公路工程施工测量技术

公路工程施工测量技术第一页，共100页。一、施工测量概述1.施工测量的目的施工测量的目的是将图纸设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按照设计要求，以一定的精度、比例测设到实地上，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作。第二页，共100页。2.施工测量的主要工作2.1施工测量的主要工作是测设点位，又称施工放样。2.2施工测量贯穿整个建筑物、构筑物的施工过程中。从场地平整、建筑物定位、基础施工、室内外管线施工到建筑物、构筑物构件安装等，都需要进行施工测量。2.3工业或大型民用建设项目竣工后，为便于管理、维修和扩建，还应编绘竣工总平面图。2.4有些高层建筑物和特殊构筑物，在施工期间和建成后，还应进行变形测量，以便积累资料，掌握变形规律，为今后建筑物、构筑物的维护和使用提供资料。一、施工测量概述第三页，共100页。3.施工测量精度的基本要求3.1施工测量的精度取决于建筑物或构筑物的大小、材料、用途和施工方法等因素。一般情况下，装配式建筑物的测设精度高于非装配式建筑物。3.2另外，建筑物、构筑物施工期间和建成后的变形测量，关系到施工安全，建筑物、构筑物的质量和建成后的使用维护，所以，变形测量一般需要有较高的精度，并应及时提供变形数据，以便作出变形分析和预报。一、施工测量概述第四页，共100页。4.施工测量的原则为保证建筑物、构筑物位置的正确性，施工测量应遵循“由整体到局部，先控制后碎部”的原则，首先建立统一的平面和高程控制网，并以此为基础，测设各建筑物和构筑物的细部。一、施工测量概述第五页，共100页。5.施工测量的依据5.1《工程测量规范》,（GB50026-2007）5.2《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）5.3《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-1991）5.4甲方提供的交桩资料及相关图纸5.5国家其他测量规范、强制性标准

一、施工测量概述第六页，共100页。二、施工测量的仪器、器具1.水准仪水准仪是提供水平视线和对水准标尺进行读数的一种仪器。用于测量两点间高差。由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。施工测量常用的有微倾水准仪和自动安平水准仪。先初平，在仪器精平后才能进行读数操作。第七页，共100页。微倾水准仪和自动安平水准仪二、施工测量的仪器、器具第八页，共100页。二、施工测量的仪器、器具第九页，共100页。2.经纬仪是测量水平角和竖直角的仪器。由照准部、水平（垂直）度盘和基座等部件组成。常用的有光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。二、施工测量的仪器、器具第十页，共100页。光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪二、施工测量的仪器、器具第十一页，共100页。3.测距仪电磁波测距仪是应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。测程在5～20公里的称为中程测距仪,测程在5公里之内的为短程测距仪，精度一般为5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。60年代以来，测距仪发展迅速，双色精密光电测距仪精度已达0.1mm+0.1ppm。0.1mm是固定误差，0.1ppm是比例误差，通常情况下应该为0.1ppm×D（ppm是百万分之一，没有量纲，距离D以km为单位，乘ppm，最后的数值刚好是mm）。二、施工测量的仪器、器具第十二页，共100页。二、施工测量的仪器、器具第十三页，共100页。测距仪与电子经纬仪的组合二、施工测量的仪器、器具第十四页，共100页。4.全站仪全站仪由电子经纬仪、光电测距仪和数据记录装置组成。全站仪在测站上一经观测，必要的观测数据如斜距、天顶距（竖直角）、水平角等均能自动显示，而且几乎是在同一瞬间内得到平距、高差、点的坐标和高程。二、施工测量的仪器、器具第十五页，共100页。全站仪二、施工测量的仪器、器具第十六页，共100页。5.水准尺、塔尺二、施工测量的仪器、器具第十七页，共100页。二、施工测量的仪器、器具江西片区每年更新的仪器检定计划中未发现有红黑双面的水准尺第十八页，共100页。