第10章-道桥隧工程测量

1、测量学 第十章 道路桥梁隧道工程测量 193 10-1 道路工程测量概述 道路工程测量也应遵循“先控制后细部”的原则。道路 工程为线形工程，控制网只沿线路方向布设，是一个长度 达数公里、数十公里甚至数百公里而宽度只有数十米或数 百米的狭长带状控制网，并且需要与国家或城市控制网联 测，以纳入统一的大地坐标系统。 传统上用导线布设道路工程的平面控制网，用水准路线 布设高程控制网。全球导航卫星系统（GNSS）技术为道 路测量建立控制网提供了新的方法。 293 道路GNSS控制网 A B C DE 1 23 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三四等控制点 一级控制点 某高速公

2、路中的一段的GNSS控制网图 393 初测 在路线范围内，测绘带状地形图、纵断面图， 收集地质、水文等资料，为初步设计提供依据。 定测 在选定设计方案的路线上进行中线测量、纵、 横断面测量、带状地形图测绘。 为道路工程建立高程控制的路线水准测量称为基平测 量，常用三四等水准测量来建立。GNSS高程测量也可 用于路线测量中的基平测量。 路线勘测一般分为“初测”和“定测”两个阶段。 道路经过定测后进行技术设计，它的平面线型、纵坡、 横断面等已有设计数据和图纸，即可进行道路施工。施工 前和施工中，需要恢复中线、测设路基边桩和竖曲线等。 这些测量工作总称为道路施工测量。以下主要介绍道路定 测和施工测量

3、。 493 ZY QZ YZ ZH QZ HZ 1 11 2 2 2 JD JD ZD ZD1 2 1 2 HY YH 2 2 （具有缓和曲线的圆曲线） （圆曲线） （交点） （交点） （转点） （转点） （右偏角） （左偏角） 1 2 路线前进方向 道路中线的平面几何线型由直线和曲线组成。中线测量 工作主要包括：测设中线上各交点(JD)和转点(ZD)、量距 和钉桩、测量交点上的偏角、测设圆曲线圆曲线和缓和曲线缓和曲线的主 点(直圆ZY,曲中QZ,圆直YZ,圆缓YH,缓圆HY)和细部点等。 ZY 直线和圆曲线连接点 QZ 圆曲线的中点 YZ 圆曲线和直线连接点 YH 圆曲线和缓和曲线连接点 H

4、Y 缓和曲线和圆曲线连接点 593 上图的圆曲线和缓和曲线组成一组反向曲线段上图的圆曲线和缓和曲线组成一组反向曲线段 693 一、路线的交点和转点测设 交点 路线的相邻直线段的相交之点。是详细测设道路 中线的控制点。在初测的带状地形图上进行纸上 定线，设计交点的位置，然后实地测设。 转点 路线直线段上的点。定线测量中，当相邻两交点 互不通视或直线段较长时，每隔2003O0m设一 转点, 以便在交点测量转折角和直线量距时作为 照准和定线的目标。 ()交点测设 图上量得与地物的 关系测设路线交点 (例如用距离交会法) JD10 14.35 16.18 25.44 道路中线 道路中线 交点 房屋 电

5、线杆 793 根据导线点测设路线交点 T3 T4 T5 JD 12 4-5 D 893 穿线法测设路线交点 ZDA ZDB P P P P 1 2 3 4 导线 导线 道路中线 道路中线 导线点 交点 测设的转点不严格在一条直线上。用目估法或经纬仪 视准法定出一条直线，使尽可能靠近这些测设点，这一 工作称为穿线。 测设点P1P2P3P4不在一直线上 导线沿道路中 线布设，可按邻 近的导线点用极 坐标法测设交点。 路线的相邻直线段(AB,CD)用穿线法定出后,可用延长相交法 测设交点(JD)。 方法：将经纬仪安置于B点，瞄准A点，倒转望远镜，在视线方 向上,接近交点JD的概略位置前、后打下两个桩

6、（称为骑马桩） 采用延长直线的“正倒镜分中法” 在该两桩上定出a，b两点， 并钉以小钉,拉上细线； 将经纬仪搬至C点, 后 视D点,同法在交点概 略位置前,后打下两个 骑马桩, 定出c,d两点, 拉上细线；在两条细 线相交处打下木桩 , 并钉以小钉, 得到交 点JD。 D JD A B C 9 93 a b c d 二、路线转折角的测定 路线前进方向 180 右 180左 1093 在路线的交点上，应根据交点前、后的转点测定路线的 转折角。通常测定路线前进方向的右角，用DJ2或DJ6 级经纬仪观测一个测回。按角计算出路线交点处的偏 角，当180时，为右偏角（路线向右转折）， 当180时，为左偏

7、角（路线向左转折）。 最后定出转折角 的分角线方向分角线方向 三、 里程桩的设置 里程桩的作用： 标定路线中线的位置,注明类别和离起点的距离； (例: JD 3+135.12 交点,离起点3135.12m) 测量路线纵、横断面的依据； 便于计算工程量。 6cm6cm (a)(b)(c) (d)(e) 3+150 4+752.80 涵 ZY 3+091.05 JD 3+135.12 40cm 40cm 6cm 2.5cm 11 93 距离为50m整数的整桩 地物加桩(涵洞) 曲线主点桩(ZY)方桩方桩( (标明点位标明点位) ) 扁桩扁桩( (指明方桩所在和性质指明方桩所在和性质) ) 一、 圆

