路基縱橫斷面測量及土石方工程量計算

/第三節(jié)縱橫斷面測量及土石方工程量計算路途定測階段在完成中線測量以后，還必需進行路途縱、橫斷面測量。路途縱斷面測量又稱為中線水準測量，它的任務(wù)是在道路中線測定之后，測定中線上各里程樁（簡稱中樁）的地面高程，并繪制路途縱斷面圖，來表示沿路途中線位置的地形起伏狀態(tài)，主要用于路途縱坡設(shè)計。橫斷面測量是測定中線上各里程樁處垂直于中線方向的地形起伏狀態(tài)，并繪制橫斷面圖，供路基設(shè)計、施工放邊樁運用，并通過計算橫斷面圖的填、挖斷面面積即相鄰中樁的距離便可計算施工的土石方數(shù)量。線路縱斷面包括路途水準測量和線路縱斷面繪制兩項內(nèi)容。其中路途水準測量分兩步進行，首先是沿線路方向設(shè)置若干個水準點，按等級水準測量的精度要求測定其高程，稱為基平測量；然后以基平測量所得各水準點高程為基礎(chǔ)，按等外水準測量的精度要求分段進行中線各里程樁地面高程的水準測量，稱為中平測量。一、基平測量水準點的設(shè)置應(yīng)依據(jù)須要和用途的不同，可設(shè)置永久性和臨時性的水準點。路途起終點和終點、需長期觀測的工程旁邊均設(shè)置永久性水準點，永久性水準點應(yīng)埋設(shè)標石，也可設(shè)置在永久性建筑物的基礎(chǔ)上或用金屬標記嵌在基巖上。水準點密度應(yīng)依據(jù)地形和工程須要而定，在丘陵和山區(qū)每隔0.5-1km設(shè)置一個，在平原地區(qū)每隔1-2km設(shè)置一個。基平測量時，應(yīng)將起始水準點和旁邊的國家水準點聯(lián)測，以獲得確定高程，同時在沿線水準測量中，也應(yīng)盡量和旁邊國家水準點聯(lián)測，形成附合水準路途，以獲得更多的檢核條件，當路途旁邊沒有國家水準點或引測有困難時，也可參考地形圖選定一個和實地高程接近的作為起始水準點的假定高程?；綔y量應(yīng)運用不低于DS3級水準儀，接受一組來回或兩組單程在水準點之間進行觀測。水準測量的精度要求，來回觀測或兩組單程觀測的高差不符值應(yīng)滿足：mm（平原微丘區(qū)）或mm（山嶺重丘區(qū)）式中為水準路途長度，以km計（具體可參考《公路勘測規(guī)范》（JTJ061-99））。若高差不符值在限差以內(nèi)，取其高差平均值作為兩水準點間高差，否則須要重測。最終由起始點高程及調(diào)整后高差計算各水準點高程。二、中平測量中平測量即線路中樁的水準測量，一般以相鄰兩水準點為一測段，從一水準點起先，用視線高法逐點施測中樁的地面高程，附合到下一個水準點上。相鄰兩轉(zhuǎn)點間觀測的中樁，稱為中間點。為了減弱高程傳遞的誤差，觀測時應(yīng)先觀測轉(zhuǎn)點，后觀測中間點。轉(zhuǎn)點應(yīng)立在尺墊上或穩(wěn)定的固定點上，尺子讀數(shù)至毫米，視線長度不大于150m；中間點尺子應(yīng)立在緊靠中樁的地面上，尺子讀數(shù)至cm，視線長度可適當放長。如圖9-14所示，水準儀置于I站后，后視水準點為BM1，前視轉(zhuǎn)點為TP1，將觀測結(jié)果分別記入表9-2中的“后視”和“前視”欄內(nèi)，然后觀測0=000……，0=120等各中樁點，將讀數(shù)分別記入“中視”欄。將儀器搬到Ⅱ站，后視轉(zhuǎn)點為TP1，前視轉(zhuǎn)點為TP2，然后觀測各中樁地面點，用同法接著想前觀測，直至附和到下一點水準點BM2，完成一測段的觀測工作。