第四章路基施工放样和测量(教案)

第四章路基施工放样和测量(教案)

第四章路基施工放样和测量—、本章重点1.路基开挖与填筑施工的屮桩、边桩放样2.路基开挖与填筑施工的高程测量—＞本章难点1.极坐标法2.角度交会法3.距离交会法第一节路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样研究将设计图纸中的各项元素按照规定的精度准确测设于实地作为施工的依据。将在地形图或平而图上的构造物的设计位置和形状按规定的精度在实地上标定出来的丄作,方便施工。施工测量内容：确定控制点位宜、恢复公路屮线测量、测设施工控制桩、复测与加密水准点、路基边坡桩放样、路面放样、构造物放样。施工测量的任务：1.复测、加密水准点。2.恢复公路屮线的位置。3.测设施工控制桩。4.路基边坡桩利路面施工的放样。5.公路桥涵放样。6.隧道放样。路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样原则同一般测量原则：先整体后局部，先控制后碎步。测设建筑物：将建筑物的特征点在相应的地面上标定出來的工作。路基开挖与填筑施工的中桩、边桩放样的根本任务：点位的测设。测设点位的基本工作：1、已知长度的测设。2、已知角度的测设。3、已知高程的测设。4、己知坡度线的测设。放样的基本方法施工测量的基本工作是根据己知点的位迸（平面位直和高程），确定未知点的位置，实质上是确定点间的相对位置或者确定点的绝对位置。n一、已知距离的放样在地血上测设已知长度的肓线，有距离与方向，确定另外一点。1、钢尺量距放样如图所示：已知图纸上直线AB,水平距离D,地面上A点位，要求在地而上测设B点位。对水平距离D进行尺长、倾斜与温度改正，计算出在地面上直线长度D1：D=D-D一Dc^（t_岛）+2D2、测距仪测距放样观测所得水平距离与设计所需的水平距离相等（或差值在允许范围内），可定出最终点的位置。二、已知水平角的放样水平角放样是根据一个已知方向AB和角顶点A的位置，按设计给定的水平角值把另一个方向AC在实地上标定出来的工作。在地而上测设己知水平角吋，已知角度的一个方向AB,A点位置，根据己知水平角©,将另一个方向AC在地面上定出。1、正倒镜分中法盘左与盘右法在A点安置经纬仪，盘左瞄准B点，归零，拨水平角Q得C1点，盘右瞄准B点，归零,拨水平角戸得C2点，平分C1C2得C点。2、垂线改正法如图所示：在A点安置经纬仪，用正倒镜分屮法放样，定出幷JBAC,用测冋法测定ZBAC",込,CC=AC]igdAC^-计算垂直距离CC1。P,得C点。三、已知高程的放样n在地面上测设已知点高程是根据一个己知点的高程测设另一个点的高程。1、水准测量法已知BM点高程为H,在A处放出Ha的点（在A处打一木桩），将水准仪安置于两点中间，在水准点BM±立水准尺得后视读数a,计算前视读数b：b=H-Ha+a,在A处上下移动水准尺当读数为b时，为A处高程为Ha的点。2^三角高程法四、已知坡度的放样在地面上测设已知坡度线是己知AB直线水平距离为D,A点高程为Ha,从A处开始沿AB方向放出％的坡度线。B点的高程Hb=Ha+D*%,根据在地面上测设已知点高程定出B点桩高。在A点上安置经纬仪，量出仪高'，将望远镜瞄准B点上的水准尺，使中丝读数为'，固定望远镜的制动螺丝，定Pl、P2、P3、、、、点。五、在地面上测设已知点的方法在地面上测设己知点的方法：一）直角坐标法适用于待测点距已知控制点较近、方便量距的地方。先确定坐标原点，后用测距仪沿X、Y轴方向量距二）极坐标法（坐标增量）极坐标法是指在建立的极坐标系中，通过待测点的极径D和极角戸，來确定放样点的平面位置。此法适合于用经纬仪加测距仪或全站仪测设。A、B为现场已知点，其坐标分别为（3a）、（心,Zb）.p点为测设点，其设计坐标为n=arctana*=arctanDap=sinaAPXP-XACOSQaPJIYe-/J+（%P-％A）；三）角度交会法角度交会法是指在地血上通过测设两个或三个已知角度，根据各角提供的视线交出点的平面位置的一种方法，方向交会法。适川于待测点距已知控制点较远、不方便量距的地方（如桥墩）。四）距离交会法根据两段已知距离交会出点的平血位置，称为距离交会法。