平临高速施工测量设计Word格式.docx
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随着社会经济的快速发展、科学技术水平的迅速提高，我国的公路建设也取得了迅猛的发展。
本文以其在建的平临高速为例，其设计全线采用设计路基宽28米的双向四车道，比较详细的介绍了道路建设施工过程中所涉及到的测量方面的原理、方法以及应该注意的问题，比如施工时导线网的测设流程，施工放样的方法及流程等。
针对公路测量的特点选择测量新技术，提出线路施工测量设计方案和实用的放样方法。
关键词导线布设/测量方法/施工放样
ThePinglinhigh-speedconstructionsurveydesign
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentoftherapidsocialandeconomicdevelopment,scientificandtechnologicallevel,China'
shighwayconstructionhasalsomaderapiddevelopment.Inthispaper,withitsbuilt-inlevelProhigh-speed,forexample,itsdesign,amoredetaileddesignroadbedwidthof28metersacrosstheboardtwo-wayfour-laneroadduringconstructionrelatedtothemeasurementprinciple,methods,anditshouldbenotedproblems,suchaswirenetworkconstructionsurveyanddesignprocess,constructionstakeoutmethodsandprocesses.Selectthemeasurementofnewtechnologies,thecharacteristicsofroadmeasurementproposedthelineconstructionsurveydesignandpracticalloft.
KEYWORDSWirelayout/measurement/constructionstakeout
1前言
随着国民经济的发展，高等级公路是公路发展的必然趋势，尤其是高速公路。
我国在04年就对未来30年的高速公路建设发展做了整体的规划，并且组织编制了《国家高速公路网规划》。
如今全国各个省市都在逐年加快对高等级公路的投资建设，并且高等级公路的各项技术也日趋成熟。
本文对道路施工测量方案进行设计，介绍了道路工程建设中的作业流程、各个环节的技术要求。
为实际测量作业提供技术依据。
1.1工程概况
临汝镇位于汝州市城西约30公里处，是汝州、汝阳、伊川的交界，并且因临近北汝河，从而得名临汝。
总面积73.8平方公里，人口约6.3万，下辖24个行政，全境属半丘陵地区，地势北高南低，历来被称为豫西的商埠重镇，素有平顶山市“西大门”之称，历代为豫西地区交通和商贸重镇。
项目合同段处于淮河平原与豫西山地的过渡地带，东部以平原为主，西部大部分以山地丘陵为主，地势呈西高东低。
沿线地形起伏不大，地势较平坦。
路区属于半湿润半干旱温带大陆性季风气候区，四季显著分明。
年平均气温14.94℃，元月份气温最低，平均为7.8℃,7、8月份气温最高，平均为27.79℃。
年平均降水量702mm，年降水量不平均，主要集中在6～8月（占年降水总量的50～60%）,夏季雨量较大，以暴雨居多。
全年无霜期214～236天。
平顶山至临汝高速公路，属于宁洛高速的一段，具有很重要的地位在河南公路网中，是交通部规划的西部开发通道属于与国家重点干线系统的重要部分。
