，曲線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，測設(shè)數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)文件名曲線元素計(jì)算，主點(diǎn)樁號(hào)及及坐標(biāo)計(jì)算緩和曲線及圓曲線細(xì)部點(diǎn)的中樁及邊樁坐標(biāo)計(jì)算繪制具有緩和曲線的圓曲線樁位全圖曲線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及測設(shè)數(shù)據(jù)文件輸出2693在AutoCAD系統(tǒng)軟件中，用Visual-LISP語言編制“具有緩和曲線的圓曲線計(jì)算程序”(E-CURVE.LSP )，有計(jì)算、繪圖和數(shù)據(jù)文件輸出功能，其框圖如下：*原程序在本書CD-ROM“7.工程測量LISP程序及應(yīng)用”2793JDZD

18、(b)ZD(f)ZHQZHZHYYH1140.111478.971309.541324.661210.111408.97蘇嘉高速（曲線-24）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： R = 250mLs = 70m曲線元素：T = 184.55mE = 42.03mLc = 198.87mL = 338.87m = 613711o = 80117W = 50m2893*路線中樁及邊樁的坐標(biāo)輸出見書附CD-ROM“7.工程測量LISP程序及應(yīng)用”10-5 路線縱橫斷面測量 一、路線縱斷面測量（一）基平測量 高程控制測量（按四等水準(zhǔn)測量）（二）中平測量 按樁號(hào)依次測定中樁的地面高程(路線 水準(zhǔn)測量,兩端附合于基平水準(zhǔn)點(diǎn))0+

19、0000+0500+1000+108(ZY)0+1200+1400+1600+1800+2000+221(QZ)0+240BM.1TP2測 站 1測 站 2TP1路 線 水 準(zhǔn) 進(jìn) 行 方 向29939330（三）全站儀路線縱斷面測量 在道路工程測量中，應(yīng)用全站儀的三維坐標(biāo)測量和測設(shè)的方法，在測設(shè)道路中樁的同時(shí)，測定其高程，并自動(dòng)記錄這些點(diǎn)的樁號(hào)和三維坐標(biāo)等。這些數(shù)據(jù)可與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)路線測量的自動(dòng)化和路線縱斷面圖的機(jī)助成圖。（四）縱斷面圖的繪制及施工量計(jì)算 縱斷面圖是以中樁的里程為橫坐標(biāo)、以其高程為縱坐標(biāo)而繪制的。常用的里程比例尺有15000、l2000 和l1000幾種。為了明顯地表

20、示地面起伏，一般取高程比例尺比里程比例尺大10倍或20倍。例如里程比例尺用11000時(shí)，則高程比例尺取1100 或 l50。道路設(shè)計(jì)縱斷面坡 度 與 距 離設(shè) 計(jì) 高 程地 面 高 程填 挖 土填挖樁 號(hào)直 線 與 曲 線0+000+050+100+108+120+140+160+180+200+221+240+260+280+300+320+335+350+384+391+400JD : 0+221.70 =10 50R =1200T =113.78L =226.90E =5.39(右 )10.390.590.010.530.580.700.400.180.310.140.330.060.0

21、10.020.030.230.430.300.350.3112.89 12.5012.61 13.2013.89 13.9013.48 14.0113.60 14.1815.16 14.4615.14 14.7414.8415.0214.46 14.7714.65 14.5114.60 14.2714.08 14.0214.0114.0213.99 14.0213.79 14.0213.59 14.0214.0014.0214.32 14.0214.37 14.0214.33 14.021.401801.25800140111213141516BM.1高 程 12.3140+050左 側(cè) 電

22、桿 右 1mBM.2高 程 14.6180+400右 側(cè) 20m石 橋 南 堍R = 1000T = 25E = 0.31R = 2000T = 20E = 0.103193 二、 路線橫斷面測量（一）橫斷面測量方法12.610+0501.680.440.141.531.090.811.842.35012.220.06.89.111.212.720.0中樁3293 路線橫斷面測量的主要任務(wù)是在各中樁處測定垂直于道路中線方向的地面起伏，然后按每一中樁樁號(hào)繪成橫斷面圖。橫斷面圖是設(shè)計(jì)路基橫斷面、計(jì)算土石方和施工時(shí)確定路基填挖邊界的依據(jù)。橫斷面測量的寬度一般在中線兩側(cè)各測1550m。(a)(b)(c

