第10章道橋隧工程測量

第10章道橋隧工程測量第一頁，共93頁?！?0-1道路工程測量概述道路工程包括鐵路和公路工程。鐵路工程分為高速鐵路、主干鐵路、地方鐵路，道路工程分為聯(lián)系城市之間的公路(包括國道和高速公路)、城市道路(包括高架道路地下鐵路)、工礦企業(yè)的專用道路以及為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活服務(wù)的農(nóng)村道路,由此組成全國道路網(wǎng)。道路工程測量也應(yīng)遵循“先控制后細(xì)部”的原則。道路工程為線形工程，控制網(wǎng)只沿線路方向布設(shè)，是一個長度達(dá)數(shù)公里、數(shù)十公里甚至數(shù)百公里而寬度只有數(shù)十米或數(shù)百米的狹長帶狀控制網(wǎng)，并且需要與國家或城市控制網(wǎng)聯(lián)測，以納入統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系統(tǒng)。傳統(tǒng)上用導(dǎo)線布設(shè)道路工程的平面控制網(wǎng)，用水準(zhǔn)路線布設(shè)高程控制網(wǎng)。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）技術(shù)為道路測量建立控制網(wǎng)提供了新的方法。2第二頁，共93頁。道路GNSS控制網(wǎng)某高速公路中的一段的GNSS控制網(wǎng)圖3第三頁，共93頁。初測

—在路線范圍內(nèi)，測繪帶狀地形圖、縱斷面圖，收集地質(zhì)、水文等資料，為初步設(shè)計提供依據(jù)。定測

—在選定設(shè)計方案的路線上進(jìn)行中線測量、縱、橫斷面測量、帶狀地形圖測繪。為道路工程建立高程控制的路線水準(zhǔn)測量稱為基平測量，常用三﹑四等水準(zhǔn)測量來建立。GNSS高程測量也可用于路線測量中的基平測量。路線勘測一般分為“初測”和“定測”兩個階段。道路經(jīng)過定測后進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，它的平面線型、縱坡、橫斷面等已有設(shè)計數(shù)據(jù)和圖紙，即可進(jìn)行道路施工。施工前和施工中，需要恢復(fù)中線、測設(shè)路基邊樁和豎曲線等。這些測量工作總稱為道路施工測量。以下主要介紹道路定測和施工測量。4第四頁，共93頁?！?0-2道路中線測量道路中線的平面幾何線型由直線和曲線組成。中線測量工作主要包括：測設(shè)中線上各交點(JD)和轉(zhuǎn)點(ZD)、量距和釘樁、測量交點上的偏角、測設(shè)圓曲線和緩和曲線的主點(直圓ZY,曲中QZ,圓直YZ,圓緩YH,緩圓HY)和細(xì)部點等。ZY—直線和圓曲線連接點QZ—圓曲線的中點YZ—圓曲線和直線連接點YH—

圓曲線和緩和曲線連接點HY—緩和曲線和圓曲線連接點上圖的圓曲線和緩和曲線組成一組反向曲線段5第五頁，共93頁。山區(qū)道路的反向曲線段6第六頁，共93頁。一、路線的交點和轉(zhuǎn)點測設(shè)交點—路線的相鄰直線段的相交之點。是詳細(xì)測設(shè)道路中線的控制點。在初測的帶狀地形圖上進(jìn)行紙上定線，設(shè)計交點的位置，然后實地測設(shè)。轉(zhuǎn)點—路線直線段上的點。定線測量中，當(dāng)相鄰兩交點互不通視或直線段較長時，每隔200～3O0m設(shè)一轉(zhuǎn)點,以便在交點測量轉(zhuǎn)折角和直線量距時作為照準(zhǔn)和定線的目標(biāo)。(－)交點測設(shè)

圖上量得與地物的關(guān)系測設(shè)路線交點

(例如用距離交會法)道路中線道路中線交點房屋電線桿7第七頁，共93頁。根據(jù)導(dǎo)線點測設(shè)路線交點穿線法測設(shè)路線交點導(dǎo)線導(dǎo)線道路中線道路中線導(dǎo)線點交點測設(shè)的轉(zhuǎn)點不嚴(yán)格在一條直線上。用目估法或經(jīng)緯儀視準(zhǔn)法定出一條直線，使盡可能靠近這些測設(shè)點，這一工作稱為穿線。測設(shè)點P1P2P3P4不在一直線上導(dǎo)線沿道路中線布設(shè)，可按鄰近的導(dǎo)線點用極坐標(biāo)法測設(shè)交點。8第八頁，共93頁。路線的相鄰直線段(AB,CD)用穿線法定出后,可用延長相交法測設(shè)交點(JD)。方法：將經(jīng)緯儀安置于B點，瞄準(zhǔn)A點，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，在視線方向上,接近交點JD的概略位置前、后打下兩個樁（稱為騎馬樁）采用延長直線的“正倒鏡分中法”在該兩樁上定出a，b兩點，并釘以小釘,拉上細(xì)線；將經(jīng)緯儀搬至C點,后視D點,同法在交點概略位置前,后打下兩個騎馬樁,定出c,d兩點,拉上細(xì)線；在兩條細(xì)線相交處打下木樁,并釘以小釘,得到交點JD。DJDABCabcd9第九頁，共93頁。二、路線轉(zhuǎn)折角的測定路線前進(jìn)方向在路線的交點上，應(yīng)根據(jù)交點前、后的轉(zhuǎn)點測定路線的轉(zhuǎn)折角。通常測定路線前進(jìn)方向的右角β，用DJ2或DJ6級經(jīng)緯儀觀測一個測回。按β角計算出路線交點處的偏角α，當(dāng)β＜180°時，為右偏角（路線向右轉(zhuǎn)折），當(dāng)β＞180°時，為左偏角（路線向左轉(zhuǎn)折）。最后定出轉(zhuǎn)折角的分角線方向10第十頁，共93頁。三、里程樁的設(shè)置

