高速公路施工测量讲义附图及计算.ppt

公路施工测量讲义 前 言 各位领导、同事你们好！ 根据公司的领导的要求，我很荣幸的坐在这给大家讲 这一堂课，本人不是专业的老师，可能在讲课的过程 中有点生硬和乏味，也有可能在某些地方讲错的请大 家原谅和及时的指出，谢谢！ 现在我把我接下来要讲课的内容简单的罗列一下，如 果大家对我所讲的内容感兴趣的请认真作一下笔记， 有疑问的地方在私下里我很乐意和大家进行面对面的 进行交流，因为时间的关系我所讲的内容可能比较空 泛，大部分是一些框框，在此请大家原谅！ 今天我主要从六个方面进行介绍公路工程施工测量的 方法和步骤（主要通过本人这几年的工作实践中的总 结）即分为六章，第一章：公路工程施工测量的依据 ，第二章：公路工程施工测量的准备工作，第三章： 公路工程施工控制点的复测和加密，第四章公路工程 路基、底层、基层、面层施工测量，第五章公路工程 施工测量技术，第六章互通式立体交叉匝道的平面放 样 第一章 公路工程施工测量概述 第一节公路工程施工测量的依据 公路工程施工测量就是在公路施工过程中，利用现代测量技术和仪器 设备，依据交通部颁发的有关公路施工技术规范和经过批准的公路施工设 计文件、图纸，在公路施工过程中指导施工队伍进行公路铺筑的测量工作 。实际上公路施工测量就是普通测量技术在公路过程施工中的应用。 依据一：公路路基施工技术规范公路路面基层施工技术规范（简 称规范）； 下面摘录规范中有关施工测量的规定条款，（不详细阐述，只说条款号， ） 公路路基施工技术规范中第3章第2节；公路路面基层施工技术规范 中第3章第4节第3小节。 依据二：业主提供的公路施工设计图表； 业主提供给施工单位的设计文件，其中施工测量方面的有：公路平面总体 设计图、路线纵断面图，路基横断面图、主线路面结构图（路面横断面结 构图）、路基设计表、直线曲线及转角表、曲线要素表、导线点坐标表（埋石点 成果表）、逐桩坐标表以及边沟（排水沟）设计表、路基防护工程数量表（路堑及 路堤）等。 第二节公路工程施工测量的任务 公路工程属于线性工程。所谓公路线性，简言之就是 公路的面貌形象。它是有直线和曲线以及路面宽度、 路堑、路堤等平面和高程要素组成的。 公路工程施工测量的任务就是应用导线测量方法加密 路线平面控制施工导线点，用坐标放样方法来控制公 路的线性外观，用水准测量加密线路施工高程控制水 准点，用水准测量（放样）方法来控制线路的纵向坡 度和横向路拱坡度。从而指导施工人员顺利进行路基 路面的施工，以确保公路工程的质量。 第三节公路工程施工测量的工作内容 公路工程施工测量贯穿公路施工全过程。施工前、施 工中、施工结束都要进行施工测量。根据公路工程施 工程序及进度，公路工程施工测量的工作内容包括： 在施工前 1、根据公路勘测初测导线点，在施工标段现场，结合线路实 际情况加密公路施工导线点； 2、根据公路勘测初测水准点，在施工标段现场，结合线路实 际情况加密公路施工水准点； 在施工过程中 1、根据施工标段加密的施工导线点，在施工过程中用坐标方 样等方法标定线路中桩、边桩等平面点位，以监控线路线形（ 直线及曲线）； 2、根据施工标段加密的施工水准点，在施工过程中采用水准 测量（放样）方法标定线路中桩、边桩高程等，以监控施工中 挖填高度和线路纵向高低以及横向坡度。 在施工结束后（竣工） 根据规范质量标准和道路设计的要求，用经纬仪、全站仪、水 准仪、塔尺、钢尺等仪器工具检测路基路面各部分的宽度、高 程、横坡及中线偏差等几何尺寸。 公路工程施工通常是在一条狭长地带进行，故对测量技术的需 求有其特殊性，但是公路工程施工测量技术并不复杂，均是常 规的易操作的测量技术。然而问题不在于所应用测量技术的简 易，而在于测量技术在线路施工中多次的重复操作，量大而繁 ，尤其是施工中的高程测量，如1km长的公路，每10m测设左中 右三个桩位，则线路每结构层都要测300个点位高程，况且施工 中随时都要补桩，这就要求施工测量员要有足够的耐心和细心 ，工作中千万不可疏忽大意，否则将为公路工程建设造成很大 的损失。 第四节公路工程施工测量对测量技术人员的要求 对于从事公路施工的测量技术人员来说，准确的施工测量是保 证公路施工顺利进行的关键。这就要求测量人员不仅能适应公 路施工专业的特殊性，同时自身必须具备下列素质方面的条件 ，才能满足公路施工的要求（个人认为）。 