适用于地面平坦、量距方便、待测点距已知控制点较近的地方。分别从A、B点作a、b圆弧，两圆弧相交点M。路基开挖与填筑施工的中桩放样n恢复路线屮线、施工控制桩、路基边桩的放样及竖曲线的放样。一、路线中线的恢复测量恢复中线所采用的测量方法与路线中线测量方法基本相同。对路线水准点进行复核。二、施工控制桩的测设放样能够存效地控制屮桩的位置，需要在不易被施工损坏、便于引测和保存桩位的地方设置施工控制桩。常用的测设方法有以下两种。1、平行线法平行线法是在设计的路基范F貝以外，测设两排平行于道路中线的施匸控制桩。用于地势平坦、直线段较长的地区。M+2OO垢边线rK1*260K1+220胳中心级K1+240—<1路边线2、延长线法延长线法是在路线转折处的屮线延长线上或者在曲线屮点与交点的连线的延长线上，测设两个能够控制交点位置的施工控制桩。用于坡度较人和直线段较短的地区。路基开挖与填筑施工的边桩放样路棊边桩测设是在地面上将每一个横断面的路羞边坡线与地面的交点用木桩标定出來。n边桩的位置由两侧边桩至中桩的距离来确定。常用的边桩测设方法如下：1、图解法直接在横断而图上量取中桩至边桩的距离，在实地用皮尺沿横断面方向测定其位置。2、解析法路基边桩至屮桩的平距系通过计算求得。（1）平坦地段路基边桩的测设填方路廣称为路堤，B堤边桩至屮桩的距离为D=2+mh挖方路棊称为路塑，B堑边桩至中桩的距离为D=2+S+mhB为路基设计宽度；1：m为路基边坡坡度；h为填土高度或挖土深度；S为路堑边沟顶宽。（2）倾斜地段路基边桩的测设在倾斜地段，边桩至屮桩的距离随地面坡度的变化而变化。路堤边桩至中桩的距离为B斜坡上侧D±=2+m（h屮・h上）B斜坡下侧D下=2+m（h中+h下）路堑边桩至屮桩的距离为B斜坡上侧D±=2+S+m（h屮+h上）B斜坡卜•侧D下=2+S+m（h中・h下）B、S和m为已知，h中为中桩处的填挖高度，已知。h上、h下为斜坡上、下侧边桩与中桩的高差，在边桩未定出之前则为未知数。根据地而实际情况，参考路基横断而图，估计边桩的位置。测出该估计位置与屮桩的高差，据此在实地定出其位置。n采用逐渐趋近法测设边桩。四、竖曲线的测设放样在路线纵坡的转折处，用一段曲线来缓和，称为竖曲线。当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线。竖曲线的形状，通常采用平曲线或二次抛物线两种。竖曲线测设元素：竖曲线的转角Of一，2当QV0时为凸形竖曲线，a>0吋为凹形竖曲线。曲线长L—Rg)=R(tx—i2)切线长—孰宀）外距E=27?x2竖］11|线上任一点P距切线的纵距（亦称高程改正值）为丫=2R第二节路基开挖与填筑施工的高程测量公路工程高程控制测量：公路工程测量高程控制测量一般应采用国家高程基准。三级公路可用假定高程，采用方法为水准、光电测距。公路分三、卩q、五等。n根据设计高程和地面线來确定路棊开挖与填筑施工。n水准路线依据工程的性质和测区的情况，可布设成以下儿种形式：1.闭合水准路线。如图4-la)所示，是从一已知水准点BMa出发，经过测量各测段的高差，求得沿线其他各点鬲程，最后又闭合到BMa的环形路线。2.附合水准路线。如图4Jb)所示，是从一已知水准点BMa出发，经过测量各测段的高差，求得沿线其他各点高程，最后附合到另一已知水准点BMb的路线。3.支水准路线。如图4・lc)所示；是从一已知水准点BM］岀发，沿线往测具他各点高程到终点2,乂从2点返测到BM”其路线既不闭合又不附合，但必须是往返施测的路线。2a)闭合水准路线BMaUMib)附合水准路线图4-1水准路线图采用普通水准测量(五等水准测量)的方法，通常用经检校示的DS3型水准仪施测。水准尺采用塔尺或单而尺，测量时水准仪应宜于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。具体施测方法如下：(1)如图4-2,置水准仪于距已知后视高程点A—定距离的I处，并选择好前视转点ZDi，将水准尺置于A点和ZD】点上。(2)将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。粕平后读取后视读数值并记入五等水准测量记录表中，见表2-3。