8、曲线主点测设 主点测设元素的计算: LTJ RR R E RL RT 2 ) 1 2 cos 1 ( 2 cos 180 2 tan JD YZZY QZ O TT R R E 2 （交点） （偏角） （切线长） （曲线长） （圆直点）（直圆点） （曲线半径） （圆心） （曲中点） L （外矢距） 1293 切线长 曲线长 外矢距 曲切差 根据主点元素测设圆曲线根据主点元素测设圆曲线 2 2 L QZYZ L ZYQZ TJDZY 桩号桩号 桩号桩号 桩号桩号 YZ 桩号 = JD 桩号+T-J JD YZZY QZ O TT R R E 2 （交点） （偏角） （切线长） （曲线长） （圆直

9、点）（直圆点） （曲线半径） （圆心） （曲中点） L （外矢距） 1393 桩号桩号： 道路中线不经过交点,圆曲线中点和终点的桩号必须从 圆曲线起点的桩号沿曲线的长度推算而得。而交点桩的里 程已由中线测量获得,因此可根据交点的里程桩号及圆曲 线测设元素计算出各主点的里程桩号。 一、 圆曲线主点的测设 1.曲线起点(ZY)的测设 经纬仪安置在JD点,后视相邻交点,按视线方向 测设切线长T，即为ZY点。 2.曲线终点(YZ)的测设 经纬仪前视相邻交点,按视线方向测设切线长T, 即为YZ点。 3.曲线中点(QZ)的测设 测设路线转折角的分角线方向(曲线中点方向), 测设外矢距E,即为QZ点 149

10、3 （用极坐标法测设（用极坐标法测设 方向方向, ,距离）距离） 偏角法测设数据计算:(偏角即弦切角) 细部点P1P2P3P4(整桩),l0整桩间弧长(整弧),l1 ln+1(非整弧) 所对圆心角分别为 0 1 n+1： ZY QZ YZ ZY JD R R R O P P P P P P c c c c c C c C l l l l l l 1 2 3 4 1 2 1 0 0 0 n+1 1 0 2 1 2 0 1 0 0 n+1 n+1l 0 0 0 0 1 1Ci Pi i 180 1 1 R l 180 0 0 R l 180 1 1 R ln n 1593 （一）偏角法(曲线上的细

11、部点为应设置的里程桩) 9316 01 ) 1( 2 1 i i 11 2 1 nn 11 2 1 00 2 1 ii RCsin2 ZY QZ YZ ZY JD R R R O P P P P P P c c c c c C c C l l l l l l 1 2 3 4 1 2 1 0 0 0 n+1 1 0 2 1 2 0 1 0 0 n+1 n+1l 0 0 0 0 1 1Ci Pi i 根据弦切角为同弧所对圆心角之半： 同弧所对的弦长为： 根据弦切角和弦长根据弦切角和弦长, ,以切线为起始方向以切线为起始方向, ,用极坐标法测设用极坐标法测设Pi 9317 曲线里程桩号 相邻桩点弧长

12、 (m) 偏角 弦长C (m) 相邻桩点弦长 c (m) ZY 3+091.05 P1 3+100 P2 3+120 P3 3+140 P4 3+160 YZ 3+175.52 8.95 20.00 20.00 20.00 15.52 00000” 20812” 65441” 114110” 162739” 201000” 0 8.95 28.88 48.61 68.01 82.74 8.95 19.98 19.98 19.98 15.51 QY 3+133.29100500”42.02 表10-1 圆曲线细部点偏角法测设数据(R=120m) l 测设方法：经纬仪(或全站仪)置于ZY点,以JD

13、定向,转过偏 角按短弦c(相邻点距离)测设点位Pi。 ZD ZY QZ JD YZZD 1 2 1 2 3 4 P P P P = 402000 R = 120 m T = 44.072 L = 84.474 E = 7.837 R R A0 6726.442 5672.804 6845.232 5702.005 6846.314 5678.266 6848.320 5634.240 6840.848 5630.604 6821.354 5599.381 6795.454 5565.901 O 521630 3221630 3263254 3360552 1622630 3453850 355

14、1148 23630 圆曲线元素 l = 20.0 923630 402000 0 1893 计算各细部点坐标,置全站仪 于控制点,用极坐标法测设 点位是功效最高的方法。 主点和细部点 坐标计算方法： 1.1.按交点坐标 和圆曲线元素 计算曲线主点 坐标； 2.2.按圆曲线起 点坐标根据偏 角和长弦 C 计算Pi点坐标。 9319 曲线里程桩号偏角 方位角 弦长C (m) 坐标 x(m)y(m) ZY 3+091.05 P1 3+100 P2 3+120 QZ 3+133.29 P3 3+140 P4 3+160 YZ 3+175.52 00000” 20812” 65441” 100500”

