线路定测阶段的测量工作

定测是初步设计与施工设计中间进行的测量工作，定测阶段要为施工设计准备必要的资料。新线定测阶段的测量工作主要有中线测量、线路纵断面测量、线路横断面测量。

一、中线测量

中线测量是把在带状地形图上设计好的线路中线测设到地面上，并用木桩标定出来。中线测量包括放线和中桩测设两部分工作。线路由直线和曲线组成，在没有测设曲线之前，线路是由一系列连续的折线所确定（线路的转折点称为交点，通常用JD加点号表示）。当相邻两交点互相不通视时，或者虽然通视但距离较远时，需要在其连线上测设一点或数点，以便定交点、测量转折角、量距或延长直线时瞄准之用，这样的点称为转点，通常用ZD加点号表示。定线的任务之一是测设直线的各交点和直线上的转点，把直线段在地面上标定出来，这一过程为放线。然后再沿此线路测设中线桩（千米桩、百米桩和加桩）和曲线桩（曲线测设见第七章），这一过程为中桩测设。

（一）放线

放线常用的方法有拨角放线法、支距法、极坐标法和GPS RTK法。

1.拨角放线法

拨角放线法是根据在纸上所量得的设计线路各交点的纵横坐标，计算出每一段（两交点之间）直线的距离和方向，从而算得交点上的转向角。外业人员按照这些资料，在现场直接拨角量距，从而定出所设计的线路。它适用于已有初测导线的任何地区。此法放线可循序前进，方法简便、工效高，但放线误差容易累积。因此一般连续放出若干个交点后应与初测导线点闭合，以检查偏差是否过大，然后重新由初测导线点开始放出以后的交点，以免误差积累。其放线步骤为：

（1）放线资料的内业计算

拨角放线法首先根据纸上定线量取各个交点的坐标，然后内业计算出各相邻两交点间距离及坐标方位角，进而计算各相邻直线段的转向角。

（2）放线定交点

根据放线资料，首先于初测导线点设站，极坐标法放样第一个交点。再于第一个交点设站，拨角并量距放样第二个交点或转点。然后向前逐个交点或转点按拨角量距的方法循序前进。交点水平角采用正倒镜测设，在限差范围内，取平均位置。相邻交点至转点或转点之间的距离不宜长于1000m，不宜短于50m，当小于50m时，应设置远视点。钉设转点时，正倒镜的点位横向误差每100m距离不应大于5mm；当点间距离大于400m时，最大点位横向误差不应大于20mm，在限差范围内分中定点。在测设距离的同时，可以定出直线上的中线桩（千米桩、百米桩、加桩）和曲线主点桩。

图6-1 拨角法标设中线

（3）与初测导线联测

为了防止误差累积过大，《新建铁路工程测量规范》规定中线每5 ～ 10km应与初测导线（或航测外控点、GPS点）联测一次。按下述方法求出闭合差，如图6-1， C5、 C6点为初测导线点，JD9′ 、 JD10′点为实地放出的交点位置，JD9、 JD10、 JD11点为图上设计的交点位置。在C6及JD10′安置经纬仪测水平角β和β1，量出C6和JD10′点间的距离， 由此可求出JD10′—JD9′的方位角及JD10′点的坐标。与JD10—JD9的方位角及JD10点坐标比较即可求出方向闭合差和长度相对闭合差。其水平角闭合差限差为，其长度相对闭合差限差为1/2000。 n为闭合环中线上置镜和初测导线点数总和；长度采用初测、定测闭合环长度。当闭合差超限时，应查找原因，纠正出错点位；若闭合差在限差以内，则可不调整闭合差，但应重新计算放样数据。如前例中，要根据C6、 JD10′与JD11点的坐标计算距离、方位角及拨角，并在JD10′点上设站，按新的放样数据定出JD11点，然后依JD11点为起点继续放样以后的各点。

2.支距放线法

这种方法适合于地形不太复杂且初测导线与设计的线路中线相距较近的地区。该方法的基本原理是在设计图上量出初测导线点和线路中线的支距，然后根据支距和实地的初测导线点点位进行实地放样。

（1）获取放样数据。在初测地形图上，依初测导线（图6-2） ，过导线点做初测导线的垂线，与初步设计线路中线相交于ZD1、ZD2，这些点称为中线转点。转点位置应选在地势较高且能与相邻转点相互通视的位置上，并且设计线路的每条直线段最好有三个以上的转点。然后在图上量出导线点到相应转点的支距。但有时为了使转点位于相互通视的位置，转点与导线点的连线并不垂直于初测导线（例如图6-2中的C3—ZD3） ，此时需量出转点相对于导线点的极坐标的极距和极角。