里程樁的作用：標(biāo)定路線中線的位置,注明類別和離起點的距離；

(例:

JD

3+135.12

—交點,離起點3135.12m)測量路線縱、橫斷面的依據(jù)；便于計算工程量。距離為50m整數(shù)的整樁地物加樁(涵洞)曲線主點樁(ZY)方樁(標(biāo)明點位)扁樁(指明方樁所在和性質(zhì))11第十一頁，共93頁?！?0-3道路圓曲線的測設(shè)一、圓曲線主點測設(shè)主點測設(shè)元素的計算:切線長曲線長外矢距曲切差根據(jù)主點元素測設(shè)圓曲線12第十二頁，共93頁。主點樁號的計算計算檢核：YZ樁號=

JD樁號+T-J樁號計算：道路中線不經(jīng)過交點,圓曲線中點和終點的樁號必須從圓曲線起點的樁號沿曲線的長度推算而得。而交點樁的里程已由中線測量獲得,因此可根據(jù)交點的里程樁號及圓曲線測設(shè)元素計算出各主點的里程樁號。13第十三頁，共93頁。一、圓曲線主點的測設(shè)1.曲線起點(ZY)的測設(shè)經(jīng)緯儀安置在JD點,后視相鄰交點,按視線方向測設(shè)切線長T，即為ZY點。2.曲線終點(YZ)的測設(shè)經(jīng)緯儀前視相鄰交點,按視線方向測設(shè)切線長T,即為YZ點。3.曲線中點(QZ)的測設(shè)測設(shè)路線轉(zhuǎn)折角的分角線方向(曲線中點方向),測設(shè)外矢距E,即為QZ點（用極坐標(biāo)法測設(shè)—方向,距離）14第十四頁，共93頁。二、圓曲線的細(xì)部點測設(shè)偏角法測設(shè)數(shù)據(jù)計算:(偏角即弦切角)細(xì)部點P1P2P3P4(整樁),l0整樁間弧長(整弧),l1

ln+1(非整弧)所對圓心角分別為φ0

φ1

φn+1：

（一）偏角法(曲線上的細(xì)部點為應(yīng)設(shè)置的里程樁)15第十五頁，共93頁。根據(jù)弦切角為同弧所對圓心角之半：同弧所對的弦長為：根據(jù)弦切角和弦長,以切線為起始方向,用極坐標(biāo)法測設(shè)Pi16第十六頁，共93頁。曲線里程樁號相鄰樁點弧長

(m)偏角△弦長C(m)相鄰樁點弦長c

(m)ZY3+091.05P13+100P23+120P33+140P43+160YZ3+175.528.9520.0020.0020.0015.520°00’00”2°08’12”6°54’41”11°41’10”16°27’39”20°10’00”08.9528.8848.6168.0182.748.9519.9819.9819.9815.51QY3+133.2910°05’00”42.02表10-1圓曲線細(xì)部點偏角法測設(shè)數(shù)據(jù)(R=120m)測設(shè)方法：經(jīng)緯儀(或全站儀)置于ZY點,以JD定向,轉(zhuǎn)過偏角按短弦c(相鄰點距離)或長弦C(起點至該點)測設(shè)點位Pi。17第十七頁，共93頁。(二)圓曲線細(xì)部點測設(shè)的極坐標(biāo)法計算各細(xì)部點坐標(biāo),置全站儀于控制點,用極坐標(biāo)法測設(shè)點位是功效最高的方法。主點和細(xì)部點坐標(biāo)計算方法：1.按交點坐標(biāo)和圓曲線元素計算曲線主點坐標(biāo)；2.按圓曲線起點坐標(biāo)根據(jù)偏角Δ和長弦C計算Pi點坐標(biāo)。18第十八頁，共93頁。曲線里程樁號偏角

方位角α弦長C(m)坐標(biāo)x(m)y(m)ZY3+091.05P13+100P23+120QZ3+133.29P33+140P43+160YZ3+175.520°00’00”2°08’12”6°54’41”10°05’00”11°41’10”16°27’39”20°10’00”52°16’30”54°24’42”59°11’11”62°21’30”63°57’40”68°44’09”72°26’30”8.9528.8842.0248.6168.0182.746821.356826.566836.156840.856842.696846.026846.315599.385606.665624.185636.605643.065662.765678.27

