道路测量一般知识.docx
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道路测量一般知识
道路测量一般知识
道路测量一般知识
简单自我介绍，结合在港丰公路一年的实践，谈谈测量工作感受：
我觉得搞测量一定要有很强责任心、要有高度的敬业精神，要有勤奋钻研的劲头，要有灵活应变的能力。
（一）概论
测量学：
是研究如何测定地面点的平面位置及高程，如何将地球表面的地貌及其它信息测绘成图，如何确定地球的形状和大小，并将设计图上的工程构造物放样到实地上的科学。
测量工作在工程建设中的重要做作用：
1、测量工作在道路、桥梁、隧道等工程建设中起着重要的作用，为获得一条最经济、最合理的路线，首先要进行路线勘测、绘制带状地形图和纵横断面图，进行纸上定线和路线设计，并将设计好的路线平面位置、纵坡及路基边坡等在地面上标定出来，以便指导施工。
当路线跨越河流，拟设置桥梁跨越之前，应测绘河流两岸的地形图，测定桥轴线的长度及桥位处的河床断面，桥位处的河流比降，为桥梁方案选择及结构设计提供必要的数据。
施工时，将桥墩、桥台的位置在实地上放样到位，也要进行测设。
可以说，道路、桥梁的勘测、设计、施工包括竣工养护等各个阶段都离不开测量技术。
2、测量技术水平的高低，直接关系到本项工程经济效益的好坏。
像导线点水准点误差较大，路面施工测量标高控制不准确，桥梁桩位偏位过大等等，以港丰公路为例，路面Ⅱ标全线17.462km沥青上面层平均标高高出设计1mm，就会增加工程造价40多万元。
所以作为一位路桥专业技术人员，不仅要具备测量学基本理论，基本知识，基本技能，而且要通过在工程实践中不断锻炼，首先做一位合格的测量技术人员。
（二）施工前测量
工程开工前设计单位首先提供给施工单位一份导线水准点位图，施工单位要根据提供的点位图进行实地确认，复核加密，并对加密的导线水准点进行附合导线或闭合导线以及三四等水准测量，并通过计算整理为正式施工测量做好充分准备。
（水准测量公式—后视点高程+后视读数-前视读数=实测高程）（高程的计算有两种方法—1已知高程+高差=待测高程（高差法）高差=前视度数-后视觉读数.2已知高程+已知高程点读数=HH-待测点读数=待测高程（等高法））
1、交桩
我觉得在交桩前最好复印一份该标段内平面图，根据设计院提供的点位图，在实地确认后并在图纸中标注出来，以大体了解该工程导线水准布置情况，一般点位图包括的内容有：
**镇**村**组**号，距**多远，点位的埋置情况（带钢筋头水泥砼块），相临导线点通视情况等等。
2、加密导线水准点
加密前最好复印一份工程占地图，一方面可以通过它寻找合适的通视点，一方面可以了解加密点对以后施工利用程度。
原则：
A、相邻点间必须通视良好，地势较平坦，便于测角和量距。
我觉得尤其值得注意要避免因冬季测量未考虑到夏季树枝遮挡而影响连续视线。
B、点位要选择在土质坚硬处，便于保存标志和安置仪器。
C、埋设点位要高于附近原地面，以防雨水、泥土覆盖等原因产生沉降，而且便于以后施工测量，去年1月份，我们在港华公路布点时，有好多点位低于原地面，导致在刚开始的导线测量中到处找点。
D、导线各边的长度大致相等，除特殊条件外，导线边长一般在50～350m之间。
平均边长符合各级导线测量主要技术要求：
表1
等级
导线长度（km）
平均边长（km）
测量中误差（″）
测回数
角度闭合差（″）
相对闭合差
DJ6
DJ2
一
4
0.5
5
4
2
10n
1/15000
二
2.4
0.25
8
3
1
16n
1/10000
三
1.2
0.1
12
2
1
24n
1/5000
图根
≤1.0M
≤1.5测图最大视距
20
1
-
40n
1/2000
注：
表中n为测站数；M为测图比例R的分母。