23、)0+0500+1000+15011.6817.4416.003393 一般采用1100或l200的比例尺繪制路線橫斷面圖。繪制時(shí)，先標(biāo)定中樁位置(圖虛線)，由中樁開始逐一將地形特征點(diǎn)畫在圖上，用線連接而成地面線，地面線上注記樁號(hào)，地面線下注記地面高程。中樁位置地面高程樁號(hào)(a)(b)(c)0+0500+1000+15013.4715.6216.3417.4416.0011.683493 橫斷面圖上進(jìn)行路基斷面設(shè)計(jì)：圖(a)為設(shè)計(jì)路基面高于地面,為路堤斷面(填方斷面)圖(b)為設(shè)計(jì)路基面低于地面,為路塹斷面(挖方斷面)圖(c)為半填半挖的路基斷面圖。 根據(jù)橫斷面的填、挖面積及相鄰中樁的樁號(hào)(相

24、減即得兩斷面間的水平距離),可以算出施工的土、石方量(填、挖的土石方體積)。填方斷面挖方斷面半填半挖斷面10-6 道路施工測量 一、 施工控制樁測設(shè)(一) 平行線法測設(shè)施工控制樁道路邊樁道路中心線 1+2601+2201+2403593道路邊樁 平行線法是在設(shè)計(jì)的路基寬度以外,測設(shè)兩排平行于中線的施工控制樁,控制樁的間距一般取1020m。設(shè)計(jì)道路邊線設(shè)計(jì)道路邊線（二）延長線法測設(shè)施工控制樁曲線主點(diǎn)樁施工控制樁ZYQZYZZYQZYZ1112223693 延長線法是在路線轉(zhuǎn)折處的中線延長線上以及曲線中點(diǎn)至交點(diǎn)的延長線上測設(shè)施工控制樁，量出控制樁至交點(diǎn)的距離并作記錄。必要時(shí)可以隨時(shí)恢復(fù)JD,ZY,

25、QZ,YZ等點(diǎn)的位置。施工控制樁施工控制樁JD1JD2施工控制樁施工控制樁二、路基邊樁測設(shè) （一）平坦地段路基邊樁測設(shè)(a)(b)WWllllWW2222hhss1:m1:m1:m1:m左右左右hmWll2右左hmsWll右左23793路基施工前要把設(shè)計(jì)路基的邊坡與原地面相交的點(diǎn)測設(shè)出來。該點(diǎn)對于設(shè)計(jì)路堤為坡腳點(diǎn)，對于設(shè)計(jì)路塹為坡頂點(diǎn)。路基邊樁的位置按填土高度或挖土深度、邊坡設(shè)計(jì)坡度及橫斷面的地形情況而定,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可從CAD圖上量測。設(shè)計(jì)路堤設(shè)計(jì)路堤設(shè)計(jì)路塹設(shè)計(jì)路塹坡腳點(diǎn)邊樁坡頂點(diǎn)邊樁坡腳點(diǎn)邊樁坡頂點(diǎn)邊樁右左1:m1:msshWllhh右左左左hmsWl2右右hmsWl23893山坡地段測設(shè)路

26、塹的路基左、右邊樁離中樁的距離分別為：邊溝寬邊溝寬邊坡邊坡中樁挖深中樁挖深左邊樁左邊樁右邊樁右邊樁l左，l右 的數(shù)值可以從CAD設(shè)計(jì)圖上量測而得。在實(shí)地從中樁沿橫斷面方向量距測設(shè)路基邊樁。路面寬路面寬三、 豎曲線的測設(shè) i (+)i (-)i (+)123凸形豎曲線凹形豎曲線設(shè)計(jì)路線縱斷面3993 在設(shè)計(jì)路線縱坡的變更處，考慮行車的視距要求和行車的平穩(wěn),在豎直面內(nèi)用圓曲線連接,這種曲線稱為豎曲線。 如圖所示：路線上有三條相鄰的縱坡，其坡度分別為：i i1 1(+ 上坡)、i i2 2（- 下坡）、i i3 3(+ 上坡)在坡度為i1和i2的縱坡之間設(shè)置凸形豎曲線，在坡度為i2和i3的縱坡之間設(shè)

