全站仪在道路桥梁施工中的应用

1、全站仪在道路桥梁施工中的应 用作者: 日期:全站仪在道路桥梁施工中的应用魏兀兀中交一公局第五工程有限公司京包项目中文摘要：匸程建设中通过现场的测虽放样來将设计中的理想线位进行准确定位，无疑是一项最为至关 重要的匸作。路线测址贯穿于路线丄程从规划、勘测设汁、施工到营运管理的各阶段，是与工程建设紧密 结合的专业测虽技术c根据设计的图纸及有关数据放样公路的边桩、边路而及其他的有关点位，保证交通 路线匸程建设的顺利进行。放样的基木丄作主要是地而点的直接定位元素角度、距离、商差的放样。 关键词： 全站仪 施工放样曲线原理桥台近年来随着全站仪技术的进步与价格不断的下调，它在工程施工建设方而得到了广泛的 应

2、用，在务类建设中，发挥了重要的作用。全站仪是一种能在一个测站上完成所有测量工作 的高精度测量的仪器，除了能自动测距、测角外，还能进行平距、高程、坐标的计算，进行 放样。传统的施工方法，往往采用常规经纬仪测设的方法，不仅效率低下，而且产生的误差 较大。全站仪的应用已是相当普適，无论是数字化测图，还是施工放样，全站仪都是非常简 捷、高效的应用工具。但是，由于受到经纬仪时代传统测量的影响，加之对全站仪的功能不 甚了解，因而在很多情况下，全站仪只是当作高价的经纬仪而使用，并不能对其灵活运用。 采用全站仪施工放样，如果采用正确的方法会起到事半功倍的效果。综上说述，对全站仪特 点、功能及一些简便放样的方法

3、的了解掌握是非常必要的。1. 全站仪放样的特点及主要放样功能1.1全站仪的主要特点全站仪可与电子计算机配合使用，以实现工作的高效性。其优越性主要表现在:作业而 相对高差限制大大缩小，一般髙差在150m以内（要正确设置大气常数），英水准测量能满 足四等水准精度，这一高差基能满足各种大中型工程的要求：其粗略放样半径可达2000m 以上（根据仪器的不同，英视距将有所不同）：无需钢尺量距：测距速度快（测距2000m只 需2s,在英测距范用内也只需2s）；设内业计算简单；尤其在采用坐标放样时，更显其优 越性，其角差和放样边长都会显示在仪器屏幕上，操作尤为方便。传统的测量工作一般需要 几种测疑仪器配合来承

4、担，至少需要两种测量仪器才能完成一点的测量工作，而且需要移动 站点（转点），费时费力；而全站仪在一个站点就可以完成控点范国内的所有测量工作。1. 2全站仪的主要放样功能1. 2.1全站仪放样耳知方尚的长度由于全站仪一般都具有斜距换算平距功能。因此，使用全站仪放样长度的方法很简单。 具体步骤可如下：1.2. 1.1首先安宜全站仪于月点，照准放样方向万，将温度、湿度、气压及各种参数输入 全站仪中。1.2. 1.2在目标方向线AB上（全站仪用跟踪测量方式）移动反光镜，当全站仪平距显示 为待放样距离S时，固泄反光镜，整平后，松开制动螺旋，在三角架上平移反光镜到目标方向、 并使显示器为待放样值S为此固左

5、反光镜。1. 2.1. 3将反光镜中心投影到地而上上一点P，此点即为持左点。K AP距离为近似的 放样值S。1.2. 1.4若要求放样长度精度较髙时，在上述放样后，用归化法进行改正。在P点精确安 置反光镜,用全站仪测量该距离，英值为S差值为AS （A5 = S - S'）。1.2. 1.5任AB方向线上，按AS的符号，向前（后）呈:取4S,泄点P ,则P点为最终点位, AP=S o1.2.2全站仪放样已知角度在一些建筑工程建设过程中，经常需根据已知方向放样出一宜角或任意角度，英具体步 骤可如下：1.2. 2.1如图2-1所示安置全站仪于A点,将温度、湿度、气压及各种参数输入全站仪中。

6、在B点（已知方向点）安置反光镜。1.2. 2. 2照准反光镜B，并使仪器显示角值为0° 00' 00" o1. 2. 2. 3顺时针转动照准部（也使全站仪用跟踪测量方式）瞄准另一反光镜（可用单杆棱 镜），移动这面反光镜,直到全站仪显示器显示角值为放样的角值（B），固左反光镜，将反光 镜中心投影到地而上泄一点P ,则A P方向即为要放样的方向1. 2. 2. 4若要求放样的角值精度较高时,在上述放样后，可认为第次放样的位豊为P'（如 图2-1所示）°1.2. 2. 5用全站仪精确测fiZBA P'二旷，并测量距离SA P'二S，若放样