（2）实地放样。在现场依据各导线点利用经纬仪极坐标法放样各转点。如定测后个别转点位置不适合，应现场做适当调整。

图6-2 支距法标设中线

（3）穿线（转点的直线性调整）。由于图解放样数据的误差及各个环节的测量误差的影响，将造成同一直线上各转点放样后不在一条直线上，因此必须对它们进行调整，调整方法与建筑方格网主轴线的调整方法相同。

（4）线路交点的确定。当确定了线路中线上两条相邻直线段后，应依据经调整后的两直线段上的转点，定出两线的交点。如图6-3所示，在ZD1上安置经纬仪，照准ZD3点，在直线延长线的JD1（可估计出）附近设立a、 b两个桩（俗称骑马桩），用正倒镜分中法精确标出视线方向，在桩上钉小钉并拉细线；然后同上方法利用ZD5和ZD4在视线上设立c、 d两个骑马桩（便于JD1的恢复），钉钉并拉细线，与ab线相交处即为JD1点。

交点定出后，应在交点上安置经纬仪实测转角。所谓转角又称偏角，是线路由一个方向偏转到另一方向时所夹的角度（如图6-3中的α角）。通常是观测线路的右角β，按下面方法计算α：

β＜ 180°时，α右=180°-β（右偏角）

β＞ 180°时，α左=β- 180°（左偏角）

观测β时应采用两个半测回测量右角。两个半测回间应变动度盘位置，其观测值较差，采用DJ2型仪器不应大于20″， DJ6型仪器不应大于30″。

图6-3 线路交点的确定

3.全站仪极坐标法

全站仪具有自动化、数字化、可编程等强大的功能，其极坐标法放样简单灵活， 目前，线路地面测量的外业工作与部分内业数据处理几乎都可以利用全站仪完成。中线测量前首先应在室内根据设计数据计算出各待定点的坐标，包括交点、整桩、加桩、曲线主点等。外业操作见第三章相应部分。

4.GPS RTK法

GPS RTK技术在线路初测、定测、施工测量等领域的作业效率较其他方法都有很大的提高。用RTK进行线路中线定测时，首先计算出交点、整桩、加桩、曲线主点等的坐标，然后将这些数据传送到手持机中。外业操作见第三章相应部分。

（二）中桩测量及曲线测设

在道路的交点、转点和转折角测定之后，为标志线路中线的位置，应由线路起点开始，沿中线方向每隔一定距离钉设一个里程桩，并进行曲线测设。里程桩分为整桩和加桩两种：（1）整桩：是按规定桩距每隔一定距离设置桩号为整数的里程桩，例如千米桩、百米桩。直线段的桩距较大，20～50m，而曲线的桩距较小，5～20m，按曲线半径和长度选定。 （2）加桩：分地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩。地形加桩是指沿中线地面起伏突变处、横向坡度变化处、天然河沟处等所设置的里程桩；地物加桩是指沿中线有人工构筑物的地方如桥梁、涵洞处、设计道路与其他道路、渠道等的交叉处等所设置的里程桩；曲线加桩是指曲线上的主点桩，如QZ点、YZ点等；关系加桩是指道路上的转点桩和交点桩。

中线距离应用全站仪往返测量，在限差以内时取平均值。中桩的桩位误差的限差是：纵向为：s/2000+0.1m，其中s为交点至桩点的距离，m；横向为：10cm。

中桩上应注明桩号和里程。由于局部地段改线或事后发现距离错误等原因导致里程不连续，出现实际里程与原桩号不一致的现象，称为断链。当桩号里程大于实际里程时，称为短链，反之称为长链。在出现断链时，为了不牵动全线桩号，在局部改线或发生差错的地段仍采用老桩号，并在新老桩号变更处设置断链桩，其写法为：新K2+100=原K2+080（长链20m），等号左边为来向里程（新桩号），右边为去向里程（旧桩号），并写明长链或短链及数值。

定测直线转点、交点、曲线主点桩等控制桩，一般都应固桩。固桩可埋设预制混凝土桩或就地灌注混凝土桩，桩顶埋入铁钉。

曲线测设的方法详见第七章。

二、线路纵断面的测绘

线路的平面位置在实地测设之后，应利用沿线的高程控制点测出各里程桩处的地面高程，从而根据里程桩号和测得的高程，按一定的比例绘制成表示沿线起伏情况的纵断面图，以便进行线路纵向坡度、桥面位置、隧道洞口位置等的设计。