1、必须具备一定的测量专业知识和实际操作能力。能独挡一 面，独立处理公路施工中遇到的有关测量方面的问题。在任何 艰苦复杂的条件下，都能保证公路施工进度和质量要求。 2、具备一定的路桥施工知识和排水、防护工程施工知识，能 够协助公路施工员处理路桥、涵洞、通道、排水系统、边坡防 护工程等施工中遇到的一些问题。 3、公路工程施工大部分是在野外进行的，条件、环境都比较 艰苦，要求测量人员身体健康，能适应野外生活，适应各种恶 劣的气候，能吃苦、不怕累，能够在艰苦环境下坚持工作，有 敬业奉献精神。 4、要勇于负责，并勇于承担责任，忠诚守信，廉洁奉公，对 于施工中出现的虚假、以次充好等不良行为，要敢于制止，以 确保公路工程的质量。 5、必须具备高度的责任心。公路工程施工测量所作的工作是 公路施工的基础依据，测量工作过程中的任何一点疏忽和差错 ，都将影响施工的进度和质量，造成返工事故，因此施工测量 人员必须要有高度的责任心，工作中要胆大心细，经常校核， 发现问题，及时纠正。 6、现代公路工程施工，机械化程度高，施工速度、进度都很 快，因此要求测量人员必须及时放样。为此，施工测量人员必 须会操作现代先进测量设备全站仪以及可编程的现代小型计算 机，更甚者GPS,，并要求具有熟练操作水准仪的技能。 第二章公路工程施工测量的准备工作 第一节资料收集 通常情况下，公路施工测量应收集的设计文件图表主要有： 1、公路平面总体设计图即路线平面图（路线地形图上设计的 公路平面形状图）。 2、路线纵断面图。 3、路基横断面图。 4、路面横断面结构图（也叫路面结构图）。 5、路基设计表。 6、直线、曲线及转角表。 7、埋石点成果表（包括导线点成果表、水准点成果表）。 8、逐桩坐标表。 9、路基标准横断面图。 第二节现场勘察 在施工队伍进驻施工现场后，技术人员应全面熟悉设计图表文 件，在此基础上还应到施工现场勘察核对，其主要内容包括： 1、搞清施工标段线路起点里程桩和终点里程桩的实地位置以 及该标段四周地貌概况，以确定取土、弃土运输便道的位置及 制定临时排水措施等。 2、对照路线设计纵断面及横断面图察看沿线地形，搞清挖方 、填方地段。 3、查看公路沿线平面控制点位、交点点位和高程控制水准点 位的实地位置完好程度，各点通视情况能否满足放样需要。 4、查看公路设计定测时的中线桩点位情况，为恢复中桩作准 备。 5、考察该施工标段沿线应加密的施工导线、施工水准点的实 地位置，并拟定联测已知导线点、水准点的方案。 6、考察沿线盖板涵、通道、圆管涵、桥梁等附属构造物实地 现状，拟定放样方案。 经过实地勘察，如发现施工现场存在于设计图表文件不符的内 容，应及时向业主或监理报告，并根据施工现场实况，拟定施 工测量方案。 第三节全面熟悉设计图表 规范规定：“公路路基施工必须按照已批准的设计文件进行” ，因此，在取得公路施工设计图表以后，必须对有关施工测量 的那部分图表全面熟悉，做到心中有数，以便施工测量工作的 顺利进行。 一、全面熟悉“公路平面总体设计图” 二、全面熟悉“路线纵断面图” 三、全面熟悉 “路线纵断面图”上竖曲线、超高缓和曲线的形式 四、全面熟悉“路基横断面图” 五、全面熟悉“路面横断面结构图” 六、全面熟悉“路基设计表” 七、全面熟悉“埋石点成果表” 八、全面熟悉“直线曲线及转角表” 九、全面熟悉“逐桩坐标表” 综合上述，经过对各种图表的分析，一定要掌握如下要点： 1、路面宽度、路基施工宽度、底基层施工宽度、基层施工宽 度等。 2、线路纵坡度、横坡度、填方边坡坡度、挖方边坡坡度等。 3、变坡点所在的桩号、高程。 4、竖曲线要素：半径、切线长度及外距、相邻直线的纵坡。 5、圆曲线要素：半径、切线长度、曲线长度、外距以及ZY,曲 中、圆直的桩号及坐标值。 6、缓和曲线起点、终点桩号及坐标值，超高段设定的最大横 坡度。 7、施工段的已知导线点、水准点编号及实地位置可利用程度 。 8、该施工段的线性：直线还是曲线。 9、该施工段全长，挖、填方段起终点里程桩号。 10、路面结构层各层的厚度。 11、该施工段内交点桩号、坐标、交点间距、交点边的方位角 。 12、该施工段线路“逐桩坐标”等。 只有掌握了这些内容，才能顺利的开展施工测量工作，才能指 导线路施工的顺利进行，也才能保证线路施工的质量。 