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路基工程测量概述主讲人:张杰胜路基工程测量第一部分控制网的复测第二部分加密点的布设第三部分土石方量测算第四部分路基施工测量第五部分边坡及刷坡处理第六部分路基沉降观测第七部分路基测量第八部分路基竣工测量第九部分现代路基施工测量技术
一.控制网的复测
路基工程测量过程中,我们必须遵守“由整体到局部”、“先控制后碎部”的原则。工程开工之前,应对本标段所用到的控制点进行复测并对水准点进行贯通。将复测结果和设计单位所给的坐标进行比较,检核控制点的精度。1.施工复测精度要求
路基可分为公路路基和铁路路基两类,在复测时铁路上的控制点一般称为CPⅠ、CPⅡ,公路上一般称为一级导线点,不同的等级在复测时对其精度的要求也不一样。1.1复测时遵循的原则a.复测的方法宜与原控制测量相同,测量精度等级不应低于原控制测量等级。b.复测前应检查标石的完好性,对丢失和破坏的标石应按原测标准用同精度内插方法恢复或增补。c.复测较差符合规定要求时,采用原测成果。当较差超限或需增补新点时,应在提交的复测成果中说明。d.复测较差超限时,应重新复测,并分析确认采用成果。1.2复测方法及其对应的精度要求
a.采用GPS法复测时相邻点间坐标差之差的相对精度限差控制网等级相邻点间坐标差之差的相对精度限差一等1/180000二等1/130000三等1/80000四等1/50000五等1/20000b.采用导线法复测控制点时复测较差的限差控制网等级水平角较差限差(″)边长较差限差(mm)平面点位较差限差(mm)CPⅡ四等72√2mD2√m2原+m2复一级112√2mD注:mD为仪器的标称精度
m原为原测平面点中误差,mm
m复为复测平面点中误差,mm2.平面复测
前面已经提到对控制网进行复测主要有两种方法,一是利用导线进行联测,二是采用GPS接收机进行观测。
2.1导线测量导线是测区内相邻控制点连成直线而构成的连续折线。导线测量是在地面上按一定要求选定一系列的点依相邻次序连成折线,并测量各线段的边长和转折角,再根据起始数据确定各点平面位置的测量方法。导线测量主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、地下工程、公路、铁路等控制点的测量。
2.1.1导线的布设形式按照不同的情况和要求,导线的布设形式可以分为附合导线、闭合导线和支导线。附合导线,导线起始于一个已知控制点而终止于另一个已知控制点。已知控制点上可以有一条或几条定向边与之相连接,也可以没有定向边与之相连接。闭合导线,由一个已知控制点出发,最终又回到这一点,形成一个闭合多边形。在闭合导线的已知控制点上至少应有一条定向边与之相连接。应该指出,由于闭合导线是一种可靠性极差的控制网图形,在实际测量工作中应避免单独使用。支导线,从一个已知控制点出发,既不附合于另一个已知控制点,也不闭合于原来的起始控制点。由于支导线缺乏检核条件,故一般只限于地形测量的图根导线中采用。2.1.2导线的观测
导线的观测包括转折角观测和导线边观测以及导线点高程测量。(1)转折角观测
转折角的观测一般采用测回法进行。当导线点上观测的方向数多于2个时,应采用方向观测法进行。在进行国家等级导线转折角观测时,应以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角;左角和右角分别取中数后,再计算圆周角闭合差。当进行一、二级和三级导线转折角观测时,一般应观测导线前进方向的左角。对于闭合导线,若按逆时针方向进行观测,则观测的导线角既是闭合多边形的内角,又是导线前进方向的左角。对于支导线,应分别观测导线前进方向的左角和右角,以增加检核条件。各等级导线测量水平角观测的技术要求见下表:
等级导线长度(km)平均边长(km)测角中误差(″)测距中误差(″)测回数
导线全长相对闭合差DJ1DJ2DJ3三等143±1.8±20610_≤1/55000
四等91.5±2.5±1846_≤1/35000一级40.5±5±15_24≤1/15000二级2.40.25±8±15_13≤1/10000三级1.20.1±12±15_12≤1/5000(2)导线边长观测
导线边长可采用电磁波测距仪测量,也可采用全站仪在测角的同时测取边长。导线边长应对向观测,以增加检核条件。电磁波测距仪测量的通常是斜距,还需观测竖直角,用以将倾斜距离改化为水平距离,必要时还应将其归算到椭球面上和高斯平面上。(SD/HD)
