道路勘测实习指导书.docx
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道路勘测实习指导书
道路勘测实习指导书
东南大学交通学院
2012.8
第一章实习组织与安排
一、实习目的
《道路勘测设计》是道路桥梁与渡河、交通工程等专业的专业主干课程，该课程的任务是使学生掌握道路路线勘测、设计的基本理论与方法，能够对道路的平面、纵断面、横断面进行综合设计，为学习后续课程和从事实际工作打下基础。
由于该课程是实践性很强的综合性课程，为了使学生更好地掌握道路勘测设计的方法，加深对理论知识的了解，勘测实习是必不可少的教学环节。
通过实习，使学生能够较全面地掌握道路勘测设计的程序、外业勘测与内业设计的内容与方法、外业勘测与内业设计的关系、道路设计文件的编制方法，提高学生的实际操作能力以及熟练运用道路辅助设计软件的能力，使学生能够熟练应用全站仪、水准仪、经纬仪等常规测量仪器和工具，并掌握利用GPS进行放样的方法。
另外通过实习，培养学生的组织能力、团结协作的能力以及吃苦耐劳的精神。
二、实习任务
勘测实习的任务是在给定的起点和终点之间，按照已定的技术标准，结合地形、地质及其他沿线条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，在实地定出路中线的确切位置，并进行详细测量和调查，最终完成道路的平面、纵断面、横断面设计，并计算路基土石方。
三、技术要求
本次实习分组进行，每组独立完成1km至2km的一条道路的勘测设计工作，道路等级为三级公路，设计速度为40km/h。
四、实习时间
道路勘测实习的程序和进度应依据实际情况制定。
既要保证在规定的时间内完成测量实习任务，又要注意保质保量地做好每一环节的工作，在实施中遇到雨、雪等恶劣天气时，还要做到灵活调整，以使实习工作能够顺利进行。
本次实习时间为3周：
2012.8.21~2012.9.7，其中野外实习2周，内业设计1周，具体实践安排如表1所示。
表1道路勘测实习计划安排
实习内容
实习时间
外
业
勘
测
选线、定线
2
中桩放样
3
水平测量
2
横断面测量
2
外业调查
1
内
业
设
计
手工进行平、纵、横设计及土石方计算
2
熟悉DICAD道路辅助设计软件
2
应用DICAD进行平、纵、横设计及土石方计算
2
整理设计文件和实习报告
2
合计
18
五、实习地点
本次实习地点为江苏省句容市下蜀林场，地理位置东经119°14’，北纬31°59’，北靠下蜀乡，西部和南部与亭子乡毗连。
属北亚热带季风气候，气候特点是：
干湿寒暑四季分明，光照充足，水热资源丰富，森林覆盖率高达73%。
全场可分为低山、丘陵和谷地三种地形。
场内武岐山最高峰海拔377.8m，空青山322.6m，丘陵区一般100m左右，谷地75m，相对高差302.8m，属低山丘陵区。
现为南京林业大学实习林场及东南大学道路勘测实习基地。
本次实习主要是在原有的林场消防道路的基础上，按新建道路的标准完成一条三级公路。
根据实习的需要，路线带范围内进行导线测量时，导线点的坐标可采用独立坐标体系，无需与国家导线点进行联测。
六、实习分组及工作要求
为了保证实习效果，本次实习分组进行（实习小组与就餐小组一致），每组10名同学，每个组独立进行一条道路的勘测设计工作，每个组也可根据工作内容再分小组，不同小组的工作内容必须进行轮换，即每个同学必须参与实习过程的每一个环节。
各实习小组的野外记录、内业图表等各项资料采取签核制度，即记录、绘图、制表、校核者均应签名，与实际工作做法一致，若发现错误应及时报告，不得擅自涂改原始记录。
七、测量实习仪器和工具的准备
（一）测量实习仪器和工具的领取
在道路勘测实习中，要做各种测量工作，不同的工作往往需要使用不同的仪器。