第四节公路工程施工测量的仪器设备及材料准备 一、公路施工测量的仪器 全站仪：用于导线测量，坐标放样； 水准仪：用于水准测量，高程放样； 经纬仪配测距仪：用于导线测量，坐标放样； 对讲机：用于放样联络； 二、公路施工测量的量具 量具：钢尺（30-50m）、皮尺（30-50m）、小钢尺、可编程的计 算器。 标尺：水准尺（双面）一对或塔尺（3m或5m）、尺垫、坡度尺 （控制边坡）。 三、公路施工测量的材料 材料：木桩或竹签、铁钉（钢钉）、记号笔（油性）、白灰、 红布、铁锤、油漆、细绳、钢钳等。 四、测量仪器的检验校正 测量仪器在使用前应进行检验和校正。 特别是水准仪使用前一定要进行水准管轴平行于视准轴的检验 、校正。因为公路施工从施工开始到竣工，从路基到底基层、 基层、沥青路面（或水泥混凝土路面），每施工一层都要频繁 的使用水准仪测设标高，而测设标高的方法，则是采用前视法 ，这样测点距仪器常为不等距，因此水准仪必须满足这一条件 ，才能减小或清除因不等距而引起的高程误差。下面为了方便 工作，现将水准仪i角检验，校正方法介绍一下，书面不做过多 的板术。 五、其他准备 进驻现场后，应立即对收集的资料进行实地勘察核对，在弄清 实地挖填方段的现状以及施工段导线点、水准点实地情况后， 便着手进行施工场地清理工作。此时施工测量的首要任务就是 对施工段的控制点进行复测和加密，并着手施工放样数据的准 备。在这一切工作准备好以后，便可进行施工线路的放样，随 后便开始施工段的开挖和填筑工作。另外我们还可绘制如a、 施工进度一览图b、施工控制点平面图c、施工天气一览表d、并 特别注意要记好每天的施工日志。 第三章公路工程施工控制点的复测和加密 第一节公路工程施工控制点的概述 公路工程施工控制点包括平面控制导线点和高程控制 水准点。导线点是公路施工过程中控制公路线性平面 位置的重要依据；水准点的公路施工过程中控制公路 路线高低的主要依据。也就是说，导线点的任务是把 设计图上的“公路线性”放样到实地，水准点的任务 是把设计图上“公路路线的高低”放样到实地。随后 ，施工队伍根据这个“放样”进行施工。由此可知， 公路施工控制点对保证施工进度和工程质量有着密切 的关系。因此，施工过程中应妥善保护这些点位，一 旦发现损坏，必须立即恢复。 公路工程是在一狭长的地带施工的，根据这一特点，公路施工 的平面控制系统一般采用导线法布设；高程控制系统采用水准 测量方法建立。施工单位所用的导线点、水准点的成果是由业 主提供的，它是在设计勘测阶段布设的。所以施工单位进驻工 地后，应到实地对这些点位认真勘察核实。一般来说，从路线 勘察设计到路基正式开始施工，间隔时间都比较长，这期间在 路线勘察设计阶段所布设的导线点、交点、转点、水准点难免 损坏丢失。为了保证施工精度，满足施工需要，必须对业主提 供的控制点进行复测和加密。 第二节导线点的复测和加密 施工导线点的加密前应对公路勘察设计定测阶段所布设的导线 点进行复测。导线点的复测必须按照公路路基施工技术规范 中有关条款规定的复测方法、复测仪器、复测精度等执行（ 前面以讲术）。在这我将重点讲述导线点的加密。 加密导线点的目的是为便于线路平面位置的放样，并保证施工 精度。公路施工实践告诉我们，在公路施工过程中，需要多次 恢复路线中桩及边桩，因为施工中每天都有可能破坏这些桩位 ，这就需要在挖填一定高度后，重新放桩以保证路线线形。 在施工标段，布设合理的导线点位，能够方便而又准确的恢复 中桩、边桩。公路施工实践证明，公路勘察设计阶段所布设的 交点、导线点位在其分布和数量上都不能满足施工现场的需要 。因此施工单位必须根据所施工标段的实际需要和实际地形来 加密导线点。我们把加密的导线点称为施工导线点，有的也称 为临时导线点。 施工导线点的加密原则是从整体到局部，从高级到低级。因此 施工导线点的起终点必须是设计单位提供的导线坐标成果。 根据规范对加密导线点的要求，结合公路工程施工测量实践经 验，下面介绍施工导线点的选点、布设方案、测设方法和计算 方法。 一、施工导线点的选点要求 1、通视良好。实践中，施工导线点位一般都选在路堑堑顶的 适当位置以及路线结构物附近，不易受施工干扰处。所布设的 导线点既要保证导线点间能够通视，又要保证牢固。 2、点位桩的编号要醒目，易识别。 3、便于架设仪器，方便观测员操作。 