路桥工程施工测量工具及其使用.pdf

!第二篇路桥工程施工测量!工具及其使用第一章简单定位和放样仪具如前已述，定位和放样工作实际上是确定点与点之间的相对方向、相对角度、相对距离和相对高低。确定相对位置方法依不同的放样器具和方法而异。本章介绍一些简单的测量器具，包括花杆、测钎、皮尺、钢尺等等。第一节花杆测钎和皮尺一、花杆花杆是定位放样工作中不可缺少的辅助工具（如图!#），主要作用是标定点位和指引方向，其构造为空心铝合金圆杆或实心圆木杆，直径约为$%&左右，长度为#()$&不等，杆的下部为锥形铁脚，以使标定点位或插入地面，杆的外表面每隔!*%&分别别涂成红色和白色，故称花杆。在实际工作中花杆常被用于指引目标（标点）、定向、穿线。假定地面上有一点，以上钉小钉的木桩标定在地面上，如果从较远处是无法看到此点的，那么在点上立一花杆并使锥尖对准该点，花杆直时，从远处看到花杆就相当于看到了该点，起到了导引目标的作用（标点）。连续在两点上分别立一根花杆，则表示一条直线（定向）；则表示一条直线（定向）；三根以上用的花杆互相依直线倒穿，便可以概略延伸直线（穿线）。二、测钎由+号铅丝制成，长度为,*%&左右，下部削尖以便插入地面，上面为-%&左右的环状，于便手握。每#!根为一束，测钎用于记录整尺段和卡链及临时标点使用，如图!#!所示。三、皮尺皮尺是卷式量具民，端部有一铜环，使用时可“从尺盒中拉出任意长度，用毕卷入盒内，以便携带，长度有!*。$*。(*&、三种，如图!#$所示。使用皮尺量距时，要配合花杆和(-第二篇路桥工程施工测量工具及其使用测钎进行，当丈量距离大于尺长或虽然丈量距离小于尺长但地面起伏较大时，用花杆支撑尺段两端量距可导引方向以免量歪。皮尺可分为端点尺和刻线尺。端点尺的零点在足环的端部，刻线尺的零点不是端部。图!#花杆图!#!测钎图!#$皮尺因皮尺丈量时有松弛现象，故量距精度不高，仅限于等级较低的公路放线和附属结构放线。%路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员第二节钢尺和方向盘、架一、钢尺钢尺是用宽!#!$%&、厚(&的低碳薄钢带制成的表面刻有每隔!&刻划的并在!%&有数字标记的卷式量距尺，通过手柄卷入尺盒或带有手把的金属架上，端部有一铜环，供丈量时拉尺之用。使用时可从尺盒中位出任意长度，用毕卷入盒内，以便携带，如图)*!*(所示。图)*!*(钢尺钢尺长度有)、+、$&三种。使用钢尺量距时要配合经纬仪、花杆和测钎进行。钢尺因材质引起的伸缩性小，故一般量距精度比较高。但当钢尺用于很高精度的量距时，应考虑钢材的因温度和尺长而引起的伸缩，即进行温度和尺长改正，有时还应考虑垂曲、拉力倾斜和高差等改正。应该指出，考虑以上各项改正的情形，一般多用于精密基线丈量，且丈量时分别在每尺段端点处钉木桩，并在桩顶上钉以用小刀刻痕的锌铁皮来准确读数；并在钢尺的两端使用拉力计。二、方向盘图)*!*$方向盘方向盘是在花杆顶部有一木质圆盘，圆盘上固定标有!#+,!的分划，它的作用是概-,第二篇路桥工程施工测量工具及其使用略测定角度，限于低精度的放样，如图!#$所示。三、方向架方向架也叫十字架或直角器，用于横断面测量或测横断面宽度时的定向。方向架一般为木质，有两根互相垂直弦杆，可上下转动，从而适应地形的变化。下边的一根称下弦杆，上边的一根称上弦杆，上、下弦杆彼此垂直；顶部有一活动指针称方向杆，可转动%&!。上、下弦杆和方向杆的两端分别钉以用以瞄准目标的小钉，如图!#&所示。图!#&方向架第三节样板一、边坡样板边坡样板可用作边坡放样定位，也可用于检测已修筑成的路堤、路堑、沟槽、河渠等边坡坡度是否符合设计要求。边坡样板一般由木料按边坡制成，除少数情况，可以适应二种不同边坡。如#：#($及#：!坡度，可一板两用。一般只能专用于一种边坡，如图!#)所示。*&路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员图!#$边坡样板二、边沟断面样板边沟断面样板同时可放样或检测沟、渠等边坡及深度。按放样或检测对象用木样板制成，如图!#%所示。图!#%沟（渠）样板第四节尺一、挡土墙检坡尺用于放样构造物坡度。按放样对象用木制成检坡尺，可检测墙面、墙背、护坡坡面等，如图!#&所示。图!#&挡土墙检坡尺&第二篇路桥工程施工测量工具及其使用二、斜坡（坡度）测角器（坡度尺）该工具可放样挖方或填方边坡坡度。用一正方形板，板面绘制从!#!的圆弧刻度尺，在圆心处钉小钉并系以线绳（摆线），悬结重物于线端，然后在木板的一边钉上刨平的直线靠尺而构成坡度测角器（或称坡度尺），如图$%&%&!所示。图$%&%&!