测量小组可根据测量方法配备仪器和工具。
每个实习组仪器的配备见表2所示，如有可能每组配备仪器，条件不具备也可各组交替使用仪器。
表2道路勘测实习仪器配备汇总表
仪具名称
单位
选线
测角
中桩
水平
横断面及调查
合计
全站仪
架
1
1
经纬仪
架
1
1
2
水准仪
架
2
2
罗盘仪
架
1
1
手水准
只
2
2
望远镜
副
1
1
对讲机
对
1
1
2
塔尺
支
2
2
尺垫
个
4
4
花杆
根
6
2
6
4
18
钢卷尺
盘
1
1
2
测伞
把
1
1
测钎
套
1
1
方向架
架
1
1
2
斧子
把
1
1
计算器
个
1
1
2
4
测设用表
套
1
1
2
地形图例
本
1
1
木桩
根
200
200
写桩笔
个
2
2
三角板
套
1
1
小钢钉
盒
1
1
（二）测量仪器检验与校正
初次领取仪器后，首先应认真对照清单仔细清点仪器和工具的数量，核对编号，发现问题及时提出解决，然后对仪器进行检查。
整个野外实习期间，所测设仪器都将由每个实习小组自行收拾保护，各小组组长应做好每日仪器检查维护的工作。
1.仪器的一般性检查
⑴仪器检查
仪器应表面无碰伤、盖板及部件结合整齐，密封性好；仪器与三脚架连接稳固无松动；仪器转动灵活，制、微动螺旋工作良好；水准器状态良好。
望远镜对光清晰、目镜调焦螺旋使用正常；读数窗成像清晰。
全站仪等电子仪器除上述检查外，还需检查操作键盘的按键功能是否正常，反应是否灵敏；信号及信息显示是否清晰、完整，功能是否正常。
⑵三脚架检查
三脚架是否伸缩灵活自如；脚架紧固螺旋功能正常。
⑶水准尺检查
水准尺尺身平直；水准尺尺面分划清晰。
⑷反射棱镜检查
反射棱镜镜面完整无裂痕；反射棱镜与安装设备配套。
2.仪器的检验与校正
水准仪的检验与校正、经纬仪的检验与校正、全站仪的检验与校正均可参照《工程测量》一书或咨询各实习小组指导老师。
注：
1、《道路勘测设计》、《工程测量》等教材以及相关规范、计算器、草稿纸等请同学们自备。
第二章外业勘测内容与方法
道路外业勘测根据工作的内容不同一般包括选线、中桩、水平测量、横断面、外业调查。
为了提高工作效率，实习过程中可根据工作内容分小组进行。
一、选线
道路选线是一个涉及面广、影响因素众多、政策性和技术性都很强的工作。
它是由片到线，由粗到细的过程，是逐步具体化、逐步补充修改和提高的过程。
选线是整个外业勘测的核心，其它作业组都是根据它所插定的路线位置开展测量工作的。
在选线之前，应该首先进行现场踏勘，了解起终点间的道路走向及地形、地物、水文地质情况，以便在选线时能够综合考虑多方面的因素。
1、导线测量
为方便道路测设工作，需要在路线带范围内布设导线点，导线点设置的原则为既有利于路线测设，又便于长久保存。
根据工程测量的方法进行导线测量，并进行平差分析。
2、选线
选线的主要任务是：
确定道路的走向和总体布局，具体确定道路的交点位置并选定圆曲线半径和缓和曲线长度。
本次实习地点为平原微丘地形，选线的具体方法如下：
（1）、前点----插控制点
前点一般由1-2人担任。
其主要工作是：
根据路线走向，确定路线的控制点，并插上花杆，供后面定线参考。
（2）、中点-----以点定线
中点一般有2人担任。
根据前点所插的控制点，根据技术标准，结合前后线形、地形及其它条件，用花杆穿出一条条导线。
（3）、后点——以线交点
后点一般需要3个人。
前面已经用花杆穿出了一条条导线，每两导线相交则存在一个交点，这个交点就是路线交点的位置。
在确定交点位置时，要结合前后线形和地形地物条件反复调整，最后用钉桩的方法将交点固定，并画出交点位置的草图，以便后续作业组能够顺利找到交点的位置。
（4）、拟定圆曲线半径和缓和曲线长度
定出交点的位置以后，根据技术标准，拟定交点处的圆曲线半径和缓和曲线长度。
二、中桩
