《道路工程测量》PPT课件.ppt

道路工程测量,道路工程测量概述,在道路的勘测设计和施工中所进行的测量工作称为道路工程测量。道路工程测量的工作程序：“先控制后细部”的原则，一般为先进行道路工程控制测量和沿路线的地形测量，再进行道路工程的高计，然后进行道路工程的施工测量。,道路工程测量概述,道路工程控制网的特点 只沿线路方向大布设，是一个长达数公里、数十仅是甚至数百公里而宽度只有数十米或数百米的狭长带状控制网，并且需要与国家或城市控制网联测，以纳入统一的大地坐标系统。,道路工程测量概述,控制网的发展 传统的路桥控制测量以三角网和导线网为主要布网形式。由于三角测量布网、选点比较困难，导线测量具有选点容易、布网灵活的特点，随着测距仪、全站仪的普及，导线测量逐渐代替三角测量成为道路测量的常用控制测量方式。,道路工程测量概述,推荐布网方式 全局范围内用GPS技术来建立首级控制网，再用导线网或边角网方法进行控制网的加密。,道路工程测量概述,高程控制为道路工程建立高程控制的中线水准测量称为基平测量，常用三、四等水准测量来建立。通过WGS-84椭球体高程与大地水准面黄海高程系的转换，用GPS技术也可以测定控制点的高程，其精度已能过到三、四等水准测量精度，因此GPS测定高程也可用于路线水准测量中的基平测量,道路工程测量概述,道路勘测设计测量初测：在沿着路线可能经过的范围内大同市导线和水准路线，测量路线带状地形图和地形纵断面图，收集沿线的地质、水文等资料，作纸上定线，编制比较方案，为初步设计提供依据。根据初步设计，选定某一定线方案。定测：在选定设计方案的路线上进行中线测量、纵断面和横断面测量以及局部地区的大比例尺地形图的测绘等，为中线纵坡设计、工程量计算等道路技术提供详细的测量资料。,道路工程测量概述,道路施工测量的工作施工前和施工中，需要恢复中线、测设路基边桩和竖曲线等。工程逐项结束后，还应进行竣工验收测量，为工程竣工后的使用、养护提供必要的资料。,道路中线测量,道路中线测量是把道路的设计中心线测设在实地上。道路中线的平面几何线型由直线和曲线组成。中线测量工作：测设中线上各交点（JD）和转点（ZD）、量距和钉桩、测量转点上的偏角、测设圆曲线和缓和曲线等,中线测量,平面线型 由直线和曲线（圆曲线、缓和曲线）组成。,直线,圆曲线,缓和曲线,中线测量的概念,通过直线和曲线的测设，将道路中心线的平面位置测设到地面上，并测出其里程。即测设直线上、圆曲线上或缓和曲线上中桩。,路线的交点和转点测设,路线的各个交点是相邻直线段的相交之点。交点（包括起点和终点）是详细测设道路中线的控制点。一般先在初测的带状地形图上进行纸上定线，设计交点的位置，然后实地测设交点位置。转点是路线直线段上的点。定线测量中，当相邻两交点互不通视或直线段较长时，需要在其连线（直线段）上测定个或几个转点，以便在交点测量转折角和直线量距时作为照冷和定线的目标。路线直线段上，一般每隔200300米设一转点，另外，在路线与其它道路交叉处以及路线上需设置桥、涵等构筑物处，也需要测设转点。,交点的测设方法,一、根据地物测设交点 二、根据导线点和交点的设计坐标测设交点三、放点穿线交点法测设交点 放点穿线测设交点,转点的测设方法,两交点间设转点 延长线上设转点,交点（JD）测设方法一,根据与地物的关系测设路线交点JD12的位置已在地形图上确定，可在图上量出交点到两房角和电杆的距离，在现场根据相应的房角和电杆，用皮尺分别量取相应尺寸，用距离交会法测设出JD12交点。