浅谈道路工程测量技术毕业论文

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浅谈道路工程测量技术毕业论文第一章测量学基本知识第一节平面点位置的确定工程构造物特征点的平面位置是用坐标表示的。在施工放样以前必须了解设计数据所提供的点的坐标是用那一种坐标系。只有在坐标系统一的条件下，才能进行行坐标、距离、角度的计算和改正。1.1．1：国家3°带高斯正投影平面直角坐标系工程建设是在地球曲面上进行的，工程设计计算是在平面上进行的，这样就会有曲面上的数据向平面归算的问题，高斯平面直角坐标系就是在此基础上建立起来的。利用它可以解决曲面数据与平面数据的转换问题。在离中央子午线较近，地面平均高程较低的地区，不必考虑投影变形的影响，可直接采用国家统一的3°带高斯正投影平面直角坐标系。1.1．1.1）高斯投影的几何意义高斯投影是高斯平面直角坐标系建立的基础，其几何意又如图1-2-1所示。为了便于说明高斯投影的概念，将地球椭球体作为圆球看待。在圆球表面上选定一个子午圈，将投影面卷成一个圆柱，套在圆球上并使其与选定的子午圈相切，这条切线NBS称为轴子午线(中央子午线)。NAS和NCS是两条和NBS经差为3°或1.5°并关于NBS对称的子午线。这样，球面上的轴子午线就毫无变形地转移到圆柱面上。此外，将赤道面扩大使之与圆柱体相交，其交线GH即与轴子午线垂直。当将圆柱体从两极沿着圆柱轴线切开，并展开成平面时，圆柱体上的这两条正交的直线，就是高斯平面直角坐标系统的坐标轴。其中由轴子午线投影的直线NBS是高斯平面直角坐标系的纵轴，称为X轴；而由赤道投影的直线GH是高斯平面直角坐标系的横轴，称为Y轴；B89n为坐标原点。由子午线NAS、NCS所包围而构成的带状称为投影带，若子午线NAS和NCS经差为6°，称为6°投影带，若经差为3°，称为3°投影带。图1-1-1如上所述，每一个高斯投影的6°带和3°带都有其自己的坐标轴和坐标原点。横坐标的计算是以轴子午线以东为正，以西为负。纵坐标的计算是以赤道以北为正，以南为负。为了使横坐标均为正值，我国轴子午线的横坐标值加上500km，即将坐标原点向西平移500km。如图（1-2-1b）所示。高斯平面的特点：(1)投影后的中央子午线NBS是直线，长度不变。(2)投影后的赤道ABC是直线，保持ABC垂直NBS。(3)离开中央子午线的子午线投影是以两级为终点的弧线，离中央子午线越远，弧线的曲率越大，说明离中央子午线越远投影变形越大。1.1.1.2）高斯平面直角坐标系的建立根据高斯平面投影带的特点，高斯平面直角坐标系按下述四个规则建立：（1）X轴是中央子午线NBS的投影，北方为正方向；（2）Y轴是赤道ABC的投影，东方为正方向；（3）原点，即中央子午线与赤道交点，用O表示；图1-2-2（4）四个象限按顺针顺序I、II、III、IV排列，如图1-2-2所示。1.1.1.3）投影带的中央子午线与编号投影带的宽度以投影带边缘子午线之间的经度差表示。为避免高斯投影带的变形太大，投影带的宽度，不能太宽，一般宽度取6°或者3°。高斯投影根据经差逐带连续进行，即将地球曲面展开成平面。经差89n为6°的6°带高斯投影平面，将全球分为60个6°的投影带，各带的中央子午线的经度与投影带的带号有如下对应关系：(1-2-1)经差为3°的3°带高斯投影平面，将全球分为120个3°的投影带，各带的中央子午线的经度与投影带的带号有如下对应关系：(1-2-2)根据我国在大地坐标系统中的经度位置(74°～135°)，从上述公式可见，我国用到的6°带的带号在13~23之间，用到的3°带的带号在25~45之间。1.1.1.4）高斯平面直角坐标表示的地面的位置我国国家测量大地控制点均按高斯投影计算其高斯平面直角坐标。在图1-2-1a)中，球面点P，大地坐标为，。在图1-2-1b)中的点是的高斯投影点，其高斯平面直角坐标是Xp，Yp。它们的意义是：①xp表示P点在高斯平面上到赤道的距离；②yp包括有投影带的带号、附加值500km和实际坐标Y三个参数，即yp=带号N+500Km+Yp(1-2-3)例如，某地面点坐标x=2433586.693m，y=38514366.157m。其中x表示该点在高斯平面上到赤道的距离为2433586.693m。根据式(1-2-3)，该地面点所在的投影带带号N=38，是3°带，地面点Yp坐标的实际值Yp=14366.157m（即去掉原坐标轴中代号38，并减去附加值500km），表示该地面点在中央子午线以东14366.157m；若y坐标实际值Y带负号，则表示该地面点在中央子午线以西。根据yp坐标的投影带带号，可以按式(1-2-2)推算投影带中央子午线的经度为=114°。1.1.2：补偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系这种坐标系仍采用国家3°带高斯正形投影，但是投影的高程面不用参考椭球面，而另选用一个高程参考面，借以补偿因高斯投影带来的长度变形。在这个高程参考面上，投影长度变形为零。89n1.1.3：任意带高斯正形投影平面直角坐标系任意高斯正形投影平面直角坐标系仍将地面观测结果归算到参考椭球面上，但不采用国家3°带统一的分带方法，而选择过测区边缘或测区中央或测区内某一点的子午线作为中央子午线，借以补偿因实测结果归算至参考椭球面带来的长度变形。1.1.4:高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系这种坐标系通常是把投影的中央子午线选在测区的中央，地面观测值归算至测区的平均高程面上，按高斯正形投影计算平面直角坐标。这是综合补偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系和任意带高斯正形投影平面直角坐标系这两种坐标系优点的一种任意高斯平面直角坐标系，是工程中常用的测量坐标系统。1.1.5:独立平面直角坐标系这是一种对测区面积较小时，可以把该测区的球面当成平面看待，即可不进行方向和距离改正，将地面点直接沿铅垂线投影到水平面上，把局部地球表面作为平面而建立的独立平面直角坐标系。这种坐标系统可与国家控制网联系，获取起算坐标及起始方位角；亦可采用假定坐标，《公路勘测规范》(JTJ061-99)规定，二级(含二级)以下公路、独立桥梁、隧道及其它构造物等小测区方可采用。在计算平面点位放样数据时，如果点的坐标处于不同的坐标系，要首先进行坐标换算(换算成统一的坐标系)，再计算放样数据。1.1.6：平面直角坐标的换算如图1-2-3所示，设、为P点在国家控制网坐标系中的坐标；、为P点在工程独立控制网坐标系中的坐标；、为工程独立坐标系原点O在国家坐标系中的坐标；为两坐标系纵坐标轴的夹角。如果一条边PM在国家坐标系中的坐标方位角为A，而在89n工程独立坐标系中的坐标方位角为，则图1-2-3可按下式计算：(1-2-4)当由工程独立坐标系中的坐标（，）换算到国家坐标系中的坐标(，)时，其换算公式为（1-2-5）当国家坐标系换算到工程独立坐标系时也可以使用上式。换算时应将式中的，与，互换，并且。第二节：平面点的高程系统1.2.1：高程系统的一般概念地面点高程，是指地面点到某一高程基准面的铅垂距离。地面点的高程是表示地面位置的重要参数。地面点高程基准面一经认定，地面点的高程系统就确定了。一般地，高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统。1.2.1.1）大地高系统以参考椭球体面为基准面的高程系统称为大地高系统。大地高，表示地面点到参考椭球体面的垂直距离。1.2.1.2）正高系统以大地水准面为基准面的高程系统称为正高系统。正高表示地面点到大地水准面的垂直距离。1.2.1.3）正常高系统以似大地水准面为基准面的高程系统称为正常高系统。正常高表示地面点到似大地水准面的垂直距离。89n图1-3-1图1-3-1表示上述三个基准面的关系，其中大地水准面是在测定平均海水面中得到的高程基准面。我国在山东青岛设验潮站，长期测定海水面高度，得出我国大地水准面的高程原点，如图1-3-1中Q点。通常，参考椭球体面、大地水准面、似大地水准面在Q处重合。但是，由于地球内部的物质不均匀性，参考椭球体面、大地水准面、似大地水准面在其它地方不重合。