7、的角值为B, 则计算 B 二 B B , q 二 B/P " X S（P "二206 265"）B图2-1角度放样原理Fig2T angle setting-out principle1. 2.2.6经过计算求岀q值，则在P点上作A P'垂线，在垂线上量q值，则ZBAP即为 要放样的角值。1.2.3全站仪放样髙程点全站仪放样髙程点一般较复杂一点，如放样建筑工程场地的±0水准点。假设建筑工程 场地附近有一已知高程点A，其高程为HA，放样的高程点高程为HP，则放样步骤如下：1.2. 3.1如图2-2所示安置全站仪于A点，量仪器高，将温度、湿度、气压及

8、各种参数输 入全站仪中。1. 2. 3. 2在放样的地方安置反光镜,测岀反光镜的镜上中心髙程,并计算 h二H 厂 H p。1.2. 3. 3从反光镜的镜上中心向上（下）量取Ah 出一点P'，则此点即为要放样的髙 程点。1.2. 3. 4若要求放样的髙程精度较高时,在上述放样后，可对P'点进行改正，如图4所示 用全站仪精确测P'点的高程为HP',计算：Hp_Hp二°1.2. 3. 5从P'向上（下）量取AH，立出的点P，即为要精确放样的高程点P。1. 2. 4全站仪坐标放样在已知坐标点上，架仪器，整平对中。开机初始设泄，选择坐标放样程序，输入测站

9、点 坐标（架仪器点坐标），输入另一已知坐标点（后视点）的坐标或角度。对准（后视点）确 认，可以放样了，输入要放样点的坐标，转仪器角度归零，在视线上架棱镜，测量，调整棱 镜在视线上的距离。距离差为零就搞定这个点，然后放样下个点。.2全站仪在施工放样中的应用2. 1全站仪在道路工程的施工放样公路、铁路工程放样工作主要包括：线路中线放样、路基施工放样、路面施工测戢等内 容。全站仪在线路工程中起到越重要的作用。线路中线放样中运用全站仪放样的主要是平而 曲线。一般的平而曲线是按“直线+缓和曲线+圆曲线+缓和曲线+直线”的顺序连接组成完整的 线形。平而曲线最基本的线形元素是圆曲线和缓和曲线，其它曲线都是由

10、它们两个派生出来 的。2. 1.1利用全站仪任意设站放样道路曲线原理全站仪任意设站测设曲线主要是曲线测设资料的汁算问题。该方法的计算原理及思路为: 把由直线段、圆曲线段、缓和曲线段组合而成的曲线归算到统一的导线测量坐标系统中，便 于计算放样元素。Q为线路的转向角，d为线路中心线至边线的距离。以ZH为坐标原点建立切线支距坐 标系。在导线测量坐标系中，ZH到JD的方位角人），可由该两点的导线测量坐标反算得到。当设讣给立曲线交点JD的坐标（X, Y）,ZH与交点JD连线的方位角血及ZH点的里程厶 和曲线单元的左右偏情况（用cc表示，cc二一 1表示左偏，cc二+1表示右偏），那么只要输入 曲线上任意

11、一点的里程厶就可以求出曲线单元任意一点的设计坐标。有了统一的坐标， 即可求出仪器架设在导线点或其他任意支点上测设曲线的放样元素。2. 1. 2全站仪坐标法放样在道路曲线放样测星中的应用2.1. 2. 1根据所放样点的里程，计算出各放样点的坐标。2. 1.2. 2在已知控制点上架设全站仪，后视一控制点，检核另一控制点，待检核无误后 方可开始放样。具体放样方法：使仪器站与后视控制点的坐标方位角为全站仪水平角 起算值，将全站仪拔到仪器诙待放点的坐标方位角值，根据待放点与仪器站的距离指 挥棱镜在此方向最终达到待放点的位置。2. 1.3全站仪在路基施工中放样路基边桩放样在路基施工中是一项繁琐而重要的工作

12、。放样效率及放样精度的高低直接 影响到路基施工进度的快慢、费用的多少和质量的好坏。对于深挖路堑、高填路堤的边桩放 样，传统的边桩放样方法，一般均以中桩为基准向两侧丈量，经过反复测量逐渐逼近而完 成。放样进度慢、精度低。运用全站仪具有的坐标测量功能进行路基边桩放样，在现场先初 步估计边桩的位置，并实测估计点的三维坐标。根据实测点的三维坐标反推出测点所在的横 断面的桩号，并计算出其到路线中线的距离。然后，根据设计资料计算出边桩到路线中线的 实际距离，通过比较确左边桩的准确位置。此方法放样快、精度高，实用性强。2. 1. 3.1初泄边桩位置，并确定其所在横断而的桩号在现场根据实地情况和设汁资料，初步

