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任务2
道路中线测量

道路中线测量是通过直线和曲线的测设,将道路中线的平面位置具体地敷设到地面上去,并标定出其里程,供设计和施工之用。道路中线测量也成为中桩放样。

无论是公路还是城市道路,平面线形均要受到地形、地物、水文、地质及其他因素的限制而改变路线方向。在直线转向处用曲线连接起来的这种曲线称为平曲线,如图2.2.1所示。平曲线包括圆曲线和缓和曲线两种,以平曲线与直线为要素可组合成不同的平面线形。平曲线在高等级路线中所占比重越来越大。

圆曲线是有一定半径的圆弧。缓和曲线是在直线与圆曲线之间加设的,曲率半径由无穷大变换为圆曲线半径的曲线。我国采用辐射螺旋线,也称回旋线。《公路工程技术标准》(JTGB01—2014)规定,当平曲线半径小于不设超高最小半径,应设缓和曲线。四级公路可不设缓和曲线,只设圆曲线。

图2.2.1 道路平面线形

2.1 交点的测设

《公路勘测规范》(JTG C10—2007)规定,各级公路应在地形测量以后,采用纸上定线;若受条件限制或地形、方案较简单,也可采用现场定线。目前,公路工程上常用的定线测量方法有纸上定线和现场定线两种。交点的测设是定线测量中的基本工作内容。在路线测设时,应先选定出路线的转折点。这些转折点是路线改变方向时相邻两直线的延长线相交的点,称为交点,通常以JD i 表示。如图2.2.2所示,它是线路定线时的主要控制点。当公路设计采用一阶段施工图设计时,交点的测设可采用现场标定的方法,即根据已定的技术标准,结合地形、地质等条件,在现场反复插设比较,直接定出路线交点的位置。这种方法不需要测地形图,比较直观,但只适用于技术简单、方案明确的低等级公路。

图2.2.2 线路的交点

对于高等级公路或地形、地物复杂、现场标定困难的地段,应先在实地布设导线,测绘大比例尺地形图(通常为1∶2000或1∶1000),在地形图上根据地形调整交点和转点的位置,最终确定整条线路的平面位置从而实现纸上定线。需要根据约束条件计算交点坐标,以得到交点间距、偏角,确定圆曲线半径及缓和曲线长度,计算曲线要素。再根据它们之间的几何关系,最终计算出各中桩坐标,然后到实地以导线点为控制点,用全站仪或CPS直接放样中桩,现场无须标定交点。

随着测绘科技的进步,利用数字地图实现纸上定线具有精度好、效率高、外业强度低等优势,图上定线已经成线路勘测设计的主流手段,可以利用设计得到的交点坐标、中线坐标成果用坐标放样法实现道路中线放样。故交点的传统测设方法中的放点穿线法、拨角放线法在此不再赘述。

2.2 路线转角的测定

路线由一个方向偏转为另一个方向时,偏转后的方向与原来方向的夹角称为转角,也称为偏角,用 α 来表示。如图2.2.3所示,路线的偏角有左右之分:偏转后的方向在原方向左侧的称为左偏,记为 α ;偏转后的方向在原方向的右侧称为右偏,记为 α

图2.2.3 路线转角的测定

在路线的转弯处,为了测设曲线,需要测定转角。一般习惯观测路线的右角 β ,并按式(2.2.1)计算转角。

β <180°时,为右偏:

α =180 °-β (2.2.1a)

β >180°时,为左偏:

α -180°(2.2.1b)

转角 β 的观测通常按测回法观测一个测回,两个半测回的较差随公路等级而定,一般不超过1′。如果在限差以内,取平均值为最后结果。

2.3 里程桩的设置

在路线交点、转点和转角测定后,可以进行实地量距,设置里程桩,标定中线位置。里程桩也称中桩,是指从道路起点沿道路前进方向计算至某中桩点的距离,其中曲线上的中桩里程以曲线长计算。里程具体表示方法是将整公里数和后面的尾数分开,中间用“+”号连接,在里程前冠以字母K。例如,距起点为4368.472m处的中桩里程表示为K4+368.472。

