纵断面测量技术分享

为了保证测量精度和成果检查，根据“从整体到局部”的原则，路线水准测量可分两步进行：首先是沿路线方向设置水准点，并测定其高程，从而建立路线的高程控制，称为基平测量；然后是根据基平测量建立的水准点的高程分别在相邻的两个水准点之间进行水准测量，测定各里程桩的地面高程，称为中平测量。基平测量的精度要求比中平测量高，一般至少按四等水准的精度要求，中平测量只做单程观测，可按普通的工程水准测量精度要求，但水准路线的两端必须附合于由基平测量测定高程的水准点，作为检验。

1.基平测量

基平测量

路线水准点可分为永久性水准点和临时性水准点两种，其是路线高程测量的控制点，在勘测和施工阶段都要使用。因此，水准点应选择在地基稳固、易于进行联测、施工时不易受破坏的地方。永久性水准点一般每隔25～30km布设一点；一般在路线的起点和终点、大桥两岸、隧道两端，以及一些需要长期观测高程的重点工程附近，均应设置永久性水准点。永久性水准点在道路竣工通车后的维护工作中还需要使用。

临时性水准点的密度应根据地形和工程需要而定。一般情况下，水准点间距宜为1～1.5km，山岭重丘区可以根据需要适当加密；水准点点位应选择在稳固、醒目、易于引测，以及施工时不易遭受破坏的地方；水准点与路线中线的距离应大于50m，宜小于300m。

基平测量时，首先应将起始水准点与附近国家水准点进行联测，以获取水准点的绝对高程，如有可能，应构成附合水准路线。在沿线水准测量中，也应尽量与附近国家水准点进行联测，以便获得更多的检核。

水准点高程的测定，通常按三、四等水准测量的方法和精度要求，采用一台水准仪往、返测量或两台仪器同向测量。

2.用水准仪进行中平测量

用水准仪进行中平测量

中平测量是以相邻水准点为一测段，从一个水准点出发，沿道路中线逐个测定中桩的地面高程，最后附合到下一个水准点上。测量时，在每一个测站上，应尽量多地观测中桩，另外，需要在一定距离内设置转点。相邻两转点之间所观测的中桩，称为中间点。由于转点起着传递高程的作用，为了削弱高程传递的误差，在测站上应先观测转点，后观测中间点。观测转点时读数至毫米，视线长度一般应不大于100m。在转点上水准尺应立于尺垫、稳固的桩顶或坚石上。观测中间点时读数即中视读数可读至厘米，视线也可适当放长，立尺应在紧靠桩边的地面上。

如图6-6-1所示，以水准点A为后视点（高程HA已知），以B点为前视转点，Ki点为中间点。在施测过程中，将水准仪安置在测站上，首先观测立于A点的水准尺读数为ɑ，然后观测立于前视转点B点的水准尺读数为b，最后观测立于中间点Ki点上的水准尺读数为k，则可用视线高法求得前视转点B的高程HB和中桩点的高程HK：

图6-6-1　视线高法测高程

各站观测记录后，应立即计算各点高程，最后附合到下一个水准点，并计算这一测段的高差闭合差fh。容许的高差闭合差为

式中　L——测段的水准路线长度（km）。

如果符合要求，则不需要进行高差闭合差的调整，而以原计算的各中桩点高程作为绘制纵断面图的数据。中平测量的实施如图6-6-2所示，前视点高程及中桩处地面高程应由公式（6-6-1）按所属测站的视线高进行计算（表6-6-1）。

图6-6-2　中平测量

表6-6-1　中平测量记录计算表

续表

3.用全站仪进行中平测量

传统的中平测量方法是用水准仪测定中桩处地面高程，在施测过程中测站多，特别是在地形起伏较大的地区测量，工作量相当繁重。全站仪由于具有三维坐标测量的功能，在中线测量中可以同时测量中桩高程（中平测量）。

如图6-6-3所示，设A点为已知控制点，B点为待测高程的中桩点。将全站仪安置在已知高程的A点、棱镜立于待测高程的中桩点B点上，量出仪器高i和棱镜高l，全站仪照准棱镜测出视线倾角α，则B点的高程HB为

式中　HA——已知控制点A点高程；

HB——待测高程的中桩点B点高程；

i——仪器高；

l——棱镜高；

S——仪器至棱镜斜距离；(www.xing528.com)