6.棱镜二、施工测量的仪器、器具第十九页，共100页。7.钢尺、皮尺二、施工测量的仪器、器具第二十页，共100页。三、施工测量前的准备工作准备工作在施工测量之前，应先做好下列工作：1)仔细核对设计图纸，检查总尺寸和分尺寸是否一致，总平面图和大样详图尺寸是否一致，不符之处应及时向监理工程师提出。2)编制和报批施工测量方案。3)实地踏勘施工现场，根据实际情况编制测设详图，计算测设数据。4)检验和校正施工测量所用的仪器和工具。上述所罗列的测量仪器,除棱镜外,都要经过有资质的法定单位进行检校并出具检定证书后，在有效期内方可使用。第二十一页，共100页。贵州丰焱建设工程有限公司《一体化管理体系文件》（第Ⅵ版）的“监视和测量设备控制程序”文件中规定：第6条：程序流程：计量仪器配置→台帐管理→检定、校准→标识→失准处理→维修保养第7.2.1条：各使用单位应指定专人负责建立《计量仪器台帐表》，汇总后于每年二月份(新开工的项目则在开工后一个月内)上报公司工程部归档。第7.3.1条：新购、借用或租用的计量仪器，使用前必须进行检定或校准。......四、仪器的检验和校正第二十二页，共100页。第7.3.2条：各使用单位负责于每年二月份（新开工的项目则在开工后一个月内）制定本单位的《检验、测量设备周期检定计划表》，......第7.4条：对所有的计量仪器均进行统一标识，包括经检定、校准后的有效状态标识。第7.5.1条：对使用中发现有故障或测量精度、准确度有偏差的计量仪器，应送具有资格的计量部门维修并重新检定、校准。......第8.2条：记录：设备使用维修档案表、检验、测量设备周期检定计划表、计量仪器管理卡、（

型）设备性能检查表、计量仪器台帐表四、仪器的检验和校正第二十三页，共100页。图纸审核交接桩复核测量闭合及测断面施工中的测量竣工测量

五、施工测量的工作程序第二十四页，共100页。五、施工测量的工作程序第二十五页，共100页。道路工程施工测量流程五、施工测量的工作程序第二十六页，共100页。5.1图纸审核在工程施工前，应对照施工图纸将有关测量数据统计汇总，并审核图纸是否准确。审核图纸时，首先了解道路的全长、红线宽、结构组成、喇叭口数量及半径、弯道数量及曲线要素、纵断高程、竖曲线数量及要素、各控制点坐标等。其次分清雨污水、全长、管径，材质、检查井数量及位置，纵断高程（跌水数量及所在位置）等。做到认真细心、不要疏漏。五、施工测量的工作程序第二十七页，共100页。5.2交接桩交接桩范围包括路线控制桩和水准基点。路线控制桩包括直线转点桩、交点桩、缓和曲线和圆曲线的起讫点桩（有些公路工程）、平面导线控制点等。交接桩时要根据设计单位提供的原设桩点的有关资料，进行室内审核和现场查对。用测量仪器对重要桩、点进行施测交接，作出详细记录。交接中发现的问题，如误差超限、错误、漏项以及需补测或精测等事项，应明确处理办法及负责施测单位，然后写出“交桩纪要”，交接双方签字。五、施工测量的工作程序第二十八页，共100页。5.3复核测量在施工前必须把设计单位提交的全部控制点(平面控制点、水准点等)进行复测。施工复测的工作内容包括导线、中线、横断面等。施工复测的主要目的是检验原有桩号的准确性，经过复测，凡是与原来的成果或点位的差异在允许范围内时，一律以原有成果为准。对经过多次复测，证明原有成果有误或点位有较大变动时，应报有关单位，经审批后，才能改动。施工前，除详细钉设中线桩外，尚须加设临时水准点及横断面，在道路两侧明显位置标出桩号。五、施工测量的工作程序第二十九页，共100页。5.4闭合及测断面闭合水准点并沿途加密布设引测水准点；闭合导线点并沿途加密布设引测导线点，根据施工图纸上的坐标把道路施工范围标出来；测土方断面并在道路两边标高程红线。测量时要做到反复核对，并保证数据的准确性。五、施工测量的工作程序第三十页，共100页。5.5施工中的测量工作在施工过程中，首先要保护好沿途加密的水准点及导线点（90年代修建昌厦一级公路时有一个分包的小老板没有全站仪，花高价请全站仪测设固定路线交点桩、平曲线主点桩并加以保护），提前将要施工地段的高程数据测好，反复核查，确保数据无误。其次要及时做好测量记录，并将测量资料分类归档，测量资料和数据要清晰准确，不要随意涂抹，并保证原始记录资料的完整。