表10-2圓曲線細(xì)部點坐標(biāo)計算(按偏角和長弦)19第十九頁，共93頁?！?0-4道路緩和曲線的測設(shè)一、緩和曲線計算車輛在平面線型為圓曲線的公路或鐵路上行駛，會產(chǎn)生離心力,正比于車速,反比于曲線的半徑。離心力影響行車安全，須用公路外側(cè)超高或鐵路外軌超高使車輛向曲線內(nèi)側(cè)傾斜來抵消這種離心力。超高不應(yīng)突然產(chǎn)生，因此需要在直線段與曲線段之間插入一段“緩和曲線“作為過渡。20第二十頁，共93頁。高速公路的圓曲線兩端必須設(shè)置緩和曲線

使外側(cè)超高均勻地增加曲線部分的路基橫斷面21第二十一頁，共93頁。（一）緩和曲線的理論圓曲線半徑R緩和曲線半徑r

=∞→R緩和曲線弧長l

i緩和曲線全長l

S任意常數(shù)C緩和曲線的數(shù)學(xué)關(guān)系式：r

=Rr

=8半徑與弧長成反比22第二十二頁，共93頁。緩和曲線和圓曲線的獨立坐標(biāo)系為了求得緩和曲線長度與點位的關(guān)系,建立以ZH為原點,以切線方向為縱軸的獨立坐標(biāo)系。

β為緩和曲線上任一點的切線方位角βo

為HY點的切線方位角,Β

j

為圓曲線點的切線方位角緩和曲線圓曲線23第二十三頁，共93頁。緩和曲線點和圓曲線點的獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)緩和曲線點坐標(biāo)：24第二十四頁，共93頁。HY點坐標(biāo)：圓曲線點坐標(biāo)：切垂距：內(nèi)移距：25第二十五頁，共93頁。

緩和曲線原素的計算公式：切線長外矢距圓曲線長曲線全長曲線獨立坐標(biāo)與大地坐標(biāo)的變換：式中：Xi

Yi為大地坐標(biāo),

Xo

Yo為ZH或HZ點坐標(biāo),

xi

yi

為獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)。26第二十六頁，共93頁。五、緩和曲線利用AutoCAD計算與繪圖在AutoCAD系統(tǒng)軟件中，用Visual-LISP語言編制“具有緩和曲線的圓曲線計算程序”(E-CURVE.LSP

)，有計算、繪圖和數(shù)據(jù)文件輸出功能，其框圖如下：*原程序在本書CD-ROM“7.工程測量LISP程序及應(yīng)用”27第二十七頁，共93頁。具有緩和曲線的圓曲線計算程序(E-CURVE.LSP）

執(zhí)行程序時的數(shù)據(jù)輸入對話框28第二十八頁，共93頁。具有緩和曲線的圓曲線計算程序(E-CURVE.LSP）

執(zhí)行程序后的圖形屏幕輸出*路線中樁及邊樁的坐標(biāo)輸出見書附CD-ROM“7.工程測量LISP程序及應(yīng)用”29第二十九頁，共93頁?！?0-5路線縱橫斷面測量一、路線縱斷面測量（一）基平測量—高程控制測量（按四等水準(zhǔn)測量）（二）中平測量—按樁號依次測定中樁的地面高程(路線水準(zhǔn)測量,兩端附合于基平水準(zhǔn)點)30第三十頁，共93頁。（三）全站儀路線縱斷面測量在道路工程測量中，應(yīng)用全站儀的三維坐標(biāo)測量和測設(shè)的方法，在測設(shè)道路中樁的同時，測定其高程，并自動記錄這些點的樁號和三維坐標(biāo)等。這些數(shù)據(jù)可與計算機(jī)聯(lián)機(jī)通訊，實現(xiàn)路線測量的自動化和路線縱斷面圖的機(jī)助成圖。（四）縱斷面圖的繪制及施工量計算縱斷面圖是以中樁的里程為橫坐標(biāo)、以其高程為縱坐標(biāo)而繪制的。常用的里程比例尺有1∶5000、l∶2000和l∶1000幾種。為了明顯地表示地面起伏，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1∶1000時，則高程比例尺取1∶100或l∶50。31第三十一頁，共93頁。道路設(shè)計縱斷面32第三十二頁，共93頁。二、路線橫斷面測量（一）橫斷面測量方法路線橫斷面測量的主要任務(wù)是在各中樁處測定垂直于道路中線方向的地面起伏，然后按每一中樁樁號繪成橫斷面圖。橫斷面圖是設(shè)計路基橫斷面、計算土石方和施工時確定路基填挖邊界的依據(jù)。橫斷面測量的寬度一般在中線兩側(cè)各測15～50m。33第三十三頁，共93頁。二、橫斷面圖的繪制一般采用1∶100或l∶200的比例尺繪制路線橫斷面圖。繪制時，先標(biāo)定中樁位置(圖虛線)，由中樁開始逐一將地形特征點畫在圖上，用線連接而成地面線，地面線上注記樁號，地面線下注記地面高程。中樁位置地面高程樁號34第三十四頁，共93頁。