27、置凹形豎曲線。路線前進(jìn)方向三、豎曲線的測設(shè) CBDOTRRE2Ayxii12)(2121iiRT)(21iiRLRTE22180)( arctanarctan2121iiiia4093豎曲線的設(shè)計(jì)半徑為R, 豎曲線的計(jì)算元素: 豎向偏角,切線長T,曲線長L,外矢距E,高差改正yi。可以采用與平面圓曲線計(jì)算主點(diǎn)測設(shè)元素同樣的公式。豎曲線的設(shè)計(jì)半徑R 較大，而角又較小，因此可以用下列近似公式計(jì)算：偏角：切線長：曲線長：外矢距：Rxyii22按 yi在曲線范圍內(nèi)里程樁上測設(shè)豎曲線的高程10-7 橋梁工程控制測量4193在鐵路公路和城市道路等的線路上，通過河流、山谷或與其他道路立交需要修建橋梁。有鐵路

28、橋梁,公路橋梁,鐵路公路兩用橋梁等。高架道路也是屬于橋梁結(jié)構(gòu)。橋梁工程在勘測設(shè)計(jì)建筑施工和運(yùn)營管理階段都需要進(jìn)行測量工作。南京長江大橋南京長江大橋鐵路公路兩用橋鐵路公路兩用橋9342一、橋梁平面控制測量橋梁平面控制點(diǎn)橋梁軸線點(diǎn)橋梁軸線 橋梁平面控制網(wǎng)的圖形一般為包含橋軸線的雙三角形、具有對角線的四邊形或雙四邊形。橋梁平面控制網(wǎng)的觀測可以采用常規(guī)觀測角度和邊長的邊角網(wǎng)，計(jì)算各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)。大型橋梁平面控制網(wǎng)也可以采用GNSS方法測定。橋橋梁梁軸軸線線橋梁平面控制網(wǎng)橋梁平面控制網(wǎng)橋梁平面控制網(wǎng)橋梁平面控制網(wǎng)（一）過河水準(zhǔn)測量4393ABCDACDBACBD(a)(b)(c)測站點(diǎn)立尺點(diǎn)過河水準(zhǔn)

29、測量主要問題:前后視距不等 遠(yuǎn)尺距離過長解決方法:測站河立尺點(diǎn)布設(shè)對稱圖形,采用對向觀測； 遠(yuǎn)尺上加裝覘牌,有利于遠(yuǎn)距離瞄準(zhǔn)； 用多測回觀測取平均值,提高精度。測站測站近尺視線近尺視線遠(yuǎn)尺視線遠(yuǎn)尺視線二、橋梁高程控制測量11121311718(a)(b)(c)水準(zhǔn)尺覘牌覘牌孔覘牌固緊螺絲104493 由觀測者根據(jù)水準(zhǔn)儀橫絲指揮遠(yuǎn)尺立尺者上下移動(dòng)覘牌，使覘牌中部的橫條或三角形圖案被水準(zhǔn)儀的橫絲所平分。由立尺者根據(jù)覘牌中心孔的指標(biāo)線在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。覘牌上圖案設(shè)計(jì)成有利于瞄準(zhǔn)9345（二）電磁波測距三角高程測量（三）GNSS高程測量 用全站儀可進(jìn)行電磁波測距三角高程測量。在河的兩岸布置A、B兩個(gè)臨時(shí)