15、 114110” 162739” 201000” 521630” 542442” 591111” 622130” 635740” 684409” 722630” 8.95 28.88 42.02 48.61 68.01 82.74 6821.35 6826.56 6836.15 6840.85 6842.69 6846.02 6846.31 5599.38 5606.66 5624.18 5636.60 5643.06 5662.76 5678.27 表10-2 圆曲线细部点坐标计算(按偏角和长弦) 一、缓和曲线计算 R r = r = R JD ZY QZ QZ YH HZ YZ HY ZH

16、 O O R R 缓和曲线 缓和曲线 圆曲线 2093 车辆在平面线型为圆曲线的公路或铁路上行驶，会产生离 心力,正比于车速,反比于曲线的半径。离心力影响行车安 全，须用公路外侧超高或铁路 外轨超高使车辆向曲线内 侧倾斜来抵消这 种离心力。超高 不应突然产生， 因此需要在直线 段与曲线段之间 插入一段“缓和缓和 曲线曲线“作为过渡。 2193 曲 线 部 分 的 路 基 横 断 面 （一）缓和曲线的理论 ZH HY QZ YH HZ R O JD p p m m T ls ls 2 E r = r = o o o r = R Rrll rl l C r iSi ii i i , ,0 ClRl

17、r Sii 22 93 圆曲线半径 R 缓和曲线半径 r = R 缓和曲线弧长 l i 缓和曲线全长 l S 任意常数C 缓和曲线的 数学关系式： r =R r = 8 半径与弧 长成反比 缓和曲线和圆曲线的独立坐标系 = ZH HY R O r X Y = R r r i j i o d I J x x y y dx dy dl l l o i i j j i j i j R dl lR l r dl d S i i ii l S i S i l i lR l dl lR l d 0 2 0 2 R lS 2 0 R ll Sj j 0 23 93 为了求得缓和曲线长度与点位的关系,建立以Z

18、H为原点, 以切线方向为纵轴的独立坐标系。 为缓和曲线上任一点的 切线方位角 o 为HY点的切线方位角, j 为圆曲线点的切线方位角 缓和曲线缓和曲线 圆曲线 = ZH HY R O r X Y = R r r i j i o d I J x x y y dx dy dl l l o i i j j i j i j R i i ly lx sindd cosdd ! 5! 3 sin ! 4! 2 1cos 53 42 ii ii ii i 33 73 22 5 3366 40 S i S i i S i ii lR l lR l y lR l lx 2493 缓和曲线点坐标：缓和曲线点坐标：

19、 93 25 ZH HY QZ YH HZ R O JD p p m m T ls ls 2 E r = r = o o o r = R HYHY点坐标：点坐标： 圆曲线点坐标：圆曲线点坐标： 切垂距：切垂距： 内移距：内移距： 2 3 2402R ll m SS R l p S 24 2 pRy mRx jj jj )cos1 ( sin 3 42 2 3 3366 40 R l R l y R l lx SS e S Se 9326 2 tan)( pRmT RpRE 2 sec)( )2( 0 RLC S lRL2)2( 0 缓和曲线原素的计算公式： 切线长 外矢距 圆曲线长曲线全长 曲

20、线独立坐标与大地坐标的变换： cossin sincos 0 0 iii iii yxYY yxXX 式中：Xi Yi为大地坐标, Xo Yo为ZH或HZ点坐标, xi yi 为 独立坐标系坐标。 输入：交点桩号坐标，前后视 转点坐标，曲线设计数据，测 设数据，输出数据文件名 曲线元素计算，主点桩号及 及坐标计算 缓和曲线及圆曲线细部点的 中桩及边桩坐标计算 绘制具有缓和曲线的圆曲线 桩位全图 曲线设计数据及测设数据 文件输出 2793 在AutoCAD系统软件中，用Visual-LISP语言编制“具有 缓和曲线的圆曲线计算程序”(E-CURVE.LSP )，有计算、 绘图和数据文件输出功能，

21、其框图如下： *原程序在本CD-ROM “7.工程测量LISP程序及应用” 2893 JD ZD(b) ZD(f) ZH QZ HZ HY YH 1140.11 1478.97 1309.54 1324.66 1210.11 1408.97 苏嘉高速（曲线-24） 设计数据： R = 250m Ls = 70m 曲线元素： T = 184.55m E = 42.03m Lc = 198.87m L = 338.87m = 613711 o = 80117 W = 50m 2993 *路线中桩及边桩的坐标输出见书附CD-ROM “7.工程测量LISP程序及应用” 10-5 路线纵横断面测量 一、

22、 路线纵断面测量 （一）基平测量 高程控制测量（按四等水准测量） （二）中平测量 按桩号依次测定中桩的地面高程(路线 水准测量,两端附合于基平水准点) 0+000 0+050 0+100 0+108(ZY) 0+120 0+140 0+160 0+180 0+200 0+221(QZ) 0+240 BM.1 TP2 测 站 1 测 站 2 TP1 路 线 水 准 进 行 方 向 3093 9331 （三）全站仪路线纵断面测量 在道路工程测量中，应用全站仪的三维坐标测量和测 设的方法，在测设道路中桩的同时，测定其高程，并自 动记录这些点的桩号和三维坐标等。这些数据可与计算 机联机通讯，实现路线测