橫斷面圖上進(jìn)行路基斷面設(shè)計：圖(a)為設(shè)計路基面高于地面,為路堤斷面(填方斷面)圖(b)為設(shè)計路基面低于地面,為路塹斷面(挖方斷面)圖(c)為半填半挖的路基斷面圖。根據(jù)橫斷面的填、挖面積及相鄰中樁的樁號(相減即得兩斷面間的水平距離),可以算出施工的土、石方量(填、挖的土石方體積)。填方斷面挖方斷面半填半挖斷面35第三十五頁，共93頁?！?0-6道路施工測量一、施工控制樁測設(shè)(一)平行線法測設(shè)施工控制樁道路邊樁道路中心線1+2601+2201+240道路邊樁平行線法是在設(shè)計的路基寬度以外,測設(shè)兩排平行于中線的施工控制樁,控制樁的間距一般取10～20m。設(shè)計道路邊線設(shè)計道路邊線36第三十六頁，共93頁。（二）延長線法測設(shè)施工控制樁延長線法是在路線轉(zhuǎn)折處的中線延長線上以及曲線中點至交點的延長線上測設(shè)施工控制樁，量出控制樁至交點的距離并作記錄。必要時可以隨時恢復(fù)JD,ZY,QZ,YZ等點的位置。施工控制樁JD1JD2施工控制樁37第三十七頁，共93頁。二、路基邊樁測設(shè)

（一）平坦地段路基邊樁測設(shè)路基施工前要把設(shè)計路基的邊坡與原地面相交的點測設(shè)出來。該點對于設(shè)計路堤為坡腳點，對于設(shè)計路塹為坡頂點。路基邊樁的位置按填土高度或挖土深度、邊坡設(shè)計坡度及橫斷面的地形情況而定,設(shè)計數(shù)據(jù)可從CAD圖上量測。設(shè)計路堤設(shè)計路塹坡腳點邊樁坡頂點邊樁坡腳點邊樁坡頂點邊樁38第三十八頁，共93頁。（二）山坡地段路基邊樁測設(shè)山坡地段測設(shè)路塹的路基左、右邊樁離中樁的距離分別為：邊溝寬邊坡中樁挖深左邊樁右邊樁l左，l右的數(shù)值可以從CAD設(shè)計圖上量測而得。在實地從中樁沿橫斷面方向量距測設(shè)路基邊樁。路面寬39第三十九頁，共93頁。三、豎曲線的測設(shè)在設(shè)計路線縱坡的變更處，考慮行車的視距要求和行車的平穩(wěn),在豎直面內(nèi)用圓曲線連接,這種曲線稱為豎曲線。如圖所示：路線上有三條相鄰的縱坡，其坡度分別為：i1(+

—上坡)、i2（-

—下坡）、i3(+

—上坡)在坡度為i1和i2的縱坡之間設(shè)置凸形豎曲線，在坡度為i2和i3的縱坡之間設(shè)置凹形豎曲線。路線前進(jìn)方向40第四十頁，共93頁。三、豎曲線的測設(shè)

豎曲線的設(shè)計半徑為R,

豎曲線的計算元素:

豎向偏角α,切線長T,曲線長L,外矢距E,高差改正yi?？梢圆捎门c平面圓曲線計算主點測設(shè)元素同樣的公式。豎曲線的設(shè)計半徑R

較大，而α角又較小，因此可以用下列近似公式計算：偏角：切線長：曲線長：外矢距：按yi在曲線范圍內(nèi)里程樁上測設(shè)豎曲線的高程41第四十一頁，共93頁?！?0-7

橋梁工程控制測量在鐵路公路和城市道路等的線路上，通過河流、山谷或與其他道路立交需要修建橋梁。有鐵路橋梁,公路橋梁,鐵路公路兩用橋梁等。高架道路也是屬于橋梁結(jié)構(gòu)。橋梁工程在勘測設(shè)計建筑施工和運營管理階段都需要進(jìn)行測量工作。南京長江大橋—鐵路公路兩用橋42第四十二頁，共93頁。一、橋梁平面控制測量橋梁平面控制網(wǎng)的圖形一般為包含橋軸線的雙三角形、具有對角線的四邊形或雙四邊形。橋梁平面控制網(wǎng)的觀測可以采用常規(guī)觀測角度和邊長的邊角網(wǎng)，計算各平面控制點的坐標(biāo)。大型橋梁平面控制網(wǎng)也可以采用GNSS方法測定。橋梁軸線橋梁平面控制網(wǎng)橋梁平面控制網(wǎng)43第四十三頁，共93頁。（一）過河水準(zhǔn)測量過河水準(zhǔn)測量主要問題:①前后視距不等②遠(yuǎn)尺距離過長解決方法:①測站河立尺點布設(shè)對稱圖形,采用對向觀測；②遠(yuǎn)尺上加裝覘牌,有利于遠(yuǎn)距離瞄準(zhǔn)；③用多測回觀測取平均值,提高精度。測站近尺視線遠(yuǎn)尺視線二、橋梁高程控制測量44第四十四頁，共93頁。由觀測者根據(jù)水準(zhǔn)儀橫絲指揮遠(yuǎn)尺立尺者上下移動覘牌，使覘牌中部的橫條或三角形圖案被水準(zhǔn)儀的橫絲所平分。由立尺者根據(jù)覘牌中心孔的指標(biāo)線在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。覘牌上圖案設(shè)計成有利于瞄準(zhǔn)45第四十五頁，共93頁。（二）電磁波測距三角高程測量（三）GNSS高程測量用全站儀可進(jìn)行電磁波測距三角高程測量。在河的兩岸布置A、B兩個臨時水準(zhǔn)點,在A點安置全站儀,量取儀器高

