道路設(shè)計(jì)虛交點(diǎn)范文
時(shí)間:2024-03-29 18:16:33
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篇1
【關(guān)鍵詞】交點(diǎn)法;CAD;卵形曲線;RTK;UltraEdit
1、前言
高速公路建設(shè)前期,為了準(zhǔn)確丈量擬建公路實(shí)際占地面積,便于開展征地工作,測量技術(shù)人員需根據(jù)設(shè)計(jì)單位所提供數(shù)據(jù)對路線中樁進(jìn)行復(fù)測,對線路邊樁進(jìn)行準(zhǔn)確測設(shè)。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(yīng)的解決方法進(jìn)行研究分析,總結(jié)出交點(diǎn)法與CAD坐標(biāo)拾取相結(jié)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(shù)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(shè)。受業(yè)主委托,我校等三家單位負(fù)責(zé)對高速公路全線中樁進(jìn)行復(fù)測,對道路邊樁進(jìn)行測設(shè),計(jì)劃20天內(nèi)完成全部測量任務(wù),以期為后續(xù)征地工作提供充足時(shí)間。
放線技術(shù)人員進(jìn)場后,道路設(shè)計(jì)單位僅能為放線單位提供線路合線、左線、右線的中樁坐標(biāo),線路沿線控制點(diǎn)坐標(biāo),線路直曲表,線路寬度設(shè)計(jì)圖紙等資料。然而本次放線任務(wù)關(guān)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(jù)。因此,在設(shè)計(jì)部門未提供路線的邊樁坐標(biāo)的情況下如何快速有效的對路線邊線進(jìn)行放樣是我們最需要解決的主要問題。同時(shí)由于擬建高速公路地處高山、高海拔地區(qū),進(jìn)行隧道洞口點(diǎn)位放樣時(shí)有GPS信號(hào)微弱或無信號(hào)導(dǎo)致無法測量的情況發(fā)生,因此在無GPS信號(hào)時(shí)對隧洞口點(diǎn)位進(jìn)行準(zhǔn)確的放樣也是需要解決的技術(shù)問題之一。
3、路線的主要構(gòu)成形式
路線選線設(shè)計(jì)過程中,根據(jù)公路擬建區(qū)域地形地貌的實(shí)際情況,為了保證搭建橋梁和開鑿隧道的數(shù)量、整條線路工程成本、路線總長度的協(xié)調(diào)統(tǒng)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(gòu)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(wù)的難點(diǎn)。
3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線
線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)成,是路線轉(zhuǎn)彎中十分常用的曲線形式,但當(dāng)車輛進(jìn)入圓曲線后,由于離心力的作用將使車輛有向曲線外側(cè)傾斜的趨勢,這將對車輛的安全行駛產(chǎn)生威脅。為了避免此種威脅,道路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(qū)域等地物地貌與擬建線路合理協(xié)調(diào)的同時(shí),保證線路的長度最短、建設(shè)成本最低和行車安全系數(shù)的最優(yōu)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(biāo)準(zhǔn)圓曲線與緩和曲線組合曲線17段,卵形曲線3段,標(biāo)準(zhǔn)曲線構(gòu)成整條線路的主線,同時(shí)所有的舊路改造段也由標(biāo)準(zhǔn)曲線構(gòu)成。
3.2卵形曲線
卵形曲線[3]是道路設(shè)計(jì)中一種特殊的曲線形式,是指在兩個(gè)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(shè)計(jì)過程中,當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)需要根據(jù)實(shí)地情況設(shè)立卵形曲線對標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行連接,在保證道路行車安全的同時(shí)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(diǎn)、終點(diǎn)、中間出入口立交和匝道部分全部由卵形曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線組合構(gòu)成。
4、路線測設(shè)主要技術(shù)方法
放線工作主要使用GPS-RTK輔以全站儀進(jìn)行測量,對于標(biāo)準(zhǔn)圓曲線和緩和曲線路段使用GPS-RTK交點(diǎn)法隨機(jī)程序完成放樣;在高速立交、匝道及卵形曲線構(gòu)成部分,使用UltarEdit輔助CAD提取坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)放樣完成放樣任務(wù);在GPS信號(hào)較弱導(dǎo)致無法測量區(qū)域,使用RTK輔以全站儀坐標(biāo)放樣方法進(jìn)行放樣?,F(xiàn)將以上方法的具體內(nèi)容介紹如下:
4.1交點(diǎn)法
道路放樣工作中對于圓曲線和緩和曲線,當(dāng)整段線路為單交點(diǎn)線路且線元組合為緩和-圓曲-緩和形式時(shí),測量人員可使用交點(diǎn)法完成放樣。各段線路應(yīng)用交點(diǎn)法放樣時(shí),應(yīng)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(diǎn)支持局部曲線。
4.2CAD與UltraEdit結(jié)合的坐標(biāo)拾取方法
卵形曲線的計(jì)算及放樣方法問題很多科研和生產(chǎn)工作者進(jìn)行了研究,得出了很多成果[4-6],然而最直接的方法是在設(shè)計(jì)部門給出的設(shè)計(jì)圖紙上進(jìn)行提取中樁、左、右邊樁坐標(biāo),然后進(jìn)行RTK或全站儀坐標(biāo)放樣。本文根據(jù)實(shí)踐過程,總結(jié)了CAD輔以UltraEdit進(jìn)行坐標(biāo)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(biāo),則首先截取該段CAD圖形,再進(jìn)行左右邊線點(diǎn)位調(diào)整,目的是盡量提取間距合理的采樣點(diǎn)以減少放樣工作量,一般約20米設(shè)置一點(diǎn);
(2)選中左邊樁,輸入LIST命令,得出左邊樁上各點(diǎn)位的坐標(biāo)值,由于邊樁上點(diǎn)較多,一個(gè)文本框不能完全顯示,下面命令行提示按ENTER鍵繼續(xù)顯示點(diǎn)坐標(biāo)。
(3)將UltraEdit軟件打開,將上一步中左邊樁數(shù)據(jù)考入U(xiǎn)D,由于UD軟件可以進(jìn)行列編輯,因此利用這一特性對CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行列編輯,刪除不必要數(shù)據(jù)。接下來由于CAD中提取坐標(biāo)與測量中地理坐標(biāo)是XY顛倒的,因此此時(shí)可利用UD軟件的列編輯特性將X與Y數(shù)據(jù)進(jìn)行顛倒。此時(shí)將所有數(shù)據(jù)考入記事本文件備用,則線路左邊樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取完成,可供點(diǎn)放樣模式下使用。線路右邊樁數(shù)據(jù)提取過程同左邊樁。
4.3無GPS信號(hào)區(qū)域放線方法簡介
在線路放樣某些區(qū)域,特別在放樣隧道洞口點(diǎn)位時(shí),GPS接收機(jī)信號(hào)微弱,無法準(zhǔn)確放樣設(shè)計(jì)點(diǎn)位,此時(shí)需使用全站儀輔助GPS-RTK進(jìn)行放樣。
(1)當(dāng)發(fā)現(xiàn)RTK無信號(hào)時(shí)可在附近有信號(hào)區(qū)域使用RTK精確測定三個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo),同時(shí)保證各點(diǎn)間通視,且點(diǎn)間保持一定距離;
(2)選擇距未放樣區(qū)域較近的RTK點(diǎn)架設(shè)全站儀,使用另一RTK點(diǎn)做后視定向,用最后一個(gè)RTK點(diǎn)進(jìn)行檢核,以保證全站儀測站設(shè)置的準(zhǔn)確無誤;
(3)將RTK無信號(hào)區(qū)域內(nèi)線路未放樣點(diǎn)坐標(biāo)錄入全站儀,使用坐標(biāo)放樣方法對線路進(jìn)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(diǎn)法對線路進(jìn)行放樣。
5、工程實(shí)施情況總結(jié)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(gòu)成,其中標(biāo)準(zhǔn)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(wù)極其艱巨。對于該任務(wù)總結(jié)展望如下:
(1)充分解讀已有數(shù)據(jù)和資料,根據(jù)已有資料設(shè)計(jì)測量實(shí)施方案;(2)對于由標(biāo)準(zhǔn)圓曲線、緩和曲線構(gòu)成的曲線段可以使用交點(diǎn)法進(jìn)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(biāo)方法進(jìn)行坐標(biāo)放樣;(4)在無GPS信號(hào)區(qū)域可使用RTK輔助全站儀對路線進(jìn)行坐標(biāo)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(wù)61公里,在三家單位中效率最高、效果最好。
參考文獻(xiàn)
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[3]中華人民共和國交通部.JTGD2003-2006公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006
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