图6-4 中平测量

初测水准点检测后，以中平测量的要求测出各里程桩、加桩处的高程，为绘制纵断面图提供依据。中平测量一般采用水准测量的方法进行，以相邻两水准点为一测段，其与基本水准点附合的精度要求为，一般测设形式如图6-4所示。将水准仪安置于①，读取水准点BM.1的水准尺读数，作为后视读数。然后依次读取各中桩的水准尺读数，由于这些尺读数是独立的，不传递高程，故称为中视读数。最后读取转点TP.1的读数，作为前视读数。再将仪器搬至②，后视TP.1点，重复上述方法，直至闭合于水准点BM.2。

线路纵断面图采用直角坐标法绘制，以中桩的里程为横坐标，以其高程为纵坐标。常用的里程比例尺有1∶2000和1∶1000，为明显表示地形起伏状态，通常使高程比例尺为水平比例尺的102～0倍。图6-5为线路纵断面图实例。

图6-5 线路纵断面图

纵断面图的下部绘有表格栏，注记有关测量和纵坡设计的资料，一般包括以下几项内容：（1）坡度与距离：该栏所绘斜线表示设计坡度，从左至右向上斜的表示上坡，下斜的表示下坡，水平线表示坡度为零，在斜线上注明坡度，在斜线下注明坡长。 （2）设计高程：在线路纵坡设计确定后推算得到，如果设计了竖曲线，应考虑竖曲线的影响。 （3）地面高程：按测量的中线桩高程成果填写。 （4）填挖高：指填高和挖深，其值等于设计高程减地面高程，“+”表示填，“-”表示挖。 （5）桩号或里程：在横坐标轴上依相应比例尺标注各里程桩号。 （6）直线与曲线：表示线路的平面线型，直线段用直线表示， 曲线段用带直角的向上或向下凸出的折线表示，线路自左向右前进，上凸的表示曲线右偏，下凹的表示曲线左偏，每一个曲线的起点和终点的位置按它们的里程来确定，并注明交点编号、转折角大小和曲线半径等内容。

三、线路横断面的测绘

在铁路、公路设计中，只有线路的纵断面图还不能满足路基、隧道、桥涵、站场等专业设计以及计算土石方量等方面的要求，还必须测绘横断面图。线路横断面测量的主要任务是在各中桩处测定垂直于线路中线方向的地面起伏，然后绘制横断面图。横断面图是设计路基横断面、计算土石方和施工时确定路基填挖边界的依据。横断面测量的宽度，由路基宽度及地形情况确定，一般在中线两侧各测15～50m。

（一）确定横断面方向

在线路上，一般应在曲线控制点、千米桩和线路纵、横向地形明显变化处测绘横断面。在大中桥头、隧道洞口、挡土墙等重点工程地段，应适当加密横断面。

横断面的方向，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。其确定方法可用方向架、经纬仪等进行。

（二）横断面上点位的测定

横断面上中桩的地面高程已在纵断面测量时测出。横断面测量就是测定横断面上各地形特征点相对于中桩的平距和高差，可用经纬仪、水准仪+皮尺、全站仪、GPS RTK等测定。

（1）采用经纬仪测量横断面时，是将仪器置于中线桩上，仪器照准横断面方向，读取中线桩两侧各地形变化点的视距和垂直角，计算各观测点相对中桩的水平距离与高差。此法宜用于地形起伏变化较大的山区。

（2）采用水准仪+皮尺法测量横断面时，由方向架确定断面方向，皮尺量距，水准仪测量高差。该法适用于地形平坦的地区。

表6-4 横断面测量的限差/m

注：H、L分别为测点至中桩的高差和水平距离，m。

（3）采用全站仪测量横断面时，可将仪器置于中线桩上，照准横断面方向，直接测量中线桩两侧各地形变化点的水平距离与高差。也可以将全站仪置于导线点上进行横断面测量，这种方法可以实现一个测站观测多个横断面，效率很高，但是测量时需要确定横断面的方向，另外对观测结果需要通过计算才能获得相对于其中桩的平距和高差。横断面测量的限差见表6-4。

图6-6 横断面图

（三）绘制横断面图

绘制横断面图的纵横比例尺相同，一般采用1∶100或∶200。如图6-6所示，在横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，即绘出横断面图。