二、加密施工导线点的原则 1、公路工程施工测量与其他测量工作一样，也 必须遵循由高级到低级的原则，即必须从设计 单位提供的导线点到施工导线点。 2、施工导线点的坐标系统必须与设计单位提供 的导线点的坐标系统一致。 3、施工导线点起终点必须是设计单位提供的导 线点，其测定结果的限差，应符合规范要求。 4、施工导线点的测量精度必须满足施工放样精 度，公路施工放样精度是依据规范规定的验收 限差确定的。规范规定的质量标准见下表。 土（石）方路基允许偏差 项次检查项目 允许偏差 高速公路 、一级公 路 其它公路 1中线偏位（mm） 50 100 2宽度（mm） 不小于设计值 施工导线点的密度应满足施工放样的需要。实践证明，放样点 若距控制点远，则放样不方便，且误差也大。放样时应一站到 位，放样视距不宜超过500m。 三、施工导线点的测设 1、施工导线点的测设方案 选择施工导线点的测设方案，应考虑如下因素： （1）、施工标段已知导线点的利用，及其相互间的通视情况 ；前后相邻标段导线点分布情况（利于选用与相邻导线点联测 方案）。 （2）、施工标段的地形特征及障碍物影响通视情况。 （3）、施工放样点的需求。 适用于公路工程加密导线点的方案有： （1）附合导线。 （2）闭特殊合导线。 （3）支导线。 当施工标段只有一组起始数据时，可考虑选用闭合导线；当施 工标段有两组起始数据时，可考虑选用附合导线；当需要，例 如涵洞放样等可考虑选用支导线。 所谓一组起始数据即一条导线边两个导线点的坐标已知；两组 起始数据即两条不相邻的导线边四个导线点的坐标已知。 2、施工导线点的测设方法 导线测量实际上就是测量相互连接折线的夹角和边长，简言之 就是测距和测角。 图a附合导线 图abc分别是附和导线、闭合导线、支导线，只要用全站仪测出图 中的转角和各边的边长，然后通过计算便可求得各导线点的坐 标（全站仪、测距仪的操作请祥见各类仪器的说明书，在这不 多说了）。其中注意边长为平距，如测出的为斜边时应进行平 距改算。 图c支导线 图b闭合导线 为了提高测量的精度，我们应根据实际需要和现场条 件出发，为了减少测量误差对放样点的影响，我们一 方面可适当增加控制点的密度，缩小控制距离，这样 即方便放样，又可提高精度；另一方面，在测量施工 控制导线时，必须满足规范对导线点的测量精度： 角度闭合差（）为16n，n是测点数； 坐标相对闭合差为1/10000。 由于观测角和边长不可避免的存有，所以计算结果就 有角度闭合差和纵横坐标闭合差。用这种带有误差的 坐标增量计算出来的导线点坐标也就存在有误差。为 了消除这些误差，就要对观测角和坐标增量进行改正 ，这种改正工作就叫做导线测量平差计算。 导线平差计算有严密平差和近似平差两种方法。公路 施工导线测量采用近似平差方法。 所谓导线测量近似平差，是将角度闭合差平均分配于各观测角 ，然后用平差角和导线边（平距）计算坐标增量，再对坐标增 量进行改正，最后求得各导线点的最后坐标。 导线平差的目的，就是为了消除测角、测边误差，并在平差后 使测量结果的精度有一定的提高。具体的计算过程就不详细的 阐述了，在这提醒大家一点在进行内业计算前一定要对外业导 线测量记录手簿要进行200%的检查，保证所用数据准确无误。 第三节水准点的复测和加密 一、施工水准点的选点的要求 1、施工水准点的密度：施工水准点的密度应保证只架设一次 仪器就可以放出或测量出所需要的高程。公路施工实践告诉我 们，在一个测站上水准测量前后视距最好控制在80m，超过80m 则要转站才能继续往前测，如果多次转下去，误差便会因积累 而增大，因此从实际出发，同时又为了能保证测量精度，施工 水准点间距最好在160m范围内，在纵坡较大地段，水准点间距 可根据实际地形缩短。施工实践证明，根据上述要求加密的水 准点，完全可以满足施工进度的需要，同时又为高程施工放样 带来了很大的方便；由于放样距离较近，也就保证了精度满足 规范要求。 2、施工水准点位布设地点：公路施工实践中，加密施工水 准点位一般是布设在填方路段两侧20m范围内的高地上，与 挖方段交接的山坡脚（适宜高填方）等易于保存的地方。当 路基工程基本完成，挖方段的排水沟或坡脚砌体也已施工完 毕，水准点位可布设在其水泥抹面上。埋设好的水准点要作 好点标记，方便以后使用。 3、施工水准点应埋设牢固，并妥善保护。