2.3.1 里程桩的类型

里程桩分为整桩和加桩两类。在公路中线的直线段和曲线段上,桩距按表2.2.1所列的要求桩距而设的桩称为整桩。它的里程桩号均为整数且为要求桩距的整倍数。在实测过程中,为了测设方便,里程桩号应尽量避免采用破碎桩号,一般宜采用20m或50m及其倍数。量距每至百米及公里时,钉设百米桩及公里桩。

表2.2.1 中桩间距

注:表中的 R 为曲线半径,以m计。

加桩分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩。地形加桩设置于中线的地形变化处;地物加桩设置于中线上的桥涵等人工构造物处及公路、铁路的平面交叉处;曲线加桩是设置于曲线的起点、中点和终点等曲线的主点桩;关系加桩是设置于路线的交点、转点的桩。曲线加桩和关系加桩应当在所书写的桩号前面,书写其缩写名称(汉语拼音字母的缩写)。表2.2.2所示为曲线加桩和关系加桩名称缩写实例。

表2.2.2 曲线加桩和关系加桩名称缩写

2.3.2 里程桩的钉设

钉桩时,对起控制作用的交点桩、转点桩、平曲线控制桩、路线起终点桩以及重要的人工构造物加桩(如桥位桩、隧道定位桩等),均采用方桩。方桩钉至与地面齐平,顶面钉一小钉表示点位。在距方桩20cm左右设置指示桩,上面书写桩的名称和桩号。钉指示桩要注意字面应朝向方桩,以便于将来寻找方桩。直线上的指示桩应打在路线的同一侧,曲线上则应打在曲线的外侧。主要起控制作用的方桩应用混凝土浇筑。也可用钢筋加混凝土预制桩,且钢筋顶面锯成“十”字以示点位。必要时,加设护桩防止桩的损坏或丢失。除控制桩以外,其他的桩为标志桩,一般采用板桩,直接将指示桩打在点位上,并露出桩号为宜。为便于后续工作中寻找里程桩,不致遗漏,应按“1、2、3、…、8、9、0、1、2…”的循环顺序对中桩进行编号,编号写在桩的背面。打桩时,板桩的序号面要朝向路线前进方向,如图2.2.4所示。

图2.2.4 桩号与编号方向

2.3.3 断链

中线测量一般是分段进行。由于地形地质等各种情况,常常会进行局部改线或者由于计算、丈量发生错误时,会造成已测量好的各段里程不能连续,这种情况称为断链。

如图2.2.5(a)所示,由于交点JD 3 改线后移至JD′ 3 ,原中线改线至图中虚线位置,使起点至转点ZD 3-1 的距离减少。而从ZD 3-1 往前已进行中线测量,如将所有里程改动或重新进行中线测量,则工作量太大。故可在转点ZD 3-1 的位置设置断链桩。断链有“长链”和“短链”之分。当路线桩号短于地面实际里程时称为短链,反之称为长链,如图2.2.5(b)所示。断链的桩号写法如下:

短链:K7+791.262=K7+800 短链11.262m

长链:K3+110=K3+105.21 长链4.79m

图2.2.5 断链的处理方法

断链桩一般应设置在100m桩或10m桩处,不应设置在桥梁、村庄、隧道和曲线的范围内,并做好详细的断链记录,供初步设计和计算道路总长度作参考。所有短链桩号应填写在“总里程及断链桩号表”上,考虑断链桩号的影响,路线总里程应为:

路线总里程=终点桩里程-起点桩里程+∑长链-∑短链

目前,GNSS-RTK技术在中线放样中已广泛应用。它拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势,并且不会产生误差累积,故其效率较其他方法大大提高。将设计好的中桩和边桩坐标数据导入RTK接收机中,然后在实地直接导航放样出中边桩位置。这种方法不需要测设交点位置,也无须实地测量转角,是现阶段中线测量的主要方法。 M4msiNXWd2QwQ4XPQCBQE1uiTZu806ixacSmJkfhohtoUeKPzKRANdxhNdNS+kSN

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