栏杆公路勘测设计说明书.docx

一、 概述
实习目的
在学习《工程测量学》课程后，通过实地测地形图，在图上运用《道路勘测设计》的理论知识、公路工程技术标准、路线设计规范，利用纬地三维道路CAD系统软件，结合地形地物，进行选线、定线，设计纵断面与横断面，然后实地放线。加深对理论知识是理解，建立道路勘测的感性认识，使理论联系实际，培养学生解决工程实际问题的能力。
（1）路线及工程概况
1，路线
公路路线是公路的骨架，选线是整个公路勘测设计的关键，它对公路的使用质量和工程造价都有很大的影响，充分利用有利地形，正确运用技术标准，搞好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺、纵面平缓均匀及横断面经济稳定。
根据工程可行性研究报告拟定的路线基本走向方案，在小比例尺地形图（1：10000～1：50000）或航测像片上进行室内研究，经过对路线方案的初步比选，拟定出需勘测的方案（包括比较线）及需现场重点落实的问题。
经过现场踏勘，应根据实际情况对初拟的路线方案和比较方案进行调整或修正，确定路线走廓带后进行初测。
2，工程概况
设计时间：2011年6月2日－2011年6月18日
设计地点：宿州学院校区
设计公路路段：栏杆山
（2）已有资料
《公路勘察实习指导书》；
《工程测量规范》；
《1︰500 1︰1000 1︰2000地形图图式》；
《公路勘测规范JTG_C10—2007》；
测区已有控制点资料；
测区已有地形图资料。
（3）作业依据
设计依据《公路勘测规范JTG_C10—2007》和《公路勘察设计》教材并以《工程测量学》教材和《工程测量规范》为辅助参考资料。
根据初测需要，搜集与实习项目相关的技术、经济、社会、自然条件以及测绘等资料。初步拟定路线起终点、中间控制点及路线基本走向，在地形图上进行研究，拟定勘测方案。
设计依据是宿州学院地球科学与环境工程学院《工程测量学实习指导书》。

图1 线路设计与测量的关系

（4）坐标系统

（5）仪器设备
1、仪器
全站仪一套，S3水准仪一套。
2、工具
记录夹一个。
3、耗材
导线测量记录本和水准测量记录本各一本，红油漆一桶，毛笔一支，水泥钉一盒，木桩若干。

二、带状地形图测绘
(1)一般规定
一般测绘时比例尺常用1∶2000，在地形复杂地段的路线初步设计、施工图设计可采用1∶500或 1∶1000比例尺。线路带状地形图的测绘宽度，一般路中线两侧各100～200m，对 1∶5000的地形图，测绘宽度每侧应不小于250m。
《公路勘测规范》中规定：路线地形图的测绘宽度，当采用“纸上定线法”初测时，路线中线两侧应各测绘200～400m；采用“现场定线法”初测时，路线中线两侧测绘宽度可减窄为150～250m。
(2)测量方案
带状地形图的测绘内容与一般地形图基本相同，按照选定的比例尺测绘出带状范围内的建筑物、构筑物、水系、地形、地貌等。
带状地形图测绘采用全站仪测绘法测绘，沿线路可能的方向敷设导线点和水准点作为平面和高程的图根控制，按一般地形图测绘的方法和技术要求进行带状地形图测绘。

三、平面线形设计
(1)选线设计
平面选线的原则
1)、在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
2)、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。
3)、选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。
4)、在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

(2)平面设计技术指标的确定
1）公路技术指标
     公路等级：三级；
计算行车速度：30 km/h
2）路线起终点
比例尺：1：2000；起点桩号：K0+000 ，终点桩号：K1+000。
公路勘测规范》纸上定线规定：
1．应将有特殊要求或控制的地点，必须避绕的建筑或地质不良地带，地下建筑或管线等标注于地形图上。
2．山岭地区的越岭路线，需进行纵坡控制的地段应在地形图上进行放坡，将放坡点标示于图上。
3．在地形图上选定路线曲线与直线位置，定出交点，计算坐标和偏角，拟定平曲线要素，计算路线连续里程。
4．沿路线中线按一定桩距从图上判读其高程，点绘纵断面图。河堤、铁路、立体交叉等需要重点控制的地段或地点，应实测高程点绘纵断面图，并据以进行纵坡设计。
5．应根据路线中线线位，在地形图上测绘控制性横断面，并按纵坡设计的填挖高度进行横断面设计，作为中线横向检验和计算路基土石方数量的依据。
6．依据纸上定线的线位及实地调查资料，初步确定人工构造物的位置、交角、类型与尺寸。
7．综合检查路线线形设计及有关构造物的配合情况与合理性。线形设计可采用透视图法检验平、纵、横组合情况。
8．纸上定线后，对高填深挖地段、大型桥梁、隧道、立体交叉以及需要特殊控制的地段，应进行实地放线检验、核对，并作为各专业工程勘测调查的依据。
9．所确定的线位应总体配合恰当、工程经济合理、线形连续顺适。对需进行比较的方案，应按上述步骤方法定出线位、计算工程量，进行技术经济比较。