23、量的自动化和路线纵断面图的 机助成图。 （四）纵断面图的绘制及施工量计算 纵断面图是以中桩的里程为横坐标、以其高程为纵坐标 而绘制的。常用的里程比例尺有15000、l2000 和 l1000几种。为了明显地表示地面起伏，一般取高程比 例尺比里程比例尺大10倍或20倍。例如里程比例尺用 11000时，则高程比例尺取1100 或 l50。 道路设计纵断面 坡 度 与 距 离 设 计 高 程 地 面 高 程 填 挖 土 填 挖 桩 号 直 线 与 曲 线 0+000 +050 +100 +108 +120 +140 +160 +180 +200 +221 +240 +260 +280 +300 +3

24、20 +335 +350 +384 +391 +400 JD : 0+221.70 =10 50R =1200 T =113.78L =226.90 E =5.39 (右 ) 1 0.39 0.59 0.01 0.53 0.58 0.70 0.40 0.18 0.31 0.14 0.33 0.06 0.01 0.02 0.03 0.23 0.43 0.30 0.35 0.31 12.89 12.50 12.61 13.20 13.89 13.90 13.48 14.01 13.60 14.18 15.16 14.46 15.14 14.74 14.8415.02 14.46 14.77 14.

25、65 14.51 14.60 14.27 14.08 14.02 14.0114.02 13.99 14.02 13.79 14.02 13.59 14.02 14.0014.02 14.32 14.02 14.37 14.02 14.33 14.02 1.40 180 1.25 80 0 140 11 12 13 14 15 16 BM.1高 程 12.314 0+050左 侧 电 杆 右 1m BM.2高 程 14.618 0+400右 侧 20m石 桥 南 堍 R = 1000 T = 25 E = 0.31 R = 2000 T = 20 E = 0.10 3293 二、路线横断面测量

26、 （一）横断面测量方法 12.61 0+050 1.680.440.141.531.090.81 1.842.35 0 12.2 20.0 6.8 9.1 11.2 12.7 20.0 中桩 33 93 路线横断面测量的主要任务是在各中桩处测定垂直于道 路中线方向的地面起伏，然后按每一中桩桩号绘成横断面 图。横断面图是设计路基横断面、计算土石方和施工时确 定路基填挖边界的依据。横断面测量的宽度一般在中线两 侧各测1550m。 (a)(b)(c) 0+050 0+100 0+150 11.68 17.44 16.00 3493 一般采用1100或l200的比例尺绘制路线横断面图。 绘制时，先标定

27、中桩位置(图虚线)，由中桩开始逐一将 地形特征点画在图上，用线连接而成地面线，地面线上 注记桩号，地面线下注记地面高程。 中桩位置 地面高程 桩号 (a)(b)(c) 0+050 0+100 0+150 13.47 15.62 16.3417.44 16.00 11.68 35 93 横断面图上进行路基断面设计： 图(a)为设计路基面高于地面,为路堤断面(填方断面) 图(b)为设计路基面低于地面,为路堑断面(挖方断面) 图(c)为半填半挖的路基断面图。 根据横断面的填、挖面积及相邻中桩的桩号(相减即得 两断面间的水平距离),可以算出施工的土、石方量(填、 挖的土石方体积)。 填方断面 挖方断面

28、 半填半挖断面 10-6 道路施工测量 一、施工控制桩测设 (一) 平行线法测设施工控制桩 道路边桩 道路中心线 1+2601+2201+240 3693 道路边桩 平行线法是在设计的路基宽度以外,测设两排平行于 中线的施工控制桩,控制桩的间距一般取1020m。 设计道路边线 设计道路边线 （二）延长线法测设施工控制桩 曲线主点桩 施工控制桩 ZY QZ YZ ZY QZ YZ 1 1 1 2 2 2 3793 延长线法是在路线转折处的中线延长线上以及曲线中点 至交点的延长线上测设施工控制桩，量出控制桩至交点的 距离并作记录。必要时可以随时恢复JD,ZY,QZ,YZ等点的 位置。 施工控制桩施

29、工控制桩 JD1 JD2 施工控制桩施工控制桩 二、路基边桩测设 （一）平坦地段路基边桩测设 (a)(b) W W ll ll WW 22 22 hh ss 1:m 1:m 1:m 1:m 左 右 左右 hm W ll 2 右左hms W ll 右左 2 38 93 路基施工前要把设计路基的边坡与原地面相交的点测设出 来。该点对于设计路堤为坡脚点，对于设计路堑为坡顶点。 路基边桩的位置按填土高度或挖土深度、边坡设计坡度及 横断面的地形情况而定,设计数据可从CAD图上量测。 设计路堤设计路堤设计路堑设计路堑 坡脚点 边桩 坡顶点 边桩 右左 1:m 1:m ss h W ll h h右 左 左左