,交点（JD）测设方法二,根据导线点和交点的设计坐标测设交点根据附近导线点和交点的设计坐标，反算出有关测设数据，按坐标法、角度交会法或距离交会法测设出交点。根据 导线点6、7和JD1三点的坐标，反算出方位角和6点到JD1之间的距离D，按极坐标法测设JDl。有全站仪的情况下可直接进行坐标放样,交点（JD）测设方法三,放点穿线交点法测设交点放点在图上选定中线上的某些点，根据邻近地物或导线点量得测设数据，用合适的方法（极坐标法、支距法等）在实地测设出这些点P1、P2、P3、P4。,极坐标法和支距法,交点（JD）测设方法三,穿线交点法测设交点穿线由于图解数据和放点测量工作中均存在偶然误差，使测设的这些点P1、P2、P3、P4不严格在一条直线上。采用目估法穿线或经纬仪视准法穿线，通过比较和选择，定出一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线AB。最后在A、B或其方向上打下两个以上的转点，取消临时点桩。,交点（JD）测设方法三,穿线交点法测设交点定交点当两条相交的 直线AB、CD在地面上确定后，可进行交点测设。将经纬仪置于B点瞄准A点，倒镜，在视线上接近交点JD的概略位置前后打下两桩(骑马桩)。采用正倒镜分中法在该两桩上定出a,b两点，并钉以小钉，挂上细线。仪器搬至C点，同法定出c,d点，挂上细线，两细线的相交处打下木桩，并钉下小钉，得到JD点。,转点的测设方法一,两交点间设转点方法:在JD5、JD6的大致中间位置ZD架仪。瞄准JD5，望远镜转180度，定出JD6。测量出a、b距离和JD6到JD6的距离。利用右式计算e值，实地量取e，得ZD点。有：在新定的ZD点架仪，检查三点是否在一直线上。重复以上步骤直到满足要求。,转点的测设方法二,延长线上设转点在JD8、JD9延长线上初定转点ZD。在ZDf上安置经纬仪，用正倒镜照准JD8，固紧水平制动螺旋俯视JD9，两次取中得到中点JD9。若JD9与JD9重合或偏差值f在容许范围内，即可将Jd9作为转点，否则应重设转点。用视距法定出a、b，则ZD应横向移动的距离e可按下式计算.将ZD按e值移至ZD。重复上述方法，直至符合要求为止。,路线转折角测定,线路的交点和转点确定后，可测量各交点的转折角。通常是测定线路前进方向的右角。用DJ2或DJ6经纬仪按测回法观测一个测回。为了测设曲线，还要通过所测的右角 计算出线路的偏角。当 180时为右偏角(线路向右转)，当 180时为左偏角(线路向左转)。右偏角或左偏角的计算按下式进行：,转角的计算,当左 180时，为右转角，有：y=左-180当左180时，为左转角，有：z=右-180,路线分角线测定,在转折角 测定后，定出其分角线方向C，在此方向上钉临时桩，以便日后测设线路曲线的中点。,里程桩（中桩）的设置,道路中线上除了交点和转点桩以外，还每隔一定距离设置里程桩。它的作用是：既详细标定了路线的位置和路线长度，又是施测路线纵、横断面的依据。设置里程桩的工作主要是定线、量距和打桩。各桩的桩号表示该桩距路线起点的里程，例如，某交点桩距路线起点的距离为3135.12m,其桩号为“JD3+135.12”。,里程桩（中桩）的设置,里程桩分为整桩和加桩整桩是由路线起点开始，直线上每隔20m或50m设置一桩，曲线上根据不同的曲线半径每隔20m,10m或5m设置一桩，如（a）.加桩分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩。地形加桩是标志沿中线地面起伏变化处、横各坡度变化处以及天然河沟、陡坎等地形变化处所设置的里程桩。