道路工程勘測設(shè)計與施工測量基礎(chǔ)講義

1、道路工程測量道路工程測量概述在道路的勘測設(shè)計和施工中所進(jìn)行的測量工作稱為道路工程測量。道路工程測量的工作程序：“先控制后細(xì)部”的原則，一般為先進(jìn)行道路工程控制測量和沿路線的地形測量，再進(jìn)行道路工程的高計，然后進(jìn)行道路工程的施工測量。幻燈片放映 道路工程測量概述道路工程控制網(wǎng)的特點 只沿線路方向大布設(shè)，是一個長達(dá)數(shù)公里、數(shù)十僅是甚至數(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)。道路工程測量概述控制網(wǎng)的發(fā)展 傳統(tǒng)的路橋控制測量以三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)為主要布網(wǎng)形式。由于三角測量布網(wǎng)、選點比較困難，導(dǎo)線測量具有選點容易、布網(wǎng)靈活的特點，隨著測距儀

2、、全站儀的普及，導(dǎo)線測量逐漸代替三角測量成為道路測量的常用控制測量方式。道路工程測量概述推薦布網(wǎng)方式 全局范圍內(nèi)用GPS技術(shù)來建立首級控制網(wǎng)，再用導(dǎo)線網(wǎng)或邊角網(wǎng)方法進(jìn)行控制網(wǎng)的加密。道路工程測量概述高程控制為道路工程建立高程控制的中線水準(zhǔn)測量稱為基平測量，常用三、四等水準(zhǔn)測量來建立。通過WGS-84橢球體高程與大地水準(zhǔn)面黃海高程系的轉(zhuǎn)換，用GPS技術(shù)也可以測定控制點的高程，其精度已能過到三、四等水準(zhǔn)測量精度，因此GPS測定高程也可用于路線水準(zhǔn)測量中的基平測量道路工程測量概述道路勘測設(shè)計測量初測：在沿著路線可能經(jīng)過的范圍內(nèi)大同市導(dǎo)線和水準(zhǔn)路線，測量路線帶狀地形圖和地形縱斷面圖，收集沿線的地質(zhì)、水

3、文等資料，作紙上定線，編制比較方案，為初步設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)初步設(shè)計，選定某一定線方案。定測：在選定設(shè)計方案的路線上進(jìn)行中線測量、縱斷面和橫斷面測量以及局部地區(qū)的大比例尺地形圖的測繪等，為中線縱坡設(shè)計、工程量計算等道路技術(shù)提供詳細(xì)的測量資料。道路工程測量概述道路施工測量的工作施工前和施工中，需要恢復(fù)中線、測設(shè)路基邊樁和豎曲線等。工程逐項結(jié)束后，還應(yīng)進(jìn)行竣工驗收測量，為工程竣工后的使用、養(yǎng)護(hù)提供必要的資料。道路中線測量道路中線測量是把道路的設(shè)計中心線測設(shè)在實地上。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：測設(shè)中線上各交點（JD）和轉(zhuǎn)點（ZD）、量距和釘樁、測量轉(zhuǎn)點上的偏角、測設(shè)圓曲線

4、和緩和曲線等中線測量平面線型 由直線和曲線（圓曲線、緩和曲線）組成。直線圓曲線緩和曲線中線測量的概念 通過直線和曲線的測設(shè)，將道路中心線的平面位置測設(shè)到地面上，并測出其里程。即測設(shè)直線上、圓曲線上或緩和曲線上中樁。路線的交點和轉(zhuǎn)點測設(shè)路線的各個交點是相鄰直線段的相交之點。交點（包括起點和終點）是詳細(xì)測設(shè)道路中線的控制點。一般先在初測的帶狀地形圖上進(jìn)行紙上定線，設(shè)計交點的位置，然后實地測設(shè)交點位置。轉(zhuǎn)點是路線直線段上的點。定線測量中，當(dāng)相鄰兩交點互不通視或直線段較長時，需要在其連線（直線段）上測定個或幾個轉(zhuǎn)點，以便在交點測量轉(zhuǎn)折角和直線量距時作為照冷和定線的目標(biāo)。路線直線段上，一般每隔20030