如图1-3-1中P处，是大地水准面与参考椭球体面的差距，是似大地水准面与参考椭球体面的差距。一般地,大地水准面与参考椭球体面的差距难以得到,故无法将测得的地面点正高换算到参考椭球体面上。在实际测量工作中，选用的似大地水准面是一个与参考椭球体面的差距为的并可以得到的大地水准面。由此可见，差距是可以求得的，故可以将测得的地面点正常高换算到参考椭球体面上。正常高系统是我国国家高程测量采用的高程系统。国家高程点的高程是正常高。正常高系统是以似大地水准面作为测量基准面的高程系统，我国采用黄海平均海水面为似大地水准面，进而确定国家高程基准面的高程，即水准原点的高程。历史上我国采用过两种高程系统：一是1956国家高程基准，水准原点高程为72.289m；一是1985国家高种基准，水准原点高程为72.260m。两者相差0.029m。这一点在引用国家水准点高程时应注意。1.2.2：公路工程实际应用中的地面点高程的概念89n在设计文件中给定的地面点的高程，通常采用两种高程系统：一种是国家统一的绝对高程系统；另一种是独立测区所采用的假定的相对高程系统。1.2.2.1）绝对高程地面点沿其铅垂线到法定的似大地水准面的垂直距离称为绝对高程。如图1-3-1所示,定义经Q点的似大地水准面为法定的似大地水准面，、表示A、B两点分别到法定的似大地水准面的绝对高程。绝对高程是正常高系统所确定的地面点高程。实际工程应用中，按国家高程点的正常高推算地面点高程，这种工程上的地面点高程属于绝对高程。在远离国家高程控制网的偏远地区，也可采用假定的高程系统，即相对高程系统。1.2.2.2）相对高程地面点沿其铅垂线到假定的大地水准面的垂直距离称为相对高程。如图1-3-1所示，、分别表示A、B两点到假定的大地水准面的相对高程。这里所说的相对高程是以假定的大地水准面所确定的地面点高程，假定的大地水准面可理解为通过假定地面上某一点的高程，而得到假定大地水准面的位置。例如，P点位于偏远地区，在P点所在的区域没有国家高程点，工程建设中要确定该区域地面点的高程,就要建立一个统一的高程系统。通过假定P点的高程，则假定大地水准面的位置在从P点沿铅垂线向下(上)距P点为的位置上。实际应用中，似大地水准面与参考椭球体面的差距，由大地测量学解决。在一般工程建设中也可以不考虑这一因素。 在计算放样点的高程数据时，应换算成统一的高程系统。例如，某独立测区P点的假定高程为，与国家水准点联测得，则假定大地水准面与似大地水准面的高差为45.025m，该测区内任一点的绝对高程应为相对高程加上45.025m。89n旧有水准起算基准面与1956年黄海平均海水面的关系起算基准面水准点所在地及编号与1956年黄海平均海水面的高差换算到新系统的改正数1954年黄海平均海水面北京水准原点零标志线-0.081+0.083m黄岩北门外235（1）-0.116青岛验潮站潮井铜丝-0.054坎门平均海水面验潮站基点252-0.146+0.237m萧山江边66-0.215皖北临淮关18-0.349吴淞零点验潮站基点+2.063-1.907m张华滨基点+2.068佘山基点+1.630汉口武汉关铜牌线+1.866废黄河零点（新）淮阳导淮BM11明下+0.114-0.063m淮阳导淮BM519明下+0.069蚌埠导淮BM142明下+0.088润河集75西-0.019大沽零点大沽水准原点+1.526-1.296m郑州PLBBMIL+1.186天水Ⅱ190上+1.17589n89n89n第三节工程施工放样基本方法1.3.1：已知距离的放样距离放样即在地面上测设某已知水平距离，就是在实地上从一点开始，按给定的方向，量测出设计所需的距离定出终点。1.3.1.1）钢尺量距在地面上丈量已有两点间的直线距离时，应先用尺子量出两点间的距离，再考虑必要的改正数，以求得正确的水平距离。而在地面上定出已给长度的直线时，其程序恰恰相反。先要根据已知的水平距离，结合地面的高低、钢尺的实际长度、丈量时的温度等，算出地面上应量的距离，并按算出的距离进行丈量。如图1-4-1所示。其计算公式为：（1-4-1）式中：______名义长度，实地要测设的长度；_______实际长度，需要测设的水平距离；______尺长改正数，钢尺在标准拉力、标准温度条件下钢尺的实际长度与钢尺的名义长度的差，即=－；______温度改正数，，为钢尺的线膨胀系数，一般用１．25×10－5／℃，ｔ为测设时的温度，为钢尺的标准温度（一般为20℃）；______倾斜改正数，，为两端点的高差；为了计算以上各改正数，应已知所用钢尺的尺长改正数，测出两端点的高差，并测量测设时的温度。图1-4-1例：用名义长度为30m而实际长度为30．006m的钢尺放样200m的距离（钢尺的检定温度为20℃，丈量时的环境温度为36℃）两端点间的高差不计，试说明其放样的方法。89n解：（1）、计算尺长改正数因钢尺的实际长度为30．006m，即每量出一整尺段的距离就比名义长度30m多了0．006m。因此每尺段应减去0．006m，即尺长改正数=30．006m－30m=0．006m。（2）、计算温度改正数因钢尺的检定温度为20℃，丈量时的环境温度为36℃，尺膨胀系数=１．25×10－5，则一尺段的温度改正数是30m×１．25×10－5×（20－36）=－0．006m，即钢尺伸长了0．006m。因此考虑尺长和温度的影响，每量30m尺长，就应从尺上读数减少0．012m。（3）、计算实地要测设的长度当用这根个钢尺去放样200m的长度时，应在实地测设的距离为：==199．920m一般测量时所用之拉力应与检定时的拉力相同，故可不加拉力改正。1.3.1.2）用光电测距仪（全站仪）测设水平距离在测量技术飞速发展的今天，测距仪或全站仪的使用越来越普遍。而且用测距仪或全站仪测距是目前施工测量中较为简捷和精确的一种方法。采用具有自动跟踪功能的测距仪测设水平距离时，仪器自动进行气象改正并将倾斜距离改算成水平距离直接显示。具体方法如下：测设时，将仪器安置在A点，图1-4-2测出气温及气压，并输入仪器，此时按测量水平距离功能键和自动跟踪功能键，一人手持反光镜杆立在终点附近，只要观测者指挥手持反光镜者沿已知方向线前后移动棱镜，观测者即能在测距仪显示屏上测得顺时的水平距离。当显示值等于待测设的已知水平距离D时，即可定出终点。如图1-4-2所示。1.3.2．已知水平角的放样1.3.2.1）盘左盘右分中法如图1-4-3所示，设OA为已知方向，要在O点以OA为起始方向，顺时针方向测设出给定的水平角89n。具体的测设方法是：在O点安置经纬仪，盘左位置照准目标A点，并将水平度盘配置在0°附近（或任意读数L）。松开照准部制动螺旋，顺时针方向转动照准部，使水平度盘读数为L+，沿视线方向在地面上定出点。为了检核和提高测设精度，倒转望远镜成盘右位置，重复上述操作，并沿视线方向定出点，取的中点B，则即为设计的角值。这种方法又称为正倒镜分中法。1.3.2.2）垂线改正法当测设精度要求较高时，可采用初放水平角与设计水平角进行差值比较，并沿垂线方向进行改正的方法。如图1-4-4所示，先按盘左盘右分中法初步放样，定出，再用经纬仪观测数个测回，测回数由精度要求决定，求出各测回的平均角值，当与的差值超出限差时，则需改正C的位置。改正时可根据AC的长度和计算其垂直距离CC1：（单位为秒）然后过C点作AC的垂线，在垂线方向上量出CC1的长度，定出C1点，则即为放样的水平角。若为正，则按顺时针方向改正C1点；若为负，则按逆时针方向改正C1点。为检查测设是否正确，还需进行检查测量。图1-4-3图1-4-41.3.3：已知高程的放样已知高程的放样是根据施工现场已有的水准点，用水准测量或三角高程测量的方法，将设计的高程测设到地面上，即根据一个已知高程的点，来测设另一个点的高程，使其高差为所指定的数值。89n1.3.3.1）水准测量法如图1-4-5所示，A为已知水准点，其高程为，B为待测设高程点，其设计高程为。将水准仪安置在A和B之间，后视A点水准尺的读数为，则B点的前视读数b应为视线高减去设计高程，即：图1-4-5测设时，将B点水准尺贴靠在木桩的一侧，上、下移动尺子直至前视尺的读数为b时，再沿尺子底面在木桩侧面画一刻线，此线即为B点的设计高程的位置。例：已知水准点A的高程，今欲测设B点，使其高程，试说明放样方法。