四、中线测量
公路中线测量是通过直线、曲线的测设将中心线具体地敷设到地面上进行的一系列测量。路线中心线是由一系列的线路转折点（称为交点）组成的，路线中线的平面几何线形由直线和曲线组成。因此中线测量工作主要包括测设中线上各交点和曲线等。即以控制点为基础，根据设计路线的地理位置和几何关系计算公路中线上各桩点的坐标，编排中桩坐标表，然后实地放线，同时测定中桩的地面高程。
全站仪测设公路中线步骤：
1）计算放样元素
在中线放样中，全站仪是以极坐标法来放样平面点位的。因此，需要有两个已知控制点，用以坐标定向。
2）安置仪器并进行有关设置
将仪器安置在测站点上，进行对中整平。设置包括作业设置、测站设置和后视定向设置等。
注意：架站尽量选择那些地势较高、通视条件好、可以看到更多中线上点位的位置。特别是山区，如一个山头上的点可以看到周围几公里的中桩位置，而沿路线两侧架站往往需要好几站才可以敷设完这段中线。
3）开始放样
具体步骤如下：
①在A点安置仪器，后视B点。
②输入仪器高和测站点A的坐标，再输入后视点B的坐标。
③输入棱镜高和待放样点的点号或坐标后，仪器自动计算出其水平角增量和水平距离，并在屏幕上显示水平角增量。
④松开水平制动，旋转照准部，使水平角增量逐渐变为零，在视线方向上设置棱镜。
⑤在照准棱镜后按有关键进行测量，屏幕显示实测距离与计算距离的差值。指挥在视线方向上移动棱镜，再次测量后观察其差值，如此反复进行，直至距离的差值等于零即可。这点即为要放样的点的确切位置。
⑥在中桩位置定出后，随即测出该桩的地面高程(坐标)。这样纵断面测量中的中平测量就无须单独进行，大大简化了测量工作。
重复上述③～⑥步，测设其它中桩位置。
注意：用钢尺检核相邻点间距是否合格。
要求：①桩距：
表1 中桩间距表
直线（m）
曲线（m）
平原、微丘
山岭、重丘
不设超高
R>60
60 R 30
R<30
50
25
25
20
10
5
注：此次实习中可将桩距定为直线段50m ，曲线段25m；
②精度：
表2 中线量距及中桩桩位限差要求
公路等级
距离限差
纵向误差
横向误差
高等级公路
一般公路
1/2000
1/1000
s/2000±0.1m
s/1000±0.1m
10cm
10cm
注：s是中线桩位测量的长度，以米为单位。
表3 曲线测量闭合差限差要求

公路等级
纵向闭合差
横向闭合差（cm）
曲线偏角
闭合差（″）
平原微丘
山岭重丘
平原微丘
山岭重丘
高等级公路
1/2000

1/1000
10
10
60
一般公路
1/1000
1/500
10
15
120

五、纵横断面测量
设计公路中线在实地标定后，为进行工程施工设计、土石方计算，需详细了解中线沿线的地貌情况，而进行路线断面测量。
1）公路纵断面测量精度要求和测量方法
为了提高测量精度和成果检查，路线水准测量分两步进行：首先是沿线路方向设置若干水准点，建立线路的高程控制，称为基平测量；然后根据各水准点的高程，分段进行中桩高程测量，称为中平测量。
基平测量的精度要求比中平测量高，一般按四等水准的精度要求，两水准点间高差闭合差：

对于桥头、隧道口或重点工程：

式中：L——单程水准路线长度（km）
n——测站数
水准点布设时，应尽量靠近中线，以方便中线及施工测量；同时还应设在估计不被后期施工或行车所破坏，高程不变、易于引测、不易风化的岩石或永久性建筑物基座等牢固凸出的地方。
水准点布设密度，应根据地形和工程需要而定。一般平原微丘区水准点间距不大于2km，山岭重丘区不应超过1km 。另外应在路线起终点、大中桥桥位两岸、隧道进出口、垭口、大型人工构造物等地增设水准点；
中平测量主要是用基平布设的水准点，引测出各中桩的地面高程，作为绘制纵断面图的依据。中平测量作单程观测，其精度满足：
高速、一级公路：
二级及以下公路：
式中：L——单程水准路线长度（km）
纵断面测量时，直接在控制点上架仪器，先放样点位，放样完直接测出高程即可。当然如果地形平坦，也可以用全站仪放样，用水准仪来测高程。
表4 纵断面（高程）记录表
桩号0+000
高程