5、0米設(shè)一轉(zhuǎn)點，另外，在路線與其它道路交叉處以及路線上需設(shè)置橋、涵等構(gòu)筑物處，也需要測設(shè)轉(zhuǎn)點。交點的測設(shè)方法一、根據(jù)地物測設(shè)交點 二、根據(jù)導(dǎo)線點和交點的設(shè)計坐標(biāo)測設(shè)交點三、放點穿線交點法測設(shè)交點 放點穿線測設(shè)交點轉(zhuǎn)點的測設(shè)方法兩交點間設(shè)轉(zhuǎn)點 延長線上設(shè)轉(zhuǎn)點 交點（JD）測設(shè)方法一根據(jù)與地物的關(guān)系測設(shè)路線交點JD12的位置已在地形圖上確定，可在圖上量出交點到兩房角和電桿的距離，在現(xiàn)場根據(jù)相應(yīng)的房角和電桿，用皮尺分別量取相應(yīng)尺寸，用距離交會法測設(shè)出JD12交點。 交點（JD）測設(shè)方法二根據(jù)導(dǎo)線點和交點的設(shè)計坐標(biāo)測設(shè)交點根據(jù)附近導(dǎo)線點和交點的設(shè)計坐標(biāo)，反算出有關(guān)測設(shè)數(shù)據(jù)，按坐標(biāo)法、角度交會法或距離交會

6、法測設(shè)出交點。根據(jù) 導(dǎo)線點6、7和JD1三點的坐標(biāo)，反算出方位角和6點到JD1之間的距離D，按極坐標(biāo)法測設(shè)JDl。有全站儀的情況下可直接進(jìn)行坐標(biāo)放樣 交點（JD）測設(shè)方法三放點穿線交點法測設(shè)交點放點在圖上選定中線上的某些點，根據(jù)鄰近地物或?qū)Ь€點量得測設(shè)數(shù)據(jù)，用合適的方法（極坐標(biāo)法、支距法等）在實地測設(shè)出這些點P1、P2、P3、P4。ABP1P2P3P4極坐標(biāo)法和支距法交點（JD）測設(shè)方法三穿線交點法測設(shè)交點穿線由于圖解數(shù)據(jù)和放點測量工作中均存在偶然誤差，使測設(shè)的這些點P1、P2、P3、P4不嚴(yán)格在一條直線上。采用目估法穿線或經(jīng)緯儀視準(zhǔn)法穿線，通過比較和選擇，定出一條盡可能多的穿過或靠近臨時點的

7、直線AB。最后在A、B或其方向上打下兩個以上的轉(zhuǎn)點，取消臨時點樁。交點（JD）測設(shè)方法三穿線交點法測設(shè)交點定交點當(dāng)兩條相交的 直線AB、CD在地面上確定后，可進(jìn)行交點測設(shè)。將經(jīng)緯儀置于B點瞄準(zhǔn)A點，倒鏡，在視線上接近交點JD的概略位置前后打下兩樁(騎馬樁)。采用正倒鏡分中法在該兩樁上定出a,b兩點，并釘以小釘，掛上細(xì)線。儀器搬至C點，同法定出c,d點，掛上細(xì)線，兩細(xì)線的相交處打下木樁，并釘下小釘，得到JD點。 轉(zhuǎn)點的測設(shè)方法一兩交點間設(shè)轉(zhuǎn)點方法:在JD5、JD6的大致中間位置ZD架儀。瞄準(zhǔn)JD5，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)180度，定出JD6。測量出a、b距離和JD6到JD6的距離。利用右式計算e值，實地量取e

8、，得ZD點。有：在新定的ZD點架儀，檢查三點是否在一直線上。重復(fù)以上步驟直到滿足要求。轉(zhuǎn)點的測設(shè)方法二延長線上設(shè)轉(zhuǎn)點在JD8、JD9延長線上初定轉(zhuǎn)點ZD。在ZDf上安置經(jīng)緯儀，用正倒鏡照準(zhǔn)JD8，固緊水平制動螺旋俯視JD9，兩次取中得到中點JD9。若JD9與JD9重合或偏差值f在容許范圍內(nèi)，即可將Jd9作為轉(zhuǎn)點，否則應(yīng)重設(shè)轉(zhuǎn)點。用視距法定出a、b，則ZD應(yīng)橫向移動的距離e可按下式計算.將ZD按e值移至ZD。重復(fù)上述方法，直至符合要求為止。 路線轉(zhuǎn)折角測定線路的交點和轉(zhuǎn)點確定后，可測量各交點的轉(zhuǎn)折角。通常是測定線路前進(jìn)方向的右角 。用DJ2或DJ6經(jīng)緯儀按測回法觀測一個測回。為了測設(shè)曲線，還要通