坡度尺使用时也可由对应角度换算成坡度值，标注在对应角度刻划处，同时读出角度与坡度。!路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员第二章水准仪第一节高程测量的概念在工程的勘测设计与施工放样中，都必须要测定地面点的高程。高程测量是根据一点的已知高程，测定该点与未知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。高程测量按使用的仪器和测量方法来分，有水准测量、三角高程测量、气压高程测量三种。水准测量采用水准仪和水准尺根据水平视线测定两点的高差，是一种精密的高程测量方法。三角高程测量是用经纬仪（或电磁波测距仪、全站仪）测量竖直角和距离，用三角学的公式计算两点间的高差。三角高程测量的精度较水准测量低。气压高程测量是将气压计放在两个不同高程的地点读出气压，由其差数可以推算出两点的高差。气压高程测量一般用于踏勘测量，其测量精度较前两种低。水准测量是高程测量中最常用的方法。为了满足各种工程对水准点密度和精度的需要，国家测绘部门对全国的水准测量级别作了统一的规定，分为四个等级。以精度分，一等水准测量精度最高，四等水准测量精度最低；以用途分，一、二等水准测量主要用于科学研究，也作为三、四等水准测量的起算依据，三、四等水准测量主要用于国防建设、经济建设、重点工程建设。为了进一步满足工程建设和测绘地形图的需要，以三、四等水准点为起始点，尚需再用普通水准测量方法布设和工程水准点或图根水准点，测定其高程。普通水准测量（也称等外水准测量）的精度低于国家等级水准测量精度，但其水准路线的布设及水准点的密度可根据具体工程和地形测图的要求具有较大的灵活性。道路工程测量中，高速公路常用三、四等水准测量，一般公路多采用普通水准测量。本章主要介绍水准测量原理，水准仪的构造，普通水准测量的施测和成果处理方法。第二节水准测量原理如图!#所示，已知!点的高程为!，只要能测出!点至#点的高程之差，简称高差$!#，则#点的高程#就可用下式求得#%!&$!#（!#）#$第二篇路桥工程施工测量工具及其使用由此可知，要测量!点的高程，除需要有一个已知高程的 点外，关键是如何测出、!两点的高差#!。用水准测量方法测定高差#!的原理如图!#所示，在、!两点上竖立水准尺，并在、!两点之间安置一架可以提供一条水平视线的仪器即水准仪。设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为$、%，截得的尺读数分别为&、，过 点作一水平线与过!点的垂线相交于(。因为!(的高度就是、!两点之间的高差#!，所以由矩形$(%就可以得到计算$%&的式子#!)&*（!*!）测量时，&、的值是用水准仪瞄准水准尺时直接读取的读数值。因为 点为已知高程的点，通常称&为后视读数，而称 为前视读数。即#!)后视*前视实际上高差#!本身可能有正有负。由式（!）可知，当&+时，$%&值为正，这种情况是!点高于 点，地形为上坡；当&,时，$%&值为负，这种情况是!点低于 点，地形为下坡。但无论$%&值为正或为负，式（!）始终成立。为了避免计算中发生正负符号上的错觉，在书写高差$%&的符号时必须注意#下面的小写脚标!，前面的字母代表了已知点的点号，即$%&是表示由已知高程的 点推算至未知高程的!点的高差。图!#有时安置一次仪器须测算出较多点的高程，为了方便起见，可先求出水准仪的视线高（程），然后再分别计算各点高程，称为视线高法。从图!#所示中可以看出视线高()*(%+,（!-）!点高程(&*()（!.）综上所述，要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立，测算将发生错误。因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。当地面上、!两点的距离较远，或、!两点的高差太大，放置一次仪器不能测定其高差时，就需增设若干个临时传递高程的立尺点，称为转点，用-.表示。如图!所示的/0#、/0!。!1路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员图!设已知!点的高程!，欲测定#点的高程。将水准仪安置于!站，一水准尺立于!点，另一水准尺立于$%#，当水准仪的视线水平后，先读后视&#，再读前视#，得出第一段高差(#。同法将水准仪搬到站，$%#；的水准尺转过尺面仍位于原点，将$点的水准尺移到转点$%!上，读出&!、!，得出(!。其余类推，直到#点为止。因为%&(&)&（&#，!，*）所以(!#!%!(!)（!+）#)!*(!