公路施工测量手册

公路施工测量手册 GONGLU SHIGONG CELIANG SHOUCE 公路施工测量手册 聂 让 许金良 邓云潮 主编 人民交通出版社 公路施工测量手册 聂 让 许金良 邓云潮 主编正文设计 : 王秋红 责任校对 : 戴瑞萍 责任印制 : 人民 交通 出版社 出版发 行 100013 北京和 平里 东街 10 号 010,64216602 各地 新华 书店经 销 印 刷厂印 刷 1 开本 : 787× 1092 印 张 : 字数 : 千 16 2000 年 9 月 第 1 版 2000 年 9 月第 1 版 第 1 次印刷 总第 1 次 印刷 印 数 : 0001 —5000 册 定 价 : 43 .00 元 ISB N 7,114,03673,6 U?02658 前 言 近年来 我国的公路建设事业飞速发展 在今后一段时期仍将持续稳定发展。编写本手册的目的 是为公路 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 人员提供一本施工测量较为系统、全面的参考书。 全书共分十八章 其中第一章至第七章主 要介绍 水准 仪、 平 光 经纬仪、 板仪、 电测距 仪、全站仪、罗盘仪和陀螺经纬仪等测量仪器的构造、操作与使用 以及检验校正等 第八章至第十二章主要介绍距离、角度、方位角和高程测量的方法、精度 以 及与 其相关 的内 容 第十三 章阐 述测量误差方面的一些基本知识 第十四章主要介绍施工放样中所采用的基本方法 第十五章主 纵、要介绍公路路线测量平、 横的测设方法以及路基、路面的施工放样 第十六章主要介绍桥涵测量 其中包括桥轴线长度测量、桥梁三角网测量、桥梁 施工 高程 控制测 量、桥梁 墩台定 位 以及桥梁基 础、桥台 锥坡 等的施 工放 样等 第 十七章 介绍 隧道测 量 其中 包括 隧道贯 通误 差、地面、洞内控 制测量、竖井 联系测 量 以 及隧道 施工放样 测量等 第十 八章简 要介绍 GPS 卫星 定位测量 其中包括 GPS 定位原理、 卫 GPS 系统 的组成、 星信 号的 类型、所采 用的 坐标系 统与 坐 GPS 测量的实施方法 以及误差来源等。标之间的转换、 从实用考虑 本书备有路线测量方面的计算程序 适用于夏普 PC - E500 袖珍 计算机 以供读者选用。 本手册第一章至第七章由许娅娅编写 第八章至第十二章由初东编写 第十三章和第十七章由聂让编写 第十四章、第十五章由许金良编写 第十 六章 由邓 云潮编 写 第十 八章由 聂让、张文卿合写。由聂让、许金良、邓云潮统稿全书。 由于编者水平所限 书中错误、疏漏与不妥之处在所难免 敬请读者批评指正。 编 者 2000 年 1 月 目 录第一章 水准 仪 …………………………………………………………………………………… 1 第一节 DS3 水准仪和水准 尺 ………………………………………………………………… 1 第二节 DS1 精密水准仪 ……………………………………………………………………… 8 第三节 自动安平水准 仪 …………………………………………………………………… 12 第四节 电子数字水准仪 …………………………………………………………………… 15第二章 经纬 仪 ………………………………………………………………………………… 19 第一节 J6 级光学经纬 仪 …………………………………………………………………… 19 第二节 J2 光学经纬仪 ……………………………………………………………………… 26 第三节 电子经纬 仪 ………………………………………………………………………… 28第三章 平板仪 ………………………………………………………………………………… 32 第一节 大平板 仪 …………………………………………………………………………… 32 第二节 小平板 仪 …………………………………………………………………………… 34第四章 光电测距仪 …………………………………………………………………………… 36 第一节 概 述 ………………………………………………………………………………… 36 第二节 红外测距仪的基本原 理 …………………………………………………………… 37 第三节 红外测距仪与棱镜反射镜 ………………………………………………………… 38 第四节 红外测距仪的使 用 ………………………………………………………………… 40 第五节 红外测距仪的检验 ………………………………………………………………… 42 第六节 红外测距仪的测距误 差 …………………………………………………………… 45第五章 全站仪 ………………………………………………………………………………… 47 第一节 全站仪的结构原 理 ………………………………………………………………… 47 第二节 全站仪的主要特点和技术指标 …………………………………………………… 48 第三节 全站仪的构造和键盘设 置 ………………………………………………………… 49 第四节 全站仪的操作与使用 ……………………………………………………………… 51 第五节 全站仪的检验、使用注意事项和维护 ……………………………………………… 59第六章 罗盘 仪 ………………………………………………………………………………… 62 第一节 罗盘仪的构 造 ……………………………………………………………………… 62 第二节 罗盘仪的使用 ……………………………………………………………………… 62第七章 陀螺经纬 仪 …………………………………………………………………………… 64 第一节 陀螺经纬仪的构 造 ………………………………………………………………… 64 第二节 陀螺经纬仪的使用 ………………………………………………………………… 65第八章 距离测 量 ……………………………………………………………………………… 68 第一节 钢尺量 距 …………………………………………………………………………… 68 