解：（1）、安置仪器并读取后视读数在AB间安置水准仪，先在A点竖立水准尺，读取水准尺读数；（2）、计算视线高程根据后视水准点高程和后视水准尺读数，得出水准仪的视线高程为：（3）、计算前视读数b要使B点桩顶的高程为，则竖立于B点水准尺的读数应为：（4）、放样高程点位逐渐把B点木桩打入土中，使桩顶水准尺的读数逐渐增加至，这时B点高程即为设计高程。89n水准测量的主要技术要求表4-11等级仪器型号前后视距不等差双面尺读数差两次仪高之差视线标准长度视线距地面高度每站积累三DS1±3mm±6m±1㎜±1.5㎜100m≥0.3mDS3±2㎜±3㎜75㎜四DS3±5m±10m±3㎜±5㎜100m≥0.2m五DS3大致相等当有两个点高程不闭合时，一般有3种处理方法：a.在两个水准点之间设临时水准点将闭合差均布下去，等于设几个台阶消除闭合差；b.假设BM1，BM2，BM3，BM4连续4个水准点，BM2与BM3不闭合，可以采用BM1和BM3闭合计算，改正BM2的高程，或者BM2与BM4闭合计算改正BM3的高程；c.BM1与BM4进行闭合计算，改正BM2和BM3的高程。第一种方案是强制闭合，后两种要视具体情况确定。当然有条件可以用高精度水准点检查。1.3.3.2）三角高程法三角高程(或称测距高程)测量是根据两点间的距离和竖直角，应用三角公式计算两点间的高差。三角测量的精度比水准测量低，但这种方法简便、灵活，受地形的限制小，因此，常用于山区的高程测量。三角高程测量一般应在一定密度的水准测量控制之下。如图4-24，设仪器高度为，反光棱镜高度为，测距仪测得两点间的斜距为S，竖直角为，则A、B两点间的高差为：(4-42)上面公式是假设以水平面来起算的，实际上，高程的起算面是平均海水面(曲面)，因此，在较长距离测量时，要考虑地球曲率和大气折光对高差的影响，在高差计算中加以改正。这两项改正称为两差改正。球气(4-43)式中R为地球曲率半径，取6371km，为大气折光系数。一般来说，两差改正很小，当两89n点间的距离小于400m时，可以不考虑。1．三角高程测量的精度由式(4-43)可知（4-44）由于角一般不大，因此，测距误差对测定高差的影响不是主要的。若采用对中杆，仪器高和棱镜高的测量误差、大约为lmm。竖直角的观测误差对高差测定的影响与距离成正比，大气折光系数误差与距离的平方成正比。这正是影响高差测定精度的两项主要误差。因此，除了要保证一定的竖直角观测精度外，更要采取克服大气折光影响的措施，并限制一次传递高程的距离。竖直角的对向观测可以抵消一部分大气折光系数的影响。若能用两台同型号的仪器做对向观测，则能更好地消除大气折光误差的影响。同时，安置仪器时，使两镜站之间的距离大致相等，也可减少大气折光误差的影响。三角高程要进行往返观测。对一、二级三角高程来说，往返观测的高差较差(以㎜计)不应大于0.2S和0.4S，S以m为单位。若往返观测的高差较差符合要求，取其平均值作为观测值。三角高程测量的主要技术要求应符合表4—18规定。三角高程测量主要技术要求表4-18等级仪器测回数指标差较差″竖直角较差″对向观测高差较差㎜附合或环形闭合差㎜三丝法中丝法四等DJ23≤7≤74020五等DJ212≤10≤106030注：S为测距仪测量的边长。三角高程测量是高程控制测量的一种补充手段，其精度应与同等级的水准测量相同。2．三角高程测量路线的布设89n由以上分析可知，三角高程每公里的高差中误差随着距离加长而增大。因此，各等级的三角高程测量必须限制一次传递高程的距离。三角高程测量路线的总长原则上可参照同等级的水准测量路线的长度。但考虑到大气折光误差多少具有系统误差的性质，所以，三角高程测量路线不宜过长，并尽可能组成闭合多边形，以进行高差闭合差检核。《规范》规定，四等三角高程应起讫于不低于三等水准的高程点上，五等三角高程应起讫于不低于四等的水准高程点上，其边长均不应超过lkm，边数不应超过6条。当边长小于0.5km或单纯作高程控制时，边数可增加一倍。由于三角高程测量和平面控制测量必须精确测定距离和竖直角，因此，结合平面控制测量的导线布设，同时建立平面与高程控制网是经济、合理的。用三角高程测量的方法放样已知高程的操作步骤基本和水准测量的方法相同，具体操作如下：（1）将仪器（经纬仪和测距仪或全站仪）安置于已知高程点A上，量取仪器高；（2）在待测高程点B上立棱镜，量取觇标高；（3）测出A点与B点间的水平距离D和仪器视线的倾角，按公式为地球和大气的改正数），并于已知高程进行比较；（4）改变觇标高，重复第（3）部，直至，即放样完成。1.3.4：已知点的放样测设点的平面位置常用的方法有极坐标法、直角坐标法、角度交会法和全站仪法。放样时，应根据控制网的形式、控制点的分布情况、地形条件以及放样精度，合理选用适当的测设方法。1）极坐标法极坐标法是指在建立的极坐标系中，通过待测点的极径和极角，也就是根据水平角和水平距离测设点的平面位置的方法。此方法适用于经纬仪配合测距仪或全站仪测设。在施工现场通常是以导线边、施工基线或建筑物的主轴线为极轴；以某一个已在现场标定出来的点位极点。放样时先根据待测点的坐标和已知点的坐标，反算待测点到极点的水平距离D（极径）和极点到待测点方向的坐标方位角，再根据方位角求算出水平角（极角），然后由D和89n进行点的放样，在这里D和称为放样数据。如图1-4-6所示，A、B为地面上已有的控制点，其坐标分别为、和、；欲测设P点，其设计坐标为、。则：其中：图1-4-6测设时，在A点安置经纬仪，瞄准B点，先测设出角，得AP方向线。在此方向线上测设水平距离D，即得到P点。2）直角坐标法直角坐标法是根据直角坐标原理测设地面点的平面位置。当施工现场已建立互相垂直的基线或方格网时,可采用此法。如图1-4-7所示,OA、OB为两条互相垂直的基线,待测的轴线与基线平行。这吋可根据设计图上给出的M点和Q点的坐标,用直角坐标法将构造物的四个角点测设于实地。首先在O点安置经纬仪,瞄准A点，由O点起沿视线方向测设距离15m定出点，由点继续向前测设距离35m定出点;然后在点安置经纬仪,瞄准图1-4-7向左测设90°角，沿此方向从点起测设距离25m定出M点，再向前测设距离20m定出P点。将经纬仪安置于点同法测设出N点和Q点。最后应检查构造物的四角是否等于90°，各边长度是否等于设计长度,误差在允许范围内即可。上述方法计算简单、施测方便，测设点位的精度较高，应用较为广泛。3）角度交会法89n角度交会法又称方向线交会法。它适用于待测设点离控制点较远或量距较为困难的地方。如图1-4-8所示，A、B、C为控制点，P为待测设点。测设时，先根据P点的设计坐标及控制点A、B、C三点的坐标反算出交会角β1、γ1、β2、γ2　。在A、B、C三个控制点上安置经纬仪测设β1、γ1、β2、γ2　各角。并且分别沿方向线AP、BP、CP，在P点附近各插两根测钎，并分别用细线相连，其交点即为P点的位置。由于测设误差的存在，若三条方向线不交于一点时，会出现一个很小的三角形，称为示误三角形。对于示误三角形的边长在允许范围内时，可取其重心作为P点的点位。如超限，则应重新交会。图1-4-8图1-4-94）距离交会法距离交会法是根据两段已知的距离交会出地面点的平面位置。此法适用于待测设点至控制点的距离不超过一整尺的长度，且便于量距的地方。在施工中细部的测设常用此法。如图1-4-9所示，先根据控制点A、B的坐标及P点的设计坐标，计算出测设距离D1和D2。测设时，用钢尺分别从控制点A、B量取距离D1、D2后，其交点即为P点的平面位置。5）全站仪法目前由于全站仪能适合各类地形情况,而且精度高，操作简便，在生产实践中已被广泛采用。采用全站仪测设时，将全站仪置于测设模式，向全站仪输入测设站点坐标、后视点坐标(或方位角)89n，再输入待测设点的坐标。准备工作完成后，用望远镜照准棱镜，按相应的功能键，即可立即显示当前棱镜位置与待测设点的坐标差。根据坐标差值，移动棱镜的位置，直至坐标差为零，这时所对应的位置就是待测设点的位置。第一章道路施工测量任务和步骤第一节道路测量的基本任务方便、快捷、安全的交通运输，是一个国家繁荣昌盛的标志之一。公路运输在整个国民经济生活中起着重要作用。公路的新建和改建，测量工作必须先行。公路施工测量所担负的任务是什么呢?简单说来，有以下几个方面：1．熟悉图纸和施工现场设计图纸主要有路线平面图、纵横断面图和附属构筑物等。