30、水準(zhǔn)點(diǎn),在A點(diǎn)安置全站儀,量取儀器高 i；在B點(diǎn)安置棱鏡，量取棱鏡高l；全站儀瞄準(zhǔn)棱鏡中心,測觀天頂距Z和斜距S,計(jì)算出A,B點(diǎn)間的高差。由于過河的距離較長,高差測定受到地球曲率和大氣垂直折光的影響。應(yīng)采用對向觀測的方法,能抵消地球曲率和大氣垂直折光的影響。用GNSS測量布設(shè)的橋梁平面控制網(wǎng)也可以用GNSS高程測量的方法進(jìn)行兩岸控制點(diǎn)高程的聯(lián)測。河面寬闊的特大橋梁，用過河水準(zhǔn)測量和三角高程測量有困難時(shí)更為合適。fiZShABl -cosaaaabbbbccccddddABCDkkkk11112222333344444321橋墩中心線橋臺(tái)中心線橋梁軸線道路中線道路中線4693一、中小型橋梁施工測

31、量（一）橋梁中軸線和施工控制樁測設(shè) 根據(jù)道路中線上的橋位施工控制樁k1,k2,k3,k4，測設(shè)出橋臺(tái)和橋墩的中心樁位A,B,C,D點(diǎn),然后分別在這些點(diǎn)上安置全站儀，在與橋梁中軸線垂直的方向上測設(shè)橋臺(tái)和橋墩的施工控制樁位a1,a2,b1,b2,，每側(cè)要有兩個(gè)控制樁。（二）橋梁基礎(chǔ)施工測量根據(jù)橋臺(tái)和橋墩的中心線定出基坑開挖邊界線?；由峡诔叽鐟?yīng)根據(jù)坑深、邊坡坡度、土質(zhì)情況和施工方法而定?；油诘揭欢ㄉ疃群?，應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)高程在坑壁測設(shè)距基底設(shè)計(jì)面為一定高差（例如1米）的水平樁,作為控制挖深及基礎(chǔ)施工的高程依據(jù)。9347基礎(chǔ)完工后，應(yīng)根據(jù)上述的橋位控制樁和墩、臺(tái)控制樁用經(jīng)緯儀或全站儀在基礎(chǔ)面上測設(shè)墩、

32、臺(tái)中心及其相互垂直的縱、橫軸線，根據(jù)縱、橫軸線即可放樣橋臺(tái)、橋墩的外廓線，作為砌筑橋臺(tái)和橋墩的依據(jù)。（一）橋梁墩臺(tái)定位測量9348二、大中型橋梁施工測量 大型橋梁的施工必須布設(shè)平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。控制網(wǎng)布設(shè)后, 用較精密的方法進(jìn)行墩臺(tái)定位和架設(shè)梁部結(jié)構(gòu)的定位。大橋的梁部結(jié)構(gòu)大橋的梁部結(jié)構(gòu)方向交會(huì)法測設(shè)橋墩9349EDCFABPPP123A-B為橋軸線，C,D為橋梁平面控制網(wǎng)中的控制點(diǎn)，Pi點(diǎn)為第i個(gè)橋墩設(shè)計(jì)的中心位置。用方向交會(huì)法測設(shè)橋墩中心位置時(shí)，需要計(jì)算在橋梁控制點(diǎn)上的交會(huì)角： , , , 。橋梁軸線橋梁軸線控制點(diǎn)控制點(diǎn)控制點(diǎn)控制點(diǎn)DADADDCCCACAxxyyxxyyxxyyxxy

33、yarctanarctanarctanarctan2222方向線相交的角度應(yīng)近于90方向交會(huì)法的誤差三角形5093由于測量誤差的影響，從C,A,D點(diǎn)指來的三條方向線一般不可能正好交會(huì)于一點(diǎn)，而構(gòu)成方向交會(huì)定點(diǎn)位的“誤差三角形”(Pa-Pb-Pc) 。如果誤差三角形在橋軸線上的邊長(Pa-Pb)為容許范圍之內(nèi) (一般規(guī)定：對于墩底放樣,為2.5cm; 對于墩頂放樣，為1.5cm），則取C,D 兩點(diǎn)指來方向線的交點(diǎn)PC在橋軸線上的投影點(diǎn)Pi作為橋墩放樣的中心位置。誤差三角形橋墩中心點(diǎn)橋墩中心點(diǎn)極坐標(biāo)法測設(shè)橋墩 在使用全站儀進(jìn)行橋梁墩臺(tái)定位時(shí)，用極坐標(biāo)法放樣橋墩中心位置，則更為方便。對于極坐標(biāo)法，原