当观测短边之间的转折角时,测站偏心和目标偏心对转折角的影响将十分明显。因此,应对所用仪器、觇牌和光学对中器进行严格检校,并且要特别仔细进行对中和精确照准。2.1.3导线测量的近似平差
导线测量的目的是获得各导线点的平面直角坐标。计算的起始数据是已知点坐标、方位角,观测数据为观测角值和边长。通常情况下,导线平差应进行严密平差,但对于二级及其以下等级的图根导线允许对以单一导线、单结点导线网采用近似平差方法进行计算。导线近似平差的基本思路是将角度误差和边长误差分别进行平差处理,先进行角度闭合差的分配,在此基础上再进行坐标闭合差的分配,通过调整坐标闭合差,以达到处理角度的剩余误差和边长误差的目的。2.2GPS测量2.2.1GPS定位技术的基本原理
在目前的工程测量中,经常使用GPS对控制点进行测量,这种方法测量的精度高,操作方便并大大的提高了控制网测量的效率。
GPS的定位原理就是利用空间分布的卫星以及卫星与地面点间的距离交会得出地面点的位置。也就是说,GPS定位原理就是一种空间的距离交会原理。
时刻同时接收四颗以上的GPS卫星的信号。通过一定的方法测定出这些卫星在此瞬间的位置,即卫星的空间坐标以及它们分别至该接收机的距离,据此利用距离交会法解算出测站的位置及接收机钟差t。
夏威夷
阿松森岛
科罗拉多
狄哥加西亚
卡瓦加兰
前方交会
后方交会
地面监控站GPS接收机
GPS卫星发射测距信号和导航电文,导航电文中含有卫星位置信息,地面上的用户在待定位置上安置GPS接收机,在同一2.2.2GPS测量的基本技术规定级别BCDE项目卫星高度角(°)≥10≥15≥15≥15同时观测有效卫星数≥4≥4≥4≥4观测有效卫星总数≥20≥6≥4≥4时段长度(min)≥23h≥4h≥60min≥40min观测时段数≥3≥2≥1.6≥1.6数据采样间隔(s)3010~305~155~15注:观测时段数≥1.6,指采用网观测模式时,每站至少观测一个时段,其中二次设站点数不应少于GPS网点总数的60%。2.2.3GPS外业测量的要求根据测区地形和交通状况、采用GPS作业方法设计的基线最短观测时间等因素综合考虑,编制观测计划表,按该表对作业组下达相应阶段的作业调度命令。同时依据实际作业的进展情况,及时作出必要的调整。
GPS接收机在开始观测前,应进行预热和静置。天线安置应符合下列要求:
a)用三脚架安置天线时,其对中误差不应大于1mm;
b)天线基座上的水准气泡必须居中,如果基座没有水准气泡,可调整基座角螺旋,使在天线互为120°方向上量取天线高互差小于3mm。观测组应严格按照规定的时间进行作业。检查接收机电源电缆和天线等各项连接无误方可开机。开机后检查接收机指示灯,显示接收机工作状态正常后,方可填写外业观测记录表。接收机开始记录数据后,观测员应实时观测GPS接收机的工作状态,如发现异常或未预料到的情况,应填写在观测记录里,并及时报告作业调度者。每个时段观测前后应各量取天线高一次。两次量高之差不大于3mm,取两次测量平均值作为最后天线高。若互差超限,应查明原因并提出处理意见记入观测记录。观测员要细心操作,观测期间防止接收设备震动,更不得移动,要防止人员和其他物体碰到天线或阻挡信号。观测期间,不应在天线50m以内使用电台,10m以内使用对讲机。一个时段观测过程中不应进行以下操作:
a)接收机重新启动;
b)进行自测试;
c)改变卫星截止高度角;
d)改变数据采样间隔;
e)改变天线位置;
f)按动关闭文件和删除文件等功能键。3.水准贯通在路基施工前,对设计单位所给的高程控制点进行联测,即水准贯通。3.1高程控制测量概述其任务是在测区布设一批高程控制点,即水准点,用精确方法测定它们的高程,构成高程控制网。我国规定自1989年起一律采用“1985国家高程基准”.以这个基准测定的青岛水准原点高程为72.260m,选定大地水准面为高程基准面。3.1.1国家高程控制网国家高程控制网是用精密水准测量方法建立的,所以又称国家水准网。国家水准网的布设也是采用从整体到局部,由高级到低级,分级布设逐级控制的原则。国家水准网分为一、二、三、四,4个等级。3.1.2工程建设中的高程控制网
按照由高级到低级分级布设的原则,高程控制网的等级分为二、三、四、五等水准及图根水准。视测区的大小,各等级水准均可作为测区的首级高程控制。水准点应有一定的密度,一般沿水准路线每1~3km埋设一点,埋设后应绘制点之记。水准观测须待埋设的水准点稳定后方可进行。在三等水准测量的过程中视线长度不超过75m。观测顺序应为:后一前一前一后.四等水准测量时视线长度不超过100m。每一测站上,按下列顺序进行观测:
(1)后视水准尺的黑面,读下丝、上丝和中丝读数.