α——视线倾角。

在实际测量中，只需要将安置仪器的A点高程HA、仪器高i、棱镜高l及棱镜常数直接输入全站仪，就可测得中桩B点高程HB。

图6-6-3　全站仪高程测量原理

该方法的优点是在中桩平面位置测设过程中直接完成中桩高程测量，而不受地形起伏及高差大小的限制，并能进行较远距离的高程测量。高程测量数据可从仪器中直接读取，或存入仪器并在需要时调入计算机处理。

4.路线的纵断面图

路线的纵断面图的绘制工作

纵断面图是表示沿路线中线方向的地面起伏状态和设计纵坡的线状图，其反映出各路段纵坡的大小和中线位置处的填、挖尺寸，是道路设计和施工中的重要文件资料。

（1）纵断面图。如图6-6-4所示，上半部从左至右有两条贯穿全图的线，一条是细的折线，表示中线方向的实际地面线，它是以里程为横坐标、高程为纵坐标，根据中平测量的中桩地面高程绘制的；另一条是粗线，也是包含竖曲线在内的纵坡设计线，还是在设计时绘制的。另外，图上注有水准点的位置和高程，桥涵的类型、孔径、跨数、长度、里程桩号和设计水位，竖曲线示意图及其曲线元素，同公路、铁路交叉点的位置、里程及有关说明。图的下部注有有关测量及纵坡设计的资料，主要包括以下内容：

图6-6-4　路线设计纵断面图

1）直线与曲线。根据中线测量资料绘制的中线示意图。图中路线的直线部分用直线表示；圆曲线部分用折线表示，上凸表示路线右转，下凹表示路线左转，并注明交点编号和圆曲线半径；带有缓和曲线的平曲线还应注明缓和段的长度，在图中用梯形折线表示。

2）里程。根据中线测量资料绘制的里程数。为使纵断面清晰起见，图上按里程比例尺只标注百米桩里程（以数字1～9注写）和公里桩的里程（以Ki注写，如K9、K10）。

3）地面高程。根据中平测量成果填写相应里程桩的地面高程数值。

4）设计高程。即设计出的各里程桩处的对应高程。

5）坡度。从左至右向上倾斜的直线表示上坡（正坡），向下倾斜的表示下坡（负坡），水平的表示平坡。斜线或水平线上面的数字是以百分数表示的坡度的大小，下面的数字表示坡长。

6）土壤地质说明。标明路段的土壤地质情况。

（2）纵断面图的绘制。纵断面图的绘制一般可按下列步骤进行：

1）按照选定的里程比例尺和高程比例尺（一般对于平原微丘区里程比例尺常用1∶5000或1∶2000，相应的高程比例尺为1∶500或1∶200；山岭重丘区里程比例尺常用1∶2000或1∶1000，相应的高程比例尺为1∶200或1∶100），打格制表，填写里程、地面高程、直线与曲线、土壤地质说明等资料。

2）绘制出地面线。首先选定纵坐标的起始高程，使绘制出的地面线位于图上适当位置。一般是以10m整数倍的高程定在5cm方格的粗线上，以便于绘图和阅图。然后根据中桩的里程和高程，在图上按纵、横比例尺依次点出各中桩的地面位置，再用直线将相邻点一个个连接起来，就得到地面线。在高差变化较大的地区，如果纵向受到图幅限制，则可以在适当地段变更图上高程起算位置，此时地面线将形成台阶形式。

3）计算设计高程。当路线的纵坡确定后，即可以根据设计纵坡和两点之间的水平距离，由一点的高程计算另一点的设计高程。

设计坡度为i，起算点的高程为H0，待推算点的高程为HP，待推算点至起算点的水平距离为D，则

式中，上坡时i为正，下坡时i为负。

4）计算各桩的填、挖尺寸。同一桩号的设计高程与地面高程之差，即该桩处的填土高度（正号）或挖土深度（负号）。在图上填土高度应在作相应点纵坡设计线之上，挖土深度则相反。也有在图中专列一栏注明填、挖尺寸的。

5）在图上注记有关资料，如水准点、桥涵、竖曲线等。

需要说明的是，目前在工程设计中，由于计算机应用的普及，路线纵断面图基本采用计算机绘制。