34、則上可以將儀器放于任何控制點(diǎn)上，按計(jì)算的放樣數(shù)據(jù)（角度和距離）測設(shè)點(diǎn)位。9351EDCFABPPP123 測設(shè)橋墩中心位置，最好是將儀器安置于橋軸線點(diǎn)A或B上，瞄準(zhǔn)另一軸線點(diǎn)作為定向，然后指揮棱鏡安置在該方向上測設(shè)APi或BPi的距離,即可定出橋墩中心位置Pi點(diǎn)。（二）橋梁梁部架設(shè)施工測量 橋梁的梁部結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜,要求對墩臺(tái)的方向、距離和高程用較高精度測設(shè)，作為架梁的依據(jù)。9352 橋梁中心線方向測定,在直線部分采用準(zhǔn)直法,用經(jīng)緯儀或全站儀正倒鏡分中法,刻劃方向線。如果跨距較大( 100m),應(yīng)逐個(gè)橋墩觀測左、右角。在曲線部分則采用偏角法或極坐法。相鄰橋墩中心點(diǎn)間距離用測距儀觀測，在中心標(biāo)

35、板上刻劃里程線,與已經(jīng)刻劃的墩臺(tái)方向線正交,形成代表墩臺(tái)中心的十字。 墩臺(tái)頂面高程用精密水準(zhǔn)測定,構(gòu)成水準(zhǔn)路線,附合到兩岸水準(zhǔn)點(diǎn)上。 如果梁的拼裝系自兩端懸臂、跨中合攏，則合攏前的測量重點(diǎn)應(yīng)放在兩端懸臂的相對關(guān)系上。中心線方向偏差,高程差和距離差要符合設(shè)計(jì)和施工的要求。 大型斜拉橋主要由索塔 (墩塔)、斜拉索、主梁三大部分組成，塔、索、梁三者之間的聯(lián)系一般常用雙塔三跨連續(xù)梁布置。9353固定于索塔的斜拉索每隔一定索距對梁進(jìn)行提拉，將梁的荷載傳至索塔，再傳至塔墩基礎(chǔ)。斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有利于用懸臂法架設(shè)主梁。(包括預(yù)制拼裝或現(xiàn)場澆注)雙塔三跨連續(xù)梁的斜拉橋雙塔三跨連續(xù)梁的斜拉橋上海楊浦大橋上海楊浦

36、大橋工作平臺(tái)斜拉索索塔橋臺(tái)跨中線主梁初始節(jié)段塔墩移動(dòng)吊機(jī)斜拉索斜拉索合攏線邊跨邊跨中跨5493施工中的斜拉橋施工中的斜拉橋預(yù)制梁塊的分段吊裝預(yù)制梁塊的分段吊裝5593兩端懸臂施工兩端懸臂施工逐步向中間合攏逐步向中間合攏9356上塔柱斜拉索主梁斷面上平臺(tái)下平臺(tái)下塔柱上橫梁中塔柱下橫梁塔 墩索塔基礎(chǔ)5793索塔平面基準(zhǔn)投影索塔建造的平面基準(zhǔn)是塔墩的中軸線和橋梁的中軸線(相互垂直),塔墩中心點(diǎn)的垂直投影是塔柱施工測量的關(guān)鍵。在墩中心點(diǎn)及兩邊平面控制點(diǎn)的旁邊預(yù)留有垂準(zhǔn)孔，垂直投影(鉛垂線測設(shè))的方法有垂準(zhǔn)儀法和全站儀天頂觀測法。橋梁中心線塔 柱平面控制點(diǎn)垂準(zhǔn)孔水準(zhǔn)點(diǎn)墩中心點(diǎn)墩中心線垂準(zhǔn)孔塔 柱垂準(zhǔn)孔垂