圖圖9-14圖9-14表9-2測站測點水準尺讀數(shù)儀器視線高度高程后視中視前視1BM11.986180.679178.693K0+0001.57179.1090+0201.93178.7490+0401.56179.1750+0601.12179.559TP10.872179.8072TP12.283182.09179.8070+0800.68181.410+1001.59180.50+1202.11179.980+1402.66179.43TP22.376179.7143TP22.185181.899179.7140+1602.18179.7190+1802.04179.8590+2001.65180.2490+2201.27180.629BM21.387180.512中樁水準測量的精度要求，一般取測段高差和兩端水準點已知高差之差的限差為（二級及二級以下公路，以Km計），在容許范圍內(nèi)，即可進行中樁地面高程的計算，否則應(yīng)重測。中間點的地面高程及前視點高程，一律按所屬測站的視線高程進行計算。每一測站的計算公式如下：視線高程=后視點高程+后視讀數(shù)轉(zhuǎn)點高程=視線高程-前視讀數(shù)中樁高程=視線高程-中視讀數(shù)三、縱斷面圖的繪制縱斷面圖是表示線路中線方向的地面起伏和設(shè)計縱坡的線狀圖，它反映中線方向的地面起伏，又可在其上進行縱坡設(shè)計，是線路設(shè)計和施工的重要資料，也是線路縱向設(shè)計的依據(jù)。如圖9-15所示，在圖的上半部，從左至右繪有兩條貫穿全圖的線，細折線表示中線方向的實際地面線，是依據(jù)樁間距和中樁高程按比例繪制的；另外一條是粗線，表示帶有豎曲線在內(nèi)的經(jīng)縱坡設(shè)計后的中線，是縱坡設(shè)計時繪制的。此外，在圖上還行還注有水準點位置、編號和高程，橋涵的類型、孔徑、跨數(shù)、長度、里程樁號和設(shè)計水位，豎曲線示意圖及其曲線元素，同某公路、鐵路交叉點的位置、里程和有關(guān)說明等。在圖的下部幾欄表格中，注記有關(guān)測量和縱坡設(shè)計的資料，其中包括以下幾項內(nèi)容；直線和曲線直線和曲線為中線示意圖，曲線部分用直角的折線表示，上凸的表示右偏，下凸的表示左偏，并注明交點編號和曲線半徑。里程一般按比例標注百米樁和公里樁，里程比例一般按1：1000、1：2000或1：5000，為突出地面坡度變更，高程比例是里程比例的10倍。地面高程按中平測量成果填寫相應(yīng)里程樁的地面高程。設(shè)計高程按中線設(shè)計縱坡計算的路基的高程。依據(jù)設(shè)計縱坡坡度i和相應(yīng)的水平距離D，按下式便可從A點的高程推算B點的高程（9-15）坡度從左至右向上斜的線表示上坡（正坡），下斜的線表示下坡（負坡），斜線上以百分數(shù)注記坡度的大小，斜線下為坡長，水平路段坡為零。土壤地質(zhì)說明標明路段的土壤地質(zhì)狀況。圖圖9-15圖9-15四、橫斷面測量橫斷面測量的任務(wù)是測定中樁兩側(cè)垂直于中線方向的地面起伏，然后繪制橫斷面圖，供路基設(shè)計、土石方量計算和施工放邊樁之用。橫斷面測量的寬度由路基寬度及地形態(tài)況確定，一般在中線兩側(cè)各側(cè)15～50m。進行橫斷面測量首先要確定橫斷面的方向，然后在此方向上測定中線兩側(cè)地面坡度變更點的距離和高差。1.橫斷面方向的測定直線段橫斷面方向即是和路中線相垂直的方向，一般用方向架測定，如圖9-16，將方向架置于中樁點上，以其中一方向?qū)事吠厩胺剑ɑ蚝蠓剑┠骋恢袠?