第二章 线路工程测量
2-1 线路工程测量概述
一、概述
线路工程是指长宽比很大的工程，包括公路、铁路、运河、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下或在空中的，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等，工程可能延伸十几公里以至几百公里，它们在勘测设计及施工测量方面有不少共性。相比之下，公路、铁路的工程测量工作较为细致。因此，在本章叙述中大多以公路工程为例。线路工程建设过程中需要进行的测量工作，称为线路工程测量，简称线路测量。
二、线路测量的任务和内容
线路测量是为各等级的公路和各种管道设计及施工服务的。它的任务有两方面：一是为线路工程的设计提供地形图和断面图，主要是勘测设计阶段的测量工作；二是按设计位置要求将线路敷设于实地，其主要是施工放样的测量工作。整个线路测量工作包括下列内容：
1．收集规划设计区域内各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地质以及控制点等有关资料。
2．根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路线走向，编制比较方案等初步设计。
3．根据设计方案在实地标出线路的基本走向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量。
4．结合线路工程的需要，沿着基本走向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘工地地形图（例如桥位平面图）。测图比例尺根据不同工程的实际要求参考相应的设计及施工规范选定。
5．根据设计图纸把线路中心线上的各类点位测设到地面上，称为中线测量。中线测量包括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等。
6．根据工程需要测绘线路纵断面图和横断面图。比例尺则依据不同工程的实际要求选定。
7．根据线路工程的详细设计进行施工测量。
8．工程竣工后，按照工程实际现状测绘竣工平面图和断面图。 三、线路测量的基本特点 1．全线性
测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段。以公路工程为例，测量工作开始于工程之初，深入于施工的各个点位，公路工程建设过程中时时处处离不开测量技术工作，当工程结束后，还要进行工程的竣工测量及运营阶段的稳定监测。
2．阶段性
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这种阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程的需要。如图5-2-1体现了线路设计和测量之间的阶段性关系。反映了实地勘察、平面设计、竖向设计与初测、定测、放样各阶段的对应关系。阶段性有测量工作反复进行的含义。
3．渐近性
线路工程从规划设计到施工、竣工经历了一个从粗到细的过程，从图5-2-2中可以看到，线路工程的完美设计是逐步实现的。完美设计需要勘测与设计的完美结合，设计技术人员懂
测量，测量技术人员懂设计，完美结合在线路工程建设的过程中实现。
图5-2-1线路设计与测量的关系
四、线路测量的基本过程 1． 规划选线阶段
规划选线阶段是线路工程的开始阶段，一般内容包括图上选线、实地勘察和方案论证。 （1）图上选线
根据建设单位提出的工程建设基本思路，选用合适比例尺的地形图（1：5000～1：50000），在图上比较、选取线路方案。现实性好的地形图是规划选线的重要图件，为线路工程初步设计提供地形信息，可以依此测算线路长度、桥梁和涵洞数量、隧道长度等项目，估算选线方案的建设投资费用等。 （2）实地勘察
根据图上选线的多种方案，进行野外实地视察、踏勘、调查，进一步掌握线路沿途的实际情况，收集沿线的实际资料。特别注意以下信息：有关的控制点；沿途的工程地质情况；规划线路所经过的新建筑物及交叉位置；有关土、石建筑材料的来源。地形图的现势性往往跟不上经济建设的速度，地形图与实际地形可能存在差异。因此，实地勘察获得的实际资料是图上选线的重要补充资料。 （3）方案论证
根据图上选线和实地勘察的全部资料，结合建设单位的意见进行方案论证，经比较后确定规划线路方案。
2． 线路工程的勘测阶段：
线路工程的勘测阶段通常分为初测和定测阶段。 （1）初测阶段