中桩的任务是根据实地布设的导线点，测量交点的坐标，根据交点坐标、圆曲线半径和缓和曲线长度计算逐桩坐标，在现场钉设中桩。
本次实习，桩距要求为一般情况下直线上每50m一个桩，曲线上每20m一个桩。
结合现行的实际做法，本次中桩采用全站仪和GPS（RTK）两种方法进行放样。
（一）全站仪放样
1、交点坐标的测量
交点的位置确定以后，可根据周围布设的导线点进行交点坐标的测量。
如图1所示，JD1附近有已经布设的导线点D1和D2，根据D1和D2的坐标即可测量JD1的坐标。
具体测量方法为：
在D1点架设全站仪，输入D1D2的方位角和D1点的坐标，后视D2点，定出D1D2的方向，转动度盘，瞄准目标棱镜点JD1，即可显示JD1的坐标。
同样的方法测出所有交点的坐标。
图1交点坐标测量示意图
2、逐桩坐标的计算
根据测量的各交点的坐标，以及拟定的圆曲线半径和缓和曲线长度，采用道路设计软件DICAD计算曲线要素及主点桩号，并计算生成逐桩坐标表。
如采用手工计算逐桩坐标，则计算如下：
（a）直线段上中桩坐标计算
如图2所示，设交点坐标为JD（XJ，YJ），交点前后直线的方位角分别为A1和A2，则ZH点的坐标：
XZH=XJ+Tcos（A1+180）
YZH=YJ+Tsin（A1+180）
HZ点的坐标：
图2坐标计算示意图
XHZ=XJ+TcosA2
YHZ=YJ+TcosA2
交点前直线上任意点坐标：
X=XJ+（T+ZH-L）cos（A1+180）
Y=YJ+（T+ZH-L）sin（A1+180）
交点后直线上任意点坐标：
X=XJ+（T+L-ZH）cosA2
Y=YJ+（T+L-ZH）sinA2
——其中ZH、HZ表示起、终点里程，L表示
所求桩号的里程。
（b）第一缓和曲线上任意点的坐标：
缓和曲线上任意点的切线支距为
其中：
l——回旋线上任意点至ZH点或HZ点的曲线长
ls——缓和曲线长度
根据坐标变换，可求得第一缓和曲线上任意点的坐标为：
（c）圆曲线内任意点的坐标：
由HY到YH时：
其中：
l——圆曲线内任意点至HY点的曲线长
XHY、YHY——HY点的坐标
由YH到HY时：
（d）第二缓和曲线内任意点坐标：
如果交点处的圆曲线半径较大，无需设置缓和曲线，这时，设圆曲线起、终点的坐标分别为ZY（XZY，YZY）、YZ（XYZ,YYZ）,则
XZY=XJ+Tcos（A1+180）
YZY=YJ+Tsin（A1+180）
XYZ=XJ+TcosA2
YYZ=YJ+TcosA2
圆曲线上任意点的坐标为：
3、中桩放样
求出逐桩后，采用全站仪进行中桩放样，全站仪放样有两种方法：
极坐标法和坐标法。
如图3所示，M为路线上要放出的某一点，导1和导2为M点周围的导线点。
图3全站仪放样示意图
极坐标放样的方法：
根据导1和导2以及M点的坐标，则可计算出导2导1的方位角和导2M的方位角，根据两导线的方位角算出它们之间的夹角，再根据坐标算出导2M的距离。
在导2架设全站仪，后视导1，根据夹角和距离放出M点的位置，也可根据方位角和距离放出M点位置。
坐标放样的方法：
在导2点架仪器，后视导1点，输入导2、导1点的坐标,定出导2导1的方向。
输入待测点坐标M（XM，YM），转动照准头使水平角为0°00'00″，完成点M定向。
置反射镜于M点附近，当面板上的数显示为0.000时，即为M点的精确点位。
4、钉设中桩
需要钉设的中桩包括：
路线的起始点桩、公里桩、百米桩、平曲线主点桩、桥梁隧道中轴线控制桩以及根据地形、地物需要设置的加桩等。
直线路线上中桩的桩距一般为50m。
位于曲线上的中桩间距一般为20m，但当平曲线半径为30—60m，缓和曲线长为30—50m时，桩距不应大于10m；当平曲线半径及缓和曲线长小于30m或用回头曲线时，桩距不应大于5m。
此外，在下列地点应设加桩：