，則另一方向即為橫斷面施測方向。圖9-162.橫斷面測量方法橫斷面測量中的距離和高差一般精確到0.1m即可滿足工程的要求。因此橫斷面的測量方法多接受簡易的測量工具和方法，以提高工作效率。下面介紹幾種常用的方法。圖9-17圖圖9-17圖9-17如圖9-17，A、B、C為橫斷面方向上所選定的變坡點，施測時，將標桿立于A點，皮尺靠中樁地面拉平，量出至A點的平距，皮尺截取標桿的高度即為兩點的高差，同法可測出A至B、B至C……等測段的距離和高差，此法簡便，但精度較低。(2)水準儀法當橫斷面測量精度要求較高，橫斷面方向高差變更不大時，多接受此法。施測時用鋼尺(或皮尺)量距，水準儀后視中樁標尺，求得視線高程后，再分別在橫斷面方向的坡度變更點上立標尺，視線高程減去諸前視點讀數(shù)，即得各測點高程。(3)經(jīng)緯儀法在地形困難橫坡較陡的地段，可接受此法。實施時，將經(jīng)緯儀安置在中樁上，用視距法測出橫斷面方向各變坡點至中樁間的水平距離和高差。圖9-18圖9-18橫斷面測量中高速公路、一級公路圖9-18圖9-183.橫斷面圖的繪制依據(jù)橫斷面測量成果，在毫米方格紙上繪制橫斷面圖，距離和高程取同一比例尺（通常取1:100或1:200），一般是在野外邊測邊繪，這樣便于剛好對橫斷面圖進行檢核。繪圖時，先在圖紙上標定好中樁位置，然后由中樁起先，分左右兩側(cè)逐一按各測點間的距離和高程繪于圖紙上，并用直線連接相鄰點，即得該中樁的橫斷面圖。圖9-18為橫斷面圖上繪有設(shè)計路基橫斷面的圖形。五、土石方工程量計算圖9-19圖9-19橫斷面圖畫好后，經(jīng)路基設(shè)計，現(xiàn)在透亮紙上按和橫斷面圖相同的比例尺分別繪制出路塹、路堤和半填半挖的路基設(shè)計線稱為標準斷面圖，然后按縱斷面圖上該中樁的設(shè)計高程把標準斷面圖套到該實測的橫斷面圖上，俗稱“套帽子”；也可將路基斷面設(shè)計線圖9-19圖9-191.橫斷面面積的計算路基填、挖面積，就是橫斷面圖上原地面線和路基設(shè)計線所包圍的面積。橫斷面面積一般為不規(guī)則的幾何圖形，計算方法有積距法、幾何圖形法、求積儀法、坐標法和方格法等，常用的有積距法和幾何圖形法，現(xiàn)做簡潔介紹：圖9-20圖9-20(1)積距法積距法是單位橫寬b把橫斷面劃分為若干個梯形和三角形條塊，見圖9-20，則每一個小條塊的近似面積等于其平均高度hi圖9-20圖9-20通常橫斷面圖都是測繪在方格紙上，一般可取粗線間距1cm為單位，如測圖比例尺為1:500，則單位橫距b即為5m,按上式即可求得斷面面積。平均高差總和Σhi可用“卡規(guī)”求得，如填挖斷面較大時，可改用紙條，即用厘米方格紙折成在條作為量尺量得。該法計算快速，簡潔便利，可干脆得出填挖面積。(2)幾何圖形法幾何圖形法是當橫斷面地面較規(guī)則時，可分成幾個規(guī)則的幾何圖形，如三角形、梯形或矩形等，然后分別計算面積，即可得出總面積值。另外，計算橫斷面面積時，應(yīng)留意：①將填方面積Аt和挖方面積AW分別計算；②計算挖方面積時，邊溝在確定條件下是定值，故邊溝面積可單獨計算出干脆加在挖方面積內(nèi)，而不必連同挖方面積一并卡積距；③橫斷面面積計算取值到0.1mm2，算出后可填寫在橫斷面圖上，以便計算土石方量。2.路基土石方量計算（1）通常為計算便利，一般均接受平均斷面法，并近似接受下式，即（9-16）式中、——分別為相鄰兩樁號的斷面面積；——相鄰兩樁間距離（2）當和相差很大時，所求體積則和棱柱體更為接近，可按下式計算：