#（!+,）第三节水准仪和水准尺一、微倾式水准仪水准仪是进行水准测量的主要仪器，按其精度分为-./0+、-.#、-.*、-.#/、-.!/等几种等级。“-”和“.”分别为大地测量的“大”和水准仪的“水”的汉语拼音第一个字母，/0+，#，*，#/，!/是指水准仪每公里往返高差中数的偶然中误差，以 11 计。-.*水准仪为普通工程使用的水准仪。水准仪由望远镜、水准器、基座等三个主要部分组成。水准仪的望远镜只能绕仪器竖轴在水平方向转动，为了能够精确地提供水平视线，在仪器构造上安置了一个能使望远镜上下作微小运动的微倾螺旋，所以称作微倾式水准仪。图!*所示是我国生产的-.*型微倾式水准仪。*2第二篇路桥工程施工测量工具及其使用图!#$准星!物镜对光螺旋#微倾螺旋%微动螺旋&脚螺旋 边接板(基座)制动螺旋*水准管$+物镜$校正螺钉$!符合水准器观测镜$#照门$%目镜对光螺旋$&目镜$水准盒$,望远镜图!%图!&望远镜由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板四个主要部分组成，它的主要用处是能使我们看清远处的目标并提供一条照准读数值使用的视线。图!%所示为内对光望远镜构造图。图!&所示是望远镜成像原理示意图。当观测目标通过物镜后，在镜筒内造成一个倒立的缩小实像，转动物镜对光螺旋，可以使倒像清晰地反映到十字丝平面上。目镜的作用是放大，人眼经目镜看到的是倒立小实像和十字丝一起放大的虚像。十字丝的作用是提供照准目标的标准线。为了提高望远镜成像的质量，物镜和目镜以及对光调焦透镜由多块透镜组合而成。放大的虚像与用眼睛直接看到目标大小的比值称为望远镜放大率，它是鉴别望远镜质量的主要指标之一，反映了望远镜的鉴别能力。!#型水准仪望远镜的%(路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员放大率为!倍，精密水准仪的放大率可达!倍。十字丝是在玻璃片上刻线后，装在十字丝环上，用三个或四个可转动的螺旋固定在望远镜筒上的，如图#$#$%所示。十字丝的上下两条短线称为视距丝，上面的短线称为上丝，下面的短线称为下丝。由上丝和下丝在标尺上的读数可以求得仪器到标尺间的距离。十字丝横丝与竖丝的交点与物镜光心的连线称为视准轴。为了控制望远镜的水平转动幅度，在水准仪上装有一套制动螺旋和微动螺旋。当拧紧制动螺旋时，望远镜就被固定，此时可转动微动螺旋，使望远镜在水平方向作微小转动来精确照准目标。当松开制动螺旋时，微动就失去作用。有些仪器是靠摩擦制动的，则无制动螺旋而只有微动螺旋。#&水准器水准器的作用是把望远镜的视准轴安置在水平位置上。水准器有管水准器和圆水准器两种形式。圆水准器是一个玻璃圆盒，圆盒内装有化学液体，是加热密后留有的气泡而成，如图#$#$所示。图#$#$%图#$#$圆水准器内表面是圆球面，中央画一小圆，其圆心称为圆水准器的零点，过此零点的法线称为圆水准器轴。当气泡中心与零点重合时，即为气泡居中。此时，圆水准轴线位于铅垂位置，也就是说水准仪竖轴处于铅垂位置，仪器达到基本水平状态。圆水准器分划值一般为（()*+,)）-#.。管水准器简称为水准管，它是把玻璃管纵向内壁磨成曲率半径很大的圆弧面，管壁上有第二篇路桥工程施工测量工具及其使用刻划线，管内装有酒精与乙醚的混合液，是加热密封时留有的气泡而成，如图!#所示。水准管内壁圆弧中心为水准管零点，过零点与内壁圆弧相切的直线称为水准管轴。当气泡两端与零点对称时称气泡居中，这时的水准管轴处于水平位置，也就是水准仪的视准轴处水平位置。水准管气泡偏离零点!$弧长所对应的圆心角“!”称为水准管分划值。即!#$式中%!&!(%；)水准管圆弧半径（$）。图!#一般以水准管分划值表示水准管的灵敏度，*+型水准仪的水准管分划值通常为（!&%,+&%）-!$。符合式水准器是提高水准器置平精度的一种装置。在水准管上方装有一组符合棱镜组，如图!./所示。气泡两端的半影像经过折反射之后，反映在望远镜旁的观测窗内，其视场如图!.0 所示。如果两端半影像重合，就表示水准管气泡已居中，如图!.1 所示，否则就表示气泡没有居中。图!.由于符合式水准器通过符合棱镜组的折光反射把气泡偏离零点的距离放大一倍，因此较小的偏移也被能充分反映出来，从而提高了置平精度。+2基座3路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员基座主要由轴座、脚螺旋和连接板组成。由仪器上部通过竖轴插入轴座内，由基座承托整个仪器。仪器用连接螺旋与三脚架连接。二、水准尺和尺垫!水准尺水准尺是与水准仪配合进行水准测量的工具。水准尺分为直尺、折尺和塔尺，如图#$#$!