9、過所測的右角 計算出線路的偏角 。當(dāng) 180時為右偏角(線路向右轉(zhuǎn))，當(dāng) 180時為左偏角(線路向左轉(zhuǎn))。右偏角或左偏角的計算按下式進(jìn)行：轉(zhuǎn)角的計算當(dāng)左 180時，為右轉(zhuǎn)角，有：y=左-180當(dāng)左180時，為左轉(zhuǎn)角，有：z=180-左當(dāng)右180時，為左轉(zhuǎn)角，有：z=右- 180 3y4zJD3JD4JDJD路線分角線測定在轉(zhuǎn)折角 測定后， 定出其分角線方向C，在此方向上釘臨時樁，以便日后測設(shè)線路曲線的中點。 里程樁（中樁）的設(shè)置道路中線上除了交點和轉(zhuǎn)點樁以外，還每隔一定距離設(shè)置里程樁。它的作用是：既詳細(xì)標(biāo)定了路線的位置和路線長度，又是施測路線縱、橫斷面的依據(jù)。設(shè)置里程樁的工作主要是定線、量距和

10、打樁。各樁的樁號表示該樁距路線起點的里程，例如，某交點樁距路線起點的距離為3135.12m,其樁號為“JD3+135.12”。里程樁（中樁）的設(shè)置里程樁分為整樁和加樁整樁是由路線起點開始，直線上每隔20m或50m設(shè)置一樁，曲線上根據(jù)不同的曲線半徑每隔20m,10m或5m設(shè)置一樁，如（a）.加樁分為地形加樁、地物加樁、曲線加樁和關(guān)系加樁。地形加樁是標(biāo)志沿中線地面起伏變化處、橫各坡度變化處以及天然河溝、陡坎等地形變化處所設(shè)置的里程樁。地物加樁是指沿中線有人工構(gòu)筑物的地方（例如，橋梁、涵洞處，路線與其它公路、鐵路、渠道、高壓線等交叉處，以及土壤地質(zhì)變化處）加設(shè)的里程樁。如（b）所示的地物加樁標(biāo)志此處

11、有涵洞。曲線加樁是指曲線上設(shè)置的主點樁，如圓曲線起點（ZY）、圓曲線中點（QZ）、圓曲線終點（YZ）。圖（c）所示的曲線加樁表示此處為道路圓曲線的起點。關(guān)系加樁是指路線上的轉(zhuǎn)點(ZD)樁和交點（JD）樁。里程樁（中樁）的設(shè)置在釘樁時，對于交點樁、轉(zhuǎn)點樁、距線路起點每隔500m處的整樁、重要地物加樁(如橋、隧道位置樁)，以及曲線主點校，都要打下6cmX6cm的方樁(圖d所示)，樁頂露出地面約20cm并釘上中心釘，在其旁邊釘一指示樁(圖e所示)，指示樁為板樁。交點樁的指示樁應(yīng)釘在曲線圓心和交點連線外距交點20cm的位置，字面朝向交點。曲線主點的指示樁字面朝向圓心。其余的里程樁一般使用板樁，一半露出

