道路工程測量方法

1、§8.1 交點(diǎn)轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)角及里程樁的測設(shè)一、道路工程測量概述分為：路線勘測設(shè)計(jì)測量(route reconnaissance and design survey)和道路施工測量(road construction survey)。（一）勘測設(shè)計(jì)測量(route reconnaissance and design survey)分為：初測(preliminary survey)和定測(location survey)。1、初測內(nèi)容：控制測量(control survey)、測帶狀地形圖(topographical map of a zone)和縱斷面圖(profile)、收集沿線地質(zhì)水文資

2、料、作紙上定線或現(xiàn)場定線，編制比較方案，為初步設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2、定測內(nèi)容：在選定設(shè)計(jì)方案的路線上進(jìn)行路線中線測量(center line survey)、測縱斷面圖(profile)、橫斷面圖(cross-section profile)及橋涵、路線交叉、沿線設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等測量和資料調(diào)查，為施工圖設(shè)計(jì)提供資料。（二）道路施工測量(road construction survey)按照設(shè)計(jì)圖紙恢復(fù)道路中線、測設(shè)路基邊樁和豎曲線、工程竣工驗(yàn)收測量。本章主要論述中線測量和縱、橫斷面測量。二、中線測量(center line survey) 1、平面線型：由直線和曲線（基本形式有：圓曲線、緩和曲線）

3、組成。2、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。三、 交點(diǎn)JD(intersecting point)的測設(shè)（一）定義：路線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即兩個(gè)方向直線的交點(diǎn)，用JD來表示。（二）方法：1等級(jí)較低公路：現(xiàn)場標(biāo)定2高等級(jí)公路：圖上定線實(shí)地放線。（三）實(shí)地放線的方法分類1 放點(diǎn)穿線法放直線點(diǎn)穿線定交點(diǎn)（1）放點(diǎn)可用支距法（垂直于導(dǎo)線邊的距離）、導(dǎo)線相交法及極坐標(biāo)法進(jìn)行。如下圖：1、2、4、6點(diǎn)用支距法；3點(diǎn)用導(dǎo)線相交法；5點(diǎn)用極坐標(biāo)法（2）穿線如圖，定出一條盡可能多的穿過或靠近直線上點(diǎn)P1、P2、P3的直線AB。（3）定交

4、點(diǎn)將穿出的直線延長，得交點(diǎn)JD。正倒鏡分中法：l 在B點(diǎn)架儀，盤左瞄準(zhǔn)A，倒鏡定a1，b1點(diǎn)；盤右瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，倒鏡定a2，b2點(diǎn)；取a1、 a2點(diǎn)中點(diǎn)a， b1、b2點(diǎn)的中點(diǎn)b。l 同理可定出CD 方向可定出c、d兩點(diǎn)。（騎馬樁）。l 將線段ab、cd相交，得交點(diǎn)JD。2 撥角放線法極坐標(biāo)法如圖，在利用導(dǎo)線點(diǎn)或已測設(shè)的JD，計(jì)算測設(shè)元素（，S）撥角，量邊，定出JD 位置。四、轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD(turning point)的測設(shè)1、定義：當(dāng)相鄰兩交點(diǎn)互不通視時(shí)，需要在其連線測設(shè)一些供放線、交點(diǎn)、測角、量距時(shí)照準(zhǔn)之用的點(diǎn)。2、分為：在兩交點(diǎn)間測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)、在兩交點(diǎn)延長線上測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)。 （1）在兩交點(diǎn)間測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)：1

5、、在JD5、JD6的大致中間位置ZD架儀。瞄準(zhǔn)JD5，用正倒鏡分中法定出JD6。2、測量出a、b距離。3、計(jì)算e值，在實(shí)地量取e值，得ZD點(diǎn)。有：4、在ZD點(diǎn)架儀，檢查三點(diǎn)在一直線上。（2）在兩交點(diǎn)延長線上測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)：如圖，有：五、轉(zhuǎn)角(turning angle)和分角線的測設(shè)（一）定義：指路線由一個(gè)方向偏向另一個(gè)方向時(shí)，偏轉(zhuǎn)后的方向與原方向的夾角。當(dāng)偏轉(zhuǎn)后的方向在原方向的左側(cè)，稱為左轉(zhuǎn)角；反之為右轉(zhuǎn)角。（二）轉(zhuǎn)角的測定（如圖）當(dāng)左> 180°時(shí)，為右轉(zhuǎn)角，有：y=左-180°當(dāng)左<180°時(shí)，為左轉(zhuǎn)角，有：z=180°-左當(dāng)右<180

