线路定测工作详解

线路定测阶段测量的主要工作有:定线测量、中桩测量及线路纵、横断面测量。其中,定线测量和中桩测量合称为中线测量。

（一）定线测量

当道路走向受到地物、地貌、水文、地质及其他因素限制时,需要改变方向,并在转向处用曲线连接,这种曲线称为平面曲线,简称平曲线。平曲线的基本线型是圆曲线、缓和曲线,如图11-1所示。圆曲线是具有一定曲率半径的圆弧；缓和曲线是在直线和圆曲线之间嵌入的曲率半径由无穷大渐变至圆曲线半径的曲线,一般采用辐射螺旋线形式,亦称回旋线。根据我国交通部《公路工程技术标准》规定,当平曲线半径小于不设超高的最小半径时,应设缓和曲线。

图11-1　道路折线与中线表示

由图11-1可示,标明线路折向的重要点是路线的转折点,亦称为线路的交点(JD)。当直线段较长或其间有阻碍时,为标明直线的方向需要在直线上设立一定数量的标志点,称为转点(ZD)。定线测量就是要将线路以折线的形式表示在实地,即需要测设线路的起、终点和各交点的位置,并根据实地情况加设转点。

1.交点的测设

测设交点的方法很多,有放点穿线法、拨角放线法、极坐标法、距离交会法、RTK技术定位法等,实际测设时应根据场地条件、控制点分布情况以及仪器设备条件等灵活应用,这里主要介绍前两种方法。

(1)放点穿线法。放点穿线法就是依据地形图上的测图导线点、边,先在图上定出线路直线段上特定点的位置,然后在实地测设这些点并规划直线,再将相邻直线延长相交,从而确定交点的位置。其工作步骤为放点、穿线、定交点。

1)放点。如图11-2所示,欲将图上定线的两直线JD3—JD4、JD4—JD5测设于实地,只需在地面上定出1、2、3和4、5、6这些临时点的位置即可。这些点一般应选在地势较高、通视良好、距导线点较近、便于测设的位置；且一条直线上至少应选择三个临时点,以便于检查、核对。这些临时点可通过以下方式放样。

a.支距法放样。过导线点作垂直于导线边的垂线,并与定线直线相交,其交点至导线点的间距即为支距,按图上量得的相应支距,实地用支距法放样即可,如1、2、4、6点。

b.距离放样。确定导线边与图上定线直线的交点,并在图上量取此点与导线点的间距,实地按测设距离法放样即可,如3点。

c.极坐标法放样。确定定线直线上特定点(如山顶等)的位置,并在图上量算用极坐标法放样需要的水平角、水平距离,实地用此法放样即可,如5点。

图11-2　穿线法放点

注:一般需要事先绘制放样示意图,并在图上标注控制点、边和放样点位及放样数据,作为现场放样的依据。

2)穿线。由于图解数据和实地测设均存在着误差,使得图上同一条直线上的各点放到实地后不共线,需要在实地确定一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线,即穿线。穿线方法可用目估法或经纬仪法完成,如图11-3所示。

图11-3　放样点穿线

a.目估法。先在适中的位置选择A、B两点并竖立花杆,一人在AB延长线上观测,看直线AB是否穿过多数临时点或位于它们之间的平均位置。否则,移动A或B,直至达到要求为止。最后在A、B两点或其方向线上打下两个以上的控制桩(直线转点桩),即在实地标定了直线。

b.经纬仪法。在A点安置仪器,然后照准大多数临时点所靠近的方向,定出B点。也可将仪器安置在直线中部较高的位置上,瞄准一端多数临时点靠近的方向,倒镜后若视线不能穿过另一端多数临时点靠近的方向,则需将仪器左右移动,重新观测,直至达到要求为止,最后定出直线转点桩。

3)定交点。当相邻两直线在实地定出后,即可将直线延长交会定出交点。如图11-4所示,首先分别在转点ZD2、ZD3安置经纬仪,各以ZD1、ZD4定向,采用正倒镜分中法延长相应直线,并在合适位置处钉立骑马桩,桩面钉入小钉a、b和c、d以代表相应直线方向；然后分别在a、b钉和c、d钉上掛细线,并在两根细线的交点处定桩或埋石；再在交点处标志点位,即完成交点JD的测设。

(2)拨角放线法。拨角放线法是根据纸上定线交点的坐标,反算相邻交点间的距离、坐标方位角,并计算直线的转向角,然后将仪器置于线路中线的起点或已确定的交点上,拨出转向角,测设直线长度,依次定出各交点的位置。

图11-4　确定交点

拨角放线法工作简便,但拨角放线次数越多,误差累积也越大。因此,每隔一定距离(5～10km)应将测设的中线与测图导线联测,以检查拨角放线的质量。联测闭合差的精度要求与测图导线相同,当闭合差超限时,应查找原因予以纠正；若闭合差不超限,按已放交点的实际坐标重新计算后续放样数据,并按新的放样数据测设后续点。

