测量学19铁路工程测量

第十九章 铁路工程测量 19-1概述 一、 铁路工程的一般知识 (一) 线路 1 路基:轨道的基础，包括路基本体、排水设备和防护加固建筑物等。 2 轨道:包括钢轨、轨枕、道床、连接零件、防爬设备、附属设备和道岔等,(二) 桥梁 桥梁是铁路线路跨越河流、渠道、山谷或公路铁路交通线时的主要建筑。 1 桥梁的种类 按桥梁的结构类型分为：梁式桥；拱桥；刚架桥；斜拉桥。 2 桥梁结构 桥梁结构分为上部结构和下部结构。上部结构是桥台以上各部分的总称，也叫桥跨结构，一般包括梁、拱、桥面和支座等；下部结构包括桥墩、桥台和它们的基础。此外，桥头锥体防护建筑也属于桥梁范围。 3 桥梁基础,(三) 涵洞 涵洞是当线路跨过较小的溪流或水渠时，设置在路基下的过水构筑物。 (四) 隧道 隧道是在山区修建铁路时从山体中凿出的一个地下通道，使线路能比较直顺而平缓地通过。隧道一般由以下几部分组成：(1) 洞身；(2) 衬砌；(3) 洞门。,二、 铁路建设的基本程序 铁路建设的基本程序可划分为三个大的阶段：第一阶段为前期工作，以可行性研究为核心，确定建设规模和概算；第二阶段为设计施工的基本建设阶段，是测量工作的主要集中阶段，包括初步设计和施工设计；第三阶段为验收通车与投资效果反馈的投产阶段。,三、 铁路工程建设中的测量工作 勘测设计阶段是测量工作最集中的时期，有草测、初测和定测等不同阶段的工作。草测时要进行视距导线和小比例尺的地形测绘。初测在初步设计阶段以前进行，包括插大旗、导线测量、高程测量和地形测量。初测目前较多采用航测方法测绘地形图，有时也采用地面摄影测量方法。定测在施工设计前进行，包括交点放线、中线测设(直线和曲线测设)、纵断面测量和横断面测量等。勘测设计阶段的测量任务由设计部门负责。 施工阶段的首项工作是进行交桩和复测。路基施工前要进行路基边桩的放样。在施工过程中要随时进行中线和高程方面的检测。对于大型桥隧工程，施工前需作施工控制网。施工阶段的测量主要由承担工程的工程局负责。 验收阶段的测量任务是进行贯通全线的竣工测量，辅助验收部门检查施工质量，提交施工成果图纸资料等。 运营阶段经常需要进行线路的维修和改扩建，也需要一系列的测量，包括既有线路的详细测量和施工放样等，与新建铁路设计施工阶段测量任务一样，只是其集中程度不同。,19-2 铁路初测中的测量工作 一、 铁路初测中的大旗组 插大旗具有双重任务：一方面要选定线路的基本走向，另一方面又要选出导线点的位置。 二、 铁路初测中的导线测量 (一) 布设导线的基本要求 初测导线是测绘线路带状地形图和定测放线的基础。导线布设应首先满足这两项基本要求，同时还要便于导线本身的测角和量边。 (二) 导线测量方法 水平角测量主要应用J2和J6经纬仪，测量一个测回。 边长测量应用光电测距仪往返测量各一测回，每测回读数两次。,(三) 导线的检核 铁路测量技术规程规定在导线的起讫点以及导线中间，与国家平面控制点或同等精度的其他平面控制点不远于30 km时应联测。联测可采用后方交会、前方交会或侧方交会等方法。线路测量的平面坐标很难完全采用国家统一坐标，因为采用统一坐标的投影，使导线长度产生变形，而采用实际长度更切合工程设计的使用。联测计算导线总闭合差时须进行投影换算。计算导线总闭合差时应将导线测量成果改化到大地水准面和高斯平面上去。最后用经过改化的坐标增量来计算导线的闭合差。 当附合导线两端点的已知控制点不在同一投影带时，应先将邻带的控制点换算到同一带，然后再进行计算。 (四) 导线点的展绘,三、 铁路初测中的水准测量 在铁路初测阶段所进行的水准测量任务有两类：一是沿线建立高程控制点，为地形测量和以后定测、施工测量、竣工测量等服务；二是测定导线点的高程。初测中的水准测量按五等（等外水准）的要求进行。 水准测量在铁路测量中习惯上称做“抄平”。根据工作目的和精度的不同，水准测量又分为水准点高程测量（通称基平，即水准基点的抄平）和中桩高程测量（通称中平，即中线桩的抄平）。 (一) 基平 基平的任务是在沿线附近建立水准点并测定其高程。水准路线应起始并闭合于国家水准控制点上，线路较长时应与国家水准点联测。 (二) 中平 中平在初测中的任务是测定导线点的高程。中桩高程测量采用单程水准路线，附合于水准基点。在地形起伏较大的地段，可采用三角高程测量。,四、 铁路初测中的地形测量 铁路初测中的地形测量是测量沿线带状地形图，作为线路设计和方案比较的依据。比例尺一般为12000，地形简单的地区可用15000，地形复杂的地区使用11000。测量宽度，在平坦地区为每侧200300 m，丘陵地区为150200 m。测量方法同一般地形测量的碎部测量。,19-3 铁路定线测量 定线测量的任务是把图纸上设计好的线路中心线(即纸上定线)或在野外实地选定的线路中心线(即现地定线)的位置在地面上标定出来，也就是要把确定线路各直线段的控制点和交点测设到地面。 一、 穿线法放线 穿线法放线就是先根据控制导线测设出线路直线上必要的转点，然后用经纬仪检查这些标定点是否在一条直线上，并延长相邻两直线得到直线的交点，从而达到定线的目的。 (一) 放线的步骤 (1) 室内选点。(2) 计算标定要素。(3) 现场放线。(4) 穿线。(5) 确定交点。,(二) 穿线法放线的特点 (1) 每一条直线是根据初测的导线独立放出的，一条直线的误差不会影响到下一条直线，测量误差不会积累，精度比较均匀。 (2) 适用于地形起伏较大、直线端点通视不良的地段。 (3) 要求设计路线与初测导线相距较近，如很远，将影响放线精度和效率。 (4) 步骤多，工序较复杂，工效较低。,二、 拨角法放线 拨角法放线是根据纸上定线先计算出各交点的转向角和相邻交点间的距离，然后在野外按照标定要素依次测设各交点。图中C1、C2、为初测导线点，A、B、C为纸上定线的各直线交点。其测设的步骤为: (1) 计算标定要素、等。 (2) 现场放线。首先根据标定要素定出线路交点A；然后在A点设站，根据标定要素得到交点B，同时测设直线上的中线桩、转点桩等；接下来将仪器搬到B点，根据标定要素得到交点C点，如此继续下去。 (3) 连续测设35 km后与初测导线附合一次，进行检查。,三、 中线测设 中线测设的任务是把线路中线的位置在地面上详细标定出来。在地面上标定线路是用一系列木桩钉在中心线上，这些桩称为中线桩(简称中桩)。中桩除了标定线路的平面位置外，还标记着线路的里程。所谓里程是指从线路起点到该桩点的距离，通常用3+492.17这种形式表示该点里程为3492.17m。 直线段的中桩测设方法是，将测距仪设在直线段起始控制点，瞄准直线另一端的控制点，然后在二者中间每隔一定距离标定中桩位置。,19-4 曲线测设 在线路转向处(两条直线相交处)应设置平面曲线。线路的平面曲线有圆曲线、缓和曲线和回头曲线等。圆曲线又分为单曲线和复曲线两种。在变坡点处，必须用曲线连接不同坡度，此种曲线称为竖曲线。 一、 圆曲线的测设 圆曲线测设分两步，首先测设曲线的主点，即直圆点(ZY)、曲线中点(QZ)和圆直点(YZ)。然后进行曲线的详细测设，即在曲线上每相距10m或20m测设一个曲线桩。,(一) 圆曲线主点标定要素及其计算 圆曲线的半径R、线路转向角、切线长T、曲线长L、外矢距E及切曲差q等称为圆曲线的标定要素。 (二) 圆曲线主点里程的计算 (三) 主点测设 测设主点时，在转向点JD安置经纬仪，顺次瞄准两切线方向，沿切线方向丈量切线长T，标定曲线的起点ZY和终点YZ。然后再照准ZY点，测设(180°-)/2角，得分角线方向JD桻QZ，沿此方向丈量外矢距，即得曲线中点QZ。,19-5线路纵横断面图的测绘 一、 线路纵断面的测绘 线路纵断面测绘的任务是沿着地面上已经定出的线路测出所有中线桩的高程，并根据测得的高程和各桩的里程绘制线路的纵断面图，为线路纵断面设计服务，以确定线路的坡度、路基的标高和填挖高度以及沿线桥梁隧道的位置等。 