6、°時(shí)，為右轉(zhuǎn)角，有：y=180°-右當(dāng)右>180°時(shí)，為左轉(zhuǎn)角，有：z=右- 180°  （三）若角度的2個(gè)方向值為a、b，則分角線方向c=(a+b)/2 六、里程樁(mileage peg)的設(shè)置又稱中樁，表示該樁至路線起點(diǎn)的水平距離。如：K7+814.19表示該樁距路線起點(diǎn)的里程為7814.19m。分為整樁和加樁。1、整樁。一般每隔20m或50m設(shè)一個(gè)。2、加樁分為地形加樁、地物加樁、人工結(jié)構(gòu)物加樁、工程地質(zhì)加樁、曲線加樁和斷鏈加樁。（如：改K1+100=K1+080，長鏈20m。）§8.2單圓曲線(circle curve

7、)的測設(shè)圓曲線測設(shè)的傳統(tǒng)方法：主點(diǎn)測設(shè)詳細(xì)測設(shè)一、主點(diǎn)(major point)的測設(shè)1曲線要素的計(jì)算（已知轉(zhuǎn)角及半徑R）切線長 ； 曲線長 外距 ； 切曲差 2主點(diǎn)的測設(shè)（1）主點(diǎn)里程的計(jì)算ZY里程=JD里程-T； YZ里程=ZY里程+LQZ里程=YZ里程-L/2； JD里程=QZ里程+D/2 （用于校核）（2）測設(shè)步驟：a. JDi架儀，照準(zhǔn)JDi-1，量取T，得ZY點(diǎn)；照準(zhǔn)JDi+1，量取T，得YZ點(diǎn)。b. 在分角線方向量取E，得QZ點(diǎn)。二、單圓曲線詳細(xì)測設(shè)有整樁號(hào)法和整樁距法。一般采用整樁號(hào)法。1 切線支距法(tangent off-set method)(1)以ZY或YZ為坐標(biāo)原點(diǎn)，

8、切線為X軸，過原點(diǎn)的半徑為Y軸，建立坐標(biāo)系。(2)計(jì)算出各樁點(diǎn)坐標(biāo)后，再用方向架、鋼尺去丈量。特點(diǎn)：測點(diǎn)誤差不積累；宜以QZ 為界，將曲線分兩部分進(jìn)行測設(shè)。例題：設(shè)某單圓曲線偏角=3401200，R=200m，主點(diǎn)樁號(hào)為ZY：K4+906.90，QZ： K4+966.59 ，YZ： K5+026.28，按每20m一個(gè)樁號(hào)的整樁號(hào)法，計(jì)算各樁的切線支距法坐標(biāo)。（一）主點(diǎn)測設(shè)元素計(jì)算61.53m；=119.38m；=9.25m；=3.68m。（二）主點(diǎn)里程計(jì)算ZY=K4+906.90；QZ=K4+966.59；YZ=K5+026.28；JD= K4+968.43（檢查）（三）切線支距法（整樁號(hào)）各

9、樁要素的計(jì)算表注：表中曲線長。 2 偏角法(method of deflection angle)分為：長弦偏角法、短弦偏角法。（1）長弦偏角法1）計(jì)算曲線上各樁點(diǎn)至ZY或YZ的弦線長ci及其與切線的偏角i。2）再分別架儀于ZY或YZ點(diǎn)，撥角、量邊。特點(diǎn)：測點(diǎn)誤差不積累；宜以QZ 為界，將曲線分兩部分進(jìn)行測設(shè)。（2）短弦偏角法。 與長弦偏角法相比：1）偏角i相同。2）計(jì)算曲線上各樁點(diǎn)間弦線長ci3）架儀于ZY或YZ點(diǎn)，撥角、依次在各樁點(diǎn)上在量邊，相交后得中樁點(diǎn)。3 此外還有極坐標(biāo)法(polar coordinate method)、弦線支距法、弦線偏距法。例題：偏角法詳細(xì)測設(shè)單圓曲線（注：此題

10、作為實(shí)習(xí)課測設(shè)內(nèi)容）已知圓曲線的R=200m，交點(diǎn)JDi里程為K10+110.88m，試按每10m一個(gè)整樁號(hào)，來闡述該圓曲線的主點(diǎn)及偏角法整樁號(hào)詳細(xì)測設(shè)的步驟。解：（一）主點(diǎn)測設(shè)元素計(jì)算26.33m；=52.36m；=1.73m；=0.3m。（二）主點(diǎn)里程計(jì)算ZY=K10+84.55；QZ=K10+110.73；YZ=K10+136.91；JD= K10+110.88（檢查）（三）偏角法（整樁號(hào)）各樁要素的計(jì)算表注：；§8.3 緩和曲線(spiral)的測設(shè)一概念及基本公式1概念為緩和行車方向的突變和離心力的突然產(chǎn)生與消失，需要在直線（超高為0）與圓曲線（超高為h）之間插入一段曲率半

