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水利水电工程质量检测人员从业资格考核培训 量测南京水利科学研究院郦能惠二0一一年十二月 第一卷测量 一 概论水利水电工程施工测量工作内容 1 根据工程施工总布置图和有关测绘资料 布设施工控制网 2 针对施工各阶段的不同要求 进行建筑物轮廓点的放样及其检查工作 3 提供局部施工布置所需的测绘资料 4 按照设计图纸 文件要求 埋设建筑物外部变形观测设施 并负责施工期间的观测工作 5 进行收方测量及工程量计算 6 单项工程完工时 根据设计要求 对水工建筑物过流部位以及重要隐蔽工程的几何形体进行竣工测量 施工测量主要精度指标应符合下表规定 施工平面控制网坐标系统 宜与规划设计阶段的坐标系统一致 也可根据需要建立与规划设计阶段的坐标系统有换算关系的施工坐标系统 施工高程系统 必须与规划设计阶段的高程系统相一致 并应根据需要就近与国家水准点进行联测 其联测精度不宜低于本工程首级高程控制的要求 二 平面控制测量1 平面控制网平面控制网是施工测量的基准 建立平面控制网可采用三角控制测量 各种形式的边角组合测量 导线测量及GPS全球定位系统等测量方法 SL197 97 水利水电工程施工测量规范 规定 平面控制网的等级 依次划分为二 三 四 五等测角网 测边网或相应等级的光电测距导线网 其适用范围按下表执行 对于特大型的水利水电工程 也可布设一等平面控制网 其技术指标应专门设计 各中等级 二 三 四 五 各种类型 测角网 测边网 边角网或导线网 的平面控制网 均可选用首级网 平面控制网的布设梯级 可根据地形条件及放样需要决定 以1 2级为宜 但无论采用何种梯级布网 其最末级平面控制点相对于同级起始点或邻近高一级控制点的点位中误差不应大于 10mm 独立的平面控制网 应利用勘测设计阶段布设的测图控制点 作为起算数据 在条件方便时 可与邻近的国家三角点进行联测 其联测精度应不低于国家四等网的要求 平面控制网建立后 应定期进行复测 尤其在建网一年后或大规模开挖结束后 必须进行一次复测 若使用过程中发现控制点有位移迹象时 应及时复测 平面控制网的观测资料 可不作椭圆投影改正 采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算 但观测边长应投影到测区所选定的高程面上 2 测角网布设测角网的技术要求如下 1 测角网宜采用近似等边三角形 大地四边形 中心多边形等图形组成 三角内角不宜小于30 如受地形限制 个别角也不应小于25 2 测角网的起始边 应采用光电测距仪测量 坡度应满足下列要求 二等起始边坡度应小于5 三等起始边坡度应小于7 四等起始边坡度应小于10 当测距边坡度超过以上规定时 天顶距的观测精度或水准测量精度 应另作专门计算 DL T5173 2003规范中起始边坡度改称为起始边倾角 3 各等级测角网的主要技术要求应符合下表规定 3 测边网布设测边网的技术要求如下 1 测边网也应重视图形结构 三角形各内角宜在30 100 之间 当图形欠佳时 要加测对角线边长或采取其他措施加以改善 2 对于四等以上测边网 要在一些三角形中 以相应等级测角网的测角精度观测一个较大的角度 接近100 作为校核 3 测边网中的每一个待定点上 至少要有一个多余观测 不允许布设无多余观测的单三角锁 4 各等级测边网的布设应符合下表的要求 注 1 光电测距仪 测回的定义为 照准一次 读数四次 边角网 测边网技术要求 布设边角网的技术要求 1 边角网的测角与测边的精度匹配 应符合下列要求 式中 m mi 相应等级控制网的测角中误差 方向中误差 ms 测距中误差 m S 测距边长 m 206265 2 各等级边角网 测边网的主要技术要求应符合下表的规定 注 1 光电测距仪 测回的定义为 照准一次 读数四次 边角网 测边网技术要求 3 边角网方向观测的测回数 应符合上表的要求 