本路段为某合同段，长5.5公里，起止桩号K88+500～K93+00。
1.2已有资料
80坐标系GPS控制点坐标，如表1-1所示；
测区1：
5000地形图；
表1-1为已知点坐标
表1-1
点号
X（m）
Y（m）
H（m）
备注
A
94176.793
646124.299
293.150
点号1
B
91491.164
651016.557
282,898
点号12
C
92136.436
649707.32
283.332
点号13
1.3技术依据
《工程测量规范》
《公路勘测规范》
已有工程所在地区地形图
2平面控制测量
2.1导线形状的选择及作业程序
导线测量是平面控制测量的一种，是工程施工测量工作运转的基础，适合用于地物复杂的地区，通视困难、带状狭长的地区。
进行高精度的导线测量是工程测量关键的一步。
因此，对于导线形状的选择应因地制宜，选择合适的布设方法。
根据所建的工程对导线精度的要求和地形的条件，选择布设四等导线附合导线。
以已有的D级GPS控制点为基础，沿图上设计所规划的道路线，沿途布设导线点，组成附和导线网。
导线测量的作业流程如图2-1所示。
图2-1
在踏勘选点前，应该调查已经收集的测区资料，判断其真实性，根据现有的测区地形图，了解测区概况，然后在地形图上拟设出导线。
如图2-1-2所示。
图2-2
然后根据拟设的导线到测区实地勘测，了解已知点的位置，然后根据已知点的实际分布、测区的地形条件以及测量的基本要求对地形图上拟定导线进行修改校正，最后实地核对，修改并落实及建立标志。
经过实地勘测上述表1-2-1表中的点位精度指标符合设计规范要求并且保存完好，可以用来作为施工导线网控制点和水准测量的起算点。
在选点时应该注意以下原则：
①相邻导线点间应通视良好，地面地势比较平坦，便于测角和量距。
②为避免导线点遗失，应尽量选在选在土质坚实、便于保存标志、不易变动和容易安置仪器的地方，每一点应该绘成草图，并加注记，做成点之记，以便寻找。
③导线点应选择在视野开阔的地方，能发挥其功能，测得较多之地形地物，如此可以减少导线点，提高精度。
④布设导线时，各边的长度应尽可能相等，如果导线的边长太短的话，测角误差就会比较大，影响测量精度，应尽量避免，其平均边长应符合表2-1-1导线测量技术要求规定。
⑤导线点应有足够的密度，分布均匀合理，以便能够控制整个测区。
其中标志可以分为临时性导线点标志和永久性导线点标志。
根据工程需求选择导线点标志。
①临时性导线点标志：
用木桩为标志，桩顶钉小铁钉为中心，桩侧编写点号。
柏油路面上钉道钉，在其附近用白色或红色油漆标出，导线点位为木桩或道钉其中心。
②永久性导线点标志：
用混凝土制成或用花岗岩石刻制成柱状，在其桩顶有凹形十字。
十字中心为导线点点位，柱侧分别刻有点号，等级，测设机关名称。
桩位埋设后，加参考桩，并绘制位置略图，注明尺寸，即为点之记。
最终布设成的附和导线网，其略图如图2-3所示
图2-3
布设四等附合导线长度为6534.896米，根据表2-1导线测量的技术要求，没有超过技术要求，符合规范。
导线布设了10个导线点，其中1,12,13号点是已知的GPS控制点，2,3,4，5,6,7,8,9,10,11号点是布设的导线点。
根据《公路勘测规范JTGC10—2007》中的平面控制点布设要求，平面控制网中，四等及以上的导线测量中，相邻控制点之间的边长距离不得小于500m，布设的附和导线中，5、6及8、9号点所处地段地形起伏较大，所布设导线受地形限制导线边长略短。
表2-1导线测量的技术要求
测量等级
闭（附）合导线长度（km）
边数
每边测距中误差
单位权中误差
导线全长相对闭合差
方位角闭合差
二等
≤18
≤9
≤±
14
1.8
≤1/52000
≤
四等
≤12
10
2.5
≤1/35000
一级
≤6
5.0
≤1/17000
二级
≤3.6
11
8.0