2.直线转点的测设

当相邻两交点互不通视或间距较大时,需要在其连线或延长线上定出一点或数点即转点,以供定交点、测角、量距或延长直线时瞄准之用。其测设方法如下。

图11-5　两交点间设转点

(1)在两交点间设转点。如图11-5所示,相邻两交点JD5、JD6互不通视,需要在其间某高处设立一转点。其工作步骤如下。

1)先在某高处直线通过的概略位置处定出一点为ZD′,并在此点安置仪器,视距或目估至交点JD5、JD6的距离a、b。

2)照准JD5点,用正倒镜分中法延长直线JD5—ZD′至(www.xing528.com)

3)若与JD6重合或交点JD6可以少量移动,即偏差f在容许移动的范围内时,则ZD′点即为需要设立的转点,同时要将JD6点移至交点并在桩顶钉小钉标志点位；若偏差f超限或不许移动交点JD6时,计算ZD′点移动到直线上的移动量e,即

将ZD′点向着直线方向移动e,并在此处重新整置仪器,重复上述方法,直至达到要求为止。

除此之外,也可以通过观测水平角β(朝向直线方向)来计算ZD′点的偏移量e,即

图11-6　延长线设转点

(2)在两交点延长线上设转点。如图11-6所示,相邻两交点JD8、JD9互不通视,需要在两点的延长线上某高处设立一转点。其工作步骤如下。

1)在直线延长线的概略位置合适处定出ZD′点,并在此点整置经纬仪,视距或目估其至JD8、JD9的距离a、b。

2)类似用正倒分中法确定点,并量取点与JD9点的偏差f。

3)若f在容许移动的范围内,则ZD′点即为转点,同时将JD9点移至点；若偏差f超限或不许移动JD9点,则计算ZD′点移动到直线上的移动量e为将ZD′点向着直线方向移动e,并在此处重新整置仪器,重复上述方法,逐步趋近直线,直至达到要求为止,并标志转点的点位。

3.线路转角的测定

线路转角又称线路偏角,是线路偏转后的方向与原方向的水平夹角,通常以α表示。如图11-7所示,若偏转方向位于原方向左侧时,为左转角；右侧时,为右转角。

转角测定通常是观测线路前进方向的右角β,并按式(11-4)计算转角α,即

测定时,用J2或J6经纬仪以测回法观测一个测回,半测回水平角之差的限差视公路等级而定,一般为60″。

图11-7　线路转角

图11-8　定分角线方向

在β角测定后,用正倒镜分中法定出曲线侧的角分线方向,并设立临时桩进行标志,以便于日后测设线路曲线的中点,如图11-8所示。

（二）中桩测量

为了测定线路的长度,标定线路中线的具体位置和测绘纵横断面,需要从线路起点开始,沿线测设里程桩,这项工作称为中桩测量。里程桩又分为整桩和加桩。其中,整桩是指从线路起点开始,每隔一定距离设置的里程桩位；整桩间距:直线段一般为20m、30m或50m,曲线段为20m、10m或5m。加桩是指相邻整桩之间若穿越重要地物(如铁路、公路、管道等)或地形坡度变化时,需要加设的桩位；其形式分为地形、地物、曲线加桩和关系加桩等。

各桩位的编号通常均以桩点沿线路中线至起点的距离,即用里程来编号,且千米与百米间用“+”号连接,如某点里程为4758.32m,则其桩号为K4+758.32。图11-9为整桩编号形式,图11-10为曲线加桩和关系加桩形式。

图11-9　整桩编号

图11-10　加桩编号

对于交点桩、转点桩、里程为500m整倍数的整桩、重要地物加桩(如桥、隧道位置桩)、曲线主点桩等均要钉入高于地面约2cm的方桩(约6cm×6cm×40cm),并在其旁钉一指示桩,指标桩为板桩(约2.5cm×6cm×30cm),其上书写点性(我国公路采用汉语拼音缩写,见表11-2)与编号。曲线地段的指示桩(如交点、曲线主点指示桩),应钉在矢径方向外侧距点20cm处的位置,字面朝向方桩；直线地段的指示桩,应统一钉在线路的同一侧,字面一律背向线路前进方向。其他里程桩一般使用板桩,并在其上书写编号。

表11-2　重要控制桩位汉语拼音缩写名称

直线地段的中桩测量,就是从线路中线该直线段的起点开始,沿直线方向按规定的距离量距打桩,并注意设置加桩,直至本直线段结束。测设方法可采用经纬仪定向、钢尺量距方法和全站仪测设方法及GPS(RTK)放样方法等。曲线地段的中桩测量,在本章第三节中介绍。