12、地面，以便書寫校號，字面一律背向線路前進(jìn)方向。 里程樁圓曲線的測設(shè)利用PC機(jī)軟件或儀器計算出整條線路的坐標(biāo)。把計算結(jié)果傳到全站儀利用全站儀的坐標(biāo)放樣功能進(jìn)行坐標(biāo)放樣全站儀安置于某控制點上，再照準(zhǔn)另一控制點進(jìn)行定向。調(diào)取儀器中的坐標(biāo)或現(xiàn)場輸入坐標(biāo)進(jìn)行放樣?？捎脙x器自帶的對邊測量功能檢查放樣結(jié)果的準(zhǔn)確性。線路縱斷面測量路線縱橫斷面測量概述縱斷面測量又稱線路水準(zhǔn)測量。它的任務(wù)是測定中線上各里程樁的地面高程，繪制中線縱斷面圖，作為設(shè)計線路坡度、計算中樁填挖尺寸的依據(jù)。線路水準(zhǔn)測量分兩步進(jìn)行：首先在線路方向上設(shè)置水準(zhǔn)點，建立高程控制，稱為基平測量；其次是根據(jù)各水準(zhǔn)點高程，分段進(jìn)行中樁水準(zhǔn)測量，稱為中平測

13、量?；綔y量的精度要求比中平高，一般按四等水準(zhǔn)測量的精度；中平測量只作單程觀測，按普通水準(zhǔn)測量精度。 橫斷面測量是測定各中心樁兩側(cè)垂直于線路中線的地面高程，可供路基設(shè)計、計算土石方量及施工放邊樁之用。 傳統(tǒng)的路線縱、橫斷面測量是用水準(zhǔn)儀進(jìn)行，因此又稱距線水準(zhǔn)測量?，F(xiàn)在又增加了全站儀和GPS的方法進(jìn)行路線縱、橫斷面測量路線縱斷面測量步驟為了提高測量精度和成果檢查，根據(jù)“從整體到局部”的測量原則，路線水準(zhǔn)測量分兩步進(jìn)行：首先是沿線路方向設(shè)置若干水準(zhǔn)點，建立沿線路的高程控制網(wǎng)，稱為“基平測量”；然后是根據(jù)各水準(zhǔn)點的高程，分段進(jìn)行中樁水準(zhǔn)測量，測定道路各個中線樁的高程，稱為”中平測量“?；綔y量的精度

14、要求比中平測量高，一般至少按四等水準(zhǔn)的精度要求，中平測量只作單程觀測，可按普通的工程水準(zhǔn)測量精度要求，但水準(zhǔn)路線的兩端必須附合于由基平測量測定高程的水準(zhǔn)點作為檢驗。基平測量第一步水準(zhǔn)點布設(shè)高程控制測量也稱基平測量。布設(shè)的水準(zhǔn)點分永久水準(zhǔn)點和臨時水準(zhǔn)點兩種，是高程測量的控制點，在勘測設(shè)計和施工階段甚至工程運營階段都要使用。因此，水準(zhǔn)點應(yīng)選在地基穩(wěn)固、易于聯(lián)以及施工時不易被破壞的地方。水準(zhǔn)點要埋設(shè)標(biāo)石，也可設(shè)在永久性建筑物上，或?qū)⒔饘贅?biāo)志嵌在基巖上。 永久性水準(zhǔn)點，在較長線路上一般應(yīng)每隔25-30km布設(shè)一點；在線路起點和終點、大橋兩岸、隧道兩端，以及需要長期觀測高程的重點工程附近，均應(yīng)布設(shè)。臨時

15、水準(zhǔn)點的布設(shè)密度應(yīng)根據(jù)地形復(fù)雜情況和工程需要而定。在重丘陵和山區(qū)，每隔05-1km布設(shè)一個，在平原和微丘陵區(qū)，每隔1-2km布設(shè)一個。此外，在中小橋梁、涵洞以及停車場等地段，均應(yīng)布設(shè)。較短的線路上，一般每隔300-500m布設(shè)一點?；綔y量第二步施測基平測量時，首先應(yīng)將起始水準(zhǔn)點與國家高程基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)測，以獲得絕對高程。在沿線途中，也應(yīng)盡量與附近國家水準(zhǔn)點進(jìn)行聯(lián)測，以便獲得更多的檢核條件。若線路附近沒有國家水準(zhǔn)點，也可以采用假定高程基準(zhǔn)。將水準(zhǔn)點連成水準(zhǔn)路線，采用四等水準(zhǔn)測量的方法，或光電測距三角高程測量的方法進(jìn)行，外業(yè)成果合格后要進(jìn)行平差計算，得到各水準(zhǔn)點的高程。中平測量方法（縱斷面測量）水準(zhǔn)