五、施工测量的工作程序第三十一页，共100页。6.1闭合、附合路线水准点和导线点的闭合环节是施工测量的关键，贯穿于每一次的测量工作中。测量时未经闭合，就很难甚至无法确定测量结果的准确性。此时的测量数据若出现差错，将直接导致高程和位置、走向偏差等周边道路、管道的衔接问题，对施工工程产生重大影响。六、施工中的测量第三十二页，共100页。水准测量的闭合路线、附合路线六、施工中的测量第三十三页，共100页。导线测量的闭合路线、附合路线六、施工中的测量第三十四页，共100页。6.2排水施工的测量工作包括排水管道中线的定位、管内底（过水面）标高控制等。在工程施工中，管道中线定位的准确度决定了各管线的位置及走向，不得出现半点差错，否则将影响施工工程的质量。例如，在某施工工程中，雨水设计距道路中线为12.5m，处于慢车道位置，结果由于测量工作失误，管道中线严重偏差，使定做好的花池侧平石无法安砌，造成严重的经济损失。而管内底标高控制决定了雨水管及污水管的衔接，是排水工程的关键，如果标高出错，将直接影响排水管道系统。六、施工中的测量第三十五页，共100页。六、施工中的测量第三十六页，共100页。6.3路基施工的测量工作包括道路边线的定位、标高控制等。标高的控制直接影响道路结构的平整度及厚度；土路基高程的精确与否，不但影响道路的总体高程，还对水稳基层施工、沥青混凝土面层施工质量产生严重影响。因此，土路基施工完毕后，必须做好复测工作。六、施工中的测量第三十七页，共100页。六、施工中的测量中桩、边桩放样第三十八页，共100页。六、施工中的测量第三十九页，共100页。路线平面任意点的坐标计算器程序(Casio4500(4800))六、施工中的测量第四十页，共100页。六、施工中的测量程序运行时，F值输入1，进入直线单元计算模式，否则进入平曲线单元计算模式：(注:直线模式不仅用于路线,还可以延伸为构筑物的中轴线,从而进行各轮廓点位的计算放样)第四十一页，共100页。六、施工中的测量第四十二页，共100页。六、施工中的测量第四十三页，共100页。坐标放样计算器程序(Casio4500(4800))，（注：测站后视坐标方位角）六、施工中的测量第四十四页，共100页。切线支距法（直角坐标法）：切线支距法是以缓和曲线的起点ZH或终点HZ为坐标原点，以过原点的切线为x轴，过原点且垂直于x轴的方向为y轴。缓和曲线和圆曲线的各点坐标，均按同一坐标系统计算，但分别采用不同的计算公式，如图所示。（注：可以延伸为在JD处架设仪器进行各中桩点的坐标放样）六、施工中的测量第四十五页，共100页。偏角法（极坐标法）:以缓和曲线的起点ZH或终点HZ为坐标原点，以过原点的切线为x轴，过原点且垂直于x轴的方向为y轴。曲线上某点P至曲线的起点（ZH点或HZ点）的距离为Ci，P点和原点的连线与坐标轴的x轴之间的夹角为Δi。它们可以通过切线支距法求出的点的坐标P(xi、yi)来进行计算。六、施工中的测量第四十六页，共100页。极坐标法:当用光电测距仪或全站仪测设平曲线时，由于其测设距离受地形条件限制较小，精度高、速度快，可以采用极坐标法直接、独立地测设各点，因此，正在逐渐地被广泛使用。（注：下图平曲线无缓和曲线）六、施工中的测量第四十七页，共100页。六、施工中的测量中平测量第四十八页，共100页。六、施工中的测量路线纵坡标高计算器程序(Casio4500(4800))第四十九页，共100页。六、施工中的测量第五十页，共100页。六、施工中的测量第五十一页，共100页。确定横断面方向的方向架六、施工中的测量第五十二页，共100页。6.4基层施工的测量工作在道路基层施工过程中，需要先做出试验段以便确定虚铺系数。摊铺机施工时应在待摊铺基层两侧布置控制标高的钢支架，其上设置钢丝绳作为摊铺机行走的标高控制基准线。基准线一定要拉紧，拉力应不小于150kg，控制标高的支架间距不超过l0m，同时基准线拉好后要仔细观察一下是否平顺。六、施工中的测量第五十三页，共100页。六、施工中的测量第五十四页，共100页。六、施工中的测量第五十五页，共100页。6.5侧、平石施工的测量工作市政道路的侧、平石施工前，应依据设计图纸进行放线，包括平面位置、标高。六、施工中的测量第五十六页，共100页。六、施工中的测量第五十七页，共100页。6.6沥青混凝土面层施工的测量工作市政道路的路面施工中的标高控制，底、中、面层采用走线法施工，表面层采用平衡梁法施工。六、施工中的测量第五十八页，共100页。六、施工中的测量第五十九页，共100页。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：7.1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=XA＋DAPCOSαAP、YP=YA＋DAPSINαAP或XP=XB＋DBPCOSαBP、YP=YB＋DBPSINαBP七、平面控制测量的方法第六十页，共100页。