施工实践证明， 施工水准点自开工到竣工验收都发挥作用，所以点位一定要 牢固。 4、施工水准点位的编号要醒目、清晰、易识别。 二、施工水准点的测设 1、加密施工水准点的原则 （1）加密施工水准点必须遵循由高级到低级的原则， 即必须从设计单位提供的水准点到施工水准点。 （2）施工水准点高程系统必须与设计单位提供的高程系统一 致，不得自行选择高程系统。 （3）施工水准点的起终点必须是设计单位提供的水准点，其 测定结果的限差应附和规范要求。 （4）施工水准点的测量精度必须满足高程放样精度。 （5）施工水准点的密度应能满足高程放样的需要。实践证明 ，若放样点距水准控制点远，则测量误差大；故一站就应放出 所需点位的高程，测量视距宜控制在80m以内。 2、施工水准点的测量方案 选择施工水准点的测量方案，应考虑如下因素： （1）施工标段已知水准点的利用情况，前后相邻标段水准点 的分布情况（利于选用与相邻标段水准点闭合方案）。 （2）施工标段挖方段、填方段情况。施工初期先加密填方段 施工水准点，随后挖方段工程进展，再在挖方段增设施工水准 点。 （3）施工工程放样的需求。 根据施工规范，结合实测经验，适用于公路工程加密水准点的 施工方案有： （1）附和水准路线。 （2）闭合水准路线。 （3）复测水准路线，即往返测水准路线（支水准路线）。 一般应采用上两种。 3、施工水准点的测量方法 施工水准点的高程用水准测量方法测定。水准测量就是利用水 准仪、水准尺或塔尺测定点间高差的方法。只要知道一点的高 程，就可计算出另外一点的高程。普通测量常用的水准测量方 法有中间法、向前法（前视法）和复合水准测量法。 根据公路施工特征，一般用复合水准测量方法来加密施工高程 控制点。 4、水准测量的注意事项 水准测量操作简单，易学易会易操作，并且是高程控制中的最 精确的方法，用水准测量方法测出的高程比任何其它方法（例 如三角高程方法）精度都高，所以在各类工程施工中都采用此 法控制高程。但是要快而准确的测出高精度的水准成果也并不 容易，对于新手来说更易出错，工作中的粗心，大意和疏忽， 都会发生错误，为工程建设带来损失，例如附和气泡没有完全 吻合、尺子立的不垂直或前倾或后倒，立尺点变动等都会使测 量结果产生错误。因此，在进行水准测量时，应集中精力、仔 细认真。为了保证水准测量的质量，在进行水准测量作业时应 特别注意： （1）两点间应为偶数站，且前后视距应保持大致相等。 （2）仪器安置一定要稳妥，在松散的地方架设仪器，脚架 一定要踩牢。来回走动照准标尺读数时不要碰动脚架。架设 仪器尽量避免骑腿，随时检查脚腿螺旋有没有拧紧。 （3）测设施工控制水准线路，最好适用3m双面水准尺一对 。用这种尺子，可当站校核所测两点高差是否正确。 （4）扶尺员一定要把尺子立在点位上，且要垂直，为避免 尺子前后倾倒，左右歪斜，可在尺边挂垂球控制。 （5）读数时要果断、要稳、要准，切不可三心二意拿不定 主张，而且不准凑数。 （6）转点要选在坚硬牢固处，若用尺垫一定要踩牢，转动 尺面要提起尺子。 （7）用塔尺进行水准测量时，一定要每节到位，测量过程 中要经常检查抽出的尺有没有降落。 （8）读数后必须立刻记在手簿上，不应记在心中或随便什 么纸上，不准靠回忆补记。记录要整洁、清晰、真实。记错 应重新记录，不得涂改。 （9）转站时，一定要检查本站记录，计算正确无误后才可 挪动仪器迁站。 （10）为了避免仪器接受日晒，测量时尽量打伞。盛夏正午 不宜进行水准测量。 5、施工水准点的测量精度 施工水准点是施工高程放样的依据。只有保证了施工水准点的 精度，才能保证施工高程放样的精度。所以应从施工放样的实 际需要出发，为了满足高程放样精度，一方面我们可以适当合 理的增加施工水准点的密度，应保证只架设一次仪器，就能放 出或测出所需点的高程，这样，水准控制点与放样点的距离不 应超过80m，既方便放样操作又能保证放样精度；另一方面， 在测量施工水准控制路线时，必须满足规范规定的水准点闭合 差： 高速、一级公路为20Lmm，L为水准路线长度，以km计。对 于支水准路线L 取单里程长度。 二级一下公路为30Lmm ，L为水准路线长度，以km计。 三、施工水准路线的计算 公路工程施工实践中，施工水准测量计算采用水准近似平差法 。