%所示。直尺中又分单面分划尺和双面分划尺两种。水准尺刻划从零开始，双面刻划，每隔!&涂有黑白或红白相间的分格，每(处标注有数字。(起算位置有的以字底为准，有的以字顶为准。双面分划尺的分划，一面是黑白相间的称为黑色面（主尺），黑色面底为零，另一面是红白相间的称为红色面（辅助尺），红色面底为一常数，即)*+,或),+,。作水准测量时，在同一个测站上可同时利用黑面尺、红面尺测出两个高差进行测站检核。塔尺是由三节套接而成，不用时把上面两节都套在最下面一节之内，其长度仅为#，如果把三节全部拉出可达-。塔尺精度不很高，一般用于山区测量。使用水准尺前一定要认清尺的刻划特点。图#$#$!%#尺垫如图#$#$!所示，水准测量中需要设置一系列转点，为防止观测过程中水准尺下沉面影响读数，应在转点处放置尺垫。尺垫一般由三角形铸铁制成，上面有一个凸起的半圆球，水准尺立于尺垫的半圆球顶上。尺垫下面有三个尖脚，以便踏入土中使其稳定。三、水准仪的使用在水准仪的使用过程中，应首先打开三脚架，使架头大致水平，高度适中。踏实脚架尖,第二篇路桥工程施工测量工具及其使用后，将水准仪安放在架头上并拧紧中心螺旋。当地面倾斜较大时，应将三脚架的一个脚安置在倾斜方向上，将另两个脚安置在与倾斜方向垂直的方向上，这样安置仪器比较稳固，如图!#!所示。图!#图!#!水准仪的操作程序为：粗平、照准、精平、读数。#$粗平粗平就是通过调整脚螺旋，将圆水准气泡居中，使仪器竖轴处于铅垂位置，视线概略水平。具体做法是：用两手同时以湘对方向分别转动任意两个脚螺旋，此时气泡移动的方向和左手大拇指旋转方向相同，如图!#%&所示，然后再转动第三个脚螺旋使气泡居中，如图!#%所示。如此反复进行，直至在任何位置水准气泡均位于分划圆圈内为止。图!#%()路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员在操作熟练后，不必将气泡的移动分解为两步，视气泡的具体位置而转动任意两个脚螺旋直接使气泡居中，如图!#$所示。图!#%!&照准照准就是用望远镜照准水准尺，清晰地看清目标和十字丝。其做法是：首先转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰；然后利用照门和准星瞄准水准尺，瞄准后要旋紧制动螺旋，转动物镜对光螺旋，使尺像清晰；再转动微动螺旋，使十字丝的竖丝照准尺面中央。在上述操作过程中，当眼睛靠近目镜上下微微晃动时，物像随着眼睛的晃动也上下移动，这就表明存在着视差。这是由于目镜、物镜对光不精细，目标影像平面与十字丝平面未重合好。有视差就会影响照准和读数精度，如图!#%所示。消除视差的方法是仔细且反复交替的调节目镜和物镜的对光螺旋，使十字丝和目标影像共平面，且同时都十分清晰，如图!#%(所示。图!#)$&精平精平就是转动微倾螺旋将水准管气泡居中，使视线精确水平。其做法是：慢慢转动微倾*+第二篇路桥工程施工测量工具及其使用螺旋，使观察窗中符合水准气泡的影像符合。左侧影像移动的方向与右手大拇指转动方向相同。由于气泡影像移动有惯性，在转动微倾螺旋时要慢、稳、轻，速度不宜太快。必须指出的是：具有微倾螺旋的水准仪粗平后，竖轴不是严格铅垂的，当望远镜由一个目标（后视）转瞄另一个目标（前视）时，气泡不完全符合，必须再精平，直到水准管气泡完全符合，才能读数。!读数读数就是在视线水平时，用望远镜十字丝的横丝在尺上读数，如图#$#$%&所示。读数前要认清水准尺的刻划特征，呈像要清晰稳定。为了保证读数的准确性，读数时要按由小到大的方向，先估读 数，再读出、()*、+数。读数前务必检查是否符合水准气泡影像，以保证在水平视线上读取数值；还要特别注意不要错读单位和发生漏零现象。第四节水准测量的实施与成果整理一、水准点和水准路线%水准点水准点是通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，一般缩写为“,-”，用!符号表示。水准点有永久性和临时性两种，图#$#$%.所示为永久性水准点，一般用混凝土制成，顶部嵌入半球形的金属标志；图#$#$%./所示为临时性水准点，用长木桩打入地下，桩顶钉一个铁钉。临时水准点也可以利用地面突出的坚硬岩石或建筑物的墙角处，用红漆作标记。国家等级水准点的高程可在当地测绘主管部门查取，在工程建设和测绘地形图时建立的水准点，其高程应从国家等级水准点引测，若引测确有困难时，也可采用相对高程。图#$#$%.无论永久或临时水准点都应设置在土质坚实，不易遭破坏，便于保存的地方。#水准路线在水准点之间进行水准测量所经过的路线称为水准路线。