道路設計虛交點范文
時間:2024-03-29 18:16:33
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篇1
【關鍵詞】交點法;CAD;卵形曲線;RTK;UltraEdit
1、前言
高速公路建設前期,為了準確丈量擬建公路實際占地面積,便于開展征地工作,測量技術人員需根據設計單位所提供數據對路線中樁進行復測,對線路邊樁進行準確測設。本文針對在甘肅省臨夏至合作段高速公路放線工作中遇到的若干問題,對相應的解決方法進行研究分析,總結出交點法與CAD坐標拾取相結合的快速放樣方法,以期為日后類似工作提供借鑒。
2、工程概況及主要技術問題
甘肅省臨夏至合作段高速公路全長98.65公里,海拔1900—3000米,平均海拔2500米,全線擬建隧道18條,擬于2011年12月開工建設。受業主委托,我校等三家單位負責對高速公路全線中樁進行復測,對道路邊樁進行測設,計劃20天內完成全部測量任務,以期為后續征地工作提供充足時間。
放線技術人員進場后,道路設計單位僅能為放線單位提供線路合線、左線、右線的中樁坐標,線路沿線控制點坐標,線路直曲表,線路寬度設計圖紙等資料。然而本次放線任務關鍵目的是確定擬建高速公路的邊線位置,為后期征地工作提供可靠依據。因此,在設計部門未提供路線的邊樁坐標的情況下如何快速有效的對路線邊線進行放樣是我們最需要解決的主要問題。同時由于擬建高速公路地處高山、高海拔地區,進行隧道洞口點位放樣時有GPS信號微弱或無信號導致無法測量的情況發生,因此在無GPS信號時對隧洞口點位進行準確的放樣也是需要解決的技術問題之一。
3、路線的主要構成形式
路線選線設計過程中,根據公路擬建區域地形地貌的實際情況,為了保證搭建橋梁和開鑿隧道的數量、整條線路工程成本、路線總長度的協調統一,一般是由多種形式的曲線和部分直線段連接形成高速公路的主線、匝道、立交、舊路改造段。構成高速公路的曲線主要有圓曲線、緩和曲線和卵形曲線等,這些曲線的放線工作是本次施測任務的難點。
3.1標準曲線
線路設計標準曲線主要為圓曲線和緩和曲線。圓曲線[1]又稱單曲線,由半徑固定的部分圓周構成,是路線轉彎中十分常用的曲線形式,但當車輛進入圓曲線后,由于離心力的作用將使車輛有向曲線外側傾斜的趨勢,這將對車輛的安全行駛產生威脅。為了避免此種威脅,道路設計過程中在直線段與圓曲線段之間加入一段半徑由無窮大逐漸減少至圓曲線半徑大小的曲線(反之亦然),這種有緩沖作用的曲線為緩和曲線[2]。線路設計中,使用圓曲線、緩和曲線和直線段的組合連接,可以使沿線河流、山川、居民區域等地物地貌與擬建線路合理協調的同時,保證線路的長度最短、建設成本最低和行車安全系數的最優化。
本次施測的臨合高速全長98公里,由20段曲線連接而成,全線有標準圓曲線與緩和曲線組合曲線17段,卵形曲線3段,標準曲線構成整條線路的主線,同時所有的舊路改造段也由標準曲線構成。
3.2卵形曲線
卵形曲線[3]是道路設計中一種特殊的曲線形式,是指在兩個半徑不等的圓曲線間插入了一段緩和曲線,多用于曲線與曲線的連接。在道路設計過程中,當使用標準圓曲線、緩和曲線繞過山體、湖泊、河流等不可穿行地物的阻隔后,有時需要根據實地情況設立卵形曲線對標準曲線進行連接,在保證道路行車安全的同時滿足線路的平滑順暢。臨合高速主線部分共有卵形曲線3段,總長15.9km,高速起點、終點、中間出入口立交和匝道部分全部由卵形曲線與標準曲線組合構成。
4、路線測設主要技術方法