E、导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。
路面施工前导线加密注意事项：
路基施工结束后，道路已大体成型，我觉得导线加密与复测同开工前一样重要，首先点位尽量根据线形均匀布置在道路两侧，对部分路基标不合理的点可以连测，但尽量重新进行
2
测回法步骤：
（略）
C、导线坐标计算
Ⅰ、坐标方位角的推算：
a）β为右角b）β为左角c）
右角推算方位角的公式为：
α前=α后+180°-β右
式中：
α前表示前一条边的方位角；α后表示后一条边的方位角。
左角推算方位角的公式为：
α前=α后+β左-180°
注：
推算出的方位角如大于360°，则减去360°，若出现负值，则加360°。
Ⅱ、根据已知点坐标、已知边长和坐标方位角计算未知点坐标
xB=xA+DAB*CosαAB
yB=yA+DAB*SinαAB
坐标方位角和坐标增量均带有方向性，注意下标的书写。
（如图c）进行讲解。
Ⅲ、由两个已知点的坐标反算坐标方位角和边长
设A、B为已知点，其坐标分别为（）、（）
tgαAB=△yAB/△xAB
DAB=√△xAB2+△yAB2
αAB在四个象限之内，它由正负号△xAB、△yAB的正负符号确定，计算时要注意关系区别。
（通过图c进行讲解。
）
D、附合导线及闭合导线坐标计算
由于这部分内容较多简单大体的讲一下计算的步骤。
E、为防止导线测量计算中误差较大注意事项：
Ⅰ、测量前首先确定所测导线点牢固，检查是否由于自然沉降、人为损坏等原因，产生不同程度的位移。
Ⅱ、尽量消除因仪器精度、气象因素、人为操作等原因，使布设时的精度与施工要求的精度一致。
Ⅲ、在导线测量中避免测量误差超限。
Ⅳ、严格按照高级控制低级的原则，导线点起算点的精度要符合要求。
（2）、水准测量
工程施工测量中，多采用三、四等水准测量作为首级高程控制，当然高程测量以前，必须根据精度和需要在标段内布置一定的水准点。
一般多利用设置的导线点。
A、三四等水准测量的方法：
测站编号
后尺
下丝
前尺
下丝
方向及尺号
标尺读数
K+黑-红
高差中数
备注
上丝
上丝
后视距
前视距
黑面
红面
视距差d
∑d
1
4
后
3
8
14
K为水准尺常数
2
5
前
6
7
13
9
10
后-前
15
16
17
18
11
12
测站观测程序（简称黑-黑-红-红）：
照准后尺标尺黑面，按下、上、中丝读数；
照准前尺标尺黑面，按下、上、中丝读数；
照准前尺标尺红面，按中丝读数；
照准后尺标尺红面，按中丝读数；
四等水准测量每站观测顺序也可为黑-红-黑-红。
根据对港丰公路与港华公路的三四等水准测量，我个人认为最好按照以下测站观测程序较为快速准确：
照准后尺标尺黑面，按下、上丝读数；
照准前尺标尺黑面，按下、上丝读数；
计算后视距、前视距、视距差及累计视距差是否符合要求；
照准前尺标尺黑面，按中丝读数，照准前尺标尺红面，按中丝读数；
照准后尺标尺黑面，按中丝读数，照准后尺标尺红面，按中丝读数。
计算读数差及高差之差是否符合要求。
B、三四等水准测量的技术要求：
表2
等级
水准仪型号
视线长度（m）
前后视距差（m）
前后视距累计差（m）
视线离地面最低高度（m）
基本分划、辅助分划（黑红面）读数差（mm）
基本分划、辅助分划（黑红面）所测高差之差（mm）
三
DS1
100
3
6
0.3
1.0
1.5
DS3
75
2.0
3.0
四
DS3
100
5
10
0.2
3.0
5.0
五
DS3
100
大致相等
图根
DS10
≤100
注：
1、当成像显著清晰、稳定时，视线长度可按表中规定放长20%；
2、当进行三、四等水准观测，采用单面尺变更仪器高度时，所测两高差之差，应与黑红面所测高差之差的要求相同。
表3
等级
水准仪型号
水准尺
路线长度（km）
观测次数