i；在B點安置棱鏡，量取棱鏡高l；全站儀瞄準(zhǔn)棱鏡中心,測觀天頂距Z和斜距S,計算出A,B點間的高差。由于過河的距離較長,高差測定受到地球曲率和大氣垂直折光的影響。應(yīng)采用對向觀測的方法,能抵消地球曲率和大氣垂直折光的影響。用GNSS測量布設(shè)的橋梁平面控制網(wǎng)也可以用GNSS高程測量的方法進(jìn)行兩岸控制點高程的聯(lián)測。河面寬闊的特大橋梁，用過河水準(zhǔn)測量和三角高程測量有困難時更為合適。46第四十六頁，共93頁?！?0-7

橋梁工程施工測量一、中小型橋梁施工測量（一）橋梁中軸線和施工控制樁測設(shè)

根據(jù)道路中線上的橋位施工控制樁k1,k2,k3,k4，測設(shè)出橋臺和橋墩的中心樁位A,B,C,D點,然后分別在這些點上安置全站儀，在與橋梁中軸線垂直的方向上測設(shè)橋臺和橋墩的施工控制樁位a1,a2,b1,b2,…，每側(cè)要有兩個控制樁。47第四十七頁，共93頁。（二）橋梁基礎(chǔ)施工測量根據(jù)橋臺和橋墩的中心線定出基坑開挖邊界線?；由峡诔叽鐟?yīng)根據(jù)坑深、邊坡坡度、土質(zhì)情況和施工方法而定?；油诘揭欢ㄉ疃群?，應(yīng)根據(jù)水準(zhǔn)點高程在坑壁測設(shè)距基底設(shè)計面為一定高差（例如1米）的水平樁,作為控制挖深及基礎(chǔ)施工的高程依據(jù)?；A(chǔ)完工后，應(yīng)根據(jù)上述的橋位控制樁和墩、臺控制樁用經(jīng)緯儀或全站儀在基礎(chǔ)面上測設(shè)墩、臺中心及其相互垂直的縱、橫軸線，根據(jù)縱、橫軸線即可放樣橋臺、橋墩的外廓線，作為砌筑橋臺和橋墩的依據(jù)。48第四十八頁，共93頁。（一）橋梁墩臺定位測量二、大中型橋梁施工測量大型橋梁的施工必須布設(shè)平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)布設(shè)后,用較精密的方法進(jìn)行墩臺定位和架設(shè)梁部結(jié)構(gòu)的定位。大橋的水中橋墩大橋的梁部結(jié)構(gòu)49第四十九頁，共93頁。方向交會法測設(shè)橋墩A-B為橋軸線，C,D為橋梁平面控制網(wǎng)中的控制點，Pi點為第i個橋墩設(shè)計的中心位置。用方向交會法測設(shè)橋墩中心位置時，需要計算在橋梁控制點上的交會角：α

,

β,

γ,

δ。橋梁軸線控制點控制點方向線相交的角度應(yīng)近于90°50第五十頁，共93頁。方向交會法的誤差三角形由于測量誤差的影響，從C,A,D點指來的三條方向線一般不可能正好交會于一點，而構(gòu)成方向交會定點位的“誤差三角形”(Pa-Pb-Pc)。如果誤差三角形在橋軸線上的邊長(Pa-Pb)為容許范圍之內(nèi)(一般規(guī)定：對于墩底放樣,為2.5cm;對于墩頂放樣，為1.5cm），則取C,D

兩點指來方向線的交點PC在橋軸線上的投影點Pi作為橋墩放樣的中心位置。誤差三角形橋墩中心點51第五十一頁，共93頁。極坐標(biāo)法測設(shè)橋墩在使用全站儀進(jìn)行橋梁墩臺定位時，用極坐標(biāo)法放樣橋墩中心位置，則更為方便。對于極坐標(biāo)法，原則上可以將儀器放于任何控制點上，按計算的放樣數(shù)據(jù)（角度和距離）測設(shè)點位。測設(shè)橋墩中心位置，最好是將儀器安置于橋軸線點A或B上，瞄準(zhǔn)另一軸線點作為定向，然后指揮棱鏡安置在該方向上測設(shè)APi或BPi的距離,即可定出橋墩中心位置Pi點。52第五十二頁，共93頁。（二）橋梁梁部架設(shè)施工測量