第二节 红外测距仪测 距 …………………………………………………………………… 76 1 第三节 距离的改化 ………………………………………………………………………… 78第九章 水平角测 量 …………………………………………………………………………… 81 第一节 水平角测量方 法 …………………………………………………………………… 81 第二节 测站平差与方向改化计算 ………………………………………………………… 83 第三节 水平角测量误 差 …………………………………………………………………… 86第十章 方位角的测定 ………………………………………………………………………… 91 第一节 真方位角的测 定 …………………………………………………………………… 91 第二节 磁方位角测量 ……………………………………………………………………… 97 第三节 用联测的方法获取起始方位 角 …………………………………………………… 98 第四节 子午线收敛角的计算方法 ………………………………………………………… 99第十一章 水准测量 …………………………………………………………………………… 101 第一节 普通水准测量的方 法 ……………………………………………………………… 101 第二节 三、四等水准测量的方法 ………………………………………………………… 103 第三节 跨河水准测 量 ……………………………………………………………………… 108 第四节 水准测量的误差 …………………………………………………………………… 110第十二章 三角高程测 量 ……………………………………………………………………… 112 第一节 竖直角与天顶距 …………………………………………………………………… 112 第二节 三角高程测量的方 法 ……………………………………………………………… 113 第三节 三角高程测量的精度估算 ………………………………………………………… 117 第四节 三角高程测量误 差 ………………………………………………………………… 119第十三章 测量误差的基本知识 ……………………………………………………………… 120 第一节 测量误差的来源及其分 类 ………………………………………………………… 120 第二节 评定精度的标准 …………………………………………………………………… 121 第三节 误差传播定律 ……………………………………………………………………… 123 第四节 直接观测平 差 ……………………………………………………………………… 126第十四章 施工放样方法和精度 ……………………………………………………………… 133 第一节 直线放样 放直 线 ………………………………………………………………… 133 第二节 水平角放样 ………………………………………………………………………… 135 第三节 距离放 样 …………………………………………………………………………… 136 第四节 极坐标法与直角坐标法放 样 ……………………………………………………… 137 第五节 交会法放样点位 …………………………………………………………………… 139 第六节 高程放样的方法 …………………………………………………………………… 142第十五章 公路路线施工测 量 ………………………………………………………………… 145 第一节 测量准备工作 ……………………………………………………………………… 145 第二节 导线复 测 第三节 路线交点和转点的测 设 …………………………………………………………… 151 第四节 路线转角的测定和里程桩设置 …………………………………………………… 154 第五节 单圆曲线测设元素的计算和主点的测 设 ………………………………………… 155 第六节 中线测量的基本要求 ……………………………………………………………… 157 第七节 单圆曲线测设方法 ………………………………………………………………… 157 2 第八节 缓和曲 线 …………………………………………………………………………… 162 第九节 圆曲线带有缓和曲线的曲线测设元素的计算和主点测 设 ……………………… 164 第十节 圆曲线带有缓和曲线的曲线测设方法 …………………………………………… 165 第十一节 困难条件下的曲线测设方法 …………………………………………………… 168 第十二节 虚交单圆曲线的测设 …………………………………………………………… 171 第十三节 复曲线的测 设 …………………………………………………………………… 173 第十四节 回头曲线的测设 ………………………………………………………………… 178 第十五节 公路中线逐桩坐标的计 算 ……………………………………………………… 179 第十六节 用全站仪测设公路中线 ………………………………………………………… 180 第十七节 路线纵断面测量 ………………………………………………………………… 182 第十八节 路线横断面测 量 ………………………………………………………………… 188 第十九节 施工前路线中线的恢复 ………………………………………………………… 193 第二十节 路基施工放 样 …………………………………………………………………… 195 第二十一节 挡墙的放样 …………………………………………………………………… 197 第二十二节 路线竣工测 量 ………………………………………………………………… 198第十六章 桥涵测量 …………………………………………………………………………… 199 第一节 桥轴线长度的测量方 法 …………………………………………………………… 199 第二节 桥梁三角网的布设形式 …………………………………………………………… 201 第三节 桥梁三角网的外 业 ………………………………………………………………… 202 第四节 