16、儀中平測量全站儀坐標(biāo)法中平測量GPS中平測量水準(zhǔn)儀中平測量（縱斷面測量）概述線路縱斷面測量也稱中平測量。從一個水準(zhǔn)點出發(fā)，逐個測定中線樁的地面高程，附合到下一個水準(zhǔn)點上。相鄰水準(zhǔn)點間構(gòu)成一條附合水準(zhǔn)路線。 測量時，在每一測站上首先讀取后、前兩轉(zhuǎn)點(TP)的標(biāo)尺讀數(shù)，再讀取兩轉(zhuǎn)點間所有中樁地面點(中間點)的標(biāo)尺讀數(shù)，中間點的立尺由后視立尺人員來完成。 由于轉(zhuǎn)點起傳遞高程的作用，因此，轉(zhuǎn)點標(biāo)尺應(yīng)立在尺墊、穩(wěn)固的樁頂或堅石上，尺上讀數(shù)至毫米，視距一般不應(yīng)超過150m。中間點標(biāo)尺上讀數(shù)至厘米，要求尺子立在緊靠樁邊的地面上。當(dāng)線路跨越河流時，還需測出河床斷面、洪水位高程和正常水位高程，并注明時間，以便為

17、橋梁設(shè)計提供資料。 水準(zhǔn)儀中平測量（縱斷面測量）施測水準(zhǔn)儀置于測站，后視水準(zhǔn)點BM.1，前視轉(zhuǎn)點TP.1，將觀測結(jié)果分別記人表中“后視”和“前視”欄內(nèi)；然后觀測BM.1和TP.1中間的各個中樁，讓后司尺員將標(biāo)尺依次立于0十000，0十050，0十120各中樁處的地面上，將讀數(shù)分別記入表中“中視”欄內(nèi)。如果利用中線樁作轉(zhuǎn)點，應(yīng)將標(biāo)尺立在樁頂上，并記錄樁高。 儀器搬至測站，后視轉(zhuǎn)點TP.1，前視轉(zhuǎn)點TP.2，然后觀測各中樁地面點。用同法繼續(xù)向前觀測，直至附合到水準(zhǔn)點BM.2，完成附合路線的觀測工作。 每一測站的各項計算依次按下列公式進(jìn)行：視線高程后視點高程十后視讀數(shù)轉(zhuǎn)點高程視線高程一前視讀數(shù)中樁高

18、程視線高程一間視讀數(shù) 記錄員應(yīng)邊記錄邊計算，直至下一個水準(zhǔn)點為止。計算高差閉合差 ，若 ，則符合要求，可以不進(jìn)行閉合差的調(diào)整，以表中計算的各點高程作為繪制縱斷面圖的數(shù)據(jù)。 示意圖記錄表水準(zhǔn)儀中平測量（縱斷面測量）示意圖 高速、一級公路：二級及以下公路： L以公里為單位水準(zhǔn)儀中平測量（縱斷面測量）記錄表說明： 全站儀中平測量（縱斷面測量）先在BM1上測定各轉(zhuǎn)點TP1、TP2的高程，再在TP1、TP2上架儀，測定各樁點的高程。同樣要從BM1測至BM2上，檢查高差閉合差。其原理為三角高程測量原理。TP1TP20+0400+0200+0510+0000+0600+1600+2000+180BM1縱斷面

19、圖的繪制以里程為橫坐標(biāo)，高程為縱坐標(biāo)。線路橫斷面測量線路橫斷面測量概述 線路橫斷面測量的主要任務(wù)是在各中線樁處穗定垂直于中線方向的地面起伏，然后繪成橫斷面圖，是橫斷面設(shè)計、土石方等工程量計算和施工時確定斷面填挖邊界的依據(jù)。橫斷面測量的寬度，根據(jù)實際工程要求和地形情況確定。一般在中線兩測各測15-50m，距離和高差分別準(zhǔn)確到01m和005m即可滿足要求。因此，橫斷面測量多采用簡易的測量工具和方法，以提高工效。線路橫斷面測量的目的和方法目的測定線路各中樁處垂直于中線方向上的地面起伏情況，繪制橫斷面圖，為線路設(shè)計或計算填挖土方量提供基礎(chǔ)資料。 方法先確定橫斷面方向；再測定變坡點間的平距及高差。確定橫