每千米高差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差
与已知点连测
附合或环线
平地（mm）
上地（mm）
三
DS1
因瓦
≤50
往返各一次
往一次
6
12L
4n
DS3
双面
往返各一次
四
DS3
双面
≤16
往返各一次
往一次
10
20L
6n
五
DS3
单面
往返各一次
往一次
15
30L
图根
DS10
单面
≤5
往返各一次
往一次
20
40L
12n
注：
1、结点之间或高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7倍。
2、L为往返测段、附合或环线的水准路线长度（km）n为测站数。
C、成果计算
在完成一测段单程测量后，须立即计算其高差总和，完成一测段往返观测后，应立即计算高差闭合差，进行成果检核。
其高差闭合差应符合表3的规定。
然后对闭合差进行调整，最后按调整后的高差计算各水准点的高程。
水准测量我觉得尤其注意三点：
读数要准；计算要快；竖尺要有耐心。
测量人员在测之前首先要读透双面尺，看尺子是正还是反尺，是4687还是4787，以及标尺刻度，读数时一定要仔细不能草率；计算要快就是记录人员要求现场把数据处理好，对误差超过规范的要立即重新进行测量，确保测量数据有效；竖尺要有耐心就是由于竖尺比较单调，一定要竖在埋设点位的钢筋头，并保证水准泡居中，只有四个人相互配合好了测量数据才会准确测量速度才会提高。
如果在路面施工中水准点不准确，基层就会出现接头不顺，路平石就会出现错位，沥青面层平整度就不符合要求，行车就会感到不舒适。
（三）道路施工测量
道路施工测量主要包括恢复道路中线、路基边桩的测设、竖曲线的测设等项工作。
1、恢复道路中线
从路线勘测到开始施工这段时间里，会有一些中桩丢失，所以在施工之前，应根据设计文件进行恢复工作，并对原来的中线进行复核，保证路线中线位置准确可靠。
目前随着测量仪器的不断更新换代，测量工作也越来越简化程序。
以前用经纬仪放样，采用偏角法或切线支距法，不仅速度慢而且精度不高。
现在一般都采用全站仪坐标放样，不仅速度快而且精度高。
但作为测量人员必须要熟练掌握偏角法及切线支距法灵活应用。
下面简单介绍几种放线方法：
A、切线支距法
是以曲线的起点ZY或终点YZ为坐标原点，以切线为X轴，过原点的半径为Y轴，按曲线上坐标X、Y设置曲线。
xi=Rsinψi
yi=R（1-Cosψi）
ψi=li*180/（R*π）
这种方法适用于平坦开阔的地区，具有测点误差不累积的优点。
前段时间我们施工港丰公路上的两丰路交叉口时，由于没有仪器且附近没有导线点，我们就采用这方法，比较方便，两把尺子就可以解决。
B、偏角法
是以曲线起点ZY或终点YZ至曲线任一待定点Pi的弦线与切线T之间的弦切角（这里即为偏角）△I，和弦长ci来确定Pi点的位置。
△I=li*90/（R*π）
这种方法是一种测设精度较高，适用性较强的常用方法，但这种方法存在着误差累积的缺点，所以宜从曲线两端向中心或自中心两端测设曲线。
C、坐标法
计算方法主要是公式。
这种方法侧设道路中心线，精度高、速度快，目前在道路工程中已广泛采用。
2、路基边桩的测设
路基边桩测设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。
边桩的位置由两侧边桩至中桩的距离来确定。
常用的边桩测设方法如下：
A、图解法
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测定其位置。
当填挖方不大时此方法较为方便。
B、解析法
平坦地段路基边桩的测设：
路堤：
D=B/2+mh
路堑：
D=B/2+S+mh
倾斜地段路基边桩的测设：
路堤：
斜坡上侧：
D上=B/2+m（h中–h上）
斜坡下侧：