(2)后视水准尺的红面,读中丝读数.
(3)前视水准尺的黑面,读下丝、上丝和中丝读数.
(4)前视水准尺的红面,读中丝读数。以上的观测顺序称为后一后一前一前,在后视和前视读数时,均先读黑面再读红面,读黑面时读三丝读数,读红面时只读中丝读数。注:①结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度不应大于表中规定的0.7倍;②L为往返测段,附合或环线的水准路线长度(km),n为测站数。3.2水准测量主要技术要求3.3水准贯通的方法
水准点的贯通目前一般采用如下两种方法,一是利用水准仪进行观测,对于一二等水准通常采用“后前前后”奇偶交替的往返观测,三四等水准通常采用双尺双镜,两台仪器同时进行观测;二是采用全站仪利用三角高程法进行贯通测量,其精度也可达到二等水准要求。下面简单介绍下三角高程测量的原理及方法:3.3.1三角高程测量的基本要求应布设在平面网的基础上,构成三角高程网或高程导线。采用四等水准测量联测一定数量的水准点,作为高程起算数据。三角高程网中任一点到最近高程起算点的边数,当平均边长为1km时,不超过10条,平均边长为2km时,不超过4条。为减少垂直折光变化的影响,应避免在大风或雨后初睛时观测,也不宜在日出后和日落前2h内观测,在每条边上均应作对向观测。觇标高和仪器高用钢尺丈量两次,读至毫米,其较差对于四等三角高程不应大于2mm,对于五等三角高程不大于4mm。3.3.2三角高程测量的原理如图所示,三角高程的计算公式为:为了消除地球曲率和大气折光的影响,一般进行双向观测,从理论上取双向观测的平均值,其计算公式如下:3.3.3三角高程测量的技术要求
高程路线起闭于高级水准点,高程网或高程导线的边长不大于1km,边数不超过6条。竖直角用DJ2级经纬仪,在四等高程测3个测回,五等测2个测回。距离应采用标称精度不低于(5mm+5×10-6)的测距仪,四等高程测往返各一测回,五等测一个测回。具体的要求如下表所示:等级仪器竖直角测回数(中丝法)指标差较差(″)竖直角较差(″)对向观测高差较差附和路线或环线闭合差四等DJ23≤7≤740√D20√∑D五等DJ22≤10≤1060√D30√∑D图根DJ42≤25≤2540√D40√∑D注:D为光电测距边长度(km)
二、加密点的布设复测结束后,为了方便施工,要在线路附近进行控制网的加密,对于加密点的布设,加密点选点以及测量精度都直接影响着施工测量。1.加密点布设的技术要求a.施工控制网加密测量可采用导线或GPS测量方法施测,施工控制网加密必须就近附合到CPⅡ或CPⅠ控制点,采用固定数据约束平差。b.采用导线加密时,导线边长以200~400m为宜,应按四等导线的精度要求进行施测。c.采用GPS测量方法加密时,也应按四等GPS的精度要求施测,GPS基线边不宜短于300m。d.加密高程控制测量应起闭于线路水准基点,采用同级扩展的方法按二等水准测量要求施测。2.点位选择2.1选点准备选点人员在实地选点前,应收集有关布网任务与测区的资料,包括测区大比例地形图,已有的各类控制点、卫星定位连续运行基站的资料等。选点人员应充分了解和研究测区情况,特别是交通、通讯、供电、气象、地质及大地点等情况。2.2点位基本要求
1)应便于安装接收机设备和操作,视野开阔,视场内障碍物的高度角不宜超过15°。
2)远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站等),其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不小于50m。
3)附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)。
4)交通方便,并有利于其它测量手段扩展和联测。
5)地面基础稳定,易于标石的长期保存。
6)充分利用符合要求的已有控制点。
7)选站时应尽可能使测站附近的局部环境(地形地貌、植被等)与周围的大环境保持一致,以减少气象元素代表性误差。2.3选点作业1)当利用旧点时,应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性,符合要求方可使用。2)需要水准联测的点,应实地踏勘水准路线情况,选择联测水准点并绘制联测路线图。3)不论新选定的点或利用旧点(包括辅助点与方位点),均应实地按要求绘制点之记,其内容要求在现场详细记录,不得追记。3)一个测区选点完成后,应绘制控制网选点图。4)选点完成后应提交保存的资料3.埋石
