公路工程高程施工放样设计方案.docx

1、公路工程高程施工放样设计方案公路工程高程施工放样设计方案一、项目概况1.1项目背景 在交通土木工程中，工程构造物主要指路基、路面、桥涵、隧道及其附属构造物和排水构造物。在路基施工前，通过测量放样确定路线中线桩、公路用地界桩、路堑坡顶、路堤坡脚、边沟等构造物的施工位置；在施工过程中，通过测量放样对工程构造物外形几何尺寸进行控制和检测，及时修正偏差，以准确体现设计意图；在工程竣工后，通过测量对工程进行质量检查和验收。实践证明，精确地测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，施工放样是工程施工过程中的重要一环，它贯穿工程施工全过程。本文对其进行了一些探讨。公路工程施工放样的主要任务是利用测量技

2、术将设计图纸上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据。在施工过程中，检测工程构造物的几何尺寸，以实现从设计图纸到工程实物的质和量的转变。公路工程施工放样的依据是公路工程技术标准，各种构造物的施工技术规、规程、测量规等以及工程设计图纸。测量放样工作应遵循从整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。通过控制测量，建立起平面控制点和高程控制点与工程构造物特征点之间的平面位置和高程的几何联系。以平面控制点的坐标和高程控制点的高程为依据，利用传统测量仪器进行距离、高程和角度的测量放样或者利用全站仪和GPS进行三维坐标放样来确定工程构造物特征点在实地上的空间位置。在放样过程

3、中，工程设计图纸是图解控制点和工程构造物特征点之间几何关系的依据；现行的施工技术规、规程，以及测量规是核查放样结果精度的依据。只有利用精度符合标准的几何数据，才能精确地测定工程构造物特征点的准确位置，以指导施工。1.2项目任务公路施工放样的的主要任务是利用测量技术将设计图纸上的工程构造物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据。在施工过程中，检测工程构造物的几何尺寸，以实现从设计图纸到工程实物的质和量的转变。在交通土木工程中，工程构造物主要指路基、路面、桥涵、隧道及其附属构造物和排水构造物。在路基施工前，通过测量放样确定路线中线桩、公路用地界桩、路堑坡顶、路堤坡脚、边沟等构造物的施工位置

4、。在桥涵施工前，通过测量放样确定基坑开挖、墩台建造的施工位置。在隧道施工前，利用控制测量结果对隧道定向定位等都是通过测量放样实现的。在施工过程中，通过测量放样对工程构造物外形几何尺寸进行控制和检测，及时修正偏差，以准确体现设计意图。在工程竣工后，通过测量对工程进行质量检查和验收。实践证明，精确地测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，施工放样是工程施工过程中的重要一环，它贯穿工程施工全过程。2、技术依据公路工程施工放样的依据是公路工程技术标准，各种构造物的施工技术规、规程、测量规等以及工程设计图纸。测量放样工作应遵循从整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。通过控制测量，

5、建立起平面控制点和高程控制点与工程构造物特征点之间的平面位置和高程的几何联系。以平面控制点的坐标和高程控制点的高程为依据，利用传统测量仪器进行距离、高程和角度的测量放样或者利用全站仪和GPS进行三维坐标放样来确定工程构造物特征点在实地上的空间位置。在放样过程中，工程设计图纸是图解控制点和工程构造物特征点之间几何关系的依据；现行的施工技术规、规程，以及测量规是核查放样结果精度的依据。只有利用精度符合标准的几何数据，才能精确地测定工程构造物特征点的准确位置，以指导施工。三、技术流程3.1-1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

6、离定出终点。（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所示。其计算公式为： （2-1）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25105，为测设时的温度，为钢尺的标准温度（一般为20）；_倾斜改

7、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(2）用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，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

8、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2所示。 图2 3.1-2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。(1）水准测量法如图3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3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。(2

9、）三角高程法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。3.1-3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

10、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和进行点的放样，在这里D和称为放样数据。如图4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4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）

11、角度交会法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5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1、1、2、2。在A、B、C三个控制点上安置经纬仪测设1、1、2、2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围时，可取其重心作为P点的点位。如超限，则应重新交会。 图5 图6(3）距离交会法距离交会法是根据两段已知的距离

12、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6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。(4）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)，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