≤1/11000
注：
表中n为测站数。
以测角中误差为单位权中误差。
导线网节点间的长度不得大于表中长度的0.7倍。
布设好导线后，进行导线观测。
观测导线边长的要求：
1）导线边长测量，距离观测为斜距，按技术要求规定进行往返观测测回数；
垂直角观测为对向观测各三个测回；
仪器及觇牌高均量至毫米。
同一测回读数较差≤10mm；
测回间较差≤15mm。
2）仪器对中误差≤3mm。
观测试每条导线边观测次数的技术要求如表2-2。
表2-2光电测距的主要技术要求
观测次数
每边测回数
一测回读数间较差（mm）
单程各测回较差（mm）
往返较差
往
返
≥1
≥2
≤7
≤10
测回是指照准目标依次，读数四次的过程。
表中a为固定误差，b为比例误差，D为水平距离（km）
仪器根据实际情况选择，一般采用采用全站仪，如果没有的话采用经纬仪。
根据测量精度要求选择精度不得小于DJ6的经纬仪。
采用激光对中对仪器进行对中和整平。
用光学经纬仪进行水平角观测，应进行下列项目的检验在作业前：
①照准部旋转轴正确；
②光学测微器行差及隙动差，不大于规定要求；
③当旋转垂直微动螺旋时，仪器在水平方向的视准轴不产生偏移；
④仪器的底部在照准部旋转时，无明显位移；
⑤光学对中器的对中误差，不应大于1mm。
表2-3水平角观测的精度要
经纬仪型号
光学测微器两次重合差读数
半测回归零差
同一测回中2C较差
同一方向中各测回较差
测回数
DJ1
≤1
≥12
三等
≥6
≤3
≤8
≤13
≥10
四等等
≥4
DJ2
当观测方向的垂直角超过±
时，该方向同一观测时段内相邻测回可与2C较差进行比较
2.2交会法
在道路施工现场，由于多种工种交叉作业，车辆碾压震动和设备的堆放，加之填挖土方石使得地面变动较大，导致施工场地上的控制点容易遭到变动和破坏。
若将施工控制点设置在远离地面的地方，如电线杆或房屋角等。
这些地方不易变动而且视角良高，能很好的保护和保存控制点。
但是在这种情况下，仪器往往不易架设在这些控制点上。
这时就需要根据施工控制点，然后再在现场临时确定一点，用于测量。
这个临时点的测设方法就是用后方交会来测设。
利用后方交会建立临时控制点测设，能适应复杂的施工现场要求。
后方交会图形如图所示，
图2-4
其特殊的地方是只在未知点P上设站，向三个已知点进行观测，测得水平角∠α、∠β。
然后根据A、B、C三点坐标和∠α、∠β计算出P点的坐标。
如前所述，在经过后方交会得到P点坐标后，还要用它进行工程后边的放样，因而利用后方交会法确定测站点坐标也可理解为在原始控制点下的二级加密控制。
因此，根据工程的实际要求精度，再利用后方交会法确定的测站点坐标精度，根据测量规范确定其方案。
2.3计算平差
利用计算机软件平差易对测量结果进行计算平差，平差后的精度评定，应包含有单位权中误差、相对点位误差椭圆参数、最弱相邻点点位中误差或最弱边的边长中误差等。
当采用简化平差时，平差后的精度评定，可作相应简化。
内业计算中数字取值精度的要求，应符合表2-4中的规定
表2-4
等级
观测方向值及各项修正数（″）
边长观测值及各项修正数（m）
函数位数
边长与坐标（m）
方位角（″）
0.01
0.0001
8
0.001
三、四等
0.1
7
一级及以下
1
3.高程控制测量
3.1高程控制测量的布设方案
如表3-1所示
表3-1
高架桥、路线控制测量
多跨桥梁总长L（m）
单跨桥梁LK（m）
隧道贯通长度LG（m）
-
L≥3000
LK≥500
LG≥6000
1000≤L﹤3000
150≤LK﹤500
3000≤LG﹤6000
高架桥、高速、一级公路
L﹤1000
LK﹤150
LG﹤3000
二、三、四几公路
五等
根据表中的规范，可得该工程高程控制网应选择布设四等水准网。
水准路线沿导线布设，即把控制点1、12纳入水准路线，作为其高程控制点，也作为起始数据,如表3-2所示。