①路线范围内纵向与横向地形有显著变化处；
②与水渠、管道、电讯线、电力线等交叉或干扰地段起、终点；
③与既有公路、铁路、便道交叉处；
④病害地段的起、终点；
⑤拆迁建筑物处；
⑥占用耕地及经济林的起、终点；
⑦小桥涵中心及大、中桥、隧道的两端。
所有的桩均应采用实习队统一提供的标准桩，不可随意采用其他形式的桩。
每个中桩应写明桩号，曲线主点桩还应写桩名。
为了便于找桩和避免漏桩，所有中桩应按每公里在背面编号，中桩的书写常用红油漆或油笔。
在丈量过程中，出现桩号与实际里程不符的现象叫断链。
断链的原因有很多，但主要有两种：
一种是由于计算和丈量发生错误造成的；另一种则是由于局部改线、分段测量等客观原因造成的。
断链有“长链”和“短链”之分，当路线桩号长于地面实际里程时叫短链，反之则叫长链。
其桩号写法举例如下：
长链：
G3+110=3+105.21长链4.79m
短链:
G3+157=3+207短链50m
所有断链桩号应填在“总里程及断链桩号表”上，考虑断链桩号的影响，路线的总里程应为：
路线总里程=终点桩里程+Σ长链-Σ短链
（二）、GPS-RTK放样
GPS-RTK技术因其高效率、高精度、操作简便等优点，在道路测量中已被广泛应用。
GPS-RTK系统由基准站和流动站组成。
基准站通过数据链实时将采集的载波相位观测量及测站坐标改正信息一同发送给流动站，基准站在接收GPS信号并进行载波相位测量的同时,通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站，移动站通过数据链接收来自基准站的数据,然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行实时处理,实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手薄将提示测量人员纪录该点的三维坐标及其精度，具体过程如图4所示。
图4GPS-RTK系统的工作原理
GPS-RTK中桩放样的步骤：
1、输入数据
将计算出的路线起、终点坐标以及曲线半径、转角等数据输入GPS-RTK的电子手簿。
2、设置基准站
基准站应设置在上空开阔，没有强电磁干扰，多路径误差影响小的控制点上，架设好基准站和天线，打开接收机进行点校正工作。
采用点校正方法建立坐标转换方式。
3、设置流动站
打开接收机，选择RTK测量方式，流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时也接收来自基准站的数据，进行处理获得流动站的三维WGS-84坐标，通过与基准站相同的坐标转换参数将WGS-84坐标转换成相应坐标。
4、中线放样测量
选择“放样”选项，进行放样测量作业，系统软件会自动根据输入到RTK电子手簿中的放样点的坐标，定出放样点的位置。
5、数据采集
当流动站到达放样点后，整平流动站天线，使放样点位置和天线中心位置重合，按“测量”键对放样点进行数据采集工作。
用GPS-RTK系统采集数据时，包括中桩的高程数据，如果采用1+3的模式，即1各基准站，3个流动站，还可同时测量中桩两侧横断面地面线各点的坐标和高程，使后面的水平测量和横断面测量工作大大简化。
（三）、网络RTK技术平台CORS
JSCORS是江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统的简称。
其在江苏省内建立了一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的全球导航卫星系统GNSS综合信息服务网，把GNSS这一项高新技术综合应用于大地测量、工程测量、气象测量、地震测量、地面沉降测量、精确导航等领域。