水准路线依据工程的性质和01路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员测区的情况，可布设成以下几种形式：（!）闭合水准路线如图#!$%所示，从一高级水准点&!出发，沿各高程待定的水准点!、(、)进行水准测量，最后仍回到原水准点&!，称为闭合水准路线。沿闭合环进行水准测量时，各段高差的总和理论上应等于零，可以作为水准测量正确与否的检验。（）附（符）合水准路线如图#!$*所示，从一高级水准点&!出发，沿各高程待定的水准点!、(进行水准测量，最后符合到另一高级水准点&!的路线。在附合水准路线上进行水准测量所得出的各段的高差总和理论上应等于两端高级水准点间的高差，可以作为水准测量正确与否的检验。（(）支水准路线如图#!$所示，从一个已知高程的水准点&!出发，沿线往测其他各点高程到终点，又从 点返测到&!；，其路线既不闭合又不符合的水准路线。支水准路线应进行往、返水准测量，往测高差总和与返测高差总和理论上的绝对值应相等，而符号相反，以此作为支水准路线测量正确性与否的检验。图#!$!已知高程点待测定高程点#进行方向二、水准测量的实施水准测量的方法是从一个已知高程的水准点出发，通过若干个转点，连续安置若干次仪器，分别读取后视、前视读数，按式（#+）计算出待定点的高程。为检验测量的精度是否符合要求，保证待定点高程的正确性，可以进行往、返水准测量。普通水准测量通常用经检校后的,-(型水准仪施测。水准尺采用塔尺或单面尺，测量时水准仪应置于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。具体施测方法如下：如图#!.所示，已知&/的高程为 0!1).2，欲测定&的高程。!）安置水准仪在距离已知后视高程点&/一定距离的!处，并选择好前视转点 3,!，水准仪约在&/和 3,!中间，将水准尺置于&/点和 3,!点上。!.第二篇路桥工程施工测量工具及其使用图!#$!）将水准仪粗平后，先瞄准后视尺%&，消除视差。精平后读取后视读数值(#)*+,$!-.并记入水准测量记录表中，见表!#。表!#水准测量纪录（单位：-）点号水准尺读数高差后视前视/高程备注%&*+,$!01#*+$#2#+33201!*+422#+*.201.#+,!*#+$!#%&%*+,$,检验!2+25*3+.,$!(!6)*+,.$*+34!*+!*#+*44*+,.#!7)*+,.$!*#+2$!*+,#5!*+5,5#,+5#,!*+33*%&)!*#+2$.）平转望远镜照准前视尺 01#，精平后，读取前视读数值 6#)#+332-，并记入水准测量记录表中，%&和 01#的高差 7#)(#6#)*+34!-，填入高差栏中。2）水准仪由测站!搬迁到测站，%&上的水准尺搬到 01!上，01#上的水准尺不动尺垫，将尺面转向水准仪。也就是把原第!站前视变成第站后视。3）按（!）（.）步骤测出第站的后、前视读数值(!)*+$#2-、6!)#+*.2-，并记入水准测量记录表中，计算高差 7!)*+!*-，填入高差栏中。5）重复上述步骤测至终点%&%为止。4）计算校核。因为!#$%#!$路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员!#!$%!&#&$%&所以#$%&#(#%)*+,-.最后按已知(/的高程计算(/(的高程 0(为(!)1)2-.$)+,-.!)33).上述水准测量的全过程称为往测。为保证观测成果的质量，可以用同样的方法返测一次，两次观测得到的高差在容许范围内，取平均值作为最后结果，符号采用往测符号。例如，若返测高差为 4)*+,).，计算得出容许误差 56#7!).，则!#8%)*+,-8%8 4)*+,)8#)*)-.#-.#*6!.#%)*+,-4)*+,)!.#%)*+,2.(#（!)1*2-%)*+,2）.#!)*332.需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由 1，!，点传递过来的，这些传递高程的点称作转点。转点既有前视读数又有后视读数，在测量过程中任何一个转点位置稍有变动都会影响测量的成果。故要求转点应选择在土质坚实处，且放置的尺垫应踩实，水准尺竖立在尺垫的半圆球上。三、水准测量的成果整理（一）校核方法1*计算校核由式$!$#$%!+(可看出，(点对+点的高差等于各转点之间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和的差值，即!+($!$#$%（!$9）经式（!%9）校核无误后，说明高差计算是正确的。