路基施工前,要标定每一个中桩处的横断面方向上路堤坡脚线或路堑坡顶线,即路基两旁边坡与地面相交点,作为修筑路基填挖方开始的范围,这些桩称为边桩。边桩位置是根据两侧边桩至中桩的水平距离测设。
放边桩前,应仔细审核、熟悉图纸,了解路基形式、设计宽度、曲线加宽、路基断面变化、边坡坡度等,了解地面起伏状况,确定放样方法,选择仪器工具,以便正确测放边桩。一般常用方法有图解法、解析法、逐渐接近法、坐标法、RTK法。
1.图解法
直接从路基断面图上量取边桩至中桩的水平距离D1、D2,然后从中线桩沿断面方向直接丈量出边桩位置,如图5.3.1所示。此方法适用于平坦地段,要求横断面图必须有足够的精度。
图5.3.1 路基断面图
2.解析法
用公式计算中桩至边桩的水平距离即:
式中 b——路堤时为路基顶面宽度,路堑时为路基顶面宽度加侧沟和平台的宽度;
m——边坡坡度比例系数;
H——中桩填挖高度。
3.逐渐接近法
地面坡度倾斜较大时,直接丈量距离较为困难,边桩至中线桩的水平距离也是随着地面坡度的变化而变化,而且两侧的距离不等,即D1与D2不相等,如图5.3.2、5.3.3所示。若直接从断面图中量取边桩至中桩的水平距离,则放样边桩的精度很难保证,可采用逐渐接近法。如图5.3.2所示,以测设路堤坡下边桩为例说明测设边桩方法。
图5.3.2 路堤边桩计算
图5.3.3 路堑边桩计算
(1)根据填挖高度大致估计一点坡脚桩的位置1点立尺(可在横断面图量取水平距离);
(2)用水准仪测出1点和中桩的高差h下,量出1点至中桩的水平距离D下′;
(3)将h下代入式(5.3.4),计算当高差为h下时的1点至中桩的正确距离D下。
当D下>D下′,说明边桩的位置应由1点起向外移;
当D下<D下′,说明边桩的位置应由1点起向内移。
若D下≠D下′,根据ΔD ≠D下-D下′差值,根据差值移动水准尺再次试测,直至ΔD 小于0.1 m,则认为立尺点为坡脚点位置,做出标记。一般2~3次即可找出坡脚点。
路堤边桩至中桩的水平距离为:
路堑边桩至中桩的水平距离为:
式中 b/2——路堤时为路基顶面宽度的一半,路堑时为加侧沟和平台的宽度;
h下,h上——试测点至中桩的实测高差。【例5.3.1】 如图5.3.2所示,路基一半宽b/2=5 m,中桩填土高度H=3.8 m,边坡率m=1.5。试用逐渐接近法测设左边桩的位置。
【解】(1)在图上量取中桩至坡脚点的距离,结合地形情况,估计值D′下=15 m,用皮尺沿断面方向量15 m,得1点。
(2)测高差h下=3.2 m,代入式(5.3.3),计算初设边桩1点至中桩的距离。
D下>D′下,说明初设边桩离中桩近了,应将桩向坡下移动。假定估计值15.5 m点,测得高差3.2 m。
此值与估计值相符,故2点即为左边桩位置。
4.坐标法
坐标法放样边桩是利用全站仪放样和测量功能,根据逐渐接近法的原理测设边桩位置。测设前,要求计算出断面方向的边桩坐标,坐标计算关键是要求出直线段垂直于中桩方向的方位角、圆曲线上中桩处径向方位角和缓和曲线中桩处法线方位角。根据中桩坐标、中桩至边桩的距离及方位角计算边桩坐标。
(1)直线段断面方向方位角计算。
如图5.3.4所示,Zα可用直线上两点坐标反算求得,左、右断面方向方位角为:
(2)圆曲线段径向方位角计算。
如图5.3.5所示,径向方位角计算式为:
① 圆心坐标。
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图5.3.4 直线段断面方向方位角计算
图5.3.5 圆曲线段径向方位角计算
② 径向方位角。
圆心坐标与中线坐标进行反算即可得各点径向方位角。
(3)缓和曲线段法线方位角计算。
如图5.3.6所示,法线方位角计算式为:
曲线左偏时,
式中 αZJ——ZH-JD方向方位角;
α左——左边桩方位角;
α右——右边桩方位角。
任一点p的缓和曲线切线角计算式为:
图5.3.6 缓和曲线段法线方位角计算
同理可得曲线右偏时法线方位角:
(4)坐标法放样边桩步骤。
① 从断面图中量取中桩至边桩的水平距离(估计值),用程序计算出边桩坐标。
② 使用全站仪坐标放样功能,放样初设边桩位置。
③ 由于设计路基断面图与实地断面图有出入,所以初设边桩存在误差。用全站仪实测中桩至初设边桩的距离和高差,计算实际平距并与估计值比较,根据差值实地调整边桩位置。
【例5.3.2】 某路线JD4、JD5的坐标见表5.3.1,JD4的半径R=400 m,缓和曲线长l0=90 m,β左=48°15′47″,各中桩坐标见逐桩坐标表4.8.3。计算各中桩处左右边桩坐标。
表5.3.1 已知交点坐标
【解】(1)曲线资料计算:
曲线常数、要素、里程及相关坐标方位角计算同例4.8.1。(2)直线段边桩坐标计算:
计算直线段边桩坐标(以K3+000为例),从断面图上量得中桩距左边桩的距离是25 m,距右边桩的距离是30 m。
(3)第一缓和曲线边桩坐标计算:
计算第一缓和曲线段边桩坐标(以K2+576.875为例),从断面图上量得中桩距左边桩的距离是25 m,距右边桩的距离是30 m。
(4)第二缓和曲线段边桩坐标计算:
计算第二缓和曲线段边桩坐标(以K2+923.815为例),从断面图上量得中桩距左边桩的距离是25 m,距右边桩的距离是30 m。
计算坐标时带入相应中桩至边桩方位角,左右互换。
(5)圆曲线段边桩坐标计算:
计算圆曲线段边桩坐标(以K2+700为例),从断面图上量得中桩距左边桩的距离是25 m,距右边桩的距离是30 m。
圆心坐标:
有圆心坐标和中桩坐标反算径向方位角:
5.RTK法放样边桩
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