4 各站仪器高 棱镜高的丈量误差对于二 三等网不应大于1mm 四等不应大于2mm 5 除二 三等网以外 可用不同时段的单向测距 代替往返测距 4 导线网三 四 五等平面控制网 可用相应等级的导线网来代替 导线网的布设 应符合以下规定 1 当导线网作为首级控制时 应布设成环形结点网 各导线环的长度不应大于下表中规定总长的0 7倍 2 加密导线 宜以直伸形状布设 符合于首级网点上 各导线点相邻边长不宜相差过大 3 导线网的精度指标和技术要求 应符合下表的规定 注 表中所列的技术要求 符合最弱点点位中误差不大于10mm 三 四等 和20mm 五等 光电测距附合 闭合 导线技术要求 5 平面控制网选点 埋设及标志平面控制点应选在通视良好 交通方便 地基稳定且能长期保存的地方 视线离障碍物 距上 下和旁侧 不宜小于2 0m 对于能够长期保存 离施工区较远的平面控制点 应着重考虑图形结构和便于加密 而直接用于施工放样的控制点则应着重考虑方便放样 尽量靠近施工区并对主要建筑物的放样区组成的图形有利 控制点的分布 应做到坝轴线以下的点数多于坝轴线以上的点数 位于主体工程附近的各等级控制点和主轴线标志点 应埋设具有强制归心装置的混凝土观测墩 其他部位可根据情况埋设暗标或半永久标志 对于首级网 同一等级的控制点应埋设相同类型的标志 观测墩上的照准标志 可采用各式垂直照准杆 平面觇牌或其他形式的精确照准设备 照准标志底座平面应埋设水平 其不平度应小于10 照准标志中心线与标志点的偏差不得大于1 0mm 对于测边网或边角网 其点位的选择 还应注意以下几点 1 视线应避免通过吸热 散热不同的地区 如烟囱等 2 视线上不应有任何障碍物 如树枝 电线等 并应避开强电磁场的干扰 如高压线等 3 测距边的倾角不宜太大 可参照本规范5 7 10 的要求放宽3 4 6 水平角观测水平角观测前 必须对经纬仪进行检验和校正 检验项目和检验方法按 国家三角测量和精密导线测量规范 规定执行 水平角观测应遵守下列规定 1 观测应在成像清晰 目标稳定的条件下进行 晴天的日出 日落和中午前后 如果成像模糊或跳动剧烈 不应进行观测 2 应待仪器温度与外界气温一致后开始观测 观测过程中 仪器不得受日光直接照射 3 仪器照准部旋转时 应平稳匀速 制动螺旋不宜拧得过紧 微动螺旋应尽量使用中间部位 精确照准目标时 微动螺旋最后应为旋进方向 4 观测过程中 仪器气泡中心偏移值不得超过一格 当偏移值接近限值时 应在测回之间重新整置仪器 5 对于二等平面控制网 目标垂直角超过 3 时 应在瞄准每个目标后读定气泡的偏移值 进行垂直轴倾斜改正 对于三 四等三角网的角度观测 当目标垂直角超过 3 时 每测回间应重新整置仪器 使水准气泡居中 若测站方向数超过6个时 应分组进行观测 分组观测时应包括两个共同方向 其中一个为共同零方向 其两组共同方向观测角之差 不应大于同等级测角中误差的两倍 采用方向观测法其主要技术要求应符合下表规定 水平角方向观测法技术要求 注 当观测方向的垂直角大于 3 时 该方向的2c较差 按相邻测回同方向进行比较 其差值仍应符合上表规定 水平角观测误差超过上表要求时 应在原来度盘位置上进行重测 并符合下列规定 1 上半测回归零差或零方向2c超限 该测回应立即重测 但不计重测回数 2 同测回2c较差或各测回同一方向值较差超限 可重测超限方向 应连测原零方向 一测回中 重测方向数超过测站方向总数的1 3时 该测回应重测 3 因测错方向 读错 记错 气泡中心位置偏移超过一格或个别方向临时被挡 均可随时进行重测 4 重测必须在全部测回数测完后进行 当重测测回数超过该站测回总数的1 3时 该站应全部重测 7 光电测距根据测距仪出厂的标称精度的绝对值 按1km的测距中误差 测距仪的精度分为四级 其技术规格应符合下表规定 测距仪分级技术规格 仪器的标称精度表达式为mD a bD 式中a 标称精度中的固定误差 mm b 标称精度中的比例误差系数 