在明了设计意图及对测量精度要求的基础上，应勘察施工现场，找出各交点桩（定义：路线的转折点，即两个方向直线的交点，用JD来表示。）、转点桩（转点ZD的测设：当相邻两交点互不通视时，需要在其连线测设一些供放线、交点、测角、量距时照准之用的点。分为：在两交点间测设转点、在两交点延长线上测设转点）、里程桩和水准点的位置，必要时应实测校核，为施工测量做好充分准备。2．公路中心线复测公路中心线定测以后，一般情况不能立即施工，在这段时间内，部分标桩可能丢失或者被移动。因此，施工前必须进行一次复测工作，以恢复公路中心线的位置。3．测设施工控制桩由于中心线上的各桩位，在施工中都要被挖掉或者被掩埋，为了在施工中控制中线位置，需要在不受施工干扰，便于引用，易于保存桩位的地方测设施工控制桩。（道路上一般都是先布设道路中桩，按中桩放线挖填方做好路床，然后按中桩向两侧依据设计要求的路宽垂直布设“腰桩”89n，在腰桩上测好路中油面高程后，两侧腰桩拉线来控制道路各层结构的标高）。4．水准路线复测水准路线是公路施工的高程控制基础，在施工前必须对水准路线进行复测。如有水准点遭破坏应进行恢复。为了施工引测高程方便，应适度加设临时水准点。加密的水准点应尽量设在桥涵和其他构筑物附近，易于保存、使用方便的地方。5．路基边坡桩的放样路基放样主要是测设路基施工零点和路基横断面边坡桩(即路基的坡脚桩和路堑的坡顶桩)。6．路面的放样路基施工后，为便于铺筑路面，要进行路槽的放样。在已恢复的路线中线的百米桩、十米桩上，用水准测量的方法测量各桩的路基设计高，然后放样出铺筑路面的标高。路面铺筑还应根据设计的路拱（路拱坡度主要是考虑路面排水的要求，路面越粗糙，要求路拱坡度越大。但路拱坡度过大对行车不利，故路拱坡度应限制在一定范围内。对于六、八车道的高速公路，因其路基宽度大，路拱平缓不利横向排水，《公路工程技术标准》规定“宜采用较大的路面横坡”。）线形数据，由施工人员制成路拱样板控制施工操作。7．其他涵洞、桥梁、隧道等构筑物，是公路的重要组成部分。它的放样测设，亦是公路工程施工测量的任务之一。在实际工作中，施工测量并非能一次完成任务，应随着工程的进展不断实施，有的要反复多次才能完成，这是施工测量的一大特征。89n第二节道路测量的基本工作步骤工程测量事关重大，而且并不如许多人所想的，手里操作着个全站仪就是工程测量的全部，测量人员的水平高低，其实更体现在预见能力和谋划能力上。开始接手道路测量时本人认为应按如下步骤开展工作： 第一步工作就是联测导线，此时应该先问清楚，设计院的导线是平面坐标还是高斯坐标。高程的获得是用什么方法，是水准还是GPS。第二步工作一般是复核，补充征地线。设计中往往有改线发生，而中国的国情是，设计院放的征地线有时候是改线之前的，这在低等级公路，地形复杂的公路尤其多见，而你进场后，设计院一般是不会再来放线了（虽然这并不符合合同要求，但施工单位是无能为力的）。所以，必须首先和设计院沟通，问清楚设计院放的征地线是否是最终征地线，如果不是，要问清楚设计院哪些路段是改过的，要设计院提供改线后的征地线和原来征地线的对比图表。因为征地纠缠不清，严重影响工期。第二次，甚至第三次征地放线就关系到老百姓的征地补偿情况，没有设计院的参照资料，不但测量人员会对自己的放样成果产生怀疑，也和工程所在范围内的当地老百姓解释不清楚。第三步工作复测地面线。这步工作变化很多。一般要求施工单位要测地面线，但是测量人员最好不要贸然动手，因为一旦贸然动手，不但意味着辛辛苦苦的大量工作全部白做，甚至意味着工程量的损失，一定要把各种因素权衡好再下决定，一旦动手，全线的地面外业，原地面复测资料，横断面绘图，土石方工程数量表就必不可少，工作量极大。在工作开展前，我们要综合考虑这么几个元素：1：公路等级，工程量大小。2：业主的实力，业主的意思。3：本单位人员配备情况。4：估算设计院地面线的准确情况。89n总之一般不轻易采取此内工作，如果必须，应综合考虑相关因素：1.公路等级高低确定工程量的大小。2.业主实力以及业主方对工程量的预算要求，即业主对于施工方关于设计多少的百分比才能调整方量。3.本单位人员配备情况（如果人员配备不能满足此工作的要求，而且方量不能调整，则此工作可走过场，应付了事。断面图可以复印设计院的资料，稍微改动。原地面测量结果从设计院提供的图纸上量出来即可，但监理抽检资料不得保留）。4.估算设计院地面线的准确情况，在延路线上对挖方区（抽检填方去）放征地线来验证。放征地线时应该把每个点的原地面高程全部记录下来，回来和图纸校队。第四步工作：线路复核，尤其是结构坐标高程复核，这一步必须预先进行。结构上位置，高程的大片出错并非没有。如果到构开工之前才复核，那么一旦发现错误，自己又不敢确定，必然要上报。考虑到工程三方的沟通和技术上的衔接所需时间比较长影响工程进度。进场后测量人员还是有富裕时间的，应该提前复核，节省因设计更改的时间。第五步工作：资料格式的确定。测量有各种资料，最多的就是报验资料了，开工后资料不要埋着头一股脑只管做，因为做了很可能白做。首先，资料很可能是应用本单位原来的格式。其次，即使是业主下发的，也可能错，所以还是要合同人员把表格格式核对一下，防止资料返工。第六步工作：全线踏勘，重点观察涵洞位置，以及函长。设计院的涵洞位置的设计通常是不准的，角度偏差，桩号偏差，高程不准时有发生。如果涵洞要开工才放样发现要变更，那么和结构坐标高程错误又一样了，要等设计去院复核变更，出变更图。有时候，一段路基的工期往往取决于这段路基上的涵洞能否及时完工，涵长也要提前验算，尤其是在有匝道的时候，一个涵洞同时穿越主线和匝道，还是斜交的，还是在弯道上的，这种情况涵长最难计算，设计院常错，最好的计算方法是在CAD里模拟计算。第七步89n施工测量中应该预先考虑和谋划的东西。首先，要规划好全线的水准点和导线点。不要梦想控制点可以从头用到尾，因为随着填高挖深，以及控制点的破坏，某些点也许后面就不能用了，所以一开始就要观察地形，联系断面图在大脑里进行空间想象，以决定加密导线点的位置，让这些导线点能尽可能的用久一点。  施工单位进场后的导线复测通常和加密导线点的过程集成为一个过程，在复测之前必须理解“施工单位导线复测的含义”。施工单位的导线复测，是以标段为单位的，而且标段内一般是没有更高级的已知点的，这使得复测过程和设计院测量导线的过程含义不同。施工单位只需保证两点即可：1：本标段内各导线点相对位置的正确性。也就是说，任意取四点假设为两条已知边，两条边之间的点进行联测满足规范要求。2：和相邻标段的起始边能闭合。只要满足这两点，那么在本标段内，导线系统是一个精密的整体，从而放出的路线也是光滑，顺接的。然后又能和相邻标段闭合，每个标段的精密的导线系统和其他标段精密的导线系统可以衔接，从而形成一个连续不断的导线整体系统。不要去想导线的绝对坐标如何，因为没有已知点，永远无法证明绝对坐标的正确性。 理解了上面的含义，在进行导线复测和加密时，就不必把整个标段的导线作为一条导线来测。因为导线太长，导线点太多的话，只要中间某些点出现测角的稍微大点的误差，就会使得整条长导线发生扭曲，变形，从而出现和设计成果之间较大的误差，而且难以查出错误根源何在。所以，不妨把整个标段看成若干个小标段，以6－7个导线点为一组，组和组之间设一条公共边，这样，某点的测角误差只会影响本组，不但导线成果精度高，而且容易查出错误所在。这样，外业测量精度不变，却不会发生长导线误差过大的情况。89n第三章道路施工控制测量第一节导线测量基本概念及外业工作3．1.1．导线测量的基本形式导线测量是建立国家平面控制的基本方法之一。同样，建立工程施工平面控制，最常用的方法就是导线测量。导线就是用一系列连续折线将各导线点连接起来，各条直线称作导线边，相邻两导线边之间的水平夹角称作转折角。导线测量就是测定导线的边长和转折角，根据已知方位角和已知坐标计算各导线边的方位角和导线点的坐标，使各导线点连为一个整体。导线测量按精度不同，分为一、二级导线和图根导线。一、二级导线可作为三、四等三角网的加密，也可作为测区的首级控制；图根导线用于测图。根据不同的情况和要求，导线可以布设成以下几种形式：1)附合导线：如图4—1所示，导线由已知控制点出发，附合到另一个已知控制点。2)闭合导线：如图4—2所示，导线由已知控制点出发，布设成多边形，最终回到该控制点。闭合导线是附合导线的一个特例。