（2）按余切公式计算P点的坐标XP=（XAcotβ＋XBcotα－YA＋YB）/（cotα+cotβ）XP=（YAcotβ＋YBcotα＋XA－XB）/（cotα+cotβ）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γ的大小会影响P点的定位精度。交会角γ最好接近90°，一般不应小于30°或大于120°。七、平面控制测量的方法第六十一页，共100页。侧方交会法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γ、α角，我们只需算出β角（β＝180°－α－γ），就可以按照前方交会法进行了。七、平面控制测量的方法第六十二页，共100页。后方交会法如下图所示，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α、β，根据A、B、C三点的坐标和α、β角，即可计算出P点的坐标。七、平面控制测量的方法第六十三页，共100页。七、平面控制测量的方法①根据已知点的坐标和观测角度计算cotθcotθ＝｛（YC-YB）cotβ-(YA-YC)cotα-(XA-XB)｝/｛（XC-XB）cotβ-(XA-XC)cotα-(YA-YB)｝②根据已知点的坐标和观测角及cotθ计算参数NN=（YC-YB）（cotβ－cotθ）－（XA－XB）（1＋cotβcotθ）N=（YA-YC）（cotα＋cotθ）－（XA－XC）（1－cotαcotθ）计算两个N值作为检核。③计算P点的坐标xP＝xC＋N/（1＋cot2θ）yP＝yC＋Ncotθ/（1＋cot2θ）第六十四页，共100页。注意：后方交会中，过三个已知点所构成的圆称为危险圆如图所示，未知点p位于危险圆上，所测的的角α、β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。七、平面控制测量的方法第六十五页，共100页。7.2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。如下图所示七、平面控制测量的方法第六十六页，共100页。由于A、B两点的坐标已知，AB边的方位角αAB和边长S可通过坐标反算求得，由余玄定理可得：<A＝arccos（（s2＋b2－a2）/2sb）而αAp＝αAB－<A于是XP=XA＋bcosαApYP=YA＋bsinαAp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。七、平面控制测量的方法第六十七页，共100页。7.3平面控制（网）根据测量工作需要，在测区内选择一系列控制点，在各控制点上建立地面标志和测量觇标，使各控制点构成三角形、大地四边形、矩形、中点多边形、折线形和多边形等，从而形成平面控制网。其中以三角形为主要图形，用经纬仪观测全部角度（至少要有一条起算边长）的网称三角测量网（或称测角网）；以三边形为主要图形，用电磁波测距仪观测全部边长的网称三边测量网（或称测边网）；边、角均测的称边角网；以折线形为基本图形，既测角又测边的网称为导线网；单一折线形则称导线（例如:公路沿线布设的坐标点）。工程控制网的布设，一般应遵循从整体到局部、分级布网、逐级控制的原则。它们可以采用三角测量网，三边测量网或导线网的形式来布设，亦可布设为边角网。七、平面控制测量的方法第六十八页，共100页。七、平面控制测量的方法第六十九页，共100页。7.3.1小三角测量小三角测量与导线测量相比，量边工作量大为减少。所以在山区、丘陵和城市首级控制网大多采用小三角测量建立平面控制网。三角网常用的基本图形有单三角锁、中点多边形、大地四边形、线形锁等。七、平面控制测量的方法第七十页，共100页。七、平面控制测量的方法第七十一页，共100页。七、平面控制测量的方法第七十二页，共100页。高程控制测量的目的是精确测定控制点高程。根据需要在测区内每隔一定距离设高程控制点（称为水准点），两相邻水准点间组成水准路线，由各水准路线构成的控制全测区的网形称为高程控制网。用水准仪观测各水准点间高差的称为水准网；用电磁波测距仪测边和经纬仪测垂直角的称为电磁波测距三角高程控制网。高程控制网的首级网应布设成闭合环线，加密网可布设成附合路线、结点网或闭合环。公路施工的基平测量：公路沿线布设的水准点分永久水准点和临时水准点，是高程的控制点，在勘测设计和施工阶段甚至工程运营阶段都要使用。