在这不详细介绍了，只简单的介绍一下其计算步骤： 1、仔细认真检查外业各项记录和高差计算值，如发现问题， 应查明原因予以纠正。 2、绘制外业测量水准线路草图，在草图上注明已知水准点名 及高程，注明各相邻点间的实测高差和距离，标明水准线路测 量往返测方向。 3、在草图上进行水准线路平差计算。 4、编制水准点成果表。 第四章公路工程路基、底基层及基层、面层施工测量 在这对具体的施工测量技术不做讲述，在第五章里我将详细介 绍，关于公路工程路基、底基层、基层、面层、桥涵施工测量 主要介绍一下具体我们的工作任务： 一、路基施工测量的任务： 1、按照设计要求，在施工现场监控线路的外貌形状：直线形 ，曲线形，超高形等。 2、按照设计要求，在施工现场监控路基宽度、坡脚、堑顶。 3、按照设计要求，在施工现场监控线路高低起伏、纵坡、横 坡、指导挖、填高度，使其达到设计标高。从而避免盲目施工 及超挖填及欠挖填。 二、底基层、基层、面层施工测量的任务： 1、控制线路外形尺寸，满足设计单位对路基以上各结构层的 平面位置要求。 2、控制线路纵断高程、横断高程（横坡）、厚度、路面平整 度，满足设计单位对路基以上个结构层的高程位置的要求。 简而言之，底基层、基层和路面层的施工测量就是控制这些层 面的平面位置和高程。 第五章公路工程施工测量技术 公路工程施工放样的主要任务是利用测量技术将设计图纸上的 工程结构物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工过程 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。 在公路工程中，工程结构物主要指路基、路面、桥涵、隧道及 其附属结构物和排水构造物。在路基施工前，通过测量放样确 定路线的中线桩、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；在桥涵施工前，通过测量放样确定基坑 开挖、敦台的施工位置；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来实现的。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，精确的测量放样能准确控制施工质量和节约成本。因此， 施工放样是工程施工过程中的重要一环，它贯穿工程施工的全 过程。为此作为施工技术人员必须掌握好施工测量及放样的技 术。 随着社会的发展进步，现在公路施工测量放样中全站仪及自动 安平水准仪的已经很是普及，平面点的放样一般情况下均采用 坐标放样，只要在放样前将所需放样点位的坐标计算出来和掌 握全站仪的使用，就已不存在任何问题；高程放样就更为简单 了。在这我就不再多说了，下面主要向大家介绍几点关于计算 的问题和容易出错的问题。 一、平面直角坐标换算的方法 如下图所示，设XP 、YP为P点在国家控制网坐标系中的坐标； x1P 、y1P为p点在工程独立控制网坐标系中的坐标；X0 、Y0为工 程独立坐标系原点0在国家坐标系中的坐标；为两坐标系 坐标轴的夹角。 如果一条边 PM在国家坐标系中的坐标方位角为A，而在工程独立坐标系中的 坐标方位角为，则可按下式计算： A-a 当由工程独立坐标系中的坐标（x1P 、y1P）换算到国家坐标系中的坐标（XP 、YP）时，其换算共式为 XPx1Pcosy1PsinX0 YPx1Psiny1PcosY0 当有国家坐标系换算到独立坐标系时，也可以使用上式。换算时应将式中 的XP 、YP与 x1P 、y1P 互换，并且a- A。 M A XP P YP Y0 Y0 X0 X Y O1 y1P x1P y1 二、公路工程施工平面、高程控制的精度要求 三边网主要精度要求 等级 平均边长 （km） 测距中误 差（mm ） 测距相对 中误差（ mm） 备注 二等 9 36 1/25万 三等 4.5 30 1/15万 四等 2 20 1/10万 一级小三 边 1 20 1/4万 二级小三 边 0.5 20 1/2万 导线测量主要技术要 求 等级 附和导线长 度（km） 平均边长 （ m） 每边测 距中 误差（mm ） 测角中误差 （） 备注 三等 30 2000 18 1.5 1/55000 四等 20 1000 18 2.5 1/35000 一级 10 