按照各站观测高差和+点已知高程，推算出各转点的高程，最后求得终点的高程。终点(的高程0(减去起点高程0应等于各站点高差的代数和，即(,+$!（!$-）经式（!%-）校核无误后，说明各转点高程的计算是正确的。!*测站校核水准测量连续性很强，一个测站的误差或错误对整个水准测量成果都有影响。为了保证各个测站工作的正确性，可采用以下方法进行校核。,-第二篇路桥工程施工测量工具及其使用（!）变更仪器高度法 在一个测站上用不同的仪器高度测出两次高差。测得第一次高差后，改变仪器高度（至少!#$），然后再测一次高差。当两次所测高差之差不大于%&$则认为观测值符合要求，取其平均值作为最后结果。若大于%&$则需要重测。（(）双面尺法 本方法是仪器高度不变，而用水准尺的红面和黑面高差进行校核。红、黑面高差之差也不能大于%&$。%)成果校核测量成果由于测量误差的影响，使得水准路线的实测高差值与应有值不相符合，其差值称为高差闭合差。若高差闭合差在允许误差范围之内时，则认为外业观测成果合格；若超过允许误差范围时，则应查明原因进行重测，直到符合要求为止。一般普通水准测量的高差容许闭合差为!*+,-.!（(/0）!*+,-!(!#（(/!）式中!*+容许闭合差（$）；水准路线长度（1$）#测站数。式（(/0）适用于平原地区，式（(/!）适用于山区。普通水准测量的成果校核，根据不同的水准路线布设形式，其校核的方法也不同，对于不同的水准路线其高差闭合差的计算公式如下。（!）闭合水准路线闭合水准路线的高差总和在理论上应等于零，即$2%（(&!）由于测量误差的存在，闭合水准路线的实测高差总和$*#不等于零，其闭合差为!*%$（(&!(）（(）附（符）合水准路线附（符）合水准路线的起、终点两个水准点的高程()、(*之差为起、终点高差总和的理论值，即$2%()、(*（(&!%）附（符）合水准路线实测高差的总和$和理论值$+之差，就是符合水准路线的高差闭合差!*%$,$3%$3,（(4&(5）（(&!.）（%）支水准路线支水准路线一般均需要往、返观测。由于往、返观测的方向相反，所以测得的高差别$6和$7绝对值相等而符号相反，即往返测得的高差代数和在理论上等于零。实际上由于测量误差的存在，往、返测量的高差代数和不等于零，其闭合差!*%$6,$7（(&!）当闭合差在容许误差的范围之内时，则认为精度合格，成果可用。超过容许范围时，则应查明原因进行重测，直到符合要求。.8路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员（二）成果处理普通水准测量的成果处理就是当外业观测成果的高差闭合差在容许范围内时，所进行的高差闭合差的调整，使调整后的高差值等于应有值，也就是使!#，最后用调整后的高差计算各测段水准点的高程。高差闭合差的调整原则是与站数或测段长度成正比，将闭合差反号分配到各测段上，并进行实测高差的改正计算。$%按测站数调整高差闭合差若按测站数进行高差闭合差的调整，则某一测段高差的改正数#为&$%!&（($)）式中&水准路线的测站数总和；&#某一测段的测站数。图(*(*$+按测站数调整高差闭合差和高程计算示例如图(*(*$+所示，并参见表(*(*(。表(*(*(按测站数调整高差闭合差及高程计算表（单位：,）测段编号测点测站数(个 实测高差改正数改正后的高差高程备注$(-.!)*+)*$)*()*-)*/$(0(,123*#,#$#0(,113$2*.,-)+*#,#$)*.,-23$-0$,+2#*#,#$0$,+)+$0(,-.3*#,#$#0(,-33.0(,1.$*#,#.10(,)+.-),-.3-+,$(#-.,1-3-),1#.-+,#-+)*)*)*+(,)+.!-*（)*/*)*4）(%1.$*(%)+.0#%#.1&3.&*!&(%按测段长度调整高差闭合差若按测段长度进行高差闭合差的调整，则某一测段高差的改正数 5&为&$!.&（($1）式中 6 水准路红的总长度；6&某一测段的长度。按测段长度调整高差闭合差和高程计算示例如图(*$+所示，并参见表(*(*-。32第二篇路桥工程施工测量工具及其使用表!#按路线长度调整高差闭合差及高程计算表（单位：$）测段编号测点测站数!#实测高差改正数改正后的高差高程备注%!#&!$%&$%$%!$%#$%$!%!()*+%!(%!)&#,-+%&#)#!#%-)+%!%-,)%-!#&*+%+!#*-%!(&%+&(!,-&#,#&*#-%-#&.(#,#,.(+&#-.+#-$%/$%01!.,-&231(（$%/$%0）1!.(&%!.,-&+.+&(4 1*&)51*3+5需要指出的是：在水准测量成果处理时，无论是按测站数调整高差闭合差（见表!），还是按测段长度调整高差闭合差（见表!