30、 hms W l 2 右右 hms W l 2 3993 山坡地段测设路堑的路基左、右边桩离中桩的距离分别为： 边沟宽边沟宽 边坡边坡 中桩挖深中桩挖深 左边桩左边桩 右边桩右边桩 l左，l右 的数值 可以从CAD设计 图上量测而得。 在实地从中桩沿 横断面方向量距 测设路基边桩。 路面宽路面宽 三、 竖曲线的测设 i (+) i (-) i (+) 1 2 3 凸形竖曲线 凹形竖曲线 设计路线纵断面 4093 在设计路线纵坡的变更处，考虑行车的视距要求和行车 的平稳,在竖直面内用圆曲线连接,这种曲线称为竖曲线。 如图所示：路线上有三条相邻的纵坡，其坡度分别为： i i1 1(+ 上坡)、i

31、i2 2（- 下坡）、i i3 3(+ 上坡) 在坡度为i1和i2的纵坡之间设置凸形竖曲线，在坡度为i2 和i3的纵坡之间设置凹形竖曲线。 路线前进方向 三、 竖曲线的测设 C B D O T R R E 2 A y x i i 1 2 )( 2 1 21 iiRT )( 21 iiRL R T E 2 2 180 )( arctanarctan 21 21 ii iia 4193 竖曲线的设计半径为R, 竖曲线的计算元素: 竖向偏角, 切线长T,曲线长L,外矢距E,高差改正yi。可以采用与平面 圆曲线计算主点测设元素同样的公式。竖曲线的设计半径 R 较大，而角又较小，因此可以用下列近似公式计

32、算： 偏角： 切线长： 曲线长： 外矢距： R x y i i 2 2 按 yi在曲线 范围内里程 桩上测设竖 曲线的高程 10-7 桥梁工程控制测量 4293 在铁路公路和城市道路等的线路上，通过河流、山谷或与 其他道路立交需要修建桥梁。有铁路桥梁,公路桥梁,铁路 公路两用桥梁等。高架道路也是属于桥梁结构。桥梁工程 在勘测设计建筑施工和运营管理阶段都需要进行测量工作。 南京长江大桥南京长江大桥铁路公路两用桥铁路公路两用桥 9343 一、 桥梁平面控制测量 桥梁平面控制点桥梁轴线点桥梁轴线 桥梁平面控制网的图形一般为包含桥轴线的双三角形、具 有对角线的四边形或双四边形。桥梁平面控制网的观测可

33、以采用常规观测角度和边长的边角网，计算各平面控制点 的坐标。大型桥梁平面控制网也可以采用GNSS方法测定。 桥桥 梁梁 轴轴 线线 桥梁平面控制网桥梁平面控制网 （一）过河水准测量 4493 A B C D A C D B A C B D (a)(b)(c) 测站点 立尺点 过河水准测量主要问题:前后视距不等 远尺距离过长 解决方法:测站河立尺点布设对称图形,采用对向观测； 远尺上加装觇牌,有利于远距离瞄准； 用多测回观测取平均值,提高精度。 测站测站 近尺视线近尺视线 远尺视线远尺视线 二、桥梁高程控制测量 11 12 13 1 17 18 (a) (b) (c) 水准尺 觇牌 觇牌孔 觇牌

34、固紧螺丝 10 4593 由观测者根据水准仪横丝指挥远尺立尺者上下移动觇牌， 使觇牌中部的横条或三角形图案被水准仪的横丝所平分。 由立尺者根据觇牌中心孔的指标线在水准尺上读数。 觇牌上图案设计 成有利于瞄准 93 46 （二）电磁波测距三角高程测量 （三）GNSS高程测量 用全站仪可进行电磁波测距三角高程测量。在河的两 岸布置A、B两个临时水准点,在A点安置全站仪,量取仪器 高 i；在B点安置棱镜，量取棱镜高l；全站仪瞄准棱镜中 心,测观天顶距Z和斜距S,计算出A,B点间的高差。由于过 河的距离较长,高差测定受到地球曲率和大气垂直折光的 影响。应采用对向观测的方法,能抵消地球曲率和大气垂 直折

35、光的影响。 用GNSS测量布设的桥梁平面控制网也可以用GNSS高程测 量的方法进行两岸控制点高程的联测。河面宽阔的特大桥 梁，用过河水准测量和三角高程测量有困难时更为合适。 fl - icosZS AB h a a a a b b b b c c c c d d d d AB CD kkkk 1 1 11 2 2 22 3 33 3 4 4 4 4 4321 桥墩中心线 桥台中心线 桥梁轴 线道路中线道路中线 4793 一、中小型桥梁施工测量 （一）桥梁中轴线和施工控制桩测设 根据道路中线上的桥位施工控制桩k1,k2,k3,k4，测设出桥台和桥 墩的中心桩位A,B,C,D点,然后分别在这些点上