20、斷面方向直線段一般采用普通方向架測定。圓曲線段采用求心方向架。緩和曲線段該點的法線方向直線段的橫斷面方向確定圓曲線段的橫斷面方向確定緩和曲線段的橫斷面方向確定選取緩和曲線上的一點P2計算偏角值1后視P2點，撥角9001 ，得P1點的橫斷面方向。為P1至P2點的方位角，可由P1、P2點的切線支距法坐標(biāo)求得。測定橫斷面上點位和高差的方法橫斷面上中線樁的地面高程已在縱斷面測量時測出，只要測量出各地形特征點相對于中線樁的平距和高差，就可以確定其點位和高程。平距和高差可用下述方法測定：水準(zhǔn)儀皮尺法經(jīng)緯儀視距法全站儀測距法全站儀對邊測量法水準(zhǔn)儀皮尺法此法適用于施測橫斷面較寬的平坦地區(qū)。安置水準(zhǔn)儀后，以中線

21、樁地面高程點為后視，以中線樁兩側(cè)橫斷面方向的地形特征點為前視，標(biāo)尺讀數(shù)讀至厘米。用皮尺分別量出各特征點到中線樁的水平距離，量至分米。記錄測量數(shù)據(jù)，表中按線路前進(jìn)方向分左、右側(cè)記錄，以分式表示前視讀數(shù)和水平距離。高差由后視讀數(shù)與前視讀數(shù)求差得到。水準(zhǔn)儀皮尺法記錄表橫斷面測量記錄表K4+000地面線6.0m1.6m8.5m1.8m11.0m0.6m經(jīng)緯儀視距法 方法安置經(jīng)緯儀于中線樁上，可直接用經(jīng)緯儀測定出橫斷面方向。量出至中線樁地面的儀器高，用視距法測出各特征點與中線樁間的平距和高差。此法適用于任何地形，包括地形復(fù)雜、山坡陡峻的線路橫斷面測量。缺點每個中樁都要架設(shè)儀器，工作效率低。全站儀距離法方

22、法與經(jīng)緯儀視距法相似，只是把視距測量的方法改成電子測距。比經(jīng)緯儀視距法的速度要快。缺點頻繁搬動儀器導(dǎo)致工作效率低。作用：不在待測點上架設(shè)儀器的情況下，利用兩個點的假設(shè)坐標(biāo)來計算它們之間的平距、斜距和高差。對邊測量按功能分為相鄰對邊測量和放射對邊測量兩種：相鄰對邊測量適用于測定相鄰兩點間的距離，如：AB、BC.間的距離。放射對邊測量適用于測量各點相對于某基點的距離，如：AB、BC間的距離。全站儀對邊測量原理全站儀對邊測量法第一步、基點測量要求跑鏡員報回當(dāng)前棱鏡高度，操作人員輸入當(dāng)前棱鏡的正確高度，跑鏡員在中樁上安置棱鏡后，瞄準(zhǔn)棱鏡后測距，并將該點確定為基點。第二步、變坡點測量跑鏡人員在變坡點上架

23、設(shè)棱鏡。跑鏡人員應(yīng)報回棱鏡高度和當(dāng)前位置（位于中樁左邊還是右邊）。操作員輸入跑鏡人員報回的棱鏡高，照準(zhǔn)棱鏡測距。測距完成后檢查當(dāng)前變坡點的選擇是否正確，再根據(jù)跑鏡員報回的位置按左負(fù)右將dHD記入第一行偏距行，dVD記入第二行高差行。記錄結(jié)束后開始一下變坡點的測量。全站儀對邊測量法記錄表斷面號：K104540基點高程：734.256m偏距m 1.55.6527.5412.3226.55416.840高差m1.1211.5641.7541.2412.0125.124高程m 高程(m)偏距(m)23.5m0.00m8.76312.57420.15221.98422.851橫斷面圖的繪制一般采用1：100或1：200的比例尺繪制路線橫斷面圖。依據(jù)橫斷面測量得到的