13、拟左放边桩的位置，并利用全站仪实测该估计点G的三维坐标(Xg,Yg,Zz),由此确立该实测点G所对应路线中桩点P点的桩号2.1.3. 2路基边桩位置的确泄路基边桩的位垃除了与路基宽度、边坡率以及碎落台宽度等有关外，还与边桩所处地面 髙程直接有关。如图3-3中，AB CD EF GH 的坡度分别为 1： nT J : mTA : nw,hAB = h-、hCD = Hr hEI_. = Hw . Al = 0、IH = Dw % DI = Br /2、IE = Bw /2、BC = bT、FG = bw y hGll = hw o2. 1. 3. 3路基边桩与中桩的实际距离的计算在实测出拟放边桩

14、的估计位置G的三维坐标(X。,乙,Zz )后,可计算出边桩的估计位巻G与对应中桩P处的高差A/7。3二肌-H设，H没边桩的估计位巻G点对应断而路基边缘 的设il标髙,可根据G点所对应的路线中桩P点的桩号，由设计资料查得。路基边桩与中桩的实 际距离按相应的公式求岀。2. 1. 3. 4边桩位宜的最终确定路基边桩与中桩的距离计算，讣算出的£用，若恢与£少之差能满足工程精度的要求, 则不需做任何调整，即边桩的估计位宜G点就是待放边桩的准确位置。反之，应对边桩的估 计位巻G点进行适当调整，重新按前述方法进行计算比较，直至满足工程精度要求。2. 2全站仪在桥梁工程施工的应用随着国家建

15、设投资的发展，建筑工程的投入进一步加大，各类桥梁在建筑工程的应用日 益广泛，但是，相应尿露岀来的问题也越来越多，桥梁工程施工要按照规划和设汁所列岀的 工程结构、数量、质量等要求进行，其中，施工放线是确保建筑工程顺利进行的基础，在桥 梁测量工程中是必不可少的一个环节。目前桥梁承建地点的地质条件、地域差别、地段特征 均呈现岀多样化复杂化的趋势，这就给前期的测疑工作带来很多意想不到的困难，而要解决 这些雄题，除了测量人员过硬的专业素质外，还需要使用髙精度的仪器，只有保证了设备的 精度，才可以保证测量结果的准确，为放样工作以及后期的施工创造最为有利的条件。桥梁工程中的施工放线（也称施工放样）是指，根据

16、桥梁设计图纸上标明的尺寸，用 一定的测量仪器和方法找出桥梁各部分特征点与控制点位置之间的几何关系，算出距离、角 度、髙程等数拯，然后利用控制点在实际施工地点确泄所建桥梁的特征点，从而作为施工依 拯的测量工作过程。所有的建筑工程都离不开施工放线工作，路桥工程也不例外。无论是在 桥梁工程的勘测设计阶段，还是在施工建造阶段或运营管理阶段，相应的测量工作都必不可 少。因在桥梁测量工程中，由施工放线工作疏忽引发的某一细微差错，都有可能埋下极其严 重的安全隐患，甚至导致坍塌事故的发生。任何的测量错误如果不能及时发现并纠正，将会 延续至苴后的开挖、打桩、立模、钢筋捆扎、混凝土浇筑等一系列施工作业过程中，不但

17、会 对施工进度和施工质量适成不利的影响，而且直接影响桥梁交付使用后的运行安全及使用寿 命。因此，在桥梁测疑工程中从事施工放线工作的测虽:人员，不但要具有高度的责任心，还 要配备精确、便携、易于操作的测量仪器。2. 2. 1全站仪在桥梁工程施工放线的应用棱镜标尺2人，设备配苣为全站仪一台，棱镜标尺2套。2.2.2原点坐标的确住。全站仪测量平而图时优点就是可以读取相对坐标，这样在确泄 某一条线时，就可以连接相关坐标点。一般情况堤防、河道测量的原点选择在上游，原点选 择后，楔入2cmX2cm中间有铁钉的木桩，原点选择完毕。2. 2. 3设立平面坐标系。在埋设好的木桩上方架设全站仪，用罗盘确定方向，使

18、全站仪的视 角方向与罗盘指左的方向一致，启动全站仪的泄向功能，输入水平方位角0° 0 0",测存, 记录泄向值，平而坐标系设立完成，可以测量了。2.2.4测量与记录。我们由这个控制点进行碎部测量，可以先由外向内测量，顺序是从 背河堤脚、背河堤肩、临河堤肩、临河俄台临河堤脚、河口，然后再由内向外进行。记录采 取仪器和人工同时记录，以免发生漏记，人工记录可采取表格形式.需要连线的同类坐标记 录在同一列或同一行中，为内业绘图提供方便。2. 2. 5测站搬移。一个控制点的碎部测量完成后需要搬站，这时就需要在上一个控制点 能通视的情况下，又能便于这个控制点进行碎部测疑的堤防位置设立控