36、安置全站仪，在与桥 梁中轴线垂直的方向上测设桥台和桥墩的施工控制桩位 a1,a2,b1,b2,，每侧要有两个控制桩。 （二）桥梁基础施工测量 根据桥台和桥墩的中心线定出基坑开挖边界线。基坑上 口尺寸应根据坑深、边坡坡度、土质情况和施工方法而 定。基坑挖到一定深度后，应根据水准点高程在坑壁测 设距基底设计面为一定高差（例如1米）的水平桩,作为 控制挖深及基础施工的高程依据。 9348 基础完工后，应根据上述的桥位控制桩和墩、台控制桩 用经纬仪或全站仪在基础面上测设墩、台中心及其相互 垂直的纵、横轴线，根据纵、横轴线即可放样桥台、桥 墩的外廓线，作为砌筑桥台和桥墩的依据。 （一）桥梁墩台定位测量

37、93 49 二、 大中型桥梁施工测量 大型桥梁的施工必须布设平面控制网和高程控制网。 控制网布设后, 用较精密的方法进行墩台定位和架设梁部 结构的定位。 大桥的梁部结构大桥的梁部结构 方向交会法测设桥墩 9350 E D C F A B P P P 1 2 3 A-B为桥轴线，C,D为桥梁平面控制网中的控制点，Pi点为 第i个桥墩设计的中心位置。用方向交会法测设桥墩中心 位置时，需要计算在桥梁控制点上的交会角： , , , 。 桥梁轴线桥梁轴线 控制点控制点 控制点控制点 DA DA D D C C CA CA xx yy xx yy xx yy xx yy arctanarctan arct

38、anarctan 2 2 2 2 方向线相交的 角度应近于90 方向交会法的误差三角形 51 93 由于测量误差的影响，从C,A,D点指来的三条方向线一般 不可能正好交会于一点，而构成方向交会定点位的“误差 三角形”(Pa-Pb-Pc) 。 如果误差三角形在桥 轴线上的边长(Pa-Pb) 为容许范围之内 (一 般规定：对于墩底放 样,为2.5cm; 对于墩 顶放样，为1.5cm）， 则取C,D 两点指来方 向线的交点PC在桥轴 线上的投影点Pi作为 桥墩放样的中心位置。 误差 三角形 桥墩中心点桥墩中心点 极坐标法测设桥墩 在使用全站仪进行桥梁墩台定位时，用极坐标法放样桥墩 中心位置，则更为方

39、便。对于极坐标法，原则上可以将仪 器放于任何控制点上，按计算的放样数据（角度和距离） 测设点位。 9352 E D C F A B P P P 1 2 3 测设桥墩中心位置， 最好是将仪器安置于 桥轴线点A或B上，瞄 准另一轴线点作为定 向，然后指挥棱镜安 置在该方向上测设APi 或BPi的距离,即可定 出桥墩中心位置Pi点。 （二）桥梁梁部架设施工测量 桥梁的梁部结构一般较为复杂,要求对墩台的方向、距离 和高程用较高精度测设，作为架梁的依据。 93 53 桥梁中心线方向测定,在直线部分采用准直法,用经纬仪 或全站仪正倒镜分中法,刻划方向线。如果跨距较大( 100m),应逐个桥墩观测左、右角。

40、在曲线部分则采用偏角 法或极坐法。相邻桥墩中心点间距离用测距仪观测，在中 心标板上刻划里程线,与已经刻划的墩台方向线正交,形成 代表墩台中心的十字。 墩台顶面高程用精密水准测定,构成水准路线,附合到 两岸水准点上。 如果梁的拼装系自两端悬臂、跨中合拢，则合拢前的 测量重点应放在两端悬臂的相对关系上。中心线方向偏差, 高程差和距离差要符合设计和施工的要求。 大型斜拉桥主要由索塔 (墩塔)、斜拉索、主梁三大部分组 成，塔、索、梁三者之间的联系一般常用双塔三跨连续梁 布置。 9354 固定于索塔的斜拉索每隔一 定索距对梁进行提拉，将梁 的荷载传至索塔，再传至塔 墩基础。斜拉桥的结构特点 有利于用悬臂

41、法架设主梁。 (包括预制拼装或现场浇注) 双塔三跨连续梁的斜拉桥双塔三跨连续梁的斜拉桥 上海杨浦大桥上海杨浦大桥 工作平台 斜拉索 索塔 桥台 跨中线 主梁初始节段 塔墩 移动吊机 斜拉索 斜拉索 合拢线 边跨边跨中跨 55 93 施工中的斜拉桥施工中的斜拉桥 预制梁块的分段吊装预制梁块的分段吊装 5693 两端悬臂施工两端悬臂施工 逐步向中间合拢逐步向中间合拢 9357 上塔柱 斜拉索 主梁断面 上平台 下平台 下塔柱 上横梁 中塔柱 下横梁 塔 墩 索塔基础 5893 索塔平面基准投影 索塔建造的平面基准是塔墩的中轴线和桥梁的中轴线(相互 垂直),塔墩中心点的垂直投影是塔柱施工测量的关键。