D下=B/2+m（h中+h下）
路堑：
斜坡上侧：
D上=B/2+S+m（h中+h上）
斜坡下侧：
D下=B/2+S+m（h中-h下）
3、原地面测量
由于原地面测量是测定中桩两侧垂直于中线的地面线，首先要确定横断面的方向，然后在此方向上测定地面坡度变化点的距离和高差。
横断面测量的宽度，应根据测量的宽度，填挖尺寸、边坡大小、地形情况以及有关工程的特殊要求而定，一般要求中线两侧各测10～50m。
对于重点工程地段，可根据需要加密。
对于地面点距离和高差的测定，一般只须精确至0.1m。
a、横断面方向的测定
Ⅰ、直线段横断面方向的测定
利用直角三角形法。
Ⅱ、圆曲线横断面方向的确定
双尺交汇法。
对于半径较小的曲线确定边线时，要先计算弦长，再进行交汇。
Ⅲ、缓和曲线横断面方向的测定（可以采用全站仪坐标放样）
缓和曲线上任一点的横断面方向，就是该点的法线方向，或者说是该点的垂直方向。
因此，只要求出该点至前视点或后视点的偏角值，即可定出该点的法线方向。
由于计算较为复杂，且还要仪器进行测量，在这就不讲了。
b、原地面的测量方法
花杆皮尺法：
左侧
桩号
右侧
-0.6-1.8-1.6
11.08.56.0
K0+020
+1.5+0.9+1.6
4.64.47.0
……
……
……
水准仪法：
是我们常用的一种方法。
经纬仪法：
很少采用。
根据测量的原地面数据进行工程量计算。
4、竖曲线测设
在路线纵坡变更处，为了行车的平稳和视距的要求，在竖直面内应以曲线衔接，这种曲线称为竖曲线。
竖曲线有两种凸形和凹形。
竖曲线要素的计算：
我觉得竖曲线计算公式必须要牢记，并能够灵活运用，因为在工程施工中经常会遇到调坡情况，如何巧妙的利用移动变坡点位置、限制外距E、变化竖曲线要素等来达到预期的效果。
比如以港丰公路为例，由于K18+200～K19+440段填土高度较低，导致雨天积水严重，设计院变更采用的方法是变坡点桩号不变，通过调整变坡点高程，来达到调坡的目的。
同时作为测量人员不仅要会计算调坡后的标高，而且要会施工层次的划分，可以说随着路基、基层、面层要求精度的提高，它们的调坡都各有特点。
下面我想以路面测量为例介绍一下具体实地操作测量：
路面测量工程量大、精度高、速度快。
为能够跟上施工节奏，要求技术人员具有扎实的专业知识及较强的吃苦能力，因为会遇到好多当时现场需要急待解决的问题，如果不快速处理好，机械、人员、材料可能都在等你，比如对一些连续变宽路面放样测量，平交口的边线放样测量以及相对位置的放样测量等等，都要求我们技术人员要能够临场发挥，准确放样。
在Ⅲ标立交桥被交道K9+560～K10+460段，总共才900m就有十几次变宽，这时的测量放线我觉得其实就是施工组织，测量人员不仅要能够准确放样道路边线，而且要结合施工机械设备进行合理放样施工边线，以指导施工。
（如图所示进行大体讲解）
1、施工前的测量准备工作
根据设计图纸首先加密逐桩坐标每10一点，匝道每5米一点，坐标计算时要求尽量输入原始数据，以避免精度过低，计算方法主要就是公式；计算路面各结构层的标高时，要看清设计图纸中的PH指什么位置，道路中心线、中分带外边缘、路基边缘，是路面还是路基标高等。
一般新建高等级公路以中分带外侧边缘的路面标高为设计标高，无中分带的以路基边缘高程为设计标高，改建路一般以原道路中心线为设计标高。
港丰公路采用4cmSUP-13+8cmSUP-25+0.5cm沥青下封层+32cm二灰碎石结构层，并预留4cm，而Ⅲ标立交桥结构层4cmSUP-13+8cmSUP-25+0.5cm沥青下封层+36cm二灰碎石结构层，由于要顺接沿线老路，标高不变，原16cm沥青砼减少到12cm，故增加二灰碎石厚度4cm。
所以在施工计算时，要特别注意结构层是否变化，并根据设计标高打印各结构层测量检测记录表，以备用。
2、底基层交接