放線工作主要使用GPS-RTK輔以全站儀進行測量,對于標準圓曲線和緩和曲線路段使用GPS-RTK交點法隨機程序完成放樣;在高速立交、匝道及卵形曲線構成部分,使用UltarEdit輔助CAD提取坐標進行坐標放樣完成放樣任務;在GPS信號較弱導致無法測量區域,使用RTK輔以全站儀坐標放樣方法進行放樣。現將以上方法的具體內容介紹如下:
4.1交點法
道路放樣工作中對于圓曲線和緩和曲線,當整段線路為單交點線路且線元組合為緩和-圓曲-緩和形式時,測量人員可使用交點法完成放樣。各段線路應用交點法放樣時,應已知路線各段線路直曲表,各段線路中不能有斷鏈,且不支持虛交點支持局部曲線。
4.2CAD與UltraEdit結合的坐標拾取方法
卵形曲線的計算及放樣方法問題很多科研和生產工作者進行了研究,得出了很多成果[4-6],然而最直接的方法是在設計部門給出的設計圖紙上進行提取中樁、左、右邊樁坐標,然后進行RTK或全站儀坐標放樣。本文根據實踐過程,總結了CAD輔以UltraEdit進行坐標提取的方法,其過程具體如下:
(1)以臨合高速K77780-K78300段為例,由于只是需要該段的左、右邊樁坐標,則首先截取該段CAD圖形,再進行左右邊線點位調整,目的是盡量提取間距合理的采樣點以減少放樣工作量,一般約20米設置一點;
(2)選中左邊樁,輸入LIST命令,得出左邊樁上各點位的坐標值,由于邊樁上點較多,一個文本框不能完全顯示,下面命令行提示按ENTER鍵繼續顯示點坐標。
(3)將UltraEdit軟件打開,將上一步中左邊樁數據考入UD,由于UD軟件可以進行列編輯,因此利用這一特性對CAD數據進行列編輯,刪除不必要數據。接下來由于CAD中提取坐標與測量中地理坐標是XY顛倒的,因此此時可利用UD軟件的列編輯特性將X與Y數據進行顛倒。此時將所有數據考入記事本文件備用,則線路左邊樁坐標數據提取完成,可供點放樣模式下使用。線路右邊樁數據提取過程同左邊樁。
4.3無GPS信號區域放線方法簡介
在線路放樣某些區域,特別在放樣隧道洞口點位時,GPS接收機信號微弱,無法準確放樣設計點位,此時需使用全站儀輔助GPS-RTK進行放樣。
(1)當發現RTK無信號時可在附近有信號區域使用RTK精確測定三個點位坐標,同時保證各點間通視,且點間保持一定距離;
(2)選擇距未放樣區域較近的RTK點架設全站儀,使用另一RTK點做后視定向,用最后一個RTK點進行檢核,以保證全站儀測站設置的準確無誤;
(3)將RTK無信號區域內線路未放樣點坐標錄入全站儀,使用坐標放樣方法對線路進行放樣;或針對有些全站儀也可將線路曲線元素錄入儀器后,使用交點法對線路進行放樣。
5、工程實施情況總結及展望
甘肅省臨夏至合作段高速公路全長98公里,全線平均海拔2500米,由20條曲線段連接構成,其中標準曲線段17條,卵形曲線段3條,整條高速公路共有長中短各類隧道19條,放線任務極其艱巨。對于該任務總結展望如下:
(1)充分解讀已有數據和資料,根據已有資料設計測量實施方案;(2)對于由標準圓曲線、緩和曲線構成的曲線段可以使用交點法進行中、邊樁放線;(3)對于有卵形曲線組成的曲線段可以使用CAD輔以UltraEdit提取坐標方法進行坐標放樣;(4)在無GPS信號區域可使用RTK輔助全站儀對路線進行坐標放樣。
我院基于以上思路開展臨合高速公路放線工作,共完成放線任務61公里,在三家單位中效率最高、效果最好。
參考文獻
[1]李青岳.工程測量學[M].北京:測繪出版社,1984
[2]張正祿.工程測量學[M].武漢:武漢大學出版社,2002
[3]中華人民共和國交通部.JTGD2003-2006公路路線設計規范[S].北京:人民交通出版社,2006