37、準(zhǔn)孔垂準(zhǔn)孔垂準(zhǔn)孔5893通過垂準(zhǔn)孔向上垂直投影施工索塔上部結(jié)構(gòu)塔墩中心線主梁中心線0 塊梁索導(dǎo)管定位方向線塔柱塔柱矩形控制網(wǎng)里程控制線#主梁中心點(diǎn)5993（二）主梁施工測量 斜拉橋的主梁施工是由索塔下雙向?qū)ΨQ懸臂架設(shè)、跨中合攏的動(dòng)態(tài)施工方法。主梁架設(shè)分為現(xiàn)場澆注和預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件拼裝兩種基本方法。主梁施工是從索塔下的“零號(hào)梁塊”開始,向兩側(cè)懸臂伸展。主梁施工測量是保證斜拉橋成橋線型符合設(shè)計(jì)要求。零號(hào)梁塊零號(hào)梁塊零號(hào)梁塊零號(hào)梁塊矩形控制網(wǎng)矩形控制網(wǎng) 主梁橫斷面線型測量 主梁橫斷面的梁底線型是每一節(jié)段由前端梁底1，2，3，4四個(gè)測點(diǎn)的標(biāo)高來表示。用水準(zhǔn)測量方法測定梁頂面上高程線性點(diǎn)23點(diǎn)的標(biāo)高，推算出

38、梁底測點(diǎn)的標(biāo)高,用斜拉索調(diào)整。1234231.5 %1.5 %6093梁梁體體中中軸軸線線主梁橫斷面主梁橫斷面斜拉索斜拉索斜拉索斜拉索塔柱立軸塔柱索道管斜拉索斜拉索主 梁主梁索道管主梁索道管61939362 1.塔柱索道管定位測量 塔墩靠近岸邊，可以在岸上布置平面控制點(diǎn)，建立通過塔柱中線和墩中線的豎直基準(zhǔn)面。在控制點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀或全站儀，瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的方向后，利用望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的上、下轉(zhuǎn)動(dòng)建立上述基準(zhǔn)面，再用測距、方向交會(huì)等方法測設(shè)待放樣的索道管口中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 遠(yuǎn)離岸邊的塔墩，可以利用塔柱施工測量時(shí)留下的控制點(diǎn)和垂準(zhǔn)孔建立垂準(zhǔn)線和豎直基準(zhǔn)面。高程測設(shè)可以采用高層建筑高程傳遞的方法。 2.主梁

39、索道管定位測量 利用主梁施工矩形控制網(wǎng),用經(jīng)緯儀或全站儀,水準(zhǔn)儀和鋼卷尺測設(shè)索道管口中心的三維坐標(biāo)。10-9 橋梁工程變形觀測 橋梁工程在施工和建成后的運(yùn)營期間，由于各種內(nèi)在因素和外界條件的影響，會(huì)產(chǎn)生各種變形。例如，橋梁的自重對基礎(chǔ)產(chǎn)生壓力，引起基礎(chǔ)、墩臺(tái)的均勻沉降或不均勻沉降，從而會(huì)使墩柱傾斜；梁體在動(dòng)荷載的作用下產(chǎn)生撓曲；高塔柱在日照和溫度的影響下會(huì)產(chǎn)生周期性的扭轉(zhuǎn)或擺動(dòng)；等等。為了保證工程施工質(zhì)量和運(yùn)營安全，驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)的效果，應(yīng)對大型橋梁工程定期進(jìn)行變形觀測。93639364一、橋梁變形觀測內(nèi)容 垂直位移觀測 對各橋墩、橋臺(tái)進(jìn)行沉降觀測 水平位移觀測 對橋墩、橋臺(tái)在水平方向位移的觀測

40、 （橋軸線方向和垂直于橋軸線方向） 傾斜觀測 對高橋墩和斜拉橋的塔柱進(jìn)行鉛垂線方向 的傾斜觀測 撓度觀測 對梁體在靜荷載和動(dòng)荷載的作用下產(chǎn)生的 撓曲和振動(dòng)的觀測 二、橋梁變形觀測方法 常規(guī)測量儀器方法 用精密水準(zhǔn)儀測定垂直位移,用全 站儀測定水平位移，用垂準(zhǔn)儀作傾斜觀測 專用儀器測量方法 用流體靜力水準(zhǔn)儀測定撓度等 攝影測量方法 用地面近景攝影測量方法 GNSS方法 橋梁的變形觀測已可用GNSS方法 激光三維掃描法 采集橋梁的點(diǎn)云數(shù)據(jù)用于變形分析地下建筑工程包括鐵路,公路,水利工程方面的隧道,城市地下道路,地下鐵道,越江隧道,人防工程的地下洞庫,工廠,電站,醫(yī)院等。先在地面建立測量控制網(wǎng),再從