橋梁的梁部結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜,要求對墩臺的方向、距離和高程用較高精度測設(shè)，作為架梁的依據(jù)。橋梁中心線方向測定,在直線部分采用準(zhǔn)直法,用經(jīng)緯儀或全站儀正倒鏡分中法,刻劃方向線。如果跨距較大(＞100m),應(yīng)逐個橋墩觀測左、右角。在曲線部分則采用偏角法或極坐法。相鄰橋墩中心點間距離用測距儀觀測，在中心標(biāo)板上刻劃里程線,與已經(jīng)刻劃的墩臺方向線正交,形成代表墩臺中心的十字。墩臺頂面高程用精密水準(zhǔn)測定,構(gòu)成水準(zhǔn)路線,附合到兩岸水準(zhǔn)點上。如果梁的拼裝系自兩端懸臂、跨中合攏，則合攏前的測量重點應(yīng)放在兩端懸臂的相對關(guān)系上。中心線方向偏差,高程差和距離差要符合設(shè)計和施工的要求。53第五十三頁，共93頁。三、大型斜拉橋施工測量大型斜拉橋主要由索塔

(墩塔)、斜拉索、主梁三大部分組成，塔、索、梁三者之間的聯(lián)系一般常用雙塔三跨連續(xù)梁布置。固定于索塔的斜拉索每隔一定索距對梁進(jìn)行提拉，將梁的荷載傳至索塔，再傳至塔墩基礎(chǔ)。斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點有利于用懸臂法架設(shè)主梁。(包括預(yù)制拼裝或現(xiàn)場澆注)雙塔三跨連續(xù)梁的斜拉橋上海楊浦大橋54第五十四頁，共93頁。下圖的上半部分為斜拉橋完成索塔建造后主梁開始用懸臂法施工,下半部分為懸臂施工,中間合攏后的示意圖。55第五十五頁，共93頁。斜拉橋的施工施工中的斜拉橋預(yù)制梁塊的分段吊裝兩端懸臂施工逐步向中間合攏56第五十六頁，共93頁?？⒐ず蟮男崩瓨颉湫偷碾p塔三跨連續(xù)梁57第五十七頁，共93頁。（一）塔柱施工測量

索塔的下半部分為基礎(chǔ)和塔墩，其施工定位測量同一般大橋的定位。其上半部分為塔柱，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般由下塔柱、下橫梁、中塔柱、上橫梁、上塔柱等幾部分組成，如右圖所示。塔柱施工測量的重點是保證塔柱各部分的傾斜度、鉛垂度和外形幾何尺寸以及一些構(gòu)件的空間位置等符合設(shè)計要求。58第五十八頁，共93頁。索塔平面基準(zhǔn)投影

索塔建造的平面基準(zhǔn)是塔墩的中軸線和橋梁的中軸線(相互垂直),塔墩中心點的垂直投影是塔柱施工測量的關(guān)鍵。在墩中心點及兩邊平面控制點的旁邊預(yù)留有垂準(zhǔn)孔，垂直投影(鉛垂線測設(shè))的方法有垂準(zhǔn)儀法和全站儀天頂觀測法。通過垂準(zhǔn)孔向上垂直投影施工索塔上部結(jié)構(gòu)橋梁中軸線索塔中軸線59第五十九頁，共93頁。（二）主梁施工測量

斜拉橋的主梁施工是由索塔下雙向?qū)ΨQ懸臂架設(shè)、跨中合攏的動態(tài)施工方法。主梁架設(shè)分為現(xiàn)場澆注和預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件拼裝兩種基本方法。主梁施工是從索塔下的“零號梁塊”開始,向兩側(cè)懸臂伸展。主梁施工測量是保證斜拉橋成橋線型符合設(shè)計要求。零號梁塊零號梁塊矩形控制網(wǎng)60第六十頁，共93頁。

主梁橫斷面線型測量

主梁橫斷面的梁底線型是每一節(jié)段由前端梁底1，2，3，4四個測點的標(biāo)高來表示。用水準(zhǔn)測量方法測定梁頂面上高程線性點2’3’點的標(biāo)高，推算出梁底測點的標(biāo)高,用斜拉索調(diào)整。梁體中軸線主梁橫斷面斜拉索斜拉索61第六十一頁，共93頁。索道管定位測量斜拉索是連接索塔和主梁并使之構(gòu)成整體斜拉橋的重要組成部分，而索道管是將纜索兩端分別錨固在索塔和主梁上的重要構(gòu)件。為了使纜索能正確定位，對索道管頂口和底口中心的三維坐標(biāo)位置的定位提出了很高的精度要求（例如±5mm）62第六十二頁，共93頁。

1.塔柱索道管定位測量塔墩靠近岸邊，可以在岸上布置平面控制點，建立通過塔柱中線和墩中線的豎直基準(zhǔn)面。在控制點上安置經(jīng)緯儀或全站儀，瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)點的方向后，利用望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的上、下轉(zhuǎn)動建立上述基準(zhǔn)面，再用測距、方向交會等方法測設(shè)待放樣的索道管口中心點的三維坐標(biāo)。

遠(yuǎn)離岸邊的塔墩，可以利用塔柱施工測量時留下的控制點和垂準(zhǔn)孔建立垂準(zhǔn)線和豎直基準(zhǔn)面。高程測設(shè)可以采用高層建筑高程傳遞的方法。