42、在 墩中心点及两边平面控制点的旁边预留有垂准孔，垂直投 影(铅垂线测设)的方法有垂准仪法和全站仪天顶观测法。 桥梁中心线 塔 柱 平面控制点垂准孔 水准点 墩中心点 墩中心线 垂准孔 塔 柱 垂准孔 垂准孔 垂准孔垂准孔 5993 通过垂准孔向上 垂直投影施工索 塔上部结构 塔墩中心线 主梁中心线 0 块梁 索导管定位方向线 塔柱 塔柱 矩形控制网 里程控制线 # 主梁中心点 6093 （二）主梁施工测量 斜拉桥的主梁施工是由索塔下双向对称悬臂架设、跨 中合拢的动态施工方法。主梁架设分为现场浇注和预制标 准构件拼装两种基本方法。主梁施工是从索塔下的“零号 梁块”开始,向两侧悬臂伸展。 主梁施工

43、测量是保证斜拉桥成桥线型符合设计要求。 零号梁块零号梁块 零号梁块零号梁块 矩形控制网矩形控制网 主梁横断面线型测量 主梁横断面的梁底线型是每一节段由前端梁底1，2， 3，4四个测点的标高来表示。用水准测量方法测定梁顶 面上高程线性点23点的标高，推算出梁底测点的标 高,用斜拉索调整。 1234 23 1.5 %1.5 % 61 93 梁梁 体体 中中 轴轴 线线 主梁横断面主梁横断面 斜拉索斜拉索斜拉索斜拉索 塔柱立轴 塔柱索道管 斜拉索斜拉索 主 梁 主梁索道管主梁索道管 6293 9363 1.塔柱索道管定位测量 塔墩靠近岸边，可以在岸上布置平面控制点，建立通 过塔柱中线和墩中线的竖直基

44、准面。在控制点上安置经纬 仪或全站仪，瞄准基准点的方向后，利用望远镜视准轴的 上、下转动建立上述基准面，再用测距、方向交会等方法 测设待放样的索道管口中心点的三维坐标。 远离岸边的塔墩，可以利用塔柱施工测量时留下的控 制点和垂准孔建立垂准线和竖直基准面。高程测设可以采 用高层建筑高程传递的方法。 2.主梁索道管定位测量 利用主梁施工矩形控制网,用经纬仪或全站仪,水准 仪和钢卷尺测设索道管口中心的三维坐标。 10-9 桥梁工程变形观测 桥梁工程在施工和建成后的运营期间，由于各种内在因素和外 界条件的影响，会产生各种变形。例如，桥梁的自重对基础产 生压力，引起基础、墩台的均匀沉降或不均匀沉降，从而

45、会使 墩柱倾斜；梁体在动荷载的作用下产生挠曲；高塔柱在日照和 温度的影响下会产生周期性的扭转或摆动；等等。为了保证工 程施工质量和运营安全，验证工程设计的效果，应对大型桥梁 工程定期进行变形观测。 93 64 9365 一、桥梁变形观测内容 垂直位移观测 对各桥墩、桥台进行沉降观测 水平位移观测 对桥墩、桥台在水平方向位移的观测 （桥轴线方向和垂直于桥轴线方向） 倾斜观测 对高桥墩和斜拉桥的塔柱进行铅垂线方向 的倾斜观测 挠度观测 对梁体在静荷载和动荷载的作用下产生的 挠曲和振动的观测 二、桥梁变形观测方法 常规测量仪器方法 用精密水准仪测定垂直位移,用全 站仪测定水平位移，用垂准仪作倾斜观测

46、 专用仪器测量方法 用流体静力水准仪测定挠度等 摄影测量方法 用地面近景摄影测量方法 GNSS方法 桥梁的变形观测已可用GNSS方法 激光三维扫描法 采集桥梁的点云数据用于变形分析 地下建筑工程包括铁路,公路,水利工程方面的隧道,城市地 下道路,地下铁道,越江隧道,人防工程的地下洞库,工厂,电 站,医院等。先在地面建立测量控制网,再从地面通过地下 工程的洞口或竖井传 递到地下，建立地下 控制网，据此开挖建 造各种形式的地下建 筑物、构筑物和通道 (公路隧道,越江隧道, 地下铁道)。 9366 100 150 150 200 100 ab c A B C 山区隧道的对向开挖 山区公路直线隧道山区

47、公路直线隧道 9367 地铁隧道掘进接收面盾构掘进 沉井 沉井 城市地面建筑 6893 地下建筑工程中,测量工作的重要性：例如隧道和地下铁 道施工的掘进方向在贯通前无法与终点通视,完全依据敷 设支导线的坐标和方位角指示掘进位置和方向,指导施工。 城市地下铁道掘进施工示意图城市地下铁道掘进施工示意图 u t h 掘进方向 掘进方向 6993 地下工程施工中对测量工作的精度要求，要视工程的性质、 隧道长度和施工方法而定。在对向开挖隧道的贯通面上， 其中线如果不能完全吻合，这种偏差称为“贯通误差”: 纵向误差t、横向误差u、高程误差h。其中，纵向 误差仅影响隧道中线的长度，一般只规定贯通面上横向限

48、差u 及高程限差h，例如规定：u 50mm100mm， h 30mm50mm。 贯通面贯通面 贯通误差贯通误差 A B C D A B B C C D D 70 93 一、平面控制测量 （一）直接定线法 对于长度较短的山区直线隧道,采用直接定线法。A,D两点 是设计选定的直线隧道的洞口点,在地面测设出位于A-D直 线方向上的B,C 两点，作为洞口点A，D 向洞内引测中线 方向时的定向点。 AB C D E F G A B C D E F G H SSTT YZ QZ ZY A B A B 12 21 R (a) (b) JD 71 93 对于隧道较长、地形复杂的山岭地区或城市地区的地下铁 道，