41、地面通過地下工程的洞口或豎井傳遞到地下，建立地下控制網(wǎng)，據(jù)此開挖建造各種形式的地下建筑物、構(gòu)筑物和通道(公路隧道,越江隧道,地下鐵道)。9365100150150200100abcABC山區(qū)隧道的對向開挖山區(qū)公路直線隧道山區(qū)公路直線隧道9366地鐵隧道掘進(jìn)接收面盾構(gòu)掘進(jìn)沉井沉井城市地面建筑6793 地下建筑工程中,測量工作的重要性：例如隧道和地下鐵道施工的掘進(jìn)方向在貫通前無法與終點(diǎn)通視,完全依據(jù)敷設(shè)支導(dǎo)線的坐標(biāo)和方位角指示掘進(jìn)位置和方向,指導(dǎo)施工。城市地下鐵道掘進(jìn)施工示意圖城市地下鐵道掘進(jìn)施工示意圖uth掘進(jìn)方向掘進(jìn)方向6893地下工程施工中對測量工作的精度要求，要視工程的性質(zhì)、隧道長度和施工

42、方法而定。在對向開挖隧道的貫通面上，其中線如果不能完全吻合，這種偏差稱為“貫通誤差”:縱向誤差t、橫向誤差u、高程誤差h。其中，縱向誤差僅影響隧道中線的長度，一般只規(guī)定貫通面上橫向限差u 及高程限差h，例如規(guī)定：u 50mm100mm，h 30mm50mm。貫通面貫通面貫通誤差貫通誤差A(yù)BCDABBCCDD6993一、平面控制測量（一）直接定線法對于長度較短的山區(qū)直線隧道,采用直接定線法。A,D兩點(diǎn)是設(shè)計(jì)選定的直線隧道的洞口點(diǎn),在地面測設(shè)出位于A-D直線方向上的B,C 兩點(diǎn)，作為洞口點(diǎn)A，D 向洞內(nèi)引測中線方向時(shí)的定向點(diǎn)。ABCDEFGABCDEFGHSSTTYZQZZYABAB1221R(a

43、)(b)JD7093對于隧道較長、地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)或城市地區(qū)的地下鐵道，地面的平面控制網(wǎng)一般布設(shè)成三角網(wǎng)形式，其中包括隧道洞口控制點(diǎn)A 和B，用全站儀測定三角網(wǎng)的邊角，使成為邊角網(wǎng)。（三）GNSS法用GNSS 定位技術(shù)作地下建筑施工的地面平面控制時(shí)，只需要在洞口布設(shè)洞口控制點(diǎn)和定向點(diǎn)。直線隧道直線隧道具有圓曲線的隧道具有圓曲線的隧道洞口控制點(diǎn)7193 地下工程高程控制測量是按規(guī)定的精度施測隧道洞口（包括隧道的進(jìn)出口、豎井口、斜井口和坑道口）附近水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，作為高程引測進(jìn)洞內(nèi)的依據(jù)。 水準(zhǔn)路線應(yīng)選擇連接洞口最平坦和最短的線路，達(dá)到到設(shè)站少,觀測快,精度高的要求。 每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不少于

44、3個(gè)，且以能安置一次水準(zhǔn)儀即可聯(lián)測，便于檢測其高程的穩(wěn)定性。兩端洞口之間的距離大于1km 時(shí)，應(yīng)在中間增設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。 高程控制通常采用三、四等水準(zhǔn)測量的方法，按往返觀測或閉合水準(zhǔn)路線施測。一、隧道洞口聯(lián)系測量地下工程聯(lián)系測量7293ABCDEFGABCDEFGHSSTTYZQZZYABAB1221R(a)(b)JD為了求得A 點(diǎn)洞口隧道中線掘進(jìn)方向及掘進(jìn)后測設(shè)中線里程樁S1，計(jì)算下列極坐標(biāo)法測設(shè)數(shù)據(jù)：ACACACxxyyaarctanABABABxxyyaarctanACABAaa22)()(111ASASASyyxxDA10020015015010012345678洞口7393用1，2，3