各种类型的标石应设有中心标志。基岩和基本标石的中心标志应用铜或不锈钢制作。普通标石的中心标志可用铁或坚硬的复合材料制作。标志中心应刻有清晰、精细的十字线或嵌入不同颜色金属(不锈钢或铜)制作直径小于0.5mm的中心点。各种天线墩安置强制对中装置。强制对中装置的对中误差不大于1mm。标石应用混凝土灌制。有条件的地区,也可用整块花岗石、青石等坚硬石料凿制。埋设标石时,应现场浇灌混凝土。普通标石可先预制,然后运往各点埋设。当利用旧点时,应首先确认改点标石完好,并符合相应规格和埋石要求,且能够长期保存。方位点应埋设普通标石,并加适当标注,以便与控制点相区分。控制点网点标石埋设后,至少需经过一个雨季,冻土地区至少需经过一个解冻期,基岩或岩层标石至少需经一个月后,方可用于观测。4.加密点的测量
加密点的测量方法和控制点的复测时一样的,精度的控制按布设的要求来控制就行。三.土石方量测算
在公路道路交通建设中,路基土石方工程施工以其工程数量大、施工工期长、投入设备人员多占据了整个工程施工的重要内容,因此如何做好路基土石方量的测量计算工作,是一项非常重要的工作。1.道路设计线形的中、边桩放样
道路设计线性的中边桩放样,是进行原地面复测的前提。下面将从放样前、放样中、放样后三个阶段进行讲解。1.1放样前的准备工作
在进行中边桩放样前,必须完成控制点的复测上报,采用合格的控制点进行测量放样。同时要对设计院提供的设计线性参数进行复核,计算设计中线坐标及高程,与图纸提供的设计坐标及高程进行核对,确保放样数据的准确无误。如果发现有问题,要及时与监理、设计院取得联系尽快解决。
放样断面里程严格按照设计图纸所给断面图里程桩号进行放样,便于下一步复测实际路基土石方量与设计方量的比较。一般情况下根据规范要求地势平坦地区每20m放一个断面,曲线段可以适当加密,设计主点要求放样出来,每个断面上至少放三个点(中桩、左、右边桩)。
1.2放样中的注意事项
放样前的准备工作完成后,方可进行中边桩的放样。放样过程中要观察原地面的地形地貌,对于那些地形比较复杂特殊、与设计图纸有出入的地域要进行适当的加密,详实做好相应记录工作,同时要与现场监理确认,便于下一步实际方量的计算确认。1.3放样后的数据整理
中边桩放样完成后,对于现场发现的问题要及时整理解决,同时制定出下一步原地面复测的复测计划,与测量监理协商。中边桩放样完成后,道路的设计走向就实地展现出来,根据实际情况充分考虑路基施工对测量工作的影响。比如控制点的通视问题、保护问题,原地面复测采用什么仪器,如何进行分段复测等等。
2.原地面的复测
中边桩放样完成或者完成一部分时,就要进行原地面的复测工作。原地面的复测其实是对路基段原始地貌的高程测量,也是我们进行路基土石方量计算的原始数据。根据路基段地形情况可以采用光学水准仪或高精度的全站仪进行测量,目前有的工程也采用GPS进行测量。
利用光学水准仪是原地面复测的一种普遍方法,它所测的高程数据精度高于全站仪,是目前大家都可以接受并认可的一种测量方法。但由于水准仪的测量要借助于全站仪先进行中边桩放样,然后在测量。2.1光学水准仪法
一般水准仪架设一站,在地势平坦地区最大测量距离300m左右;如果是地势起伏变化比较大,它的测量距离就变短,搬站次数也就随之增加。这就增加了测量人员的数量、劳动强度,进而影响着整个工程的施工进度。同时采用光学水准仪进行复测,测量数据计算量较大,不利于后期的数据处理、变更及监理、业主抽查。2.2全站仪法
利用全站仪是原地面复测的另外一种方法。全站仪具有受地势变化影响小(尤其对高挖方段),测量距离远(900m左右)的特点,最重要的是它可以在进行路线中边桩放样的同时就可以完成对地面高程数据的测量记录,这样就可以减少测量人员的数量,缩短原地面的测量周期。但由于全站仪在高程测量方面的数据精度低于光学水准仪,因此要与测量监理及业主沟通,取得认可或默认以后才能采用。采用全站仪进行原地面复测,计算数据量较小,同时也便于土石方量计算时的数据变更及监理、业主抽查。
对于原地面测量高程要及时与设计断面的高程进行对比,对差异较大的地段要及时复测、分析,对于设计图纸有误的地段要测量监理现场确认。3.路基土石方量的计算
路基土石方量的计算包括路基填方和挖方,计算方法采用断面法,分别计算出相邻两个断面的面积,两个断面的面积取平均值,乘以两个断面的里程差就是这两个断面之间的方量。以此类推计算出标段范围内的路基土石方量。计算断面面积常用的有两种方法:
第一种方法是直接把原地面复测相应里程上的高程求平均值,然后根据路基上下口(开挖或填方)宽度求平均值,把其断面最后按一个矩形计算直接求出其面积,这个方法可把所测高程数据直接输入到Excel表里计算比较方便。