19、制点，并测量岀坐标, 然后进行搬站，全站仪设立后，泄向要采取坐标左向的方式，用上一个控制点作为后视进行 龙向，左向完成后可以用已知控制点进行校核，如果坐标吻合，说明左向正确，然后开始碎 部测量。3全站仪在道路中应用实例分析3.1道路工程中曲线放样以下分别是某条专用线中一条曲线的放样实例，在放样中使用的全站仪是彳来卡TCR802全站仪。已知曲线转角a =34° 30'00",半径R=150m,缓和曲线长10二50m,线路前进偏向为右偏，交点JD的里程桩号为K0+100,丿D?的坐标(3868757. 654, 503250. 052), JD到ZH点方位角 7=258

20、° 30'31"。根据以上已知信息计算得到曲线综合要素为：切线长T二71. 768m,曲线长L二140. 321m, 外矢距E =7. 791m,切曲差q = 3.216m。在此次放样中，以10m为桩距，计算所得的各放样点中桩的里程、横坐标以及纵坐标如 表所示表1-1综合曲线放样计算成果表点号及桩位桩号坐标X坐标YZH中桩K 0+28. 2335743. 35630179. 72201中桩K 0+30. 0035743. 70830181. 45502中桩K 0+40. 0035745. 66530191. 26203中桩K 0+50. 005747. 468302

21、01. 09804中桩K 0+60. 0035748.98430210. 98205中桩K 0+70. 0035750. 08130220. 92HY中桩K 0+78. 235750. 57330229. 13607中桩K 0+80. 0035750. 62230230. 90408中桩K 0+90. 0035750. 5130240. 901QZ中桩K 0+98. 3935749. 90230249. 2710中桩K 0+100. 0035749. 73230250. 86911中桩K 0+110. 0035748. 29230260. 763YH中桩K 0+118. 5535746. 53

22、930269. 13313中桩K 0+120. 0035746. 19630270. 53914中桩K 0+130. 005743. 48530280. 16315中桩K 0+140. 0035740. 28330289. 63616中桩K 0+150. 0035736. 72330298. 9817中桩K 0+160. 0035732. 93230308. 233HZ中桩K 0+168. 555729. 60230316. 111经过计算得到上述放样数据后，即可到实地进行放样工作。具体操作步骤如下：3. 1. lJD上架设全站仪，开机（此仪器的对中装置为激光对点器），反复对中、整平 后，按菜

23、单键，选取“常用程序”，再选取“放样”。3.1.2继续在操作界而上选取“设宜作业”，则按照提输入，新建一个作业。3. 1.3选取“设置测站”，输入测站点（JD）的点号名、坐标（3868757. 654,503250. 052）, 点击“确泄”保存。3. 1.4选取“泄向”，会出现“人工泄向”和"坐标定向”两个选项，这里选择“坐标 定向”，输入后视定向点坐标（3868731. 464, 503212. 226）,然后在后视点立镜，进行检核。3.1.5选取“开始放样”，键入ZH点的点号及坐标（3868743. 356, 503179. 722）后,照 准棱镜测距，此时全站仪的显示器上会显

24、示当前位置与放样点的距离和角度偏差，并提示立 镜者应该前进或后退多少距离，向左或向右偏移多大角度。3.1.6通过对讲机向立镜者传达全站仪提示的信息，指导英调整镜位，从而放样出符合 精度要求的点位，然后在放样出的点上做上标记。至此，已成功放样岀第一个点ZH点，重 复操作步骤（5）和（6）,进行其他点的放样，直到放样岀所有的点为止。3. 2用全站仪测量放样桥梁墩、台的方法3. 2.1桥梁墩、台中心点位置的放样与校核A , /if/EF1I1、H叫”图4-5桥墩、台示总图以往桥梁墩、台的放样是在岸上设置基线做三角网，并利用这三角网用三台经纬仪进行 交会测量放样出桥梁墩台，其汁算和放样相当繁杂，而且误差较大。本例用全站仪用简单 的快速准确敢样亩桥梁墩、台。放样桥梁墩、台中心线的计算式：如图4-5所示，设A、B为桥梁轴线上的两个控制桩，AB的长度用全站仪测得为66.98m。 AC二7. 52m、CE二 15. 00m、EF二20. 00m、FD=15. 00m、DB二9. 46m, ZGAE二a、ZGBE二a'、ZHAE= 0、 ZHBE二0',C、D为桥台中心位置，E、F为桥墩中心位置。先根据控制桩里程和设计墩、台的 中心里程计算出AC、AE、AF、AD的距离，将全站仪安置在A点经对中、整平后