89n3)支导线：如图4—3所示，导线由已知控制点出发，既不附合到其它已知控制点，也不回到出发点。由于支导线缺少检核条件，出错不易发现，故一般不宜采用。4)结点导线：如图4—4所示，导线由多个已知控制点出发，几条导线会合于一个或多个结点。导线测量的主要优点是布设灵活。在平坦地区或城市建筑区，布设导线具有很大的优越性。公路是带状延伸，尤其是长距离的公路建设，作为测区的首级控制，考虑其经济、合理性，导线测量是首要选择。3.1.2．导线测量的野外作业89n导线测量的野外作业包括导线点布设和导线测量。在野外作业之前，首先要搜集有关资料，如测区内的地形图和已有的高级控制点的坐标、高程等，然后实地踏勘，了解测区现状，寻找高级控制点，制定出合理可行的导线测量方案。3.1.2.1)导线的布设导线的布设，应根据公路勘测、施工的要求，尽可能布设成最理想的图形。不同的测量目的，对导线的形式、平均边长和导线的总长及导线点的位置都有不同的要求(表4-1)。为了满足这些要求，首先是根据工程需要，定出导线的等级，确定导线的总长度和平均边长，并使导线尽可能附合于高级控制点之间。为便于观测，减少误差影响，导线应选择平坦、开阔的路线，避免穿过大面积的水面或深谷。各导线点之间应通视良好，其间距应大致相等，不宜有过长或过短的边，尤其要避免相邻边长的急剧变化。导线测量的主要技术要求表4-1等级导线长度（㎞）平均边长（㎞）测角中误差（″）测距中误差（㎜）测距相对中误差测回数方位角闭合差（″）相对中误差DJ2DJ6一级4.00.505152410二级2.40.258151316三级1.20.1012151224注：表中n为测站数。为便于计算，导线应尽量布设成单一的附合导线或闭合导线，或有少量结点的导线网。一般地，结点与结点、结点与高级点间的导线长度不应大于该等级导线规定总长的0.7倍。89n由于公路具有带状延伸的特殊性，一般等级的导线难以满足工程的各种需要。如导线等级高，导线点的密度不能满足勘测、施工的要求；导线等级低，导线总长又受到限制。因此，在公路建设中，作为首级控制一般选择一级导线，各条一级导线均附合在高级控制点上。实地定点之后，要对各导线点进行编号。导线点编号的目的是使各等级的导线点统一，便于使用和管理。对长期保留或经常使用的导线点，要埋设混凝土桩，并做点之记。3.1.2.2)导线的测量导线测量需要测定的是导线的边长、导线的转折角和导线的连接角。测量导线的边长和转折角，可以确定导线的形状。测量导线的连接角，可以确定导线的位置，使导线点的坐标与高级控制点统一。另外，测量工具的选择应视具体条件和精度要求而定。①边长测量导线的边长可以用横基尺或光电测距仪测量。对于等级低的导线，也可用钢尺直接丈量。目前，光学测量仪器和电子测量仪器相当普及，普遍采用光电测距仪进行距离测量。但若用钢尺量距时，钢尺必须经过检定，并对量取的数据加以尺长改正、温度改正和高差改正。对于精密导线测量，不论采用何种工具，测量结果必须归算至大地水准面和高斯投影面上。这两项改正见本章第四节中的距离改正。②角度测量角度测量包括导线的转折角测量和连接角测量。角度测量的工具是经纬仪。经纬仪的选择和测回数视导线的精度要求而定。为了计算方便，通常观测导线前进方向的左角，即按照经纬仪照准部转动的方向(顺时针)，以导线前进方向为前视进行观测。第二节导线测量的内业计算3.2.1.导线边方位角的计算地球是一个旋转椭球体，地球面上各点的真子午线方向不是互相89n平行的，而是向两极收敛。在公路施工测量中，由于测区范围较小，为了计算方便，我们近似地认为各点的子午线方向平行，并以通过平面直角坐标轴原点的子午线方向为Y轴，以原点向上(北)为+X，作为方位角的起始方向，以顺时针方向为方位角的增大方向，即原点向右(东)为+Y，其方位角为90°。测区内的点一律以平行于X轴的方向为方位角的起算方向，导线边与该方向的顺时针夹角即为导线边的方位角。如图4-5所示，在点A作X轴的平行线，从该平行线的北方向起，顺时针转至点B的水平角，即为导线边AB的方位角，用αAB表示。同样，如果在点B作X轴的平行线，从该平行线的北方向起顺时针转至点A的水平角，即为导线边BA的方位角，用αBA表示。如果将αAB称作导线AB的正方向角，那末αBA则称作导线AB的反方向角。由图中可以看出，αAB与αBA相差180°角，即αAB=αBA－180°或αBA=αAB＋180°写成正反方向角计算的普遍公式：α正=α反±180°(4-1)式中：当α正>180°时用减号；当α正<180°时用加号。3.2.2)坐标增量的计算导线测量的最终目的就是计算导线点的坐标。如图4-6所示，已知导线点A的坐标(XA，YA)和导线边AB的长度SAB及方位角αAB，求导线点B的坐标，称坐标正算。反过来，由已知导线点A、B的坐标(XA，YA)、(XB，YB)计算AB的方位角αAB和边长SAB，称为坐标反算。由图4-6可以看出，已知(XA，YA)、SAB、αAB，点B的坐标(XB，YB)可由下式计算：89nXB=XA＋△XAB=XA＋SABCOSαAB(4-2)YB=YA＋△YAB=YA＋SABSINαAB上式就是坐标正算的基本公式，式中△XAB和△YAB称为坐标增量。同样已知点A、B的坐标(XA，YA)、(XB，YB)，则（4-3）上式就是坐标反算的计算公式，其中当XBLS2。曲中点不在右角平分线上，而是偏向缓和曲线短的一侧。P为曲线上任一待放点。对于非对称式带有缓和曲线的平曲线，先计算前、后两半部分曲线的内移值p1、p2、曲线增长值q1、q2、前、后两半部分曲线的切线长Th1、Th2、中间圆曲线长Ly。；（2-4-9）89n；（2-4-10）（2-4-11）（2-4-12）（2-4-13）图2-4-31）主点放样如图2-4-3所示，在JDn处所设平曲线为非对称式带有缓和曲线的平曲线，放样步骤如下：（1）曲线起、终点（ZH、HZ）的放样：在JDn处安置全站仪或经纬仪，望远镜照准JDn-1或此方向上的转点，量取切线长Th1，得曲线起点ZH；同理，用望远镜照准JDn+1或此方向上的转点，量取切线长Th2，得曲线起点HZ；（2）曲中点的放样（QZ）：对于非对称式带有缓和曲线的平曲线曲线，曲中点不在右角平分线上，因此，曲中点的放样，可根据计算出来的坐标进行放样；（3）HY、YH点的放样：分别以ZH点、HZ点为坐标原点，以（Xh1,Yh1）、（Xh2,Yh2）坐标，进行放样。89n2）加桩放样（1）当待放点P在第一段缓和曲线上时，以曲线的起点ZH为坐标原点，以切线为X轴，过原点的曲率半径方向为Y轴，建立坐标系，其坐标可按下式计算：（2-4-14）（2-4-15）式中：Li——为待放点P至ZH点的弧长，其值等于待放点P桩号与ZH点桩号之差。上式中，当Li=Ls1时，即得HY点的坐标（Xh1,Yh1）。Ls1——第一段缓和曲线长；R——圆曲线半径。（2）当待放点P在圆曲线上时，以曲线的起点ZH为坐标原点，以切线为X轴，过原点的曲率半径方向为Y轴，建立坐标系，其坐标可按下式计算：（2-4-16）（2-4-17）式中符号同前。（3）当待放点P在第二段缓和曲线上时，以曲线的终点HZ为坐标原点，以切线为X轴，过原点的曲率半径方向为Y轴，建立坐标系，其坐标可按下式计算：（2-4-18）（2-4-19）上式中，当Li=Ls2时，即得YH点的坐标（Xh2,Yh2）。其余符号同前。89n放样时，为避免支距过长，一般由ZH、HZ点分别向QZ点放样。其放样方法在《测量学》中已经学过，在此不再介绍。3.7.4.4凸曲线上施工控制桩的放样如图2-4-4所示，在JDn处的平曲线为凸形曲线，在直曲表中可查出三个主点桩（ZH、QZ、HZ）的桩号、缓和曲线长Ls、缓和曲线终点的半径R，回旋线参数A及偏角α。凸曲线施工控制桩的放样方法与其它平曲线的放样方法相同，不再赘述，在此只介绍凸曲线施工控制桩坐标的计算。图2-4-41）当待放点P在ZH～QZ段上时，以ZH点为坐标原点，以过ZH点的切线为X轴，以过原点的曲率半径方向为Y轴建立直角坐标系，计算曲线上施工控制桩的坐标。其坐标按下式计算：（2-4-20）（2-4-21）式中：R——QZ点所对应的缓和曲线的曲率半径，R=A/Ls。其余符号同前。2）当待放点P在QZ～ZH段上时，其坐标计算与上式相同。只不过，此时是以HZ点为坐标原点，以过原点的切线为X轴，以过原点的曲率半径方向为Y轴建立的直角坐标系。