49、地面的平面控制网一般布设成三角网形式，其中包括 隧道洞口控制点A 和B，用全站仪测 定三角网的边角， 使成为边角网。 （三）GNSS法 用GNSS 定位技术 作地下建筑施工的 地面平面控制时， 只需要在洞口布设 洞口控制点和定向 点。 直线隧道直线隧道 具有圆曲线的隧道具有圆曲线的隧道 洞口控制点 7293 地下工程高程控制测量是按规定的精度施测隧道洞 口（包括隧道的进出口、竖井口、斜井口和坑道口）附 近水准点的高程，作为高程引测进洞内的依据。 水准路线应选择连接洞口最平坦和最短的线路，达 到到设站少,观测快,精度高的要求。 每一洞口埋设的 水准点应不少于3个，且以能安置一次水准仪即可联测，

50、便于检测其高程的稳定性。两端洞口之间的距离大于 1km 时，应在中间增设临时水准点。 高程控制通常采用三、四等水准测量的方法，按往 返观测或闭合水准路线施测。 一、 隧道洞口联系测量 地下工程联系测量 7393 AB C D E F G A B C D E F G H SSTT YZ QZ ZY A B A B 12 21 R (a) (b) JD 为了求得A 点洞口隧道中线 掘进方向及掘进后测设中线 里程桩S1，计算下列极坐标 法测设数据： AC AC AC xx yy a arctan AB AB AB xx yy a arctan ACABA aa 22 )()( 111 ASASAS

51、yyxxD A 100 200 150 150 100 1234 5 6 7 8 洞口 7493 用1，2，3，4号桩 标定掘进方向。再 在洞口点A 和中线 垂直方向上埋设5， 6，7，8号桩作为 校核。 山区公路曲线隧道洞口 7593 对于平洞，根据洞口水准点，用一般水准测量方法，测设 洞内施工点位的高程。对于深洞，则采用深基坑传递高程 的方法(见第九章“建筑工程施工测量”),测设洞内施工点 的高程。 93 76 在隧道施工中,可以用开挖竖井的方法来增加工作面， 将整个隧道分成若干段，实行分段开挖。城市地下铁道 的建造,每个地下车站是一个大型竖井,在站与站之间用 盾构进行掘进，施工可以不受城

52、市地面密集建筑物和繁 忙交通的影响。 为了保证地下各开挖面能准确贯通，必须将地面控制 网中的点位坐标、方位角和高程经过竖井传递到地下， 建立地面和井下统一的工程控制网三维坐标系统，项工 作称为“竖井联系测量”,其中关键是方位角传递关键是方位角传递。 OV1 V2 V2 V1 1mm 5 m 7793 方位角传递误差 ： 由于竖井的井口直径（圆形竖井）或宽度（矩形竖井） 有限，用于传递方位的两根铅垂线的距离相对较短（一般 仅为35m），垂直投影的点位误差会严重影响井下方位 定向的精度。 21 11 2 VV VV a 设V1V2=5m,V1V1=V2V2=1mm， 则产生的方位角误差=112”

53、要求投点误差应小于0.5mm。 竖井的方位角传递误差 A B S T V V 1 2 V V 1 2 a b c a b c 7893 通过一个竖井口，用垂线投影法将地面控制点的坐标和方 位角传递至井下隧道施工面，称为“一井定向”。 全站仪全站仪 全站仪全站仪 垂准仪垂准仪 垂直投影垂直投影 投影接投影接 受觇牌受觇牌 一井定向联系三角形 A B V1 V2 a b c b c S T 竖 井 井下测站 井上测站 投影铅垂线 投影铅垂线 79 93 )arctan( AS AS AS xx yy a )( ASc ASb aa aa cA cA acyy acxx sin cos 1 1 bA

54、 bA abyy abxx sin cos 2 2 2 21 2 21 )()(yyxxa )arctan( 12 12 2, 1 xx yy 井上部分井上部分 井下部分井下部分 反算已知点方位角 b,c边 方位角 计算V1V2 点坐标 计算联系边 边长方位角 9380 ab sinsin )sinarcsin( a b 180 2, 1 c cB cB acyy acxx sin cos 2 2 180) (aac BT A B V1 V2 a b c b c S T 竖 井 井下测站 井上测站 投影铅垂线 投影铅垂线 计算三角计算三角 形内角形内角 推算推算V V2 2B B边方位角边方位角 计算计算B B点坐标点坐标 推算推算BTBT边方位角边方位角 (二)二井定向 A B V1 V2 E F 1 2 3 竖井一 竖井二 巷 道 地面测站一 地面测站二 投影铅垂线 C 投影铅垂线 主 隧 道 巷 道 8193 井上和井下的联系测量可以采用“两井定向”的方法， 以克服因一井定向时两个投影点相距过近而影响方位角传 递精度的缺点。 井上联系测量 井