路面标施工基层前，要与路基标进行底基层交接测量，一般对于不同的施工单位，他们会提前恢复中线，作为路面标也要单独进行中线恢复，并在距中桩相应的距离上钉钉子。
然后经监理组，路基标、路面标三方协商后共同测量。
在这提醒大家的是：
测量前要校核一下水准仪，要特别注意检查有纵坡较大的地方，是否上移下移，横断面是否准确，钉子是否定牢固，竖尺是否正常，以防作弊。
介绍一下港丰公路测量中发现的几次作弊方法，一次在四干河桥头，一次在五干河桥头等。
根据测量数据，一般控制在上下2cm左右，对高于2cm进行处理，对连续几十米以上的低于规范要求的，要与路基标签定底基层补偿协议，用二灰碎石来补工程量。
3、二灰碎石测量
前段时间，我同几个施工队长交流的时候，他们都有共同的感受：
搞二灰碎石是所有分项工程中最繁最累的一项，为什么这么说，我觉得主要是因为二灰碎石是路面结构的主要承重层，要求标准很高，同时二灰碎石施工一结束，沥青砼按照厚度控制，所以整个路面的结构就大体确定，因此二灰碎石施工质量的好坏直接影响整个路面的使用寿命，而在二灰碎石施工中，测量则占有相当重要的位置，如果施工时平整度控制不好，可能就会出现沥青砼亏料或钻芯厚度不够。
下面讲一下如何进行二灰碎石测量（沥青砼测量也与此方法大致相同）：
以港丰公路为例在摊铺前，测量人员根据放样中心线，在垂直中心线距中心桩号1.3m位置定桩，设置按规定纵坡的导向控制线，NO.1摊铺时（摆放枕木）基层内边缘距导向线60cm，NO.2摊铺时（摆放枕木）基层内边缘距导向线80cm，每隔10m中桩定点，边缘定桩时，直线段每200m拉直角三角形，曲线段每100m拉直角三角形，以减少在纵坡较大时纵向间距误差过大，产生标高不准确。
钢丝绳采用2.5mm弹簧钢丝，用张紧器拉紧，拉力一般控制在800N，每根长度约100m左右，前一台摊铺机内边缘走中间铝合金，外缘走钢丝，让自动找平仪传感器的触件沿着弦线移动来控制厚度。
后一台摊铺机外边边缘也走钢丝，内边缘由走在另一侧二灰碎石基层表面的小滑撬来控制厚度。
铺层的横坡由调整熨平板的坡度仪控制。
钢丝线的悬挂高度分别由三个测量点（打钉作标志）来控制，钢丝悬挂高度H（cm）计算：
H=（h-△h）*u,其中△h为底基层的标高误差，u为松铺系数，h为基层厚度；港丰公路基层施工中间采用6米的铝合金，横向拉线来控制，两边采用厚度乘松方系数来控制（对于第一层平整度较好的，第二层可以直接采用设计标高加上松方来控制，此法不精确，易出现因局部坑槽或波浪造成平整度较差）。
松铺系数的检测，取三个桩号，用钢尺横向量三个定点（4m、8m、12m），用水准仪首先测量底基层标高，摊铺后松方标高，碾压后标高，利用高差得到松铺系数，并及时进行复核，以确保二灰碎石标高控制准确。
4、路平石测量
如果说二灰碎石尽量控制在1.5cm以内的话，那么路平石最大误差必须控制在5mm左右，那么如何才能达到呢？
首先要精确放线每10m一点并控制在1cm以内，对平石摆放位置最好全部采用全站仪坐标法放样，计算可以但具体实施不太可能，所以介绍一下简单放线的方法：
（强调一点平石放线必须使用50m钢尺还有若干小钢卷尺）
a、直线段放样
根据计算平石位置坐标用全站仪可以40m打一点，然后拉钢尺量取后加密，对路面边缘的平石放样点采用直角三角形法确定，当尺长不够时，可以用两把钢尺进行交汇。
b、圆曲线放样
全站仪可以每20m打1点，然后根据圆曲线半径计算10m位置弦切距，用钢尺量取即可，对路面边缘的平石放样点，半径较大时也可以采用近似直角三角形法，当半径较小时，可以利用如图所示的a+b+c，准确放样。
a
bc
c、缓和曲线放样
对于缓和曲线放样比较难控制，最好全部用全站仪，但太多不方便，介绍一种经验法：
先要用全站仪放样中心要5m打1点，因为缓和曲线也不是太长，然后固定中心，两头旋转根据宽度大体先定边线，然后用一条细绳子，进行拟合，划出一条边界线，即可。