2.主梁索道管定位測量利用主梁施工矩形控制網(wǎng),用經(jīng)緯儀或全站儀,水準(zhǔn)儀和鋼卷尺測設(shè)索道管口中心的三維坐標(biāo)。63第六十三頁，共93頁?！?0-9橋梁工程變形觀測

橋梁工程在施工和建成后的運營期間，由于各種內(nèi)在因素和外界條件的影響，會產(chǎn)生各種變形。例如，橋梁的自重對基礎(chǔ)產(chǎn)生壓力，引起基礎(chǔ)、墩臺的均勻沉降或不均勻沉降，從而會使墩柱傾斜；梁體在動荷載的作用下產(chǎn)生撓曲；高塔柱在日照和溫度的影響下會產(chǎn)生周期性的扭轉(zhuǎn)或擺動；等等。為了保證工程施工質(zhì)量和運營安全，驗證工程設(shè)計的效果，應(yīng)對大型橋梁工程定期進(jìn)行變形觀測。64第六十四頁，共93頁。一、橋梁變形觀測內(nèi)容垂直位移觀測—對各橋墩、橋臺進(jìn)行沉降觀測水平位移觀測—對橋墩、橋臺在水平方向位移的觀測（橋軸線方向和垂直于橋軸線方向）傾斜觀測—對高橋墩和斜拉橋的塔柱進(jìn)行鉛垂線方向的傾斜觀測撓度觀測—對梁體在靜荷載和動荷載的作用下產(chǎn)生的撓曲和振動的觀測二、橋梁變形觀測方法常規(guī)測量儀器方法—用精密水準(zhǔn)儀測定垂直位移,用全站儀測定水平位移，用垂準(zhǔn)儀作傾斜觀測專用儀器測量方法—用流體靜力水準(zhǔn)儀測定撓度等攝影測量方法—用地面近景攝影測量方法

GNSS方法—橋梁的變形觀測已可用GNSS方法激光三維掃描法—采集橋梁的點云數(shù)據(jù)用于變形分析65第六十五頁，共93頁?！?0-10地下工程測量概述地下建筑工程包括鐵路,公路,水利工程方面的隧道,城市地下道路,地下鐵道,越江隧道,人防工程的地下洞庫,工廠,電站,醫(yī)院等。先在地面建立測量控制網(wǎng),再從地面通過地下工程的洞口或豎井傳遞到地下，建立地下控制網(wǎng)，據(jù)此開挖建造各種形式的地下建筑物、構(gòu)筑物和通道(公路隧道,越江隧道,地下鐵道)。山區(qū)隧道的對向開挖66第六十六頁，共93頁。山區(qū)公路直線隧道67第六十七頁，共93頁。地下建筑工程中,測量工作的重要性：例如隧道和地下鐵道施工的掘進(jìn)方向在貫通前無法與終點通視,完全依據(jù)敷設(shè)支導(dǎo)線的坐標(biāo)和方位角指示掘進(jìn)位置和方向,指導(dǎo)施工。城市地下鐵道掘進(jìn)施工示意圖68第六十八頁，共93頁。地下工程施工中對測量工作的精度要求，要視工程的性質(zhì)、隧道長度和施工方法而定。在對向開挖隧道的貫通面上，其中線如果不能完全吻合，這種偏差稱為“貫通誤差”:縱向誤差△t、橫向誤差△u、高程誤差△h。其中，縱向誤差僅影響隧道中線的長度，一般只規(guī)定貫通面上橫向限差Δu

及高程限差Δh，例如規(guī)定：△u

＜50mm～100mm，△h

＜30mm～50mm。貫通面貫通誤差69第六十九頁，共93頁?！?0-11

地下工程地面控制測量一、平面控制測量（一）直接定線法對于長度較短的山區(qū)直線隧道,采用直接定線法。A,D兩點是設(shè)計選定的直線隧道的洞口點,在地面測設(shè)出位于A-D直線方向上的B,C

兩點，作為洞口點A，D

向洞內(nèi)引測中線方向時的定向點。70第七十頁，共93頁。（二）三角網(wǎng)法對于隧道較長、地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)或城市地區(qū)的地下鐵道，地面的平面控制網(wǎng)一般布設(shè)成三角網(wǎng)形式，其中包括隧道洞口控制點A

和B，用全站儀測定三角網(wǎng)的邊角，使成為邊角網(wǎng)。（三）GNSS法用GNSS定位技術(shù)作地下建筑施工的地面平面控制時，只需要在洞口布設(shè)洞口控制點和定向點。直線隧道具有圓曲線的隧道洞口控制點71第七十一頁，共93頁。二、地下工程高程控制測量地下工程高程控制測量是按規(guī)定的精度施測隧道洞口（包括隧道的進(jìn)出口、豎井口、斜井口和坑道口）附近水準(zhǔn)點的高程，作為高程引測進(jìn)洞內(nèi)的依據(jù)。水準(zhǔn)路線應(yīng)選擇連接洞口最平坦和最短的線路，達(dá)到到設(shè)站少,觀測快,精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準(zhǔn)點應(yīng)不少于3個，且以能安置一次水準(zhǔn)儀即可聯(lián)測，便于檢測其高程的穩(wěn)定性。兩端洞口之間的距離大于1km時，應(yīng)在中間增設(shè)臨時水準(zhǔn)點。高程控制通常采用三、四等水準(zhǔn)測量的方法，按往返觀測或閉合水準(zhǔn)路線施測。72第七十二頁，共93頁。一、隧道洞口聯(lián)系測量§10-12地下工程聯(lián)系測量（一）掘進(jìn)方向測設(shè)數(shù)據(jù)計算為了求得A

