公路工程建设中测量技术

摘 要：测量工作是工程建设中一项最基础工作,在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要作用,为选取一条最经济、最合理路线,本文针对公路测量特点及过程,论述公路测量采用方法,并阐述公路测量技术应用原理.

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1.引言

首先要进行路线勘测,绘制带状地形图,进行纵、横断面测量,进行纸上定线和路线设计,并将设计好路线平面位置、纵坡及路基边坡在地面上标定出来,以指导施工,当路线跨越河流时,拟设置桥梁跨越之前,应测绘河流及两岸地形图,测定桥轴线长度及桥位处河床断面,桥位处河流比降,为桥梁方案选择及结构设计提供必要依据,当路线纵坡受地形限制,采用避让山岭绕线平面线形不能满足规范要求,而选用隧道方案时,测定隧道进出口大比例尺地形图,为隧道洞口布置选择提供必要数据.

2.不同阶段公路工程测量

2.1初步设计阶段

初步设计根据批准设计任务书和初测资料编制,主要拟定修建原则,选定设计方案计算主要工程数量,提出施工方案意见,编制设计概算,提供方案说明及图表资料,初测阶段为初设提供平面、高程控制、地形图、特殊地段控制桩及纵、横断面资料.初步设计比选方案一般在1：10000地形图上做多个比选方案,纸上布线后,对各方案进行1：2000地形图测量,在1：2000地形图上进行纸上定线,布置桥涵、通道、隧道等,实地调查计算工程数量,编制概算文件,特殊复杂困难地段,为加深勘探调查及分析比例,实地放桩,进行平、纵、横测量.平面高程控制测量地形图测量、必要平纵横测量.

2.2施工图设计阶段

施工图设计根据批准初步设计文件,在1：2000图上进行方案比选,确定路线方案,进行施工图详测.中线放样、纵断面测量、横断面测量、主要工点地形图测量、主要控制地物高等控制测量.

3.公路工程控制测量

3.1控制测量目

控制测量一般是指在工程建设地区地面布设一系列控制网点.并精确地确定这些点位置,以便为后期地形测图和各种工程建设测量放样打好基础.控制测量是一切后续测量工作基础,没有控制测量,往后测图和放样等工作是不可想象.控制网把测区各部分测量工件联系起来,即起骨架作用,又起限制误差传递和累积作用,控制网在勘测设计阶段作用是：各设计阶段需要适当比例尺地形图作依据,而地形图测绘又必须依靠控制网点来确定地形图中各部分地貌地物之间相对位置和保证地形图精度.各设计阶段必须以控制网为基础将路线、桥梁、隧道等设计位置精确地放样在地面上,搜集相应路基、构造物用于设计阶段各种资料.

3.2坐标系统选择

坐标系统选择是公路工程中经常进行一项测量工作,也是很多专业测绘作业人员都很难理解问题.主要包括以下几个方面：

1）曲面坐标换算

大地水准面、参考椭球、坐标系国家大地测量和工程控制测量工作都是在地面上进行,而地球自然表面又是一个有山、谷、江、湖、海洋等起伏复杂曲面.它是一个不规则、不能用简单数学公式来表达曲面,因此,不能在这个曲面上来解算测量学中所产生几何问题,为便于计算控制网点位置和测绘地形,应选择一个形状和大小都很接近于地球而其数学运算又很方便体形,来代替地球形体,以便把观测结果归化到此体形表面上进行计算.曲面上每一点均与铅垂线方向垂直曲面叫做水准面,水准面有无穷多个,我们可以选择一个与平静海水面相重合水准面（平均水准面）来代替地球表面,通常把这个与平均海水面相重合水准面叫大地水准面.大地水准面是按近于地球自然表面,但它仍是一个不规则曲面,因而有必要选择一个形状和大小都与大地体接近,面且能用简单数学式表示体形来代替大地体.参考椭球面是一国家（或者一区域）大地测量计算参考面,该椭球面上各点与大地水准面上各相应点之间高差平方和为最小,参考椭球中心与地球质心重合,旋转轴与地球自转轴重合,赤道面重合,两者体积相等,总质量与地球总质量相等,自转角速度相等.

2）高斯平面直角坐标系

公路线路尤其是高速公路一般跨越多个地区,绵延数百里,为坐标系统统计以及与国家其它工程衔接,目前普遍采用国家坐标系换带计算方法.即高斯正形投影平面直接坐标系.高斯正形投影实质设想将一个截面为椭圆横柱（简称圆柱）面套在地球椭球面上,使横圆柱面与椭球面一个子午椭圆相切,横圆柱轴与地球椭球轴互相垂直,这样将靠近子午椭圆那部分地球表面图形投影到圆柱面上,再将圆柱面展开就得到平面上图形.这种投影,实际上就是将地球椭球面上与柱面相切子午线两旁一条带状区域按正形规律投影到平面上,投影后,只有相切这条子午线上长度比等于1,而离开这条子线愈远,长度变形愈大,相切子午线称为子午线,这一带区两旁边缘上子午线叫分界子午线,地球上点投影到平面上成为点,点坐标可用x和y表示.坐标分带为不使这种变形过大,每一个带宽度不能太大,一般每带分界子午线间经度分为6°（或3°）为便于设计施工放样,使坐标反算长度与实地长度差不超过规范要求而不影响施工质量时,采用平移子午线方式进行坐标换带计算,这一点在公路工程测量中是经常遇到,通常称坐标系统选择.

3）控制网建立方法平面：

采用先四等控制,后一级导线公路为线状物,四等控制普遍采用GPS测量,它特点是：定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业.

4）独立高级控制

公路工程中首级控制网常采用GPS进行四等控制,为方便施工再利用常规方法进行一级导线加密,首级控制网往往采用与国家点联测分带换算得到实地任意坐标系统,以控制整体系统连接及与已有线路进行衔接继而在线路主要控制物如特大桥、长隧道等为便于施工需进行控制网布设,这类控制网内部精度要求较线路首级控制高,这时多采用独立网形式,这种独立网不同于其它独立工程如大坝、枢纽、厂房等一般独立控制网,作为线路整体一部分,需要与路线进行坐标衔接,坐标系统一致,以便施工过程中保持线路连续性,控制平差采用独立网自由平差求定长基线后再进行约束平差,然后再对两端一级导线重平差方法.

4.结语

公路工程测量技术随着现代测绘技术发展在不断变化着,现代测绘给公路工程测量带来很大方便,其中包括控制测量采用GPS技术极大提高工作效率.采用RTK测量技术进行道路施工放样方便快捷.因此,测绘技术促进公路工程建设快速发展.