实践证明这种方法不仅线形美观，而且速度较快。
D、平石标高测量
按照设计或者说施工程序，应该是二灰碎石结束后，视天气情况，一般在25℃以上，养生5天即可进行沥青下封层施工，然后进行平石施工放样，但考虑到二灰碎石一旦成型，强度较高，摆放平石位置不容易挖动，所以我们港丰公路采用与二灰碎石NO.2复测相结合的方法，就是在NO.2施工结束后立即放样打点测量，不仅节省时间，而且便于整体控制路面高程。
讲解一下如何快速计算平石放样标高。
并简单举例介绍：
其实在放样平石的过程中，我们会遇到好多实际问题，比如临时增加左转弯车道放样，平交口的放样等等，并且在不同的施工阶段都要结合实地条件，都会有不同的测量放线方法，以后大家体会。
5、沥青砼测量
沥青放样同二灰碎石放样类似，不过现在一般在沥青施工前，平石施工都已完毕，直接按平石厚度控制即可，所以很少测量。
这里主要讲一下简易平交口放样。
（用以下几种方法分别介绍港丰公路二○四平交口放样）后附图：
A、切线支距法
B、三角形法
C、坐标法
D、偏角法
从以上施工测量中，我们就能看出测量方法其实多种多样，关键是我们测量人员要能够根据实际情况灵活选用方法，做到既快又准。
最后我想谈一点：
对于测量人员来说实地测量固然重要，可是一个有经验的老师傅可能比一个本科生应用自如，但我觉得那仅仅是操作，作为我们路桥专业人员来说，不仅要能够实地操作自如，而且要能够吃透图纸，精通计算有关测量方面的知识。
（一）四等水准测量：
用水准测量方法测定高差hAB。
的原理如图2-1所示，在A、B两点上竖立水准尺，并在A、B两点之间安置—架可以得到水平视线的仪器即水准仪，设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N，过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。
因为BC的高度就是A、B两点之间的高差hAB。
一．每一站的观测顺序
后视水准尺黑面，使圆水准器气泡居中，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺黑面，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺红面，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数；
后视水准尺红面，转动微顿螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
这样的观测顺序简称为“后一前一前一后’。
其优点是可以大大减弱仪器下沉误差的影响。
四等水准测量每站观测顺序可为：
“后一后一前一前”。
二．测站计算与检核
（1）视距计算
前、后视距差，三等水准测量，不得超过3m，四等水准测量，不得超过5m。
前、后视距累积差，三等水准测量，不得超过6m，四等水准测量，不得超过10m。
（2）同一水准尺红、黑面中丝读数的检核
同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差K（4.687或4.787），三等水准测量，不得超过2mdR，四等水准溯量，不得超过3a3m。
（3）计算黑面、红面的高差
三等水准测量，不得超过3mm，四等水准测量，不得超过5mm。
式内0.100为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米（m）为单位。
（4）计算平均高差
三.四等水准测量限差及四等水准测量观测手簿
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