第二种方法是把所测高程数据和设计里程处的横断面(挖方或填方)上下口宽度结合起来,利用CAD画出横断面图直接求出其面积。这种方法求出的横断面面积更加准确,但因为要画每个断面的横断面图,所以工作量也会相应增加许多。
用以上两种方法求出横断面面积后,要注意观察相邻两个横断面面积的差值,如果差值太大,求出的体积也就会和实际差别很大,在这种的情况下我们还可以考虑用算棱台体积的方法进行计算,一般这种方法算出来的体积比较更切合实际,但是棱台体积计算时需要参数较多比较麻烦,所以一般情况下也很少使用。
方量计算出来后,要与设计量进行比较,根据需要进行相应的变更。一般来说设计方量与实际相比都偏大一些,这就需要我们找出偏差较大的断面进行处理。根据工程实际情况,有时也需要对方量进行调整,就需要我们根据标段内的断面情况进行整体分析,有针对性的进行处理。4.利用GPS测量原地面
在一些地形变化较大的地区,一般采用GPS对原地面进行测量,用RTK动态测量的方式对各个断面的点坐标进行采集。
5.
3D激光扫描仪在地形图测绘中的应用
3D扫描仪可以提供快速的扫描数据转换成CAD平面与高程数据,以促进快速的规划和成图。也可以获得间接的数据:如植被类型、数量、体积尺寸等等。6.
无人机在测绘中的应用适用于专业航测行业,如航空测绘、原地面测量、土方计算、数字城市、城市规划。。。。。。
融合了GPS定位技术,陀螺仪技术、成像技术。飞行平台+航测相机陀螺仪:确定机体姿态GPS:确定飞机实时位置正射影像DSM数字地面模型包含准确的地形信息满足1:500地形图的需要包含精确地数字高程信息,可以使用不同的方式显示,比如颜色渲染随着科学技术的发展,航拍摄影不仅可以通过空三解析获取正射投影图像和数字地面模型,有些航拍还可提供点云,点云的发展,可以将现实的环境放进电脑中,实现可视化设计和施工四.路基施工测量
在对控制网进行复测,并埋设加密点,以及对原地面进行测量之后,可以进入路基的施工阶段。路基上各个点的放样,断面高程的控制,都是路基施工测量的一部分。1.路基填挖方线的确定
在路基中心施工控制桩恢复完成后,即可进行路基的土石方施工。路基施工前,应首先在地面上把路基的轮廓表示出来,即把路堤坡脚点和路堑坡顶.点找出来,钉上边桩,同时还应把边坡的坡度表示出来,为路堤填筑和路堑的开挖提供施工依据。1.1准备工作1.1.1路基红线桩
路基红线桩是指为了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范所确定的公路占用上地的分界用地界桩。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和用途,界桩之间连成的线称为红线。1.1.2路基工程界桩
路基工程界桩是根据路基设计的要求,表明路基、挡土墙等边界点位实际位置的桩位,如路基界桩、绿化带界桩等。路基工程界桩有时也可能在路基用地的边界上,这种路基工程界桩兼有红线界桩的性质。根据界桩的性质和用途设立标志。1.1.3路基界桩放样基本要求1)路基边桩和界桩放样以前,一般是先测设红线界桩,然后再测设路基工程界桩。2)根据界桩的性质和用途设立标志。红线界桩属于混凝土柱型永久性界桩,要求埋设稳固,长期保存。路基工程界桩,若没有兼用红线界桩的用途,则属于实用性界桩,用于指示路基修筑的位置。3)伴随路基施工及时准确测设界桩。由于路基路面等级的差异,以及路面结构层次的等级类型各不相同,界桩的测设往往不是一次完成的,而是通过多次测设实现的。1.2路基边桩放样1.2.1图解法
图解法就是直接在横断面图上量取中桩至边桩的平距,然后在实地用钢尺沿横断面方向将边桩丈量并标定出来。在填挖土石方不大时,使用此法较多。1.2.2解析法
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。具体方法按下述两种情况进行。a.平坦地段的边桩放样
如图在填土路基上,坡脚桩至中桩的距离D应为:D=B/2+m﹒H
下图为挖方路堑,坡顶桩至中桩的距离D为:D=B/2+S+m﹒H
其中,B为路基宽度;m为边坡率;H为填挖高度;s为路堑边沟顶宽。以上是断面位于直线段时求算D值的方法。若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。沿横断面方向放出求得的坡脚(或坡顶)至中桩的距离,可定出路基边坡。b.倾斜地段的边桩放样
在倾斜地段,边桩至中桩的平距随着地面坡度的变化而变化。如图所示,路基坡脚桩至中桩的距离D上,D下分别为:路基坡脚桩至中桩距离