45、，4號(hào)樁標(biāo)定掘進(jìn)方向。再在洞口點(diǎn)A 和中線垂直方向上埋設(shè)5，6，7，8號(hào)樁作為校核。山區(qū)公路曲線隧道洞口7493 對于平洞，根據(jù)洞口水準(zhǔn)點(diǎn)，用一般水準(zhǔn)測量方法，測設(shè)洞內(nèi)施工點(diǎn)位的高程。對于深洞，則采用深基坑傳遞高程的方法(見第九章“建筑工程施工測量”),測設(shè)洞內(nèi)施工點(diǎn)的高程。9375 在隧道施工中,可以用開挖豎井的方法來增加工作面，將整個(gè)隧道分成若干段，實(shí)行分段開挖。城市地下鐵道的建造,每個(gè)地下車站是一個(gè)大型豎井,在站與站之間用盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)，施工可以不受城市地面密集建筑物和繁忙交通的影響。 為了保證地下各開挖面能準(zhǔn)確貫通，必須將地面控制網(wǎng)中的點(diǎn)位坐標(biāo)、方位角和高程經(jīng)過豎井傳遞到地下，建立地面和

46、井下統(tǒng)一的工程控制網(wǎng)三維坐標(biāo)系統(tǒng)，項(xiàng)工作稱為“豎井聯(lián)系測量”,其中關(guān)鍵是方位角傳遞關(guān)鍵是方位角傳遞。OV1V2V2V11mm5 m 7693方位角傳遞誤差 ： 由于豎井的井口直徑（圓形豎井）或?qū)挾龋ň匦呜Q井）有限，用于傳遞方位的兩根鉛垂線的距離相對較短（一般僅為35m），垂直投影的點(diǎn)位誤差會(huì)嚴(yán)重影響井下方位定向的精度。 21112VVVVa設(shè)V1V2=5m,V1V1=V2V2=1mm，則產(chǎn)生的方位角誤差=112”要求投點(diǎn)誤差應(yīng)小于0.5mm。 豎井的方位角傳遞誤差A(yù)BSTVV12VV12abcabc7793通過一個(gè)豎井口，用垂線投影法將地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)和方位角傳遞至井下隧道施工面，稱為“一井定

47、向”。全站儀全站儀垂準(zhǔn)儀垂直投影投影接受覘牌一井定向聯(lián)系三角形ABV1V2abcbcST豎 井井下測站井上測站投影鉛垂線投影鉛垂線7893)arctan(ASASASxxyya)(AScASbaaaacAcAacyyacxxsincos11bAbAabyyabxxsincos22221221)()(yyxxa)arctan(12122, 1xxyy井上部分井上部分井下部分井下部分反算已知點(diǎn)方位角b,c邊方位角計(jì)算V1V2點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算聯(lián)系邊邊長方位角9379absinsin)sinarcsin(ab1802, 1ccBcBacyyacxxsincos22180) (aacBTABV1V2abcbcST豎 井井下測站井上測站投影鉛垂線投影鉛垂線計(jì)算三角計(jì)算三角形內(nèi)角形內(nèi)角推算推算V V2 2B B邊方位角邊方位角計(jì)算計(jì)算B B點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)推算推算BTBT邊方位角邊方位角(二)二井定向ABV1V2EF123豎井一豎井二巷 道地面測站一地面測站二投影鉛垂線C投影鉛垂線主隧道巷 道8093 井上和井下的聯(lián)系測量可以采用“兩井定向”的方法，以克服因一井定向時(shí)兩個(gè)投影點(diǎn)相距過近而影響方位角傳遞精度的缺點(diǎn)。井上聯(lián)系測量井下聯(lián)