地物加桩是指沿中线有人工构筑物的地方（例如，桥梁、涵洞处，路线与其它公路、铁路、渠道、高压线等交叉处，以及土壤地质变化处）加设的里程桩。如（b）所示的地物加桩标志此处有涵洞。曲线加桩是指曲线上设置的主点桩，如圆曲线起点（ZY）、圆曲线中点（QZ）、圆曲线终点（YZ）。图（c）所示的曲线加桩表示此处为道路圆曲线的起点。关系加桩是指路线上的转点(ZD)桩和交点（JD）桩。,里程桩（中桩）的设置,在钉桩时，对于交点桩、转点桩、距线路起点每隔500m处的整桩、重要地物加桩(如桥、隧道位置桩)，以及曲线主点校，都要打下6cmX6cm的方桩(图d所示)，桩顶露出地面约20cm并钉上中心钉，在其旁边钉一指示桩(图e所示)，指示桩为板桩。交点桩的指示桩应钉在曲线圆心和交点连线外距交点20cm的位置，字面朝向交点。曲线主点的指示桩字面朝向圆心。其余的里程桩一般使用板桩，一半露出地面，以便书写校号，字面一律背向线路前进方向。,里程桩,圆曲线的测设,利用PC机软件或仪器计算出整条线路的坐标。把计算结果传到全站仪利用全站仪的坐标放样功能进行坐标放样全站仪安置于某控制点上，再照准另一控制点进行定向。调取仪器中的坐标或现场输入坐标进行放样。可用仪器自带的对边测量功能检查放样结果的准确性。,线路纵断面测量,路线纵横断面测量概述,纵断面测量又称线路水准测量。它的任务是测定中线上各里程桩的地面高程，绘制中线纵断面图，作为设计线路坡度、计算中桩填挖尺寸的依据。线路水准测量分两步进行：首先在线路方向上设置水准点，建立高程控制，称为基平测量；其次是根据各水准点高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。基平测量的精度要求比中平高，一般按四等水准测量的精度；中平测量只作单程观测，按普通水准测量精度。横断面测量是测定各中心桩两侧垂直于线路中线的地面高程，可供路基设计、计算土石方量及施工放边桩之用。传统的路线纵、横断面测量是用水准仪进行，因此又称距线水准测量。现在又增加了全站仪和GPS的方法进行路线纵、横断面测量,路线纵断面测量步骤,为了提高测量精度和成果检查，根据“从整体到局部”的测量原则，路线水准测量分两步进行：首先是沿线路方向设置若干水准点，建立沿线路的高程控制网，称为“基平测量”；然后是根据各水准点的高程，分段进行中桩水准测量，测定道路各个中线桩的高程，称为”中平测量“。基平测量的精度要求比中平测量高，一般至少按四等水准的精度要求，中平测量只作单程观测，可按普通的工程水准测量精度要求，但水准路线的两端必须附合于由基平测量测定高程的水准点作为检验。,基平测量第一步,水准点布设高程控制测量也称基平测量。布设的水准点分永久水准点和临时水准点两种，是高程测量的控制点，在勘测设计和施工阶段甚至工程运营阶段都要使用。因此，水准点应选在地基稳固、易于联以及施工时不易被破坏的地方。水准点要埋设标石，也可设在永久性建筑物上，或将金属标志嵌在基岩上。永久性水准点，在较长线路上一般应每隔25-30km布设一点；在线路起点和终点、大桥两岸、隧道两端，以及需要长期观测高程的重点工程附近，均应布设。临时水准点的布设密度应根据地形复杂情况和工程需要而定。在重丘陵和山区，每隔05-1km布设一个，在平原和微丘陵区，每隔1-2km布设一个。此外，在中小桥梁、涵洞以及停车场等地段，均应布设。较短的线路上，一般每隔300-500m布设一点。,基平测量第二步,施测基平测量时，首先应将起始水准点与国家高程基准进行联测，以获得绝对高程。