桥梁三角网平差与坐标计算 ……………………………………………………… 204 第五节 桥梁施工的高程控 制 ……………………………………………………………… 209 第六节 施工前桥梁控制网的复测、检查和施工控制点的加密 ………………………… 210 第七节 桥梁墩、台定 位 …………………………………………………………………… 213 第八节 桥梁墩、台纵、横轴线的测设 ……………………………………………………… 231 第九节 桥梁基础的施工放 样 ……………………………………………………………… 232 第十节 涵洞的施工放样 …………………………………………………………………… 243 第十一节 桥 涵 台锥坡放 样 ……………………………………………………………… 244 第十二节 桥梁架设施工测量 ……………………………………………………………… 247 第十三节 桥梁的竣工测 量 ………………………………………………………………… 249第十七章 隧道测量 …………………………………………………………………………… 250 第一节 隧道贯通误 差 ……………………………………………………………………… 250 第二节 地面控制测量误差对贯通误差的影响 …………………………………………… 251 第三节 地面控制测 量 ……………………………………………………………………… 259 第四节 隧道三角锁的平差与坐标计算 …………………………………………………… 263 第五节 测量坐标与施工坐标的变 换 ……………………………………………………… 274 第六节 路线进洞测量和进洞关系数据的计算 …………………………………………… 277 第七节 竖井联系测量 ……………………………………………………………………… 284 第八节 竖井传递高程的方 法 ……………………………………………………………… 290 第九节 洞内控制测量 第十节 隧道贯通误差的测定与调 整 ……………………………………………………… 295 3 第十一节 隧道洞内中线的测设 …………………………………………………………… 299 第十二节 隧道施工放样 …………………………………………………………………… 300 第十三节 隧道竣工测 量 …………………………………………………………………… 303第十八章 GPS 卫星定位测量 ……………………………………………………………… 305 第一节 概 述 ………………………………………………………………………………… 305 第二节 GPS 系统的组 成 ………………………………………………………………… 306 第三节 GPS 定位的坐标系统 …………………………………………………………… 307 第四节 GPS 卫星信 号 …………………………………………………………………… 310 第五节 GPS 定位原理 …………………………………………………………………… 311 第六节 GPS 接收 机 ……………………………………………………………………… 314 第七节 GPS 测量的作业模式 …………………………………………………………… 320 第八节 GPS 测量的实 施 ………………………………………………………………… 322 第九节 GPS 测量误差 …………………………………………………………………… 326 第十节 实时 GPS 测量在公路工程中的应 用 …………………………………………… 329参考文 献 ………………………………………………………………………………………… 333 4 第一章 水 准 仪 水准仪是进行高程测量的主要仪器 按其 精度 分为 DS0 .5 、 1 、 3 、 1 0 、 2 0 五个 等级。 DS DS DS DS 和 是 和“D” “S” “大地测量” “水准仪”的汉语拼音的第一个 字母 其下标 0 .5、 3 、 20 表示 该 1、 10、 类仪器的精度 即每公里往、返测高差中数的中误差 以毫米为单位。 第一节 DS3 水准仪和水准尺 返 DS3 水准仪是工程测量中常用 的水准 仪 使用 该仪器 进行 水准测 量 每公 里往、 测高 差 中误差可达到?3mm 的精度。 一、 3 水准仪的构造 DS 图 1,1 为 DS3 简称 S3 型水准仪 它主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。 图 1,1 DS 3 型 水准 仪 1 . 望远镜 对 望远镜是用来瞄准不 同 距 离的 水 准尺 并 进行 读 数的。 如 图 1,2 所 示 它 由物 镜、 光 透 镜、对光螺旋、十字丝分划板和目镜等组成。 图 1,2 望远 镜 物镜是用两片以上的透镜组组成 其作用是 目标成 像在 十字 丝平面 上 形成 缩小的 实像。 旋转对光螺旋 可使不同距离目标的像清晰地位于十字丝分划板上 称为物镜对光。目镜也是 1由一组复合透镜组成 其作 用是 将 物镜 所成 的 实像 连 同十 字 丝一 起 放大 成 虚 像 如 图 1,3 所示。转动目镜调焦螺旋 可使十字丝影像清晰 称为目镜调焦。 图 1,3 望远 镜成 像原理 从望远镜内所看到的目标放大虚像的视角 β与眼睛直 接观察 该目 标的视 角α的比 值 称为望远镜的放大率 一般用 V 表示 即 V βα / 1,1 DS3 型水准仪望远镜的放大率一般为 25,30 倍。 十字丝分划板是安装在目镜筒内的一块光学玻璃板 上面刻有两条互相垂直的细线 称为十字丝。竖直的一条称为纵丝 水平的一条称为横丝或中丝 用以瞄准目标和读数用。与横丝平行的上、下两条对称的短线称为视距丝 用以测 定距 离。上视 距丝简 称为 上丝 下视 距丝 简称为下丝。 物镜光心与十字丝交点的连线称为望远镜的视准轴 观测时的视线即为视准轴的延长线。 目前使用的望远镜有正像与倒像两种。 2 . 水准器 水准器有水准管和圆水准器两种。圆水准器的作 用为 粗平 仪器 使仪 器旋 转轴处 于铅 垂位置 水准管用于 获取水平视线。 .