八、高程控制测量第七十三页，共100页。八、高程控制测量第七十四页，共100页。9.1误差在测量时，测量结果与实际值之间的差值叫误差。测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。误差产生的原因可归结为以下几方面：测量装置误差、环境误差、测量方法误差、人员误差。减小误差的方法：选用精密的测量仪器、多次测量取平均值.九、测量误差与平差第七十五页，共100页。系统误差：在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差一般具有累积性。系统误差产生的主要原因之一，是由于仪器设备制造不完善。例如，用一把名义长度为50m的钢尺去量距，经检定钢尺的实际长度为50.005m，则每量尺，就带有+0.005m的误差(“+”表示在所量距离值中应加上)，丈量的尺段越多，所产生的误差越大。所以这种误差与所丈量的距离成正比。再如，在水准测量时，当视准轴与水平管轴不平行而产生夹角时，对水准尺的读数所产生的误差为l*i″/ρ″（ρ″=206265″，是一弧度对应的秒值)，它与水准仪至水准尺之间的距离l成正比，所以这种误差按某种规律变化。九、测量误差与平差第七十六页，共100页。随机误差（偶然误差）：在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号均不一定，则这种误差称为偶然误差，又称为随机误差。例如，用经纬仪测角时的照准误差，钢尺量距时的读数误差等，都属于偶然误差。偶然误差，就其个别值而言，在观测前我们确实不能预知其出现的大小和符号。但若在一定的观测条件下，对某量进行多次观测，误差列却呈现出一定的规律性，称为统计规律。而且，随着观测次数的增加，偶然误差的规律性表现得更加明显。偶然误差具有如下四个特征：①在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值；②绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多(或概率大)；③绝对值相等的正、负误差出现的机会相等；④在相同条件下，同一量的等精度观测，其偶然误差的算术平均值，随着观测次数的无限增大而趋于零。九、测量误差与平差第七十七页，共100页。粗大误差：在一定的测量条件下，超出规定条件下预期的误差称为粗大误差，一般地，给定一个显著性的水平，按一定条件分布确定一个临界值，凡是超出临界值范围的值，就是粗大误差，它又叫做粗误差或寄生误差。产生粗大误差的主要原因如下：⑴客观原因：电压突变、机械冲击、外界震动、电磁（静电）干扰、仪器故障等引起了测试仪器的测量值异常或被测物品的位置相对移动，从而产生了粗大误差；⑵主观原因：使用了有缺陷的量具；操作时疏忽大意；读数、记录、计算的错误等。另外，环境条件的反常突变因素也是产生这些误差的原因。粗大误差不具有抵偿性，它存在于一切科学实验中，不能被彻底消除，只能在一定程度上减弱。它是异常值，严重歪曲了实际情况，所以在处理数据时应将其剔除，否则将对标准差、平均差产生严重的影响。九、测量误差与平差第七十八页，共100页。9.2最大允许误差：最大允许误差：对给定的测量仪表，规范、规程等所允许的误差极限值。这是指在规定的参考条件下，测量仪器在技术标准、计量检定规程等技术规范上所规定的允许误差的极限值。这里规定的是误差极限值，所以实际上就是测量仪器各计量性能所要求的最大允许误差值。可简称为最大允许误差，也可称为测量仪器的允许误差限。最大允许误差可用绝对值误差、相对误差或引用误差等来表述。例如:测量范围为0～25mm，分度值为0.01mm的千分尺其示值的最大允许误差0级不得超过±2mm；1级不得超过±4mm。又如测量范围为25℃～50℃的分度值为0.05℃的一等标准水银温度计，其示值的最大允许误差为±0.10℃。如准确度等级为1.0级的配热电阻测温用动圈式测量仪表，其测量范围为0～500℃，则其示值的最大允许误差为500×1%=±5℃，则用引用误差表述。九、测量误差与平差第七十九页，共100页。如非连续累计自动衡器(料斗秤)在物料试验中，对自动称量误差的评定则以累计载荷质量的百分比误差进行计算，准确度为0.2级、0.5级的则首次检定其自动称量误差不得超过累计载荷质量的±0.10%和±0.25%。要区别和理解测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差和测量不确定度之间的关系。示值误差和最大允许误差均是对测量仪器本身