在沿线途中，也应尽量与附近国家水准点进行联测，以便获得更多的检核条件。若线路附近没有国家水准点，也可以采用假定高程基准。将水准点连成水准路线，采用四等水准测量的方法，或光电测距三角高程测量的方法进行，外业成果合格后要进行平差计算，得到各水准点的高程。,中平测量方法（纵断面测量）,水准仪中平测量全站仪坐标法中平测量GPS中平测量,水准仪中平测量（纵断面测量）概述,线路纵断面测量也称中平测量。从一个水准点出发，逐个测定中线桩的地面高程，附合到下一个水准点上。相邻水准点间构成一条附合水准路线。测量时，在每一测站上首先读取后、前两转点(TP)的标尺读数，再读取两转点间所有中桩地面点(中间点)的标尺读数，中间点的立尺由后视立尺人员来完成。由于转点起传递高程的作用，因此，转点标尺应立在尺垫、稳固的桩顶或坚石上，尺上读数至毫米，视距一般不应超过150m。中间点标尺上读数至厘米，要求尺子立在紧靠桩边的地面上。当线路跨越河流时，还需测出河床断面、洪水位高程和正常水位高程，并注明时间，以便为桥梁设计提供资料。,水准仪中平测量（纵断面测量）施测,水准仪置于测站，后视水准点BM.1，前视转点TP.1，将观测结果分别记人表中“后视”和“前视”栏内；然后观测BM.1和TP.1中间的各个中桩，让后司尺员将标尺依次立于0十000，0十050，0十120各中桩处的地面上，将读数分别记入表中“中视”栏内。如果利用中线桩作转点，应将标尺立在桩顶上，并记录桩高。仪器搬至测站，后视转点TP.1，前视转点TP.2，然后观测各中桩地面点。用同法继续向前观测，直至附合到水准点BM.2，完成附合路线的观测工作。每一测站的各项计算依次按下列公式进行：视线高程后视点高程十后视读数转点高程视线高程一前视读数中桩高程视线高程一间视读数 记录员应边记录边计算，直至下一个水准点为止。计算高差闭合差，若，则符合要求，可以不进行闭合差的调整，以表中计算的各点高程作为绘制纵断面图的数据。,示意图,记录表,水准仪中平测量（纵断面测量）示意图,高速、一级公路：,二级及以下公路：,L以公里为单位,水准仪中平测量（纵断面测量）记录表,说明：,全站仪中平测量（纵断面测量）,先在BM1上测定各转点TP1、TP2的高程，再在TP1、TP2上架仪，测定各桩点的高程。同样要从BM1测至BM2上，检查高差闭合差。其原理为三角高程测量原理。,纵断面图的绘制,以里程为横坐标，高程为纵坐标。,线路横断面测量,线路横断面测量概述,线路横断面测量的主要任务是在各中线桩处穗定垂直于中线方向的地面起伏，然后绘成横断面图，是横断面设计、土石方等工程量计算和施工时确定断面填挖边界的依据。横断面测量的宽度，根据实际工程要求和地形情况确定。一般在中线两测各测15-50m，距离和高差分别准确到01m和005m即可满足要求。因此，横断面测量多采用简易的测量工具和方法，以提高工效。,线路横断面测量的目的和方法,目的测定线路各中桩处垂直于中线方向上的地面起伏情况，绘制横断面图，为线路设计或计算填挖土方量提供基础资料。方法先确定横断面方向；再测定变坡点间的平距及高差。,确定横断面方向,直线段一般采用普通方向架测定。圆曲线段采用求心方向架。缓和曲线段该点的法线方向,直线段的横断面方向确定,圆曲线段的横断面方向确定,缓和曲线段的横断面方向确定,选取缓和曲线上的一点P2计算偏角值1后视P2点，拨角9001，得P1点的横断面方向。,测定横断面上点位和高差的方法,横断面上中线桩的地面高程已在纵断面测量时测出，只要测量出各地形特征点相对于中线桩的平距和高差，就可以确定其点位和高程。