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图5-2-2线路中线
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在确定的规划线路上进行勘测、设计工作。主要技术工作有：控制测量和带状地形图的测绘，为线路工程设计、施工和运营提供完整的控制基准及详细的地形信息。进行图上定线设计，在带状地形图上确定线路中线直线段及其交点位置，标明直线段连接曲线的有关参数。图5-2-2所示的带状地形图上的粗线是定线设计的公路中线的局部，图中K1、K2是导线点，BM1是水准点，JD是公路直线的交点，在交点两侧的ZH、HY、QZ、YH、HZ表示与直线相连的曲线主点。
（2）定测阶段
定测阶段主要的技术工作内容是，将定线设计的公路中线（直线段及曲线）测设于实地；进行线路的纵、横断面测量，线路竖曲线设计等。
3． 线路工程的施工放样阶段
根据施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其它的有关点位，指导施工，保证线路工程建设的顺利进行。
4． 工程竣工运营阶段的监测
线路工程竣工后，对已竣工的工程，要进行竣工验收，测绘竣工平面图和断面图，为工程运营作准备。在运营阶段，还要监测工程的运营状况，评价工程的安全性。
2-2 公路中线测量
一、中线测量的工作内容
公路中线测量的任务是将线路的中心线测设到地面上，做为公路工程施工的依据。中线测量是由设计单位在定测阶段完成的。在交接桩以后施工单位要进行施工复测，校核设计单位的测量成果，补钉丢失的桩点，加钉施工所需要的桩点。在施工过程中，要经常进行中线测量以控制各工程建筑物的正确位置。竣工后，还要进行全面系统的中线测量，为编制竣工文件提供依据。在不同阶段，尽管中线测量的具体条件、测量方法、施测要求等，可能有所不同，但其基本内容都是相同的。主要包括：直线的定向和距离测量，线路转向角测量，公路曲线控制桩及中桩的测设等。
中线测量的特点是整体性强、贯穿始终、工作量大、精度要求较高。因此，中线测量是公路测量的重点内容。
二、交点及转点的测设
中线测量是把公路的中心线标定在地面上。中线的平面几何线型是由直线和曲线组成，如图5-2-3所示。中线测量主要包括：测设中线起点、终点及各交点（JD）、主点和转点（ZD），量距和钉桩、测量路线各偏角（?）、测设圆曲线及缓和曲线等。
1．交点的测设
由于定位条件和现场情况不同，交点测设方法也需灵活多样，工作中应根据实际情况合理选择测设方法。目前常用的方法有距离交会法、直角坐标法和极坐标法。
（1）距离交会法
距离交会法主要是根据测试点与地物的关系测设交点。如图5-2-4所示，JD12的位置已在地形图上确定，可事先在图上量出JD12到两房角和电线杆的距离，在现场根据相应的房
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角和电线杆，用钢尺分别量取相应的距离，用距离交会测设出JD12点。
图5-2-3 公路中线
（2）根据导线点与交点的设计坐标测设交点
根据附近导线点（测站点）和交点（放样点）的设计坐标，反算出有关的测设数据，按直角坐标法或极坐标法测设出交点，如图5-2-5所示。根据导线点5、6和7三点的坐标，反算夹角?和测站点到放样点之间的距离D，用极坐标法测设交点，或者是用全站仪直接用直角坐标法测设JD1。
图5-2-4 距离交会测设交点 图5-2-5 根据导线点测设交点
（3）穿线交点法测设交点
穿线交点法是利用图上就近的导线点或地物点与纸上定线的直线段之间的角度和距离，用图解法求出测设数据，通过实地的导线点或地物点，把中线的直线段独立地测设到地面上，然后将相邻直线延长相交，定出地面交点桩的位置。其程序是：放点、穿线、交点。
① 放点
放点常用的方法有极坐标法和支距法。在图5-2-6中，P1、P2、P3、P4为纸上定线的某直线段欲放的临时点。在图上以附近的导线点4、5为依据，用量角器和比例尺分别量出β1、L1,β2、L2??等放样数据。实地放点时，可用经纬仪和皮尺分别在4、5点按极坐标法定出各临时点的位置。
图5-2-7为按支距法放出中线上的各临时点P1、P2、P3、P4。即在图上从导线点14、15、16、17作导线边的垂线，分别与中线相交得各临时点，用比例尺量取各相应的支距L1、L2、
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