如图所示,路堑坡顶至中桩的距离D上,D下分别为:D上=B/2+S+m(H-h上)D下=B/2+S+m(H-h下)
其中,h上,h下分别为上、下侧坡脚(或坡顶)至中桩的高差;B,s和m已知,故D上,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。实际操作中,采用“逐点趋近法”,在现场边测边标定。如果结合图解法,则更为简便。边桩测设后,为了保证路基边坡满足设计要求,还应该将设计边坡在实地上标定出来,以指导施工。路堑坡顶至中桩距离1.1.3逐渐接近法
在地形起伏变化较大的地段,直接丈量线路中线至边桩的距离较为困难,因此,在现场常用逐渐接近的方法测设边桩。如下图:
当需测设路堤边桩时,可在坡下一侧先估计大致的坡脚位置,假定在1点。用手水准或水准仪测出1点与中桩的高差h1,同时量出1点至中桩的水平距离D′.当高差为h1时相应的坡脚(2点)到中桩的距离为:D1=b/2+m(m+h1),如果计算的D1大于D′,说明坡脚应位于1点之外;如果计算的D1小于D′,说明坡脚应位于1点之内。按照△D=D1-D′移动水准尺的位置。从图中可以看出,由于计算的△D是2点至中桩的距离,而实际坡脚在3点,为减少试测次数,移动尺子的距离应比稍大。这样,一般试测一二次即可找出所需的坡脚点。
同理,在路堤的坡上一侧时,则D2=b/2+m(H-h2)当D2>D2′时水准尺想内移动的距离应略小于∣△D∣。测设路堑边桩时,测设坡下一侧边桩时,D1=b/2+m(m-h1),若计算的距离D1大于实际测得的距离时D1′,水准尺向内移动的距离应略小于△D。当测设路堑的坡上一侧边桩时,D2=b/2+m(H+h2),若计算的距离D2大于实际测得的距离D2′时,水准尺向外移动的距离应略小于△D。1.1.4平行线法
在高路堤或深路堑地段,如果每个边桩都有中桩放出,不但费时,而且精度不高。这时可以在边桩附近测设一条平行线。平行线的桩号和中桩相对应,平行线测出后,测出各桩号的高程,由路基面设计高程和平行线中桩高程算出高差,在根据高差和平行线至中线的平移距离从平行线开始逐渐趋近法放出边桩。2.路基高程的放样
路基高程的放样是通过中桩高程测量,在中桩和路肩边上竖立标杆,标杆上划出标记及注明填挖尺寸的方法进行的,在填挖接近设计高程时,在用水准仪精确标出最后应达到的标高。例:如图:已知b/2=5.10,H=4.40m,边坡坡度1:0.5现需设置右侧边桩,方法如下:假设A点为坡脚位置,实际丈量距离为8.10m,用水准仪测的A点与中线桩的高差为2.20m.a.当高差为2.20m.时,A点与中线桩的距离为:D2=5.1+(4.4+2.2)*0.5=8.4b.因为D2′>D2=8.1m,故A点需要外移,并取⊿D2=0.35m,略大于D2-D2′=0.3。在距中桩8.45m处,再标定一点B,测得该点与中线桩的高差为2.3m,B点与中线桩的距离为:
D2=5.10+(4.4+2.3)*0.5=8.45m。与实测距离D2′相符,则B点就为该点的坡脚点。图五.边坡及刷坡1.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,还应把设计的边坡在实地标定出来,以方便施工。1.1用竹杆、绳索放样边坡
如图所示,O为中桩;A,B分别为边坡;C为D路基宽度。放样时在C,D处竖立竹杆,于高度等于中桩填土高度H处,C',D'两点用绳索连接,同时由C',D'用绳索连接到边桩A,B上。当路堤填土不高时,可一次挂线。当填土较高时,如图x所示可分层挂线。用竹竿绳索放样边坡路堤填土较高时分层挂线示意图1.2用边坡样板放样边坡1.2.1用活动边坡尺放样边坡
当水准器气泡居中时,边坡尺的斜边所指示的坡度正好为设计边坡坡度,可依此来指示与检核路堤的填筑和路堑的开挖。1.2.2用固定边坡样板放样边坡
在开挖路堑时,于坡顶桩外侧按设计坡度设立固定样板,施工时可随时指示并检核开挖和修筑情况。2.刷坡
路基刷坡主要分为两种,一种是路堤刷坡,另一种是路堑刷坡,而路堑刷坡又可以分一般路堑刷坡与路堑构筑物的刷坡如挡土墙以上的刷坡等。刷坡控制的技术要点其实很简单,就是要使坡面平顺,不能出现太大的凸凹现象,而最忌讳的是出现背坡(特殊情况除外),即中间高两边低现象。在这些刷坡中一般路堑刷坡最为简单,它只要求控制好路基固定宽度,然后按坡比向外推算,当然还要给一定的加宽值。2.1路堤刷坡
路堤在填筑时一般是要加宽50cm的,这样做的主要是为了防止路堤在碾压时压路机压不到边,但在收坡时一定要把这50cm收回来,否则会给做路基附属的队伍带来很多额外的工作量,做护坡的队伍,他们在扣槽刷坡时,会刷下大量的土方。2.2路堑刷坡