水准点高程系统采用85国家高程系统，当小测区联测比较困难时，也可以采用假定高程系统。
使用水准测量的方法。
图3-1为水准路线略图。
表3-2
图3-1
3.2高程控制点布设的原则
高程控制点布设的技术要求
水准测量的技术要求如表3-3
表3-3
往返较差、附和或环线闭合差
检测已测测段高差之较差
平原、微丘
重丘、山岭
高程控制点布设的原则:
①各等级的水准点，应埋设水准标石。
水准点应选在不易变动、便于长期保存以及使用方便的地点；
墙水准点应选设于稳定的建筑物上，点位应便于寻找、保存和引测。
高程加密点应该和施工区域测量点相结合，便于使用
②水准点之间的距离以300m左右为宜。
③高程控制点距离路线中心线的距离应大于50m，宜小于300m。
④当原测结果与重测结果进行比较，其差值不超过规定值，应取三次测量结果的平均值。
⑤测量时应注意：
最好使用一个已知水准点作为高程起算点。
当测区较大时，可以增设水准点，但观测精度应符合要求。
3.3水准测量观测技术要求
水准测量的观测顺序：
①往测奇数站：
后视、前视、前视、后视。
②往测偶数站：
前视、后视、后视、前视。
③返测时，奇数站的观测顺序同往测偶数站的顺序，偶数站的观测顺序同往测奇数站的顺序。
④测段见测站数应为偶数。
水准测量观测的主要技术要求应符合表3-4中规定。
⑤高程测量数字时应注意其取位，应符合表3-5中规定。
表3-4
仪器类型
水准尺类型
视线长（m）
前后视较差（m）
前后视累计差（m）
视线离地面最低高度（m）
基辅（红黑）面读数差（mm）
基辅（红黑）面高差较差（mm）
S3
双面
≤100
≤5
≥0.2
≤3.0
≤5.0
表3-5
各测站高差（mm）
往返测距离总和（mm）
往返测距离中数（mm）
往返测高差总和（mm）
往返测高差中数（mm）
高差（mm）
各等
3.4内业平差计算
高程控制测量所得出结果用软件进行平差计算，算出该高程控制网中最弱点的高程中误差以及线路往返测量时的每公里观测高差的偶然中误差M△以及每公里观测高差的全中误差MW。
4施工放样
当建立好施工控制网时，就可以按照工程设计图纸需要进行施工放样作业，施工放样与测图相反，其目的是在实际场地中标定出图上所设计的建筑物、构造物的几何元素，作为施工的依据。
依据《公路工程技术标准》，施工技术的各种要求、规范以及测量规范等。
依照工程设计的图纸，进行公路工程的施工放样，其工作应该遵循从整体到局部，先控制后碎步的原则。
通过建立施工测量控制网，将工程构造物特征点与控制点之间建立了几何联系。
再以控制点的为依据，利用测量仪器，对距离、高程和角度进行测量放样。
在放样过程中，应该依据工程设计图纸，确定控制点与构造物特征点间的几何关系。
放样的精度应依据测量规范，施工技术规范等，只有符合精度标准的几何关系数据才能放样出构造物的准确位置。
由于各种原因的影响，导线点可能在施工前就遭到了损坏或者丢失等。
所以在进行施工测量放样前，应对导线网的控制点进行复测。
还有的导线点在路基范围以内，施工开始前需将其移至路基范围以外。
只有当这一切都完成无误，方能进行施工放样工作
4.1中线放样
利用测量仪器和设备对路线中线进行施工放样，，将公路设计的“中心线”按设计图纸中的各项元素，利用几何关系准确无误地放到实地。
路线中线施工放样又称为恢复中线。
有两种方法：
①用沿线导线控制点放样；
②用GPS-RTK进行中线的放样。
对高速公路、一级公路，按照《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）的规定，恢复路线控制桩的主要方法是应用坐标法。
但在实际工程应用中，二级以上的道路在其路线方向上，都布设有导线控制点，因此可以用导线点作为放样中线的依据。
用导线控制点放样中线，放样精度能得到充分的保证。