2）公路横断面测量精度要求及测量方法
纵坡设计的一般原则：1，满足纵坡及竖曲线的各项规定。2，纵坡应均匀平顺。3，连续上坡，下坡路段的纵坡设计，除了上坡，下坡方向应符合平均纵坡，不同纵坡最大坡长规定的技术指标外，还应该考虑上坡，下坡方向的行驶安全。4，设计高程的确定应结合沿线自然条件如地形，土壤，水文，气候等因素综合考虑。5，纵断面设计应与平面线性和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求。6，纵坡设计应考虑填挖的平衡，并利用挖方就近作为填方，以减少对自然地面横坡与环境的影响。7，依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具，农业机械，农田水利等方面的要求
竖曲线设计依据：1）符合规范对于竖曲线最小半径规定；2）从满足驾驶员视觉要求方面考虑，在对工程施工影响不大的前提下尽量选用大半径竖曲线，以保证整体线形的协调；3）平、纵组合设计搭配原则——平曲线包竖曲线。
公路横断面测量的主要目的是测定中桩处垂直于中线方向的地形起伏形态，绘制横断面图，为路基设计、计算土石方数量以及施工放边桩之用。
逐桩实测路线横断面。横断面的测量范围，应根据地形、地质、地物及设计需要确定。一般中线左右宽度不小于20m，现场记录。
其精度满足：
一级公路：高程：

水平距离：
二~四级公路：
高程：
水平距离：
式中：——测点与路线中桩的高差（m）
——测点到路线中桩的水平距离（m）
用全站仪进行横断面测量
直接法：直接在中桩点上架设全站仪，对中整平后，量取仪器高和棱镜高，然后指挥棱镜手在横断面上每个变化点处立杆，分别测得中桩至左右两边各横断面特征点的平距和高差。当一条横断面测量结束后，再把仪器搬迁到下一个中桩点上，继续重复上述测量步骤。
对边测量：将全站仪架设在测区内视野开阔，操作安全的位置，经对中整平后，便可逐条测量横断面上各特征点的数据。
①进入对边测量模式：程序——对边测量——选择适用于横断面测量的（A-B,A-C）对边测量类型；
②照准一条横断面中桩点A上的棱镜，按F1测量键，显示仪器至中桩点A之间的水平距离HD；
③照准立于横断面特征点B上的棱镜，按F1测量键，显示仪器至特征点B之间的水平距离HD；
④按设置键，则中桩点A与横断面特征点B之间的水平距离dHD和高程dVD显示出来，直接将其记录在横断面记录表中；
⑤再照准立于横断面特征点C的棱镜，按F1测量键，显示仪器至特征点C之间的水平距离HD；
⑥按设置键，则中桩点A与横断特征点C之间的水平距离dHD和高程dVD显示出来，直接将其记录在横断面记录表中；
重复上述步骤，依次照准剩余横断面各特征点，分别测出中桩A与它们各点之间的水平距离和高差，并建起记录在横断面记录表中。直到该横断面所有特征点测量完毕后，按ESC键返回前一个模式。
重复上述步骤，依次照准下一个横断面的中桩及各特征点处的棱镜，分别测出该断面中桩至各特征点的水平距离和高差，并将其记录在横断面记录表中。
注意：①各横断面从下往上排列，桩号写在断面下方（+）号对准路中心；
②左边平距记为负，右边记为正。
③采用以下格式记录测量数据：
表5 横断面（距离、高程）记录表
桩号0+000
距离
高程

（3）纵横断面图绘制
在公路设计中，为估算工程量，需要沿线路或垂直于线路方向绘制地面的断面图，即要绘制地面纵横断面图。
①纵断面图
以中桩的里程为横坐标，以其高程为纵坐标而绘制的。
比例尺选择：通常横向采用与地形图相同的比例尺，而纵向要比横向大10倍，以突出地形起伏状况。横向1：2000或1：1000，纵向1：200或1：100。平原微丘区，建议使用1：100山岭重丘区建议使用1：200。
②横断面图
根据横断面测量中得到的各点间的平距和高差，绘出各中桩的横断面图。在断面图上应标定中桩位置和里程，并逐一将地面特征点画在图上，再连接相邻点，即绘出横断面的地面线。
（4）土方量计算
横断面绘制完后，就要计算各桩号的土方量。

（注意：应加入纵断面测量记录表、横断面测量记录表，必须为本组所测数据）
六、纵横断面设计
（纵横断面设计（技术指标及设计）、路基设计（应纳入设计基本要求）、断面图绘制、路基土石方量计算等）
七、设计成果
（平面设计图
、直曲转角表、逐桩坐标表、纵横断面图、路基设计表、路基土石方数量计算表）
两个星期艰苦的道路测量实习终于结束了。这十几天对我们真的是一种考验，期间有苦有累，有困难有快乐！

参 考 文 献
[1]. 交通部《公路工程技术标准》（JTJB01-2003），北京：人民交通出版社，2004年
[2]. 交通部《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）,北京：人民交通出版社，2006年
[3]. 《路线》(公路设计手册),北京：人民交通出版社,1995年
[4]. 《公路勘测设计》  张雨化主编,北京：人民交通出版社,1996年
[5]. 《道路勘测设计》 杨少伟主编，北京：人民交通出版社，2004年
[6].  纬地道路设计系统说明书