(3)平转望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数值仞，并记入五等水准测量记录表中。至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。(4)将仪器搬迁到第I【站，把笫【站的后视尺移到第II站的转点ZD2±,把原第I站前视变成第II诂的后视。(5)按⑵、(3)步骤测出第II站的后、前视读数值血、如并记入五等水准测量记录表中。(6)重复上述步骤测至终点B为止。c)支水准路线图4・2普通水准测最示意图n测点标尺读数(m)高差(m)高程(m)备注后视前视+—A1.85150.000//A=50.000m0.583ZDi1.4251.26850.5830.753ZD?0.8630.67251.3360.718ZD：＜1.2191.58150.6180.873B0.34651.491E5.3592.8672.2090.718计12a-X：/?=5.358-3.867=1.491算工/z=2.209一0.718=1.491检Hb-Ha=51・491-50.000=1.491核HB-HA=Xh=mb(计算无误)注：此表为假设从A〜B只设4站的记录。E点高程的计算是先计算出各站高差:(牛1)hi=a{-b{(z=h2,3,…，n)再用A点的已知高程推算各转点的高程,最后求得3点的高程。/?2=。2一b2Hzd=Ha+hHzD2=HzDl+/?2九=dn-bn将上列左边求和得：Hb=ffzDn+h“(4-2)从上列右边可知:Hb=弘+工力(4-3)需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由ZD】、ZD2……等点传递过來的，这些传递高程的点称为转点。转点既有前视读数乂有后视读数，转点的选择将影响到水准测量的观测精度，因此转点要选在坚实、凸起.明显的位置，在一般土地上应放置尺垫。高程放样高程放样主要采用水准测量的方法，有吋也采用钢尺直接量取垂直距离或三角髙程测量的方法。高程放样时，首先需要在测区内布设一定密度的水准点(临时水准点)作为放样的起算点，然后根据设计高程在实地标定出放样点的高程位置。高程位置的标定措施口J根据工程要求及现场条件确定，土石方工程一般用木桩标定放样高程的位置，可在木桩侧血•划水平线或标定在桩顶上；混凝土及砌筑工程一般用红漆作记号标定在它们的面壁或模板上。1.i般的高程放样一般情况下，放样高程位置均低于水准仪视线高且不超出水准尺的工作长度。如图4-4所示，A为己知点，其高程为弘，欲在B点定出高程为弘的位迸。具体放样过程为：先在n3点打一长木桩，将水准仪安置在A、BZ间，在4点立水准尺，后视A尺并读数计算(4-4)B处水准尺应有的前视读数b：b—(Ha+a)—HbObA▼L--f二1一€1水准ifii图4・3高程放样靠B点木桩侧面竖立水准尺，上下移动水准尺，当水准仪在尺上的读数恰好为b时，在木桩侧面紧靠尺底画横线，此横线即为设计高程禺的位置。也可在“点桩顶竖立水准尺并读取读数H，再用钢卷尺自桥顶向下量b-bf即得高程为弘的位置。为了提高放样精度，放样前应仔细检校水准仪和水准尺;放样时尽町能使前后视距相等;放样示可按水准测虽的方法观测已知点与放样点之间的实际高并，并以此对放样点进行检核和必要的归化改正。2.深基坑的高程放样当基坑开挖较深时，基底设计高程与基坑边己知水准点的高程相差较大并超出水准尺的工作长度时，可采用水准仪配合悬挂钢尺的方法向下传递高程。如图4・4所示，A为己知水准点，其高程为Ha,欲在3点定出高程为禺的位置（禺应根据放样时基坑实际开挖深度选择，通常取旳比基底设计高程高出一个定值，如lm）,在基坑边用支架悬挂钢尺，钢尺零端朝下并悬挂10kg重物，放样时最好用两台水准仪同时观测，具体方法如下：工―汴水准面图4-4深基坑的高程放样在A点立水准尺，基坑顶的水准仪后视A尺并读数前视钢尺读数仞，基坑底的水准仪后视钢尺读数①，然后计算B处水准尺应冇的前视读数：Z?2=Hx+a】—（〃］—也）~~（4-5）上下移动B处的水准尺，直到水准仪在尺上的读数恰好为仇时标定点位。为了控制基坑开挖深度，一般需要在基坑四周定出若T个高程均为Hb的点位。如果Hb比基底设计高程高出一个定值△〃，施工人员就可用长度为的木条方便地检杳基底标高是否达到了设n计值，在基础砌筑时还可用于控制基础顶面标高。