3.7.4.5回头曲线施工控制桩的放样89n山区低等级公路，当路线跨越山岭时，为了克服高差，需要用回头曲线来展线，回头曲线的线形较差，通常情况下应尽量避免使用回头曲线。回头曲线的线形有三种形式，即大回头、小回头、平头，这三种回头曲线的计算方法是相同的。现只以大回头曲线为例，介绍其施工控制桩的坐标计算方法。其放样方法与其它平曲线放样方法相同，在此不再赘述。如图2-4-5所示，以ZH或HZ点为坐标原点，以切线为X轴，以过原点的曲率半径方向为Y轴建立直角坐标系，计算各段曲线上施工控制桩的坐标。图2-4-51）当待放点P在缓和曲线上时，其坐标按下式计算：（2-4-22）（2-4-23）式中：Li——为待放点P至ZH点或HZ点的弧长，其值等于待放点P桩号与ZH或HZ点桩号之差。其余符号同前。（2）当待放点P在圆曲线上时，其坐标可按下式计算：（2-4-24）89n（2-4-25）式中：Li——为待放点P至ZH点的弧长，其值等于待放点P桩号与ZH点桩号之差；其余符号同前。值得注意的是，以上几种线形坐标计算公式当中，以HZ点为坐标原点，以过HZ点的切线为X轴，以过HZ点的曲率半径方向为Y轴建立的直角坐标系，可转化为以ZH点为坐标原点，以过ZH点的切线为X轴，以过ZH点的曲率半径方向为Y轴建立的直角坐标系，其结果一样，具体应用时可根据实际情况进行选择。3.7.5.纵断面的施工放样纵断面施工放样时，如果待放点在直坡段其放样较为简单，下面关键介绍竖曲线的放样。竖曲线放样时，可以在路基设计表或纵断面图上直接查得中桩设计高程。但有时根据实际，放线人员需要自己计算时，可根据纵断面图上的设计资料，按如下方法进行（如图2-5-1所示）：图2-5-1（2-5-1）（2-5-2）（2-5-3）当中桩位于竖曲线范围内，应对其坡道高程进行修正。竖曲线的标高改正值计算公式为：（2-5-4）上式中Yi89n的值在竖曲线中为正号，在凹曲线中为负号。计算时，只需把已算出的各点的坡道高程加上（对于凹曲线）或减去（对于凸曲线）相应点的标高改正值即可。例设i1=-1.114%，i2=+0.154%，为凹曲线，变坡点的桩号为K1+670,高程为48.60，欲设置R=5000m的竖曲线，求各测设元素、起点、终点的桩号和高程、曲线上每隔10间距里程桩的标高改正数和设计高程。按上列公式求得：竖曲线起点、终点的桩号和高程为：起点桩号=K1+（670-31.70）=K1+638.30终点桩号=K1+（638.30+63.40）=K1+701.70起点坡道高程=48.60+31.7×1.114%=48.96m终点坡道高程=48.60+31.70×0.154%=48.65m然后根据R=5000m和相应的桩距Xi，即可求得竖曲线上各桩的标高改正数Yi，计算结果列于下表：桩号至起点、终点距离Xi标高改正数Yi坡道高程竖曲线高程备注K1+638.30K1+650K1+660K1+670K1+680K1+690K1+701.70Xi=11.7Xi=21.7Xi=31.7Xi=21.7Xi=11.7Yi=0.01Yi=0.05Yi=0.10Yi=0.05Yi=0.0148.9548.8248.7148.6048.6248.6348.6548.9548.8348.7648.7048.6748.6448.65竖曲线起点i1=-1.114%，变坡点i2=+0.154%竖曲线终点89n第四章路基路面的施工放样第一节路基横断面施工放样4.1.1路基路面设计的基本参数在公路中线施工控制桩恢复完成后，即可进行路基施工。路基施工前，应先在地面上把路基的轮廓表示出来，即把路堤坡脚点（或路堑坡顶点）找出来，钉上边桩，同时还应把边坡的坡度表示出来，为路堤填筑和路堑开挖提供施工依据。在进行路基路面施工放样以前，应首先了解路基路面设计的基本参数，以便在进行放样测量时计算放样数据。路基路面的设计计算参数主要包括路基宽度、路面宽度、排水沟宽度（梯形排水沟的边坡坡度）、填挖高度、路堤、路堑的边坡坡度、路基的超高和加宽等基本参数。1)路基宽度公路路基宽度是指行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、应急停车带时，还包括这些设施的宽度。如图3-1-1所示。图3-1-12)边坡坡度路基边坡坡度通常以1﹕m的形式表示，即i=h/d=1/m,式中m称为边坡坡度、h为边坡的高度、d为边坡的宽度。3)超高89n根据路基路面的设计要求，在公路直线段路基边缘点处于同一高度，路面横断面由路中心向两侧略向下倾斜形成双向横坡。但是在曲线路段为保证汽车行驶安全，在公路曲线半径小于各级公路的不设超高最小半径时，均应设置超高。圆曲线段路面的设计超高值是常数，路面倾斜形成单向横坡；缓和曲线段路面的超高值随着缓和曲线上的长度的不同而变化，路面横坡倾斜由直线段的双向横坡向圆曲线的单向横坡逐步过渡。超高值可从设计文件中查取。4)加宽当圆曲线半径小于或等于250m时，在圆曲线段应按规定设置加宽，同时在曲线两端设置加宽缓和段。曲线上的加宽值可从设计文件中查取。若圆曲线的加宽值为Bj,加宽缓和段内任一中桩的加宽值，可按下式计算：（1）当加宽缓和段为直线过渡时，（3-1-1）（2）当加宽缓和段为高次抛物线过渡时，（3-1-2）式中：Bjx——加宽缓和段内任意中桩的加宽值；X——对应于Bjx的中桩到加宽缓和段起点的长度；Lc——加宽缓和段（或缓和曲线段）的长度。4.1.2路基边桩放样的一般要求公路路基的边桩包括路堤的填挖边界点和路堑的开挖边界点。除此之外在路基土石方施工以前还应把公路红线界桩和公路工程界桩也要在地面上标定。路基边界点是指路堤（或路堑）边坡与自然地面的交点。公路红线界桩是指为保证公路工程的正常使用和行车安全，根据公路勘测设计规范所确定的公路占用土地的分界用地界桩。公路用地在土地管理中属于公用地籍，界桩的设立将标明公路用地的边界范围，界桩之间连成的线称为红线。公路红线界桩确定了公路用地的范围、归属和用途，具有保护公路用地不受侵犯的法律效力。公路工程界桩是根据公路设计的要求，表明路基、涵洞、挡土墙等边界点位实际位置的桩位，如公路的路基界桩、绿化带界桩等。公路工程界桩有时可能在公路用地的边界上，这种公路工程界桩兼有红线界桩的性质。89n4.1.3路基横断面的放样方法路基横断面的放样主要是路基边桩和边坡的放样。1)路基边桩放样路基边桩放样就是在地面上将每一个横断面的路基边坡线与地面的交点，用木桩标定出来。边桩的位置由横断面方向、两侧边桩至中桩的距离来确定。常用的边桩放样方法如下：(1)图解法路基横断面图为供路基施工的主要依据，可根据已戴好“帽子”的横断面图放样边桩。就是直接在横断面图上量取中桩至边桩的距离，然后在实地用皮尺沿横断面方向将边桩丈量并标定出来。每个横断面都放出边桩后，再分别将路中线两侧的路基坡脚桩或路堑坡顶桩用灰线连接起来，即为路基填挖边界。在填挖方不大时，使用此法较多。此法一般使用于较低等级的公路路基边桩放样。(2)解析法就是根据路基填挖高度、边坡率、路基宽度和横断面地形情况，先计算出路基中心桩至边桩的距离；然后，在实地沿横断面方向按距离将边桩放出来。一般情况下，当施工现场没有横断面设计图，只有施工填挖高度时，可用解析法放样路基边桩。解析法放样路基边桩的精度比图解法高，主要用于一般公路平坦地形或地面横坡均匀一致地段的路基边桩放样。具体方法按下述两种情况进行：①平坦地段的边桩放样：图3-1-2为填方路堤，坡脚桩至中桩的距离为D应为：图3-1-2（3-1-3）89n图3-1-3为挖方路堑，坡顶桩至中桩的距离为D应为：图3-1-3（3-1-4）式中：B为路基宽度，m为边坡坡度，H为填挖高，S为路堑边沟顶宽。以上是路基横断面位于直线段时求算D值的方法。若横断面位于弯道上有加宽时，按上述方法求出D值后，还应在加宽一侧的D值中加上加宽值。②倾斜地段的边桩放样：在倾斜地段，计算时要考虑横坡的影响。如图3-1-4，路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D下为：图3-1-4（3-1-5）（3-1-6）如图3-1-5，路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D下为：（3-1-7）89n（3-1-8）式中h上、h下分别为上、下两侧路基坡脚（或坡顶）至中桩的高差。