线路纵断面测量从初测建立的水准基点起，用水准测量方法测量。线路纵断面图以线路的里程为横坐标，中桩的高程为纵坐标。横坐标的比例尺一般为110000或15000，高程比例尺为11000或1500。按线路前进方向自左向右绘制。,二、 线路横断面图的测绘 横断面方向在直线地段与线路方向垂直；在曲线地段与各点的切线方向垂直。 (1) 经纬仪测量横断面。将仪器置于中线上，读取中线桩两侧地形变化点的视距和竖直角，计算出各点相对于中线桩的水平距离和高差。 (2) 水准仪测量横断面。先用方向架定出横断面方向，用皮尺丈量横断面上的各特征点至中线桩的距离，再测出其高差。 横断面图一般是绘制在毫米方格纸上。为了便于计算面积和设计路基断面，其水平距离和高程采用同一比例尺，通常是1200。,19-6 线路施工测量 一、 线路施工的复测 (一) 复测步骤 首先，检查相邻两转向点间的中线桩是否在同一直线上；第二，复测转向角，丈量切线长；第三，复测曲线桩；最后，复测固定桩间距，丈量线路实际长度。 (二) 复测精度要求 (三) 中线固定桩的保护,二、 路基的施工放样 路基施工放样就是在线路中线桩两侧垂直线路的方向上，用边桩或边坡样板等，标出路堤的坡脚位置和路堑的坡顶位置。 (一) 直接丈量法 根据横断面设计图中的尺寸，直接在工地上量出路肩、坡脚、排水沟等各特征点至中线桩的距离，定出边桩位置。 (二) 逐渐接近法 通过计算来放边桩，是目前工地上最常用的方法，尤其适合于地形复杂的地区。 (三) 平行线法 三、 竣工测量 竣工测量的任务是最后确定线路中线位置，供铺轨之用，并检查路基施工质量是否符合设计要求。竣工测量包括中线测量、中平测量和横断面测量。,19-7桥梁测量 一、 桥梁勘测 (一) 桥梁勘测的目的和任务 桥梁勘测的目的是为选择桥址和设计工作提供地形和水文资料。桥梁勘测的主要任务包括：(1) 桥渡线跨河长度测量；(2) 桥址纵断面测量；(3) 地面地形测量；(4) 水下地形测量；(5) 水文断面和流速测量；(6) 洪水位和水面比降测量等。 (二) 水下地形测量 水下地形测量中平面测量的方法主要有断面法和交会法。 断面法适用于流速较慢的河流。 交会法则适用于水流较急的河流。 水下地形测量中高程测量分两步，首先测量水面高程，然后测量水深。常用的水深测量工具有测深杆、测深锤或回声测深仪等。,(三) 水文断面和流速测量 水文断面应设在河道顺直、河滩较窄、河床稳定且靠近桥轴线的位置，断面与水流方向垂直。测量流速的仪器有浮标和流速仪等。 (四) 洪水位和水面比降测量 水面比降也称水面坡度，等于同一瞬间两处水面高程之差与两处的距离之比。沿水流方向的比降称纵比降，垂直于水流方向的比降称横比降。水面比降随水位变化而变化，水位低时比降小，水位高则比降大。测量水面比降要在不同的水位进行。,二、 桥梁施工测量 (一) 桥轴线及控制桩的测设 测设时，首先在线路中线上，依桥位桩号准确地标出桥台和桥墩的中心桩、，在河道两岸测设桥位控制桩F1、F2、F3、F4。然后分别在、点上安置经纬仪，测设桥台和桥墩的中心线，并在两侧各设两个以上控制桩，如1、2、3、4等等。如果、等桥台、桥墩中心不能安置仪器，则可在两岸先布设控制点，然后用交会法定出各轴线。,(二) 基础施工测量 根据桥台和桥墩的中心线，标出基坑的开挖边界线。基坑上口的尺寸，应依坑深、坡度、土质情况和施工方法而定。当基坑挖到一定深度以后，应在坑壁上设置水平桩。水平桩距基坑设计底面为1m，作为控制挖深和基础施工中掌握高程的依据。 (三) 墩、台顶部施工测量 为控制桥墩台的砌筑高度，当桥墩台砌筑到一定高度时，应根据水准点在墩台的每侧测设一条距顶部一定高度的水平线。在墩帽、顶帽施工时，则应用水准仪依水准点控制其高程，使其误差在±10mm以内；用经纬仪依中线桩检查墩台的两个方向的中线位置，其偏差应在±10mm以内；用钢