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1、公路、铁路线路测量,土木工程测量 第14章,14-1 公路、铁路线路测量概述 14-2 新线初测 14-3 新线定测 14-4 圆曲线及其测设 14-5 圆曲线加缓和曲线及其测设 14-6 线路施工测量,第14章 公路、铁路线路测量,【知识点】初测导线及其化算、基平、中平、中线测量、圆曲线及其测设、缓和曲线、圆曲线加缓和曲线的测设、纵断面测量、横断面测量。 【重点】新线初测的基本工作、新线定测的基本工作、曲线测设。 【难点】圆曲线加缓和曲线的测设。,14-1 公路、铁路线路测量概述,线路测量：是指铁路、公路、管道等线状构筑物 在勘测、设计和施工等阶段所进行的各种测量工作。 新建公路、铁路的建设
2、阶段及其测量工作1方案研究阶段在中、小比例尺地形图上确定线路可行的路线， 初步选定一些重要技术标准,如线路等级、限制坡度、 牵引种类、运输能力等,提出多个初步方案。测绘工作为方案研究提供中、小比例尺地形图。,新建公路、铁路的建设阶段及其测量工作,2初步设计阶段（亦称纸上定线）根据水文地质勘查资料在大比例尺带状地形图上确定线路中心线位置, 经过经济、技术比较在多个初步方案中确定一个最优方案；同时确定线路等级、限制坡度、最小半径等主要技术参数。初测：是为初步设计提供详细的地面资料而进行 的测绘工作,其主要任务是：沿线建立控制点和测绘大比例尺带状地形图。,新建公路、铁路的建设阶段及其测量工作,3施工
3、图设计阶段施工图设计是根据定测所提供的资料,对线路全线和所有个体工程做出详细设计,并提供工程数量、施工图和施工图预算。该阶段的主要工作是对道路进行纵断面设计和路基设计,对桥涵、隧道、车站、档土墙等做出施工图设计。定测是为施工图设计提供详细的地面资料而进行的测绘工作,其主要任务是把业已批准的初步设计方案的线路中线测设到地面,并进行线路纵断面和横断面测量；对个别工点测绘大比例尺地形图。,新建公路、铁路的建设阶段及其测量工作,4、施工阶段当施工图设计阶段的设计方案得到批准和招投 标阶段完成后，新建项目进入施工阶段，路基、桥 梁、隧道、站场开始全面修建。施工测量在该阶段为公路、铁路施工提供指导 和质量
4、检查，并在竣工前、后进行竣工测量，为道 路的最后贯通和修建、改造提供可靠依据。,14-2 新线初测,新线初测的主要工作：选点插旗 选点插旗导线测量 GPS平面控制高程测量 GPS高程控制测绘大比例尺带状地形图 GPS-RTK测图决定着线路的基本走向 ，工作至关重要 。,一、选点插旗,在野外用红白旗标出线路的实地向，并在选定的线路转折点和长直线的转点处用木桩定点位，用旗子标示，为导线测量及各专业调查指出行进方向。通常大旗点亦为导线点，选点时要考虑线路的基本走向，还要便于测角、量距及地形测绘。,二、导线测量及其相关计算,1、导线选点原则:1）尽量接近线路中线位置，大桥及复杂中桥和隧道口附近、严重地
5、质不良地段以及越岭垭口均应设点； 2）地层稳固、便于保存； 3）视野开阔、方便 测绘；,二、导线测量及其相关计算,1、导线选点原则:4）导线边长以不短于50米、不大于400米为宜。采用光电测距仪测距时,导线边长不受限制。为测图方便，应在长导线边上加设转点，转点间的距离应不大于400米。导线点的点号自起点起依顺序编写，点号之前冠以“C”字表示初测导线。如“6”,则表示第6号初测导线点。,2、导线测量,导线测量的目的是沿线建立图根平面控制，目前常用的方法是全站仪光电导线和GPS-RTK。水平角测量及其精度：使用J2或J6经纬仪用测回法测水平角观测一测 回，两半测回之间要变动度盘位置，角度较差在 1