其中B、S和m均为已知。D上、D下随h上、h下变化而变化。由于边桩未定，所以h上、h下均为未知数，因此还不能计算出路基边桩至中桩的距离。由于地面横坡均匀一致，放样时先测出地面横坡度为1:n，n为原地面横坡率。图3-1-5叉因为,代入式（3-1-5）、（3-1-6）、（3-1-7）、（3-1-8），简化整理得：路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D下为：（3-1-9）（3-1-10）路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D下为：（3-1-11）（3-1-12）（3）渐进法渐进法的原理是，在分段丈量水平距离的同时，用水准仪或全站仪测出该段地面两点的高差，最后类计得出边桩点与中桩点的高差，即可用式（3-5）、（3-6）、（3-7）、（3-8）验证其水平距离是否正确，如有不符，就逐渐移动边桩，直至正确位置为止。该法精度高，即可用于高等级公路，又可用于中、低级公路。89n实际工作中，采用试探法放边桩，在现场边测边标定，一般试探一、二次即可。如果结合图解法，则更为简便。当然，对于倾斜地面上的边桩也可采用极坐标法放样。先计算出两侧边桩的坐标，然后再用坐标法确定边桩的位置。2)路基边坡的放样在放样出边桩后，为了保证填、挖的边坡达到设计要求，还应把设计边坡在实地标定出来，以方便施工。1)用竹杆、绳索放样边坡2)用边坡样板放样边坡施工前按照设计边坡坡度做好边坡样板，施工时，授照边坡样板进行放样。3)机械化施工路基横断面的控制(1)路堤边坡与填高的控制方法①机械填土时，应按铺土厚度及边坡坡度，保持每层间正确的向内收缩的距离一定。不可按自然的堆土坡度往上填土，这样会造成超填而浪费土方。②每填高1m左右或填至距路肩1m时，要重新恢复中钱、测高程、放铺筑面边桩，用石灰显示铺筑面边线位置，并将标杆移至铺筑面边上。③距路肩1m以下的边坡，常按设计宽度每侧多填0．25m控制；距路肩1m以内的边坡，则按稍陡于设计坡度控制，使路基面有足够的宽度，以便整修边坡时铲除超宽的松土层后，能保证路肩部分的压实度。④填至路肩标高时，应将大部分地段(填高4m以下的路堤)设计标高进行实地检测；填高大于4m地段，应按土质和填高不同，考虑预留沉落量，使粗平后的路基面无缺土现象。最后测设中线桩及路肩桩，抄平后计算整修工作量。(2)路堑边坡及挖深的控制方法路堑机械开挖过程中，一般都需配合人工同时进行整修边坡工作。①机械挖土时，应按每层挖土厚度及边坡坡度保持层与层之间的向内回收的宽度，防止挖伤边坡或留土过多。②每挖深1m左右，应测设边坡、复核路基宽度，并将标杆下移至挖掘面的正确边线上。每挖3-4m或距路基面20—30cm时，应复测中线、高程、放样路基面宽度。按以上做法，可及时控制填方超填和挖方超挖现象。89n第二节路基施工阶段各层次的抄平方法4.2.1填方路堤施工中各层的抄平填方路基在施工过程中是分层进行填筑的，分层的厚度又难以控制。这就需要在填筑之前先标定出分层填筑的顶面高程。如图3-2-1所示，图中h为松铺厚度，h´为压实厚度。在填筑以前需要先标定松铺厚度M点的位置，N点为填筑层压实后的位置。图3-2-11）如图3-2-2所示，A1、B1、C1、D1为路基的坡脚放线位置，A、B、C、D为某结构层松铺厚度顶面的放样位置。A1A(B1B、C1C、D1D)之间的高差为松铺厚度h，AC、BD的长度为该层顶面的宽度。2）由试验路段可得该结构层所对应的松铺系数k。（3-2-1）（3-2-2）3）结构层松铺厚度的顶面高程为H。（3-2-3）式中：Hd——为该结构层底面高程。89n图3-2-24)采用高程放样方法用木桩标定出A、B、C、D的位置，使木桩顶面的高程等于该结构层松铺厚度的顶面高程H。5)在各木桩顶面丁上小钉子，在钉子之间来上细线作为填筑的依据。6）当该结构层压实以后，再用高程放样的方法检查该结构层顶面的高程。4.2.2直线段路基顶面的抄平当路基施工高度达到设计高程以后，应检查路基中心顶面的设计程及路基两侧边缘的设计高程。路面横坡度的形成，一般在路基顶面施工时就应该做成横向坡度。路基顶面的横坡与路面顶面的横坡是一致的。如图3-2-3为路基平面图。在图中A、B、C为路基施工控制桩，D、E、F和G、H、O为与路线施工控制桩相对应的路基边桩。1）先检查路基顶面中线施工控制桩的设计标高假定A的设计标高为HA,路线纵坡为（上坡），施工控制桩间距为10m。则B、C、D点的设计高程为：=路面顶面中心点的设计高程-路面结构层厚度（3-2-4）（3-2-5）89n分别在已知高程为HBM的水准点和A点立水准尺，水准仪后视水准点所立水准尺度数为a，前视A点所立水准尺度数为bA。（3-2-6）△A=（3-2-7）若△A<0，A点应填高，填高值为△A；若△A>0,则点A应挖低，挖低值为△A。依次进行B、C点的检查和放样。2）检查路基边线施工控制桩的设计标高计算和路基中心施工桩A点相对应的两侧路基边桩D点和G点的设计标高。如图3-2-3所示，D点和G点是关于A点对称的两个路基边缘点，设路面横坡为，则D点和G点的设计高程为：（3-2-8）（3-2-9）式中：B——路基宽度；i%——路面横坡度。89n图3-2-3如上同检查路基顶面路线控制桩的高程一样，依次检查路基两边线施工控制桩D、G点的高程，其他各点（E、H、F、O）可采用同样的方法进行检查。4.2.3曲线段路基顶面的抄平对于曲线段由于存在超高和加宽，计算要相对复杂一些。在路基设计表中，路基加宽和超高值已经给出，在进行放样时只需直接引用即可。在计算路基边线上点的高程和坐标时，为计算方便一般是以与其相对应的在同一个横断面方向上中线施工控制桩的坐标和高程为基准。检查方法同直线段。第三节路面施工放样路面施工是公路施工的最后一个环节，也是最重要最关键的一个环节。因此，对路面施工放样的精度要求要比路基施工阶段放样的精度高。为了保证精度，便于测量，通常在路面施工前，将线路两侧的导线点和水准点引测到路基上，一般设置在不易破坏的桥梁、通道的桥台上或涵洞的压顶石上。引测的导线点和水准点要和高一级的导线点和水准点进行附合或闭合，精度应满足一、二级和五等水准测量的要求。路面施工阶段的测量放样工作仍然包括恢复中线、放样高程和测量边线。路面施工是在路基土石方施工完成以后进行的。在路面底基层（或者垫层）施工前，首先应进行路槽放样。路槽放样包括两个方面的内容：中线施工控制恢复放样和中平测量；路槽横坡放样。除面层外，各结构层横坡按直线形式放样。4.3.1路槽的放样89n如图3-3-1所示，在铺筑路面时，首先应进行路槽放样，在已完工的路基顶面上恢复中线，每隔10m设加桩，再沿各中桩的横断面方向向两侧量出路槽宽度的一半C/2得到路槽的边桩，量出路基宽度的一半B/2得到路路肩的边桩（曲线段设置加宽时，要在加宽的一侧增加加宽值W），然后用放样已知点高程的方法使中桩、路槽边桩、路肩边桩的桩顶高程等于路面施工完成后的路面标高（要考虑路面和路肩的横坡以及超高）。在上述这些边桩的旁边挖一个小坑，在坑中钉桩，然后用放样已知点高程的方法，使桩顶高程附合于考虑过路槽横向坡度后的槽底高程，以指导路槽的开挖和整修。低等级公路一般采用挖路槽的路面施工方式，路槽修正完毕后，便可进行培路肩和路面施工。高等级公路一般采用培路肩的路面施工方式，所以路槽开挖整修要进行到路肩的边缘。图3-3-1机械施工时，木桩不易保存，因此路中心和路槽边的路面高程可不放样，而在路槽整修完成后，在路槽底面上放置相当于路面加虚方厚度的木块作为路面施工的标准。4.3.2路面放样路面各结构层的放样方法仍然是先恢复中线，然后由中线控制边线，再放样高程，控制各结构层的高程。除面层外，各结构层横坡按直线形式放样。要注意有超高和加宽时，还要考虑路面超高加宽的设置。路面放样主要是路面边桩和路拱的放样。1）路面边桩放样路面边桩的放样可以先放出中线，再根据中线的位置和横断面方向用钢尺丈量放出边桩。在高等级公路路面施工中，有时不放中桩而直接根据边桩的坐标放样边桩。（1）边桩坐标的计算如图3-3-2所示，路线中线上任意一点P桩号为Lp,坐标为（XP，YP），切线坐标方位角为α切。过P点的法线坐标方位角α法按下式计算求得：（3-3-1）为计算方便，规定α法89n方向总是指向中线右侧，左右两侧是相对于路线前进方向而言。