500 15 5 1/14000 二级 5 400 15 8 1/6000 三级 2 200 15 12 1/2000 公路平面控制等级 等级 路线 桥梁 隧道 二等三角 5000m的特大 桥 三等三角、导线 2000-5000m的特 大桥 四等三角、导线 高速公路、一级 公路 1000-2000m的特 大桥 特长隧道 一级小三角、导 线 二级及二级以下 公路 500-1000m的特 大桥 长隧道 二级小三角、导 线 三级及三级以下 公路 500m的大、中 桥 中隧道 三级导线 三级及三级以下 公路 注：（1）三级以下公路，在设备 等条件受限制时，方可采用三级导线 。 （2）大型互通式立交桥、服务区等工点，可参照相应的公路等级采用。 各等级水准测量的主要技术要求 等级 每千米高差中数中 误差（mm） 往返较差、附和或 闭合差（mm） 偶然中误 差 偶然中误 差 平原微丘 区 山岭重丘 区 三 3 6 12L 3.5N 四 5 10 20L 6.0N 五 8 16 30L 注：L为水准点间或附和及闭合环线的路线长度（ km）；n为测站数 光电测距三角高程测量的主要技术要求 等级 测距边 测回数 竖直角测回数 指标差较 差（） 竖直角较 差（） 对向观 测高差较 差（mm ） 附和或闭 合差（ mm） 三丝法 中丝法 四 对向2 3 7 7 40D 20D 五 1 1 2 10 10 60D 30D 注：D为光电测 距边长 度（km） 三、平面控制测量的方法 平面控制测量的方法除了我们常用的导线测量方法之外，我们通过利用先 进的测量仪器也可通过其它简便的方法进行测量，下面介绍集中交会法。 （1）测角交会法 1、前方交会法 （1）按坐标正算公式计算P点的坐标 XP=XADAPCOSAP YP=YADAPSINAP 或 XP=XBDBPCOSBP YP=YBDBPSINBP A（XA,YA ） B（XB,YB ） P 前方交会法 （2）按余切公式计算P点的坐标 XP= （XAcotXBcotYAYB）/（cot+cot） XP= （YAcotYBcotXAXB）/（cot+cot） 在运用此式计算时，三角形的点号A、B、P应按逆时针排列， 其中A、B为已知点，P为未知点。为了校核外业观测成果，并 提高未知点的精度，一般应布设成三个或四个已知点的前方交 会。 对于测角交会，交会角的大小会影响P点的定位精度。交会 角最好接近90，一般不应小于30或大于120。 2、侧方交会 侧方交会法与前方交会法所不同的是，所测的两个角中，有一 个角是在未知点上测的的。也即、角，我们只需算出角 （180），就可以按照前方交会法进行了。 3、后方交会 如下图所示，后方交会法是仅仅在未知点P点上设站，向三个 已知点A、B、C进行观测，测出水平角、，根据A、B、C 三点的坐标和、角，即可计算出P点的坐标。 根据已知点的坐标和观测角度计算cot cot（YC-YB）cot-(YA-YC) cot-(XA-XB)/（XC-XB）cot-(XA-XC) cot-(YA-YB) 根据已知点的坐标和观测角及cot计算参数N N=（YC-YB）（cotcot）（XAXB）（1cotcot） N=（YA-YC）（cotcot）（XAXC）（1cotcot） 计算两个N值作为检核。 计算P点的坐标 xPxCN/（1cot2） yPyCNcot/（1cot2 ） AB P C AB P 后方交会 注意：后方交会中，过三个已知点所构成的圆称为危险圆 如上图所示，未知点p位于危险圆上，所测的的角、均保 持不变，故p点坐标为不定解。即使p点不再危险圆上，但距离 危险圆较近，计算出的p点的误差也会较大。因此在实际工作 中应多加重视。为了检核和提高p点的精度，通常在未知点p上 向4个已知点进行观测，做两个后方交会的p点的坐标进行取平 均值。 （2）距离交会法 由于全站仪在测量工作中的广泛利用，于测角交会一样，距离 交会法也可获得较高的精度。如下图所示 AB C P P 危险圆 由于A、B两点的坐标已知，AB边的方位角AB和边长S可通过 坐标反算求得，由余玄定理可得： Aarccos（s2b2a2）/2sb） 而ApABA 于是XP=XAbcosAp YP=YAbsinAp 为了检核和提高p点的精度，通常采用三边交会法，分成两组 进行计算取其平均值。 