11、徑由無窮大逐漸變化至圓曲線半徑的過渡曲線（使超高由0變?yōu)閔），此曲線為緩和曲線。主要有回旋線、三次拋物線及雙紐線等。回旋型緩和曲線基本公式緩和曲線全長。（1）切線角公式緩和曲線長所對(duì)應(yīng)的中心角。（2）緩和曲線角公式緩和曲線全長所對(duì)應(yīng)的中心角亦稱緩和曲線角。（3）緩和曲線的參數(shù)方程（4）圓曲線終點(diǎn)的坐標(biāo)二主點(diǎn)的測設(shè)1測設(shè)元素的計(jì)算（1）內(nèi)移距p 和切線增長q的計(jì)算（2）切線長曲線長，其中圓曲線長。外距；切曲差2主點(diǎn)的測設(shè)（1） 里程的計(jì)算ZH=JD-TH；HY=ZH+ls；QZ=ZH+LH/2；HZ=ZH+LH；YH=HZ-ls（2）測設(shè)方法。(見例題)例題：如下圖，設(shè)某公路的交點(diǎn)樁號(hào)為K0+5

12、18.66，右轉(zhuǎn)角y=18018'36"，圓曲線半徑R=100m，緩和曲線長ls=10m，試測設(shè)主點(diǎn)樁。（作為實(shí)習(xí)課內(nèi)容） 解：（一）計(jì)算測設(shè)元素p=0.04m；q=5.00m；（二）計(jì)算里程ZH=K0+497.54；HY=K0+507.54；QZ=K0+518.52；HZ=K0+539.50；YH=K0+529.50（三）主點(diǎn)測設(shè)1架儀JDi，后視JDi-1，量取TH，得ZH點(diǎn)；后視JDi+1，量取TH，得HZ點(diǎn)；在分角線方向量取EH，得QZ點(diǎn)。2分別在ZH、HZ點(diǎn)架儀，后視JDi方向，量取x0，再在此方向垂直方向上量取y0，得HY和YH點(diǎn)。三帶有緩和曲線的圓曲線詳細(xì)測設(shè)1

13、、切線支距法(tangent off-set method)（1）當(dāng)點(diǎn)位于緩和曲線上，有：（2）當(dāng)點(diǎn)位于圓曲線上，有：其中，為點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線長。2、偏角法(method of deflection angle)（整樁距、短弦偏角法）（1）當(dāng)點(diǎn)位于緩和曲線上，有： ； 距離：用曲線長l來代替弦長。放樣出第1點(diǎn)后，放樣第2點(diǎn)時(shí)，用偏角和距離l交會(huì)得到。（2）當(dāng)點(diǎn)位于圓曲線上 方法：架儀HY (或YH)，后視ZH(或HZ)，撥角b0，即找到了切線方向，再按單圓曲線偏角法進(jìn)行。此外還有極坐標(biāo)法、弦線支距法、長弦偏角法。§8.4 路線縱斷面測量(route profile survey)目

14、的測定線路中樁處的高程，繪制縱斷面圖(profile)，為線路設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料。工作步驟“先基平(principal leveling)后中平(profile leveling)” 一、基平測量(principal leveling)1水準(zhǔn)點(diǎn)(bench mark)的設(shè)置。（1） 位置：埋設(shè)在距中線50100m，且不易破壞之處。（2） 設(shè)置密度：相隔0.5km1km山區(qū)相隔1km2km平原區(qū)每隔5km、路線起終點(diǎn)、重要工程處，設(shè)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)。2基平測量的方法（1）路線附合水準(zhǔn)路線。（2）儀器水準(zhǔn)儀不低于DS3精度全站儀豎直角觀測精度不大于，標(biāo)稱精度不低于（5+5×10-6D）mm（3

15、）測量要求水準(zhǔn)測量一般按三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范進(jìn)行。如：要進(jìn)行往返測，閉合差不超過mm三角高程測量一般按全站儀電磁波三角高程測量（四等）規(guī)范進(jìn)行。二、中平測量(profile leveling)1定義：在基平測量后提供的水準(zhǔn)點(diǎn)高程的基礎(chǔ)上，測定各個(gè)中樁的高程。2方法：（1）水準(zhǔn)儀法從一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，按普通水準(zhǔn)測量的要求，用“視線高法”測出該測段內(nèi)所有中樁地面高程，最后附合到另一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上。高差閉合差的限差為：高速公路、一級(jí)公路：二級(jí)及以下公路：。其記錄格式見表。（2）全站儀法先在BM1上測定各轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1、TP2的高程，再在TP1、TP2上測定各樁點(diǎn)的高程。其原理即為三角高程測量原理。三、縱斷面圖