#），都应满足下列关系!),-*3也就是水准路线的改正数之和与高差闭合差大小相等，符号相反。第五节水准仪的检验与校正在出厂前，虽然对水准仪各轴线的几何关系都进行了严格的检验与校正，但经过长途运输或长期使用，各轴线的几何关系会发生变化，因此要定期进行检验与校正。图!+水准仪在检校前，首先应进行视检，其内容包括：顺时针和逆时针旋转望远镜，看竖轴转动是否灵活、均匀；微动螺旋是否可靠；瞄准目标后，再分别转动微倾螺旋和对光螺旋，看望远镜是否灵敏，有无晃动等现象；望远镜视场中的十字丝及目标能否调节清晰；有无霉斑、灰尘、油迹；脚螺旋或微倾螺旋均匀升降时，圆水准器及管水准器的气泡移动不应有突变现象；仪器的三脚架安放好后，适当用力转动架头时，不应有松动现象。根据水准测量原理，微倾式水准仪各轴线间应具备的几何关系是：圆水准器轴应平行于仪器竖轴（46467 788）；十字丝的横丝应垂直于仪器竖轴；水准管轴应平行于仪器视准轴 46,)路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员!#$），如图%&%&%所示。其检验与校正的具体做法如下所述。一、圆水准器的检验与检定（(）目的使圆水准器轴平行于仪器竖轴，也就是当圆水准器的气泡居中时，仪器的竖轴应处于铅垂状态。（%）检验原理)为仪器旋转轴，即竖轴。!为圆水准器轴。假设两轴不平行而有一交角*，如图%&%&%(所示当气泡居中时，圆水准器轴!是处于铅垂位置的，而仪器的竖轴相对铅垂线倾斜了*角。将仪器绕竖轴旋转(+,，由于仪器旋转时是以)为旋转轴，即)的空间位置是不动的，但圆水准器从竖轴的右侧转到坚轴的左侧，圆水准器中的液体受重力的作用，使气泡处于最高处，圆水准器轴相对铅垂轴线倾斜了%*角，造成气泡中点偏离零点，如图%&%&%(所示。图%&%&%(（-）检验方法首先转动脚螺旋使气泡居中，然后将仪器旋转(+,。如果气泡仍居中，.+第二篇路桥工程施工测量工具及其使用则说明两轴平行：如果气泡偏离了零点，则说明两轴不平行，需校正。（!）校正拨动圆水准器的校正螺钉使气泡中点退回距零点偏离量的#$，这时圆水准器轴%&%&将与竖轴 平行，如图（()()(*所示。需要注意的是，在拨动圆水准器的校正螺钉时，有的仪器是首先松开圆水准器的固定螺钉，如图()()(所示。当顺时针拨动时，校正螺钉升高，气泡移向校正螺钉位置，逆时针拨动则气泡离开校正螺钉，然后转动脚螺旋使气泡居中，这时仪器竖轴就处于铅垂位置了，如图()()(*所示。有的仪器是直接拨动校正螺钉的，先松后紧，使气泡居中。检验和校正应反复进行，直至仪器转到任何位置，圆水准气泡始终居中为止。二、十字丝横丝的检验与校正（*）目的使十字丝横丝垂直于仪器的竖轴，也就是竖轴铅垂时，横丝应水平。（(）检验整平仪器后，将十字丝横丝的一端对准一明显固定点，旋紧制动螺旋后再转动微动螺旋。如果固定点始终在横丝上移动，则说明十字丝横丝垂直于坚轴，如图()()(+所示。如果固定点离开横丝，则说明十字丝横丝没能水平，需要校正，如图()()(+所示。检验时也可以用挂垂球线的方法，观测十字丝竖丝是否与垂球线重合，如重合则说明十字丝横丝水平。图()()(图()()(+（+）校正用旋具松开十字丝环的三个固定螺钉，再转动十字丝环，调整偏移量，直到满足条件为止，最后拧紧固定螺钉，上好外罩。一般为了避免和减少校正不完善的残余误差的影响，应该用十字丝交点对准目标进行读数。,路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员三、管水准器的检验与校正（!）目的使水准管轴平行于视准轴，也就是当管水准器气泡居中时，视准轴应处于水平状态。（）检验首先在平坦地面上选择相距!#$左右的!点和 点，在两点放上尺垫或打入木桩，并竖立水准尺，如图%&所示。然后将水准仪安置在!、两点的中间位置#处进行观测，假如水准管轴不平行于视准轴，视线在尺上的读数分别为!和(!。由于视线的倾斜而产生的读数误差均为!，则两点间的高差)*+为$!%&!(!（!,）由图%&所示可知：!-.!，(!-(.!，代入式（%!/）得$!%（&)!）（()!）%&(（!,）式（%!/）表明，若将水准仪安置在两点中间进行观测，便可消除由于视准轴不平行于水准管轴所产生的误差!，得到两点间的正确高差)*+。图%&为了防止错误和提高观测精度，一般应改变仪器高度观测两次，若两次高差的误差小于0$时，取平均数作为正确高差)*+。再将水准仪安置在距 尺*的+处，安置好仪器后，先读取近尺+的读数值(。因仪器离 点很近，两轴不平行的误差可忽略不计。