四、公路平曲线简介 所有公路平曲线都是有直线、缓和曲线、圆曲线进行组合而行 成的，主要类型有： A B P a b S 距离交会法 （1）单交点平曲线 包括单圆曲线、对称式带缓和曲线的圆曲 线和非对称式缓和曲线的圆曲线。 （2）虚交点平曲线 虚交点平曲线的类型和单交点一样，但计 算时应注意虚交点的形式。常见的虚交点包括两点虚交点、三 点虚交点、四点虚交点等。 （3）复曲线 复曲线包括两种：一种是主曲线和副曲线之间没 有缓和曲线段；第二中是主曲线和副曲线之间带有缓和曲线段 。 （4）凸曲线 凸曲线是两段缓和曲线段直接对接，在两段缓和 曲线之间没有圆曲线段。 （5）回头曲线 回头曲线有三种基形式：圆心角小于180的 小头线、圆心角等于180的平头线和圆心角大于180的大头 线。 五、卵型曲线上施工控制桩的坐标计算 卵型曲线有前后两条曲线组成，前曲线的第一缓和曲线段和后 曲线的第二缓和曲线段单独设置，前后曲线之间插入一段缓和 曲线。 下面主要讲述中间插入的不完整缓和曲线上的坐标计算。 在计算前后曲线间的缓和曲线上任意点的坐标有两种情况，一 是R1R2,中间缓和曲线沿路线前进的方向曲率半径逐渐减小； 二是R1R2,中间缓和曲线沿路线前进方向曲率半径逐渐增大。 考虑这两种情况，引进符号函数： 第一种情况R1R2 ： 中间缓和曲线段上p3的坐标计算。 如下图所示，Q为回线线的起点，0为过YH1的切线与所夹水 平角，中间缓和段的长度为Lf前曲线的第一缓和段长度为Ls1,前 曲线的圆曲线长为Ly1，后曲线的第二缓和段长度为Ls2。 SGN（R1-R2）= 1 （R1-R20） 0 （R1-R20） 1 （R1-R20） 中间缓和曲线曲率变化率的C计算： CABS（ Lf R1R2/（R1-R2） 式中：Lf中间缓和曲线长 R1、R2分别为前圆曲线和后圆曲线的半径。 计算0： 0Ls1/2R1 0=0 式中：前曲线圆曲线所对圆心角，Ly1/R1 0HY1的切线角； 0过HY1的切线与路线导线所夹角； ZH JDA JDB X Y HZ YH2 HY2 P3 2 YH1 Q B A 0 HY1 0 Ly1前圆曲线的曲线长，Ly1YH1的桩号HY1的桩号。 计算p3点在ZH为坐标原点，以ZHJDA 方向为X轴正方向，以过 ZH的曲率半径方向为Y轴正方向的XY坐标系中的坐标： X=X0AcosTBsinT; Y=Y0AsinTBcosT; A=( ll0)（l5l50）/40C2; B=（l3l20）/6C（l7l70）/336C3; T=0l20/2C 式中：X0， Y0YH1在XY坐标系中的坐标； l0YH1到Q点的曲线长，l0C/R1 lP3点到Q点的曲线长，lP3桩号YH1桩号l0。 第二种情况R1R2 计算式雷同。 虚拟测站法放样中线 A B C D P a b a0 b0 六、虚拟测站法放样中线 在涵洞、分离式立交等工程构造物施工放样中， 有时按设计文件上给出的中心桩号进行放样时， 在实地放出的位置不一定正好是水沟中间或路线 交叉的中心，有时相差很大，往往要试算很多次 ，才能放出准确的位置。如果采用虚拟测站法则 可以一次性准确的确定这些构造物的中心位置。 如下图所示，架设予放样路线中心CD与某条道路 的中心线交点为P，现在要求精确放出P点的位置 并求出P点的桩号。第一种情况，设CD为直线段。 在被交道路中心线上选择两点a、b（或a1、b1）， 在A点设站测定a、b两点的坐标，假设为a（Xa,Ya） 、b（Xb,Y b ） 则被交道路中心线的方程为： Y Ya=k（XXa） （a） k为中心线的斜率。 设CD直线的方程为： Y Y0=ka（XXa） （b） 由上两式就可求出P点的坐标，由P点的坐标即可在A点设站放 出P点的位置，同时可求得P点的桩号。 第二中情况，设CD段为圆曲线。 由曲线上任意点的坐标（Xi，Yi）和曲线的半径R，可得圆曲线 的方程为： （XXi）2（YYi）2R2 （c） 将（a）式和（b）式联立求解可的P点的坐标，再求桩号。 第三中情况，设CD段为缓和曲线 同直线段和圆曲线段一样，将（a）式代入缓和曲线的坐标表 达式中即可求得交点P的坐标和桩号。由于缓和曲线的坐标表 达式是高次方程，所以不能直接求出解的坐标，必须采用二次 插值法或二分法进行求解。 七、道路加