横断面方向上任一点M,距离中线的距离(即横支距)为L,规定，中线左侧横支距为负，中线右侧横支距为正。则横断方向上M点的坐标用下式计算：（3-3-2）（3-3-3）（2）边桩放样路面边桩放样与路基边桩放样相同，但对于高等级公路，可根据前面计算出的路基边桩坐标，采用坐标放样的方法放出边桩。图3-3-22）路拱放样为有利于路面排水，在保证行车的平稳要求下，路面应做成中间高并向两侧倾斜的拱形，称为路拱。对于水泥混凝土路面或有中间带的沥青类路面，其路拱按直线形式放样。对于没有中间带的沥青类路面，其路拱一般有下列几种形式，放样是从路中线开始，按图3-3-3所示的坐标形式进行放样，一般把路幅宽度分为10等分。(1）整个路拱为二次抛物线形如图3-11所示，二次抛物线的形状可用下列方程表示：89n图3-3-3（3-3-4）当时，所以或由此得：（3-3-5）式中：X——横距；Y——纵距；b——路面宽度；f——拱高，可按路拱坡度i确定，即。（2）改进的二次抛物线路拱参见图3-3-3。计算方程如下：89n（3-3-6）（3）半立方次（一次半）抛物线路拱参见图3-3-3。计算方程如下：（3-3-7）（4）改进的三次抛物线路拱参见图3-3-3。计算方程如下：（3-3-8）（5）两个斜面中间用曲线连接如图3-3-4所示，中间部分可用抛物线或圆曲线连接。拱高可按下式计算：图3-3-4（3-3-9）式中：d——曲线段的水平距离，其他符号同前。对于中间没有分隔带的沥青路面，其路面路拱的放样一般采用路拱样板进行，在施工过程中逐段检查。89n第四节构造物施工放样路基工程除了土石方带状主体工程外，还包括小桥涵工程、路基排水工程、支挡与防护工程以及公路沿线附属工程（如取土坑、弃土堆、堆料坪、护坡道等）等。因此，路基工程的施工，除了土石方主体工程的施工外，还包括上述工程构造物的施工。其施工质量的好坏，直接影响路基的使用性能和使用寿命。而任何工程项目在施工前，首先要按设计图纸的意图和要求，进行施工放样，即将图纸上的东西准确的放到实地，然后进行施工。所以公路沿线构造物的施工放样也是一项非常重要的工作。在此重点介绍路基排水设施和挡土墙的施工放样，至于小桥涵工程专门在第五章中介绍。4.4.1路基排水设施施工放样路基及沿线构造物经常受到水的侵袭，严重时危害路基，甚至彻底冲毁。因此路基排水设施的施工应予以充分的重视。路基排水设施有地表排水设施和地下排水设施。地表排水设施常见的有边沟、截水沟、排水沟等几种；地下排水设施常见的有暗沟、渗沟、渗井等。各种排水设施虽然修建的位置不同，但其放样的内容和方法基本相同。在此，只介绍边沟的施工放样。1）边沟平面位置的放样在设计文件中，没有明确的边沟平面设计图，只是给定了边沟的横断面设计图及起讫点的桩号及边沟的位置。因此，边沟平面位置的放样，主要是根据施工现场，以及考虑边沟与路线线形、地形地貌、天然河沟、桥涵位置等因素的协调性，结合路基横断面，合理的放样边沟的平面位置。放样时，先放出边沟起点断面的平面位置，再放出边沟终点断面的平面位置，然后将对应点连成线即可。如图3-4-1、3-4-2所示。图3-4-140×40梯形边沟断面图89n图3-4-240×40梯形边沟平面图2）高程放样边沟的高程放样是根据边沟的断面形式、尺寸及边沟的位置，以及考虑路基横断面计算边沟各控制点的高程，按高程放样的方法进行，相关内容在其他章节已经介绍，在此不再赘述。4.4.2挡土墙施工放样为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物，称为挡土墙。按其设置位置的不同可分为路堤墙、路堑墙、路肩墙和山坡挡土墙等类型。挡土墙的放样主要是挡土墙的平面位置的放样和高程放样两项内容。挡土墙的类型很多，但其放样方法基本相同，在此以护肩墙为例加以介绍。如图3-4-3、3-4-4所示。1）挡土墙平面位置的放样挡土墙平面位置的放样是根据挡土墙平面设计图、横断面设计图，以及相关技术规范、标准为依据，结合路基横断面图进行放样。放样时，先放出挡墙起始断面，再放出挡墙终止断面，最后挂线施工。89n图3-4-3护肩墙横断面构造图图3-4-4护肩墙平面位置图2）挡土墙高程放样挡土墙平面位置放样完成后，即可开挖挡墙基坑。根据挡土墙基础底面的设计标高（查设计文件）检查基底标高，符合规范要求之后，再浇筑（或砌筑）基础、墙身，施工过程中要控制好墙面、墙背的坡度及各部分的尺寸。基础顶面、墙顶的设计标高可查设计文件。因此，挡土墙高程的放样实际上就是挡土墙施工过程中的高程控制。89n第五节沿线取土坑、弃土堆占地面积及土方量计算测算占土地面积和土方的方法很多，不同的方法用于不同的条件和精度要求，常用的面积测算方法有解析法、图解法和方格法；土方测算方法有断面法。5.5.1占地面积的测算1）解析法将实地量测地物所得数据，代人相应数学公式计算面积的方法称解析法。解析法最重要的特点是实地量测地物，无需进行图上作业。解析法一般分为两类：坐标法和几何图形法，本节介绍坐标法。坐标法是采用地物角点的坐标值计算面积的方法，一般适用于多边形的地物。地物顶点的坐标值可通过全站仪实地测量的方法计算取得。首先在实地施测闭合导线，量测地物各边边长及其夹角；然后利用边长和夹角计算出各点的坐标，将坐标值代人下列公式，既可算出地物的面积。（3-5-1）（3-5-2）2）图解法在地形图上直接量取图形各要素的数据，通过几何公式计算面积的方法称为图解法。此法与前述解析法中的几何图形法的性质基本相同．只是前法在实地量测．后法在图上量测而已。用图解法计算面积的基本方法是三角形底高法。其计算公式为：（3-5-3）式中：A——三角形面积；a——三角形边长；h——三角形a边的高。89n在土地利用现状图上，我们经常会遇到很多多边形，量算时一般将其划分为若干三角形进行。为保证精度，所划分的三角形的底高比接近1：1为最好，每个图形必须量算两次，其限差（允许最大差值）按下列公式计算：（3-5-4）（3-5-5）式中：f——同一图形两次量算的限差（公顷或亩）；M——图纸比例尺分母；A——图形面积（公顷或亩）。3）方格法利用正方形网格的透明纸或透明模片，蒙图数格量算面积的方法，称为方格法。方格法求积公式可写成：（3-5-6）式中：A——图形面积；n——图形占有的单格数；C——单格值。其中C按下式计算：（3-5-7）式中：C——单格值(亩)；d——单格边长（cm）；M——图形比列尺分母。4.5.2土方量测算取土坑、弃土堆土方量测算采用平均断面法。平均断面法适用于地形起伏变化较大的地区，或地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤如下：89n首先，根据地形图竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分若干个相互平行的断面；该断面尽可能垂直于等高线或主要建筑物的边长，各断面间的间距可以不等，地形变化复杂的地段其间距宜小；然后按比例绘制每个断面的自然地面和设计地面的轮廓线，自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为填方（或挖方）断面的面积，并计算出来；最后根据计算出断面面积按下式计算土方量：（3-5-8）式中：V——相邻两断面间的土方量（m3）；A1,A2——相邻两断面的填（-）、挖（+）面积（m2）；L——相邻两断面的间距（m）最终，将计算出的每段土方量进行汇总，即得整个土方量。主要参考文献1、杨松林主编.测量学.中国铁道出版社2、刘培文主编.公路施工测量技术.北京：人民交通出版社3、李仕东主编.工程测量.北京：人民交通出版社，20024、潘威等编著.公路工程实用施工放样技术.北京：人民交通出版社，20045、马真安，阿巴克力主编.工程测量实训指导.北京：人民交通出版社，20056、俞高明主编.公路施工技术.北京：人民交通出版社，20027、苏建林主编.公路施工技术.北京：人民交通出版社，20028、王常才主编.桥涵施工技术.北京:交通人民出版社，20029、刘自明，王邦楣.桥梁工程检测手册.北京:交通人民出版社，200110、交通部第一公路工程局.公路施工手册.桥涵（上、下册）.北京:交通人民出版社，198589n89n89