16、的繪制以橫坐標(biāo)為里程，縱坐標(biāo)為高程。（見圖）§8.5 路線橫斷面測量(route across-profile survey)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(jì)提供基礎(chǔ)資料。方法先確定橫斷面方向，再測定變坡點(diǎn)間的平距及高差。一、橫斷面方向的確定1、直線段采用普通方向架。2、圓曲線段采用求心方向架。3、緩和曲線段該點(diǎn)的法線方向選取緩和曲線上的一點(diǎn)N計(jì)算偏角值1后視N點(diǎn)，撥角900±1 。12為P1至P2點(diǎn)的方位角，可由P1、P2點(diǎn)的切線支距法坐標(biāo)求得。二、橫斷面的測量方法（一）要求：按前進(jìn)方向分成左右側(cè)，分別測量橫斷面方向上各變坡點(diǎn)至

17、中樁的平距及高差。平距及高差的精度要求一般為0.1m。（二）方法分類：1花桿皮尺法適用于：山區(qū)低等級(jí)公路。精度低。2.水準(zhǔn)儀法水準(zhǔn)儀測高差、皮尺丈量平距。適用于：地形簡單地區(qū)，精度高。3. 經(jīng)緯儀視距法適用于：地形復(fù)雜地區(qū)。精度較高。4全站儀法適用于：地形復(fù)雜地區(qū)，精度高。用全站儀的斜距測量模式，即可自動(dòng)顯示出平距和高差。三、橫斷面圖的繪制繪圖時(shí)一般先將中樁標(biāo)在圖中央，再分左右側(cè)按平距為橫軸，高差為縱軸，展出各個(gè)變坡點(diǎn)。繪出的橫斷面圖。8.6 全站儀中線測設(shè)及斷面測量簡介一、基本原理中線測設(shè)：計(jì)算中樁坐標(biāo)全站儀點(diǎn)位放樣（極坐標(biāo)法）縱斷面測量：全站儀測量點(diǎn)的高程（電磁波三角高程測量）橫斷面測量：

18、確定橫斷面點(diǎn)位全站儀測量點(diǎn)的高程（電磁波三角高程測量）二、全站儀點(diǎn)的放樣功能1、 點(diǎn)位放樣原理（1） 先在放樣點(diǎn)的大致位置立棱鏡（2） 對(duì)其進(jìn)行觀測，測出當(dāng)前棱鏡位置的坐標(biāo)。（3） 將當(dāng)前坐標(biāo)與放樣點(diǎn)的坐標(biāo)相比較，計(jì)算出其差值。距離差值dD和角度差dHR或縱向差值X和橫向差值Y。（4） 根據(jù)顯示的dD、dHR或X、Y，逐漸找到放樣點(diǎn)的位置。2、TOPCON全站儀放樣點(diǎn)位的方法見講題目“全站儀功能介紹”。三、中樁測設(shè)的基本程序1、測定線路交點(diǎn)（JD）的（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)（1）圖上定出交點(diǎn)（2）根據(jù)沿線布設(shè)的（導(dǎo)線）控制點(diǎn)，用全站儀“點(diǎn)的放樣”功能，實(shí)地測設(shè)出交點(diǎn)（3）根據(jù)實(shí)地情況進(jìn)行交點(diǎn)位置的調(diào)整（4）根據(jù)沿線布設(shè)的（導(dǎo)線）控制點(diǎn)，用全站儀“坐標(biāo)測量”功能測量出交點(diǎn)（JD）的（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)。若測出了交點(diǎn)的兩條直線上的4個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，可按數(shù)學(xué)方法計(jì)算出交點(diǎn)坐標(biāo)。2、中樁（線路統(tǒng)一）坐標(biāo)的計(jì)算（1）直線段中樁由交點(diǎn)坐標(biāo)和樁號(hào)里程，按“坐標(biāo)正算”公式，可計(jì)算出各中樁的坐標(biāo)。（2）曲線段中樁1）計(jì)算出曲線上各中樁在切線支距法坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。2）根據(jù)“坐標(biāo)平移與旋轉(zhuǎn)”公式，將切線支距法坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成線路統(tǒng)一坐標(biāo)。3、中樁的實(shí)地放樣架全站儀在（導(dǎo)線）控制點(diǎn)或交點(diǎn)上，利用全站儀“點(diǎn)位放樣”功能，放樣出各中樁。四、中樁高程測量（縱斷面測量）中樁高程測量是在中樁放樣的同時(shí)進(jìn)行的。在中樁位置立棱鏡，輸入儀器高