6、5（J2）或30（J6）以内时，取平均数作 为观测结果。使用全站仪测角时，其测角精度应与 相应经纬仪精度匹配。,导线边长的量测与精度,3、导线联测及精度检验,导线的起、终点及每隔30公里应与国家大地点 （三角点、导线点、级军控点）或其他不低于四等的大地点、GPS点进行联测。当与国家平面控制点联测困难时,应在导线的起点、终点和不远于30公里的导线点上用天文测量方法或用陀螺经纬仪,测定导线边的真北方位角,以控制角度误差的积累。,在下图中,在导线点A上测得的A1边的真方位角为AN，在导线点B上测得的BC边的真方位角为AK ，它们分别是根据A点和B点上的真北方向测定的。,推算BC边的坐标方位角：BC边
7、上的计算真方位角AK 式中 子午线收敛角； A、B两点的平均纬度；AA点的经度； BB点的经度； （当B点在A点之东时, 取正号；反之,取负号。 ）,角度闭合差为：角度闭合差限差：对于只有方向控制的导线,方位角的闭合差不得超过 （n为折角的个数）。若线路导线已与国家平面控制点联测构成附合导线时,其方位角的闭合差不应超过 。注意：在与国家控制点联测进行检核时,要检查控制点与检核线路的起算点是否处于同一投影带内,否则应先换带计算,然后进行检核计算。,导线的两化改正和长度精度检核,当初测导线与国家控制点联测进行坐标检核 时，应首先将导线测量成果（地球自然表面）化算 到大地水准面上，然后再归化到高斯投
8、影面上，才 能与国家控制点坐标进行比较检核，这项工作称为 导线的两化改正。先将坐标增量的总和改化至大地水准面上，再 将大地水准面上的坐标增量的总和化算至高斯投影 面上。 导线全长的绝对闭合差和相对闭合差计算 要在两化改正后再进行计算，K1/4000（角度 平差）或K1/2000（角度不平差） 。,导线的两化改正,经过两化改正后的坐标增量总和为式中 、 高 斯平面上纵、横坐标增量的总和,以米为单位；、 导线纵、横坐标增量的总和,以米为单位； Hm导线的平均高程,以公里计； R地球的平均曲率半径，以公里计。,坐标换带计算,初测导线与国家控制点联测时,当导线点与联测的国家控制点处于两个投影带时,必须
9、先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核。 坐标换带包括:6带与6带的坐标互换6带与3带的坐标互换等。坐标换带公式：基本公式分严密公式和近似公式。,坐标换带计算,坐标换带表： 六度带高斯、克吕格坐标换带表和三度带高斯、克吕格坐标换带表，每种都有表和简表。使用严密公式或表换带其结果的最大误差不超过1mm；当采用近似公式或简表换带时，其结果精度不超过1m。 软件换带：专用换带计算软件可供换带计算使用。,三、高程测量,初测阶段高程测量的任务及目的：水准点高程测量：设置沿线水准基点,建立高程控 制系统； 中桩高程测量：测量中桩（导线桩、加桩地形和 地质显著变化处所钉设的桩橛）高程，为测图建立高 程
10、控制系统。高程系统：1985年国家高程基准方法：,1、水准点高程测量,水准点设置：以“BM”字头顺序编号水准点应沿线路布设,做到方便实用，利于保存。一般地段每隔约2km设置-个水准点,工程复杂地段每隔约1km就应设置一个水准点。水准点最好设在距线路中心线l00m范围内。,水准点宜设在基岩上、坚固稳定的建筑物上或埋设混凝土桩 联测：应不远于30km与国家水准点或相当于国家等级水准点联测一次；形成附合水准路线，以检验测量成果并进行闭合差调整。,1）水准测量方法,水准点水准测量精度：水准测量精度按下表要求,表14-2 五等水准测量精度,R为测段长度，L为附合路线长度,F为环线长度,单位均为km。,1