第三节排水、防护工程放样及测量主要包括路基边坡的防护和冲刷防护，支挡工程主要指用于支承路基填土或山坡土体,防止路基失稳的挡土墙及边沟、排水沟、截水沟等的测量，-•般采用处标法。平血点位放样的基本操作是距离放样和角度放样。按照距离和角度的组合形式，平血点位放样的棊木方法冇极坐标法、角度交会法、距离交会法、一、极坐标法放样位置附近至少要冇两个控制点作为放样的起算点，如图4・5中的控制点A（Xa，Ya）和B（Xb，Yb），设放样点P的设计坐标为（Xp,rP）,具体放样步骤如下：1•计算放样数据根据A、B点的坐标计算A、B两点间的坐标差（AX=Xb—Xa，△丫=沧一厶），再按下列公式计算确定AB的坐标方位角Qab：当AX=OH.2〉0时，«ab=90°当AX=0且AYvO吋，aAB=270°AV当>0且△y>0时，=arctanABAXAV当AX〉OH.AYvO时，aAB=arctan—+360°ABAXAV当AXv0吋，a=arctan+180°ABAX同法，可计算直线AP的坐标方位角％p。由AB方向顺时针旋转至AP方向的水平夹角为：直角坐标法、方向线交会法等。图4-5极坐标发放点(4-5)(4-6)若0<0。时，则加360°oA、P两点间的水平距离为：d=7（xP-xA）2+（rP-rA）2（4-7）2.放样方法n将经纬仪安置于A点，后视3点，顺时针方向拨角0定出AP方向，然后沿AP方向量距离Q即得P点。n长期以来，极坐标法放样主要采用经纬仪配合钢尺作业，由于钢尺量距受地形条件影响较大，尤其在距离较长时，量距工作量人，效率低，而且很难保证最距精度，因而用钢尺进行极处标法放样只能适应于放样点较近且便于量距的地方。目前，测距仪、全站仪已基本普及，极坐标法放样时通常采用测距仪（全站仪）进行，川测距仪（全站仪）进行极朋标法放样具有适应性强、速度快、精度髙等优点，因而这种方法在高等级公路的路线测量和施工放样中得到了广泛应用。二、角度交会法当放样点远离控制点或不便于量距时（如桥墩屮心点放样），采用角度交会法较为适宜。如图4-8所示，控制点A、3及放样点P的坐标值均为已知，具体放样步骤如下：1•计算放样数据0a、炕根据A、B、P点的坐标,按公式（4・8）分别计算A3、AP.BP的方位角,并按下式计算交会角：0A=aAB~aAP（4-8）0B=aBP~aBA.图4-6角度交会法放点2.放样方法放样时最好采用两台经纬仪分别在A、B点设站，A点安迸的经纬仪后视B点，逆时针方向拨角0a；B点安置的经纬仪示视A点，顺时针方向拨角0b，两台经纬仪视线的交点即为放样点P。用角度交会法定点，一般釆用打骑马桩的方法。如图11-8所示，交会吋最好用两台经纬仪，分别安置在A、B点，先粗略交会出P的大致位置；然后A点的经纬仪逆时针方向拨角0a，在P点的两侧分别打d、b两个木桩，根据盘左、盘右两次拨角定出的方向在-b两个木桩上各定两点，取平均位置1、2作为AP方向；同法B点的经纬仪顺时针方向拨角炸，在P点的两侧分别打c、d两个木桩，根据盘左、盘右两次拨角定出的方向在c、d两个木桩上各定两点，取平均位置3、4作为BP方向;最后在1、2和3、4之间拉细线，两线的交点即为P的正确位置。P点的定位精度主要取决于久、0b的拨角精度，除此之外，还与交会角（ZAPB）的大小有关。当交会角在90。左右吋，交会梢度最高，一般不宜小于60。或大于150°on三、距离交会法距离交会法是利用放样点到两己知点的距离交会定点。放样时分别以两己知点为圆心、以相应的距离为半径用尺了在实地呦弧，两弧线的交点即为放样点位置。此法要求放样点距己知点的距离不超过一整尺长。在公路勘测阶段，需对路线交点进行固定，并在交点附近的建筑物或树木等物体上作标记、量出标记至交点的距离并记录。施工时，可借助建筑物或树木上所作的标记用距离交会法寻找交点的位置。如图&7所示，M、“2是勘测阶段在历屋上作的标记，JD是路线交点,利用已知距离Q、D2交会可快速找到JD桩位。第四节路基整修放样及测量一般也采用平面点位放样，其的棊本操作是距离放样和角度放样。按照距离和角度的组合形式，平面点位放样的基木方法有极坐标法、角度交会法、距离交会法、玄角坐标法、方向线交会法等，其操作步骤祥见上节。