JSCORS采用Leica的主辅站技术MAC；MAC技术使用的是单差散射和非散射相位改正数形成压缩的差分信息，首先从连续运行参考站传输数据到辅助参考站，系统估计参考站的双差模糊度，计算主参考站和辅参考站间的单差空间相关误差。
流动站按自定义控件相关误差区域模型计算本站与各个参考站的空间相关误差，然后系统改正流动站的相位观测值并将高精度的差分信号发送给流动站，以此得到高精度的定位坐标。
基本原理：
MAC使用单差散射（Disperse）和非散射（Non-disperse）相位改正数形成压缩的差分信息
图5主辅站技术MAC（MasterAuxiliaryConcept）
本次道路勘察测量实习汲取2010年下蜀林场GPS—RTK使用经验与不足，采用NetworkRTK——JSCORS系统，其主要优点如下：
1、解算速度快、定位精度高、且分布均匀；
图6
2、覆盖面积大、成本低廉。
图7
三、水平测量
水平测量的任务是通过对路线中线各中桩高程进行测量，并沿线设置临时水准点，为路线纵断面和横断面设计和施工提供高程资料。
水平组通常由6人组成,分基平和中平两个组。
中平主要对各中桩进行水准测量，基平则主要是设置临时水准点并进行交点高程的测量。
当导线测角采用光电测距仪时，可不设基平组，其任务由导线测角组代替。
水平测量主要工作内容和要求如下：
1、水准点的设置
水准点的高程应引用国家水准点，并争取沿线联测，形成闭合导线。
采用假定高程时，假定高程应尽量与实际高程接近，可借助于1：
10000或1：
50000军用地图进行假定。
水准点沿线布设，应有足够的数量，平原微丘区间距为1—2km；山岭重丘区间距为0.5～1.0km。
在大桥、隧道、垭口及其它大型构造物所在处应增设水准点。
水准点应设在测设方便、牢固可靠的地点。
设置的水准点应在记录本上绘出草图，并记录位置及所对应的路线的桩号，以便编制“水准点表”。
2、基平测量
基平测量应采用不低于S3级的水准仪，采用一组往返或两组单程测量。
其高程闭合差应满足±30
mm（ι为单程水准路线长度，以公里计），符合精度要求时取平均值。
水准点附合、闭合及检测限差亦应满足上述精度要求。
测量时的视线长度，一般不大于150m，当跨越河谷时可增至200m。
3、中平测量
中平测量可使用S10级的水准仪采用单程进行。
水准路线应起、闭于水准点，其限差为±50
mm。
中桩高程取位至厘米，其检测限差为±10cm。
导线点检测限差为±5cm。
四、横断面
横断面作业的主要任务是：
在实地逐桩测量每个中桩在路线的横向（法向方向）的地表起伏变化情况，并画出横断面的地面线。
路线横断面测量主要是为路基横断面设计、土石方计算及今后的施工放样提供资料。
1、横断面方向的确定
要进行横断面测量，必须首先确定横断面的方向。
在直线路段，横断面的方向与路线垂直，而在曲线段，横断面的方向则与该点处曲线的切线相垂直，即法线方向。
直线上的横断面方向，用方向架或经纬仪作垂线确定。
曲线上的横断面方向，根据计算的弦偏角，用弯道求心方向架或经纬仪来确定。
具体方法详见《工程测量学》教材。
2、测量方法
横断面测量以中线地面点即中桩位置为直角坐标原点，分别沿断面方向向两侧施测地面各地形变化特征点间的相对平距和高差，由此点绘出横断面的地面线。
横断面测量方法常用的有：
（1）抬杆法
图8抬杆法
如图5，利用花杆直接测得平距和高差。
此法简便、易行，所以被经常采用，它适用于横向变化较多较大的地段，但由于测站较多，测量和积累误差较大。
（2）手水准法
此法原理与抬杆法相同，仅在测高差时用水平花杆测量，量距仍用皮尺，如图6。
与抬杆法相比，此法精度较高，但不如抬杆法简便，一般多适用于横坡较缓的地段。
图9手水准法
（3）特殊断面的施测方法
在不良地质地段需作大断面图时，可用经纬仪作视距测量和三角高程测量施测断面。
图10交会法图11钓鱼法