路堑的刷坡分为两种,一种是构筑物的上顶面基本上在同一水平面上的,为平坡;另一种是在构筑物上顶面有较大高差时的刷坡,构筑物的高差越大,出现背坡的现象越明显。
平坡与背坡的根本区别就在于坡面的各条线是否在一个平面上。而要使坡面上的各条线都在同一平面上,首先要保证我们每隔10m所放的开挖桩是否在一个平面上。
在放刷坡开挖桩时有两大决定要素,一个是路基的固定宽度,另一个是构筑物的顶面标高,如果想让构筑物以上的坡形保持一个坡面不出现背坡,就要使这两个常数相等或差别较小。因为只有这两个要术统一了才能保证得到同一个线形方程,其中全站仪可以给我们提供一个垂直与线路中线的平面(假定为S1平面),当我们改变线路里程时将会得到两个平行平面(近似),而在两个平面上的有相同带有相同参数的直线方程,这说明刷坡面上的各条直线在S1平面上的投影是同一条直线,进一步说明了我们得到了一个垂直于S1平面的面,即我们得到了在一个平面上的刷坡面。当构筑物的高差较大时开挖桩的两大要术都会改变,从而改变了在S1平面上的线形方程,我们就不能得到一个垂直与S1平面的刷坡面即会出现背坡。六.路基的沉降观测1.路基沉降观测总体要求a.路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时,应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降的措施。b.观测期内,路基沉降实测值超过设计值20%及以上时,应及时查明原因,必要时进行地质复查,并根据实测结果调整计算参数,对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。2.观测断面及观测点的设置原则a.一般情况下沿线路方向每间距50m设置一个路基面沉降变形观测断面。过渡段的断面设置按过渡段的技术规定执行。b.对地形、地质条件变化大的地段可根据实际情况,按25米的间距加密设置路基面沉降变形观测断面,且地形、地质条件发生变化的点位的附近1米处必须设加密观测断面,以确保能够反映真实差异沉降。2.1观测断面的设置原则c.因过渡段观测断面或加密断面的设置而导致一般路基区段间距不足50m时,不设断面;超过50m而不足100m时,按等分间距设置断面;超过100m时,按50m倍数的四舍五入原则来设置断面数量,断面间距宜一致均匀。d.一个沉降观测单元(连续路基沉降观测区段为一单元)应不少于2个路基面沉降变形观测断面。e.基底沉降观测断面每相距两个路基面沉降观测断面设置一个,过渡段和有加密路基面沉降观测断面的优先设置基底沉降观测断面。2.2观测点的设置原则a.为有利于测点看护,统一观测频率,各观测项目数据的综合分析,各部位观测点须设在同一横断面上,偏差不超过±5cm。b.预压地段,预压期因基床路基面沉降变形观测断面设置沉降观测桩,沉降观测桩每断面设置3个,布置于路基中心和两侧。c.基底沉降观测断面在路基面沉降观测断面之间居中设置,包括1个沉降板,布置于路基中心。过渡段的基底沉降观测断面包括3个沉降板,布置于路基中心和两侧。d.路堑地段路基面沉降变形观测断面分别于路基中心及两侧路肩设置观测桩。路堑地段不做地基沉降观测,不设基底沉降观测断面。e.表层尚未施工,路基顶面沉降观测应在预压土方底部(基床底层顶面)布置沉降元件进行,即在基床底层顶面临时布置沉降板,位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段完全一致,预压土方卸除时临时沉降板随之拆除,基床表层施工后,于路基面上设置正式沉降观测桩。路基断面布置示意图见下图:2.3路基沉降水准观测
路基沉降水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线,沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图所示:3.观测技术要求a.路堤地段从路基填土开始进行沉降观测;路堑地段从级配碎石顶面施工完成开始观测。路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时,应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降措施。b.沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的,施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调,做到互不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行,不能影响路基填筑质量。c.路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降观测点的沉降与边桩的位移量,当中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天或边桩水平位移大于5mm/天、竖向位移大于10mm/天时,应及时通知项目部,并要求停止填筑施工,待沉降稳定后再恢复填土,必要时采用卸载措施。d.观测精度要求:路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm,读数取位至0.1mm;位移观测测距误差±3mm;方向观测水平角误差为±2.5″。e.观测频次要求:路基沉降观测的频次不低于下表的规定。观测阶段观测频次填筑或堆载一般1次/天每天填筑量超过3层时1次/每填筑3层沉降量突变2~3次/天两次填筑间隔时间较长1次/3天堆载预压或路基施工完毕第1个月1次/周1个月以后1次/2周无砟轨道铺设后第1个月1次/2周第2~3个月1次/月3个月以后1次/3月4.过渡段的沉降观测4.1过渡段沉降观测技术要求a.过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估,路桥过渡段,路隧过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。b.过渡段工后沉降的分析评估应沿线路方向考虑各观测断面和各种结构物之间的关系综合进行。c.对线路不同下部基础结构物之间,以及不同地基条件或不同地基处理方法之间形成的各种过渡段,应重点分析评估其差异沉降。4.2观测断面和观测点的要求a.同结构物起点处、距起点5~10m、20~30m处分别设置观测断面。每个横向结构物每侧各设置一个观测断面,沿涵洞轴线设路基观测断面。每个观测断面观测点设置同路堤。
b.沉降观测装置的具体埋设位置应符合设计要求,且埋设稳定。观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。c.路堤和路堑分界处设置观测断面,观测点设置参照路堤。d.在路基的沉降评估中,当主体工程完工后观测期大于3个月且沉降波动幅度在3.0mm以内,沉降增量在±2.0mm以内,最后4次(且观测时间不少于一个月)观测数据未出现连续下沉现象时,可进行下道工序施工。七.路基测量常见问题分析
在路基测量过程中往往由于审图不严,测量时粗心大意,造成一些不易发现的错误。
1.在曲线段上放样时未考虑到路面加宽,尤其是在高速公路的匝道附近,在匝道处应加宽路面,测量放样时要特别注意。另外当有竖曲线时,坡度较大,这时在上坡段应另外加设一条爬坡车道。
2.没有仔细的复核原地面,导致开挖线以及坡脚线放样错误,经常会出现因开挖线没有放到位,等到深挖路基已经开挖完,才发现问题,这时挖机没有办法再对高处的土方进行开挖。这时会导致路面宽度不够,或者是边坡坡度不合理。
4.在路基上施工通常会预留一层土,来调整因沉降产生的高程变化。但有时会因为对路基沉降的错误估计,该沉降的地方没有沉降,结果导致预留土方过多,给施工造成麻烦。有的路基段沉降比较大,这时如果预留土不够,会导致路基中线偏低,这时要重新填土,也增加了施工成本,所以正确合理的估计路基的沉降量,是特别重要的。
3.在路基施工测量的过程中经常会出现中线高程控制不到位的情况,这主要原因一般是临时水准点有误,所以对于控制路基中线的水准点要经常对其进行复核,以检核其精度。八.竣工测量
竣工测量应在中线和水准竣工测量之后进行。测量的目的是为了检查路基宽度、边坡、天沟、侧沟、路基加固及防护工程的竣工情况。竣工测量的精度要求及测量方法同新线测量。对不符合要求而且存在误差超限的应进行整修。路基宽度不得小于设计宽度,误差一般不应超过5cm。最后,根据用地图沿线路两侧用地界处设置地界桩。
竣工测量的大致内容如下:1.应进行中线测量和高程测量,并需贯通全线里程和高程。2.线路中线贯通测量时,线路中线应与桥、隧建筑物中线相符合。在有桥梁、隧道的地段应从桥梁、隧道的中线向两端引测贯通。贯通测量后的中线位置应符合路基宽度和建筑限界的要求。3.高程竣工测量应将水准
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