13、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。 3.1-4中线放样路线中线施工放样就是利用测量仪器和设备，按设计图纸中的各项元素(如公路平纵横元素)和控制点坐标(或路线控制桩)，将公路的“中心线”准确无误地放到实地，指导施工作业，习惯上称为“中线放样”。路线中线施工放样是保证施工质量的一个重要环节。这是一项严肃认真、精确细致的工作，稍有不慎，就有可能发生错误。一旦发生错误而又未能及时发现，就会影响下步工作，影响工作进度，甚至造成损失。因此，要严格按照有关规、规程的要求，对测量数据认真复核检查，不合格的成果一定要返工重测，要一丝不苟，树立质量重于泰山的意识。为确保施工测量质量

14、，在施工前必须对导线控制点和路线控制桩进行复测，施工过程中要定期检查。放样时应尽量使用精良的测量设备，采用先进的测设方法。路线中线施工放样又称为恢复中线，一般有两种方法：用沿线导线控制点放样。用路线控制桩(交点、直圆、圆直等点)放样。 用导线控制点放样中线，放样精度能得到充分的保证。在测量技术飞速发展的今天，测距仪的使用越来越普遍。现在，几乎所有的施工单位都有测距仪或全站仪，因而这种方法得到了广泛的应用，成为恢复中线的主要手段。公路路基施工技术规(JTJ 033-95)规定，对高速公路、一级公路，应用坐标法恢复路线主要控制桩。实际应用中，二级以上的公路勘察设计，均沿路线建有导线控制点，作为首级

15、控制，故可采用导线控制点放样中线。用路线控制桩来恢复中线有两种情况：一是公路两旁没有布设导线控制点，公路中线都是用交点桩号、曲线元素(转角、半径、缓和曲线长)标定，施工单位只有根据路线控制桩来恢复中线，这种情况在修建低等级公路时是常见的；另外一种情况就是由于施工单位没有测距仪，无法利用控制点，也只好利用路线控制桩恢复中线，但这种方法，常用于低等级公路。3.1-5路基横断面放样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

16、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7所示。图 7（2)边坡坡度路基边坡坡度通常以1m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

17、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， （4-1） （2）当加宽缓和段为高次抛物线过渡时， （4-2） 式

18、中：Bjx加宽缓和段任意中桩的加宽值； 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。3.1-6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围、归属和用途，具有保护公路用地不

19、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。3.1-7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：A.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

20、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。B.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8为填方路

21、堤，坡脚桩至中桩的距离为D应为：图8图9为挖方路堑，坡顶桩至中桩的距离为D应为： 图 9 （4-4）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。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10，路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D 下为：图 10 （4-5） （4-6）如图11，路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D 下为：图 11 （4-7） （4-8）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

22、、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。叉因为, 代入式（4-5）、（4-6）、（4-7）、（4-8），简化整理得：路堤坡脚桩至中桩的距离D上、D 下为： （4-9） （4-10）路堑坡顶桩至中桩的距离D上、D 下为： （4-11） （4-12）（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

23、照边坡样板进行放样。（3）机械化施工路基横断面的控制A.路堤边坡与填高的控制方法机械填土时，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。距路肩1m以下的边坡，常按设计宽度每侧多填025m控制；距路肩1m以的边坡，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。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

24、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。B.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。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回收的宽度，防止挖伤边坡或留土过多。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2030cm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。3.1-8路基施工阶段各层次的抄平方法 （1)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

25、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12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 12（2)图13，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。（3)试验路段可得该结构层所对应的松铺系数k。 （4-13） （4-14） （4）结构层松铺厚度的顶面高程为H。 （4-15） 式中：Hd为该结构层底面高程。 图 13（5)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

26、面的高程等于该结构层松铺厚度的顶面高程H。 （6)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。（7）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。3.1-9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14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

27、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 （4-15） （4-16）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。 （4-17）A= （4-18）若A0,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15，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： （4-19） （4-20）式中：B路基宽度；i%路面横坡度。图 14如上同检查路基顶

28、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。3.2-0路面施工的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

29、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。3.2-1路槽的放样如图15，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

30、，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 15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。3.2-2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。（2）桩坐标的计算 如图16，路线中线上任意一点P桩号为Lp,坐标为（XP，YP），切线坐标方位角为切。过P点的法线坐标方位角法按下式计算求得： （5-1）为计算方便，规定法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： （5-