點洞口隧道中線掘進(jìn)方向及掘進(jìn)后測設(shè)中線里程樁S1，計算下列極坐標(biāo)法測設(shè)數(shù)據(jù)：73第七十三頁，共93頁。（二）洞口掘進(jìn)方向標(biāo)定隧道貫通的橫向誤差主要由測設(shè)隧道中線方向的精度所決定,進(jìn)洞時的初始方向尤為重要。在隧道洞口,要埋設(shè)若干個固定點，將中線方向標(biāo)定于地面上，作為開始掘進(jìn)及以后洞內(nèi)控制點聯(lián)測的依據(jù)。用1，2，3，4號樁標(biāo)定掘進(jìn)方向。再在洞口點A

和中線垂直方向上埋設(shè)5，6，7，8號樁作為校核。74第七十四頁，共93頁。山區(qū)公路曲線隧道洞口75第七十五頁，共93頁。（三）洞內(nèi)施工點位高程測設(shè)對于平洞，根據(jù)洞口水準(zhǔn)點，用一般水準(zhǔn)測量方法，測設(shè)洞內(nèi)施工點位的高程。對于深洞，則采用深基坑傳遞高程的方法(見第九章“建筑工程施工測量”),測設(shè)洞內(nèi)施工點的高程。二、豎井聯(lián)系測量在隧道施工中,可以用開挖豎井的方法來增加工作面，將整個隧道分成若干段，實行分段開挖。城市地下鐵道的建造,每個地下車站是一個大型豎井,在站與站之間用盾構(gòu)進(jìn)行掘進(jìn)，施工可以不受城市地面密集建筑物和繁忙交通的影響。

為了保證地下各開挖面能準(zhǔn)確貫通，必須將地面控制網(wǎng)中的點位坐標(biāo)、方位角和高程經(jīng)過豎井傳遞到地下，建立地面和井下統(tǒng)一的工程控制網(wǎng)三維坐標(biāo)系統(tǒng)，項工作稱為“豎井聯(lián)系測量”,其中關(guān)鍵是方位角傳遞。76第七十六頁，共93頁。方位角傳遞誤差：由于豎井的井口直徑（圓形豎井）或?qū)挾龋ň匦呜Q井）有限，用于傳遞方位的兩根鉛垂線的距離相對較短（一般僅為3～5m），垂直投影的點位誤差會嚴(yán)重影響井下方位定向的精度。設(shè)V1V2=5m,V1V1′=V2V2′=1mm，則產(chǎn)生的方位角誤差=1’12”要求投點誤差應(yīng)小于0.5mm。豎井的方位角傳遞誤差77第七十七頁，共93頁。（一）一井定向通過一個豎井口，用垂線投影法將地面控制點的坐標(biāo)和方位角傳遞至井下隧道施工面，稱為“一井定向”。全站儀全站儀垂準(zhǔn)儀垂直投影投影接受覘牌78第七十八頁，共93頁。一井定向聯(lián)系三角形1．井上聯(lián)系三角形解算(△A-V1-V2)井上部分井下部分反算已知點方位角b,c邊方位角計算V1V2點坐標(biāo)計算聯(lián)系邊邊長方位角79第七十九頁，共93頁。2．井下聯(lián)系三角形解算(△B-V1-V2)計算三角形內(nèi)角β推算V2B邊方位角計算B點坐標(biāo)推算BT邊方位角80第八十頁，共93頁。(二)二井定向井上和井下的聯(lián)系測量可以采用“兩井定向”的方法，以克服因一井定向時兩個投影點相距過近而影響方位角傳遞精度的缺點。井上聯(lián)系測量井下聯(lián)系測量(無定向?qū)Ь€)A,B,C－地面控制點V1-E-F-V2－地下導(dǎo)線V1V2－垂直投影點81第八十一頁，共93頁。（三）

陀螺全站儀(經(jīng)緯儀)測定井下方位角在經(jīng)緯儀或全站儀的支架上方安裝陀螺儀,組合而成陀螺經(jīng)緯儀或陀螺全站儀。圖a所示為全站儀上安裝陀螺儀，圖b所示為陀螺儀目鏡中的讀數(shù)和“逆轉(zhuǎn)點法”讀數(shù)示意。陀螺儀指標(biāo)在正北方向擺動逆轉(zhuǎn)點逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)陀螺儀定向原理：因受地球自轉(zhuǎn)影響而產(chǎn)生一個力矩，使高速旋轉(zhuǎn)的陀螺儀轉(zhuǎn)子的軸指向通過測站的子午線方向，即真北方向；再加測站的子午線收斂角改正。82第八十二頁，共93頁。加裝陀螺儀