然后根据(和正确高差$!计算视线水平时在远尺!的正确读数值&。&%()$!（#）用望远镜照准*点的水准尺，转动微倾螺旋将横丝对准&，这时视准轴已处于水平位置，如果水准管气泡影像符合，说明水准管轴平行于视准轴，否则应进行校正。（0）校正转动微倾螺旋使横丝对准*尺正确读数时，视准轴已处于水平位置。由于两轴不平行，便使水准管气泡偏离零点，即气泡影像不符合，如图%1 所示。这时首先用拨针松开水准管左右校正螺钉（水准管校正螺钉在水准管的一端），用校正针拨动水准管上、下校正螺钉，拨动时应先松后紧，以免损坏螺钉，直到气泡影像符合为止。/,第二篇路桥工程施工测量工具及其使用图!#为了避免和减少校正不完善的残留误差的影响，在进行等级水准测量时，一般要求前、后距离基本相等。第六节自动安平水准仪用水准仪进行水准测量的特点是根据水准管的气泡居中而获得水平视线。因此，在水准尺上读数时都要用微倾螺旋将水准管气泡居中，这对于提高水准测量的速度是有很大的障碍的。自动安平水准仪则不需要水准管和微倾螺旋，只有一个圆水准器即可。安置仪器时，只要使圆水准器协气泡居中后，借助一种“补偿器”的特别装置，使视线自动处于水平状态。因此，使用这种自动安平水准仪不仅操作简便，而且能大大缩短观测时间，还可以把由于水准仪安置不当、地面有微小的震动或脚架的不规则下沉等影响视线水平的因素作迅速的调整，从而得到正确的读数值，提高水准测量的精度。一、视线自动安平原理自动安平水准仪的设计原理并不是使望远镜的机准轴能够自动处于水平位置的，而是用“补偿器”得到视准轴水平时的读数。如图!$%所示，视准轴水平时与机准轴重合的水平光线落在&处，正好获得正确的读数。当视准轴倾斜一个(角后，若原来的水平光线不经过“补偿器”，那么它还是通过&处，但是十字丝交点已经移到&处了，也就是说，十字丝交点上的读数不再是正确的了。如果在水平光线的中途设置一个“补偿器”，使光线偏转一个!角，让光线恰好通过十字丝的交点，那么在十字丝交点上的读数仍然能够是正确的，即相当于视准轴水平时的读数。由此可见，设计自动安平水准仪“补偿器”的实质，在于使光线通过物镜后其路径发生偏转，偏转角的大小能够正好“补偿”视准轴倾斜后所引起的读数误差。由于和!的值都很小，所以&可以表示为)*路桥施工现场十大员技术操作标准规范 测量员图!#!#$%或$%&!即()&!（!*）式中(望远镜物镜的焦距；+补偿器到十字丝的距离。凡满足式（!*）条件的，都能达到补偿的目的。二、自动安平水准仪的技术操作自动安平水准仪的技术操作程序分四步进行，即粗平一检查一照准一读数。其中，粗平、照准、读数的方法和微倾式水准仪相同，具体操作方法参阅本章第三节即可。检查的方法就是按动自动安平水准仪目镜下方的补偿控制按钮，如图!,所示，查看“补偿器”是否正常工作。在粗平时，也就是概略置平的情况下，按动一次按钮，如果目标影像在机场中晃动，则说明“补偿器”工作正常，可以获得水平视线的读数。图!,另一种自动安平水准仪的技术操作程序是，经过圆水准器的粗平后，观测者在望远镜内观察警告指示窗是否全部呈绿色，若没有全部呈绿色，则不能对水准尺读数，必须再调整圆水准器，直到警告指示窗全部呈绿色后，即视线在补偿器范围内，方可进行测量。此种仪器若长期未使用，则在使用前应检查补偿器是否失灵。转动脚螺旋，如果警告指示窗两端能分*-第二篇路桥工程施工测量工具及其使用别出现红色，反转脚螺旋红色能消除，并由红转为绿，则说明补偿器摆动灵敏，可以工作。三、自动安平水准仪的检验与校正自动安平水准仪的圆水准器以及十字丝横丝的检验与校正和微倾水准仪相同。自动安平水准仪无管水准器，视线水平完全由“补偿器”来调整。由于自动安平“补偿器”受到各种因素的影响，视准轴不可能成为一条理想的水平视线，与理想水平视线总会存在一个夹角，这个夹角称为!角。其检验方法与微倾水准仪管水准器的检验方法相同。校正时，一般松开目镜镜筒护盖，用拨针拨动十字丝分划板上下校正螺钉（对于用十字丝作补偿器的仪器，移动十字丝板上的校正环），使十字丝中心对准远标尺的正确读数#$%#&，再旋上目镜镜筒护盖。此校正程序应重复进行，直到符合要求为止。四、自动安平水准仪“补偿器”性能的检验()检验原理自动安平水准仪“补偿器”的作用是当视准轴倾斜时（在“补偿器”的允许范围内，即气泡中心不超过分划圈的范围）能在十字丝上得出水平视线的读数。检验“补偿器”的一般性能原理则是有意使仪器的旋转轴安置得不竖直，并测定两点间的高差，使之与正确高差相比较。也就是把仪器安置在*、+两点连线的中间，设后视读数时视准轴向下倾斜，那么将望远镜转向前视时，由于仪器旋转轴是倾斜的，视准轴将向上倾斜。如果“补偿器”的补偿性能正常，则无论视线下