11、）水准测量方法,水准测量方法：采用一组往返或两台 水准仪并测的方法。尺读数估至mm,高差较差在限差内取其平均值。,水准仪精度不应低于S3级；水准尺宜使用整体式 板尺，其分划线应经过检定,每米平均分划线真长 与名义长度之差,不得超过0.5mm。,跨河水准测量方法： 如下图,在河(谷)两侧大致等高处设置转点A、B及置镜点C、D,并使AC BD=1520m。往测程序: 1) C点置镜, 先测A点读数a1 , 后测B点读数b1 , 测完B点后,应尽快渡河(越谷) , hAB= h1= a1 - b1 ； 2) D点置镜,先测A点读数a2 (在观测A点时不许再调焦)。后测B点读数b2， hAB= h2=
12、 a2 b2 ；取均值hAB,返测程序: 与往测相反。往返测两转点的高差互差在限差内时取均值。,2）光电测距三角高程测量,可与平面导线测量合并进行,即导线边长测量、水准点高程测量和中桩高程测量一次完成。 初测导线的导线点应作为高程转点,高程转点间或转点与水准点间的距离和竖直角必须往返观测,斜距应加气象改正,高差可不加球气差改正,最后采用往返观测的平均值。 在测量时应尽可能缩短往返测量的时间间隔：往返观测的平均高差可以削减大地折光系数K对高差的影响,但无法完全抵消。力求使往返测在同一气象条件（温度、湿度及大气压力等）下完成，使K值的变化达到最小。,2）光电三角高程测量,若单独进行中桩光电三角高程
13、测量时，其路线必须起闭于已知水准点，并符合中桩水准测量的闭合差限差和检测限差要求。 中桩光电三角高程测量应满足表14-4的要求，其中距离和竖直角可单向正镜观测两次（两次之间应改变反射镜高度）, 也可单向观测一测回，两次或半测回之差在限差以内时取平均值。,光电三角高程水准点的设置、限差及检测限差应符合水准测量要求。测量时技术要求如下表。,表14-3 水准点光电三角高程测量技术要求,注：D为光电测距边长度（km）。,2、中桩高程测量,1）水准测量方法中桩水准测量在水准点水准测量完成后进行。所 用水准仪应不低于S10级。从已经设置的水准基点开始,沿导线进行中桩水准 测量,最后附合于相邻的另一个水准点
14、上,形成附合 水准路线，限差小于 mm ,L以km为单位；检测已测测段限差为100mm。 中桩水准测量应把导线点做为高程转点,高程取位至mm；中桩高程取位至cm。,2)中桩光电三角高程测量,中桩光电三角高程测量可与导线边长测量、水准 点高程测量同时进行。往返测尽可能地缩短往返测的间隔时间，“宜在 同一气象条件下完成” ；中桩光电三角高程测量只须单向测量。中桩高程测量宜在水准点高程测量的返测后进行。若单独进行中桩光电三角高程测量时，其高程路 线应起闭于水准点，限差小于 mm , L以km为单位；检测已测测段限差为100mm。,中桩光电三角高程测量应满足下表要求。,表14-4 中桩光电三角高程测量
15、观测,四、 地形测量,在平面控制、高程控制完成后按勘测设计的要 求，须沿初测导线测绘比例尺为1：5001：10000 的带状地形图。现在，地形测量一般都用全站仪或GPS-RTK进行 数字测图，其方法详见有关章节。,143新线定测,主要测量工作：线路中线测量、线路纵断面测量、线路横断面测量 一、线路的平面组成和标志公路、铁路线路的平面形状通常由直线和平面曲 线组成，平面曲线主要有圆曲线和缓和曲线。,图14-3 线路的平面组成,线路平面位置用木桩标志 方桩：用做线路中心的控制桩(起点桩、终点桩、 ZD桩、曲线控制桩等),打入地下顶部与地面平齐,并在桩面上钉一小钉,以表示点位。 板桩：用做标志桩和里程桩。 标志桩：标志线路的控制桩，在线路前进方向左侧约0.3 m处打一板桩,露出地面十来厘米，用红油漆写明控制桩的名称及里程。,里程桩(百米桩、公里桩、曲线桩等)标志线路中心 位置。 里程：是指该点离线路起点的距离,线路起点为K 0+000.0。图中的方桩为一个转点(ZD )，编号为31，里程为K 3+402.31，K 3表示3 km；402.31表示公里以下的米数,即注明此桩 离开线路起点的距离 为3 402.31 m。,