如图，A、B为已知点，P点位待放样点，其设计坐标已知。
在A点架设全站仪或者经纬仪，放样出一个角β，在放样出的方向上定出一个点P`，再从A出发沿AP`方向放样距离S，即待定点P的位置。
用标志在实地标出P的位置。
图4-1
极坐标法放样的另个放样元素是S和β是由A、B、P三点坐标反算得到。
（4-1）
（4-2）
由于受到地理环境及其他因素的限制，公路不可能是一条直线，有经常的改变线路前进的方向的需要。
当线路方向改变时，在转向处需用曲线将两条直线连接起来。
因此线路工程总是由直线和曲线组成。
图4-2
如图所示的圆曲线，已知图上设计的圆曲线的半径为R，实地测出的转向角为α。
圆曲线计算公式
.（4-3）
式中T为圆曲线切线长；
L为曲线长；
E为曲线外矢距。
圆曲线偏角就是弦切角。
设i是圆曲线上任意一点，则有图可得i点偏角δ：
（4-4）
式中，l为给定弧长；
R为半径；
ρ为
/π,有了这个点的偏角则可测设圆曲线。
如图所示圆曲线，以曲线起点ZY为坐标原点，以切线为X轴。
圆曲线上任一点的坐标为：
图4-3
（4-5）
（4-6）
式中
有了x、y值，即可测设点位。
随着科技的发展，光电测距仪和全站仪在道路勘测中的应用越来越广泛，极坐标法测设曲线也将会被普遍采用。
测量误差不积累计并且测设的点位精度高是其测设曲线的显著优点，并且给施工现场的测设工作带来很到的方便当测站设置在中线外任意一点时。
极坐标法测设曲线主要是曲线测设资料的计算问题。
其原理是：
把各种线段组合而成的曲线，统一归算到导线测量坐标系统中。
如图所示，α为转向角，以ZH为坐标原点建立切线支距坐标系。
图4-4
当设计给定曲线交点JDn的坐标（XJDn，YJDn）,ZH与JDn连线的方位角A及ZH点的里程L和曲线单元的左右偏情况（cc=-1表示左偏，cc=+1表示右偏）只要输入曲线上任意一点的里程，就可以求出单元曲线上任意一点的设计坐标，有了统一的坐标，即可求出仪器架设唉导线点或其他任意支点上测设曲线的放样元素，就可以放出中线。
将求得的P点坐标代入上述公式中，得到P点与点A两导线点之间的距离SAP和坐标方位角αAP，然后再按下述过程进行道路中线的放样：
①在控制点A架设全站仪或经纬仪，对中、整平；
②将导线点坐标、路线有关数据输入仪器，运行程序；
③照准后视点B（已知导线点），将水平度盘置为后视导线点坐标方位角；
④根据待放点P的桩号Li,计算机自动判断并计算该点的放样资料SAP、αAP；
⑤转动照准部，转动角度αAP、量距离SAP，然后在望远镜照准的方向上，测出距离d,（这时，全站仪将会吧测距的距离d与s比较，会在显示屏上显示其差值△D=d-s）前后移动棱镜，直到△D=0为止，精确定出待放坐标点P；
⑥检查该点P的桩号、方位角、距离是否正确；
⑦在重装位置定出后，随即测量出该桩的地面高程。
这样纵断面测量中的中平测量就不许单独进行，大大简化了测量工作。
重复第④～⑦步，放样其它路线中桩。
随着科技技术的快熟发展，GPS技术的广泛应用。
采用GPSRTK技术放样，也逐渐成熟起来。
沿着施工路线用RTK接收机按一定间距按进行测设，就可以准确的对道路中线进地放样并可以实地标定出来。
利用RTK测设公路放样，主要有两种作业方式。
第一种就是根据已经算出公路中线上各桩点的坐标，然后将中桩坐标输入到控制手薄中，建立以桩号为标示的公路放样文件。
然后到现场调用RTK系统中的实时放样功能，可以很方便地根据手薄上的指示，快速放样出中桩点点位。
第二种就是利用RTK系统自带的系统模块进行道路中线放样。
进行放样的时候，首先要将路中线的各个元素输入到电子手薄中，然后根据仪器提示按里程进行放样，其方法与传统的测设相比，操作简单，随机性强。
路线中线铺设的位置要求如下：
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