对于一些陡岩地段，如图7所示，可用交会法在已定A、B点，用经纬仪或带角手水准测出αA、αB和丈量l，图解交会出C点。
交会时交角不宜太小，距离l应有足够的长度。
对于深沟路段可用钓鱼法施测，如图8所示。
对于高等级公路，应采用经纬仪皮尺法、经纬仪视距法等方法施测。
3、横断面地面线的点绘
横断面地面线的点绘，一般采用现场一边测量一边点绘的方法。
其优点是：
外业不作记录，点绘出的断面图能及时核对，消除差错。
点绘的方法是：
以中桩点为中心，分左右两侧，按测得的各侧相邻地形特征点之间的平距与高差或倾角与斜距等逐一将各特征点点绘在横断面图上，各点连线即构成横断面地面线。
当现场无绘图条件时，也可采用现场记录、室内整理绘图的方法。
其记录的方式见表2。
表2横断面记录格式
左侧
桩号
右侧
…+
……………………………………
K1+240
K1+260
……………………………………
为计算横断面面积的需要，横断面图应点绘在透明方格纸上，点绘时应按桩号的大小先从图的下方到上方，再从左侧到右侧的原则安排断面位置。
绘图的比例一般为1：
200，对有特殊情况需要的断面可采用1：
100，每个断面的地物情况应用文字在适当位置进行简要说明，如图9所示。
图12横断面地面线的简要说明
4、测量精度及测图范围
横断面的检测应用高精度方法进行，其限差规定如下：
高速、一级公路：
高程：
±（
）m
水平距离：
±（
）m
二～四级公路：
高程：
±（
）m
水平距离：
±（
）m
式中：
h----检测点与路线中桩的高差；（m）
l----检测点到路线中桩的水平距离，（m）。
横断面的测量范围，应根据地形、地质、地物及设计需要确定。
一般中线左右宽度不小于20m。
在回头曲线上下线有干扰时，应连通施测。
五、调查组
调查组的工作，主要是根据测设任务的要求，通过对公路所经地区的自然条件和技术经济条件进行调查，为公路选线和内业设计收集原始资料。
调查的主要内容有：
工程地质情况调查、筑路材料情况调查、桥涵调查、概预算资料调查及杂项调查等。
对于旧路改建，还应对原路路况进行调查。
调查组可由2—3人组成综合调查组，也可分小组同时调查。
第三章内业设计内容与方法
内业设计主要是根据外业勘测的资料进行道路平面、纵断面和横断面设计。
本次内业设计要求先用手工做一遍，然后用DICAD辅助设计软件进行设计，出图表文件。
一、平面设计
公路的平面设计在外业勘测的过程中已经完成，对于内业设计主要是将外业勘测中确定的道路平面的位置和尺寸，绘制路线平面图。
1、平面图的绘制
公路路线平面图，其比例一般采用1:
2000，平面图上应标准：
（1）路线在平面上的位置与走向，路线起点、终点里程桩号及百米桩与公里桩的位置（当地形图比例尺较小，路宽无法按比例绘出时，可绘以粗实线来表示路线）；
（2）绘路线弯道，并在转角旁标明转角编号，另于图上空白处列表说明转角序号、偏角大小、平曲线半径、切线长、曲线长、外距以及曲线起、终点里程桩号等。
如果能在表上同时注明超高、加宽和缓和曲线长度，则更方便；
（3）标出沿线水准点的位置、编号和高程；
（4）标明公路排水、桥涵及其它人共构造物的位置、桩号、结构类型和主要尺寸；
（5）与公路、铁路交叉的名称、桩号与处理方式；
（6）在平面图上标明正北方向、比例尺和单位名称。
2、平面设计成果
平面设计要完成的表格主要有直线、曲线及转角表、路线固定表、总里程及断链桩号表。
具体表格见附录。
二、纵断面设计
纵断面设计是对平面设计确定的路线所经地面的纵断面上在高程上定出设计线，其主要内容是正确地采用纵坡坡度，合理地拟定纵坡线的位置与坡长，在设计线的变坡点处设置竖曲线及绘制纵断面图等。
（一）、纵坡
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