平距和高差可用下述方法测定：水准仪皮尺法经纬仪视距法全站仪测距法全站仪对边测量法,水准仪皮尺法,此法适用于施测横断面较宽的平坦地区。安置水准仪后，以中线桩地面高程点为后视，以中线桩两侧横断面方向的地形特征点为前视，标尺读数读至厘米。用皮尺分别量出各特征点到中线桩的水平距离，量至分米。记录测量数据，表中按线路前进方向分左、右侧记录，以分式表示前视读数和水平距离。高差由后视读数与前视读数求差得到。,水准仪皮尺法记录表,横断面测量记录表,经纬仪视距法,方法安置经纬仪于中线桩上，可直接用经纬仪测定出横断面方向。量出至中线桩地面的仪器高，用视距法测出各特征点与中线桩间的平距和高差。此法适用于任何地形，包括地形复杂、山坡陡峻的线路横断面测量。缺点每个中桩都要架设仪器，工作效率低。,全站仪距离法,方法与经纬仪视距法相似，只是把视距测量的方法改成电子测距。比经纬仪视距法的速度要快。缺点频繁搬动仪器导致工作效率低。,全站仪对边测量原理,全站仪对边测量法,第一步、基点测量要求跑镜员报回当前棱镜高度，操作人员输入当前棱镜的正确高度，跑镜员在中桩上安置棱镜后，瞄准棱镜后测距，并将该点确定为基点。第二步、变坡点测量跑镜人员在变坡点上架设棱镜。跑镜人员应报回棱镜高度和当前位置（位于中桩左边还是右边）。操作员输入跑镜人员报回的棱镜高，照准棱镜测距。测距完成后检查当前变坡点的选择是否正确，再根据跑镜员报回的位置按左负右将dHD记入第一行偏距行，dVD记入第二行高差行。记录结束后开始一下变坡点的测量。,全站仪对边测量法记录表,横断面图的绘制,一般采用1：100或1：200的比例尺绘制路线横断面图。依据横断面测量得到的各点间的平距和高差，在毫米方格纸上绘出各中线桩的横断面图，也可用CAD绘图。手工绘制时，先标定中线桩位置，由中线桩开始，逐一将特征点展绘在图纸上，用细线连接相邻点，即绘出横断面的地面线。,利用横断面图计算填挖土方量,根据横断面的填、挖面积及相邻中线桩的桩号，可以算出施工的土石方量。,线路工程施工测量概述,线路工程施工测量的主要工作包括：恢复中线测量，施工控制桩、边桩和竖曲线的测设。从工程勘测开始，经过工程设计到开始施工这段时间里，往往会有一部分中线桩被碰动或丢失。为了保证线路中线位置的正确可靠，施工前应进行一次复核测量，并将已经丢失或碰动过的交点桩、里程桩恢复和校正好，其方法与中线测量相同。其余各项施工测量工作，结合道路工程分述如下。,施工控制桩的测设,中线桩在施工过程中要被挖掉或填埋。为了在施工过程中及时、方便、可靠地控制中线位置，需要在不易受施工破坏、便于引测、易于保存桩位的地方测设施工控制桩。有以下两种测设方法：平行线法延长线法,平行线法,平行线法是在设计路基宽度以外，测设两排平行于中线的施工控制桩，控制桩的间距一般取10-20m。,延长线法,延长线法是在线路转折处的中线延长线上以及曲线中点至交点的延长线上测设施工控制桩，控制桩至交点的距离应量出并作记录。,边桩的测设,施工前，要把设计路基的边坡与原地面相交的点测设出来，该点称为边桩。该点对于设计路堤为坡脚点，对于设计路堑为坡顶点。路基边桩的位置按填土高度或挖土深度、边坡设计坡度及横断面的地形情况而定。图解法解析法,竖曲线测设,在设计路线纵坡的变更处，考虑行车的视距要求和行车的平稳，在竖直面内用圆曲线连接起来，这种曲线称为竖曲线。根据路线的相邻坡道的设计纵坡i1和i2，计算线的坡度转折角，由于很小计算时，可以作一些简化,竖曲线的计算,