mm km D 测距长度 km 测距前 应根据距离测量的精度要求 按上述标称精度表达式 正确地选择仪器型号 测距作业技术要求 注 往返较差必须将斜距化算到同一高程面上后方可进行比较 各等级平面控制网均应采用严密的平差方法 平差所用的计算程序应该是经过鉴定或验算证明是正确的程序 根据平差方法评定三角网平差后的精度 一般应包含单位权测角 或方向 中误差 各边边长中误差和方向中误差 各待定点点位中误差和各点的绝对 相对 误差椭圆元素 内业计算数字取位的要求应符合下表的规定 内业计算数字取位要求 9 主要轴线的测设大坝 厂房 船闸 钢管道 机组 各种泄水建筑物如隧洞 水闸等的主要轴线点 均应由等级控制点进行精确的测定 主要轴线点相对于邻近等级控制点的点位中误差 应符合下表的规定 主要轴线点点位中误差限值 轴线点的测设方法应按等级控制网的要求 进行加密 事先应进行精度估算 确定作业方法和选用仪器的等级和型号 主要轴线点的测设 可按下列步骤进行 1 根据轴线点的设计坐标值 进行初步实地定点 2 按本规范规定精确测定该点的坐标值 当实测坐标值与设计坐标值之差大于上表的限值时 将该点改正至设计位置 并重新进行检测 直至符合上表的规定为止 轴线点应埋设固定标志 主要轴线每条至少要设三个固定标志 10 全球定位系统 GPS 测量施工平面控制网原则上均可利用GPS定位技术采用静态方式进行测量 尤其是引水式隧洞工程的控制测量和长距离引水工程的控制测量等更具有优越性 GPS网按相邻点的平均距离和精度划分为二 三 四等 在布网时 可以逐级布设 越级布设或布设同级全面网 各等级GPS网相邻点弦长精度 应按下式计算 式中 标准差 基线向量的弦长中误差 mm a 固定误差 mm b 比例误差 mm km D 相邻点间距离 km 各等级GPS网的主要技术指标见下表 相邻点最小距离可为平均距离的1 2 1 3 最大距离可为距离的2倍 3倍 各等级GPS网的主要技术指标 GPS网的技术设计还宜符合有关规定 GPS网宜布设为全面网 当需要增加骨架网加强控制网精度时 可布设常规网与GPS网的混合网 GPS网的点与点之间不要求通视 但需考虑常规测量法加密及施工放样时的应用 每点应有一个以上的通视方向 GPS网应由一个或若干个独立观测环构成 也可采用符合路线构成 各等级GPS网中每个闭合环或符合路线中的边数见下表 非同步观测的GPS基线向量边 应按所涉及的网图选定 也可按软件功能自动挑选独立基线形成环路 闭合环或附合路线边数的规定 布设GPS网时 应与施工平面控制网中的已有控制点 尤其是起算点 进行联测 联测点数不得少于3个 中 小型建筑物GPS控制网点联测数不少于2个 且最好能均匀分布于测区中 以便取得可靠的坐标转换参数 为了求得GPS网点的高程 网中应有分布均匀 密度适当的若干个高程联测点 联测点应采用不低于四等水准的测量或与其精度相当的方法进行 联测的高程点数量按高程拟合曲面的要求决定 若工程所在部位已有二等 三等 四等水准网点 则可用GPS方法选择水准网点中若干个点进行GPS观测 以求得施工区域的高程异常值 GPS网点的选点 埋石除了应遵守上述规定外 还应注意以下两点 1 点位应选在便于安置GPS接收机设备 视野开阔的地方 被测卫星的地平高角度应大于15 2 点位应远离大功率无线电发射源 如电视台 微波站等 其距离不得小于200m 并应远离高压电线 其距离不得小于50m GPS接收机的选择可根据GPS网的等级 精度要求决定 对于二 三等GPS网的观测 应采用双频接收机 其标称精度不低于 5mm 2mm km 同步观测的接收机不少于3台 对于四等网的观测 可采用标称精度不低于 10mm 2mm km 的单频接收机 同步观测的接收机数量不少于2台 GPS观测应遵守下列规定 1 各等级GPS静态测量作业的基本技术要求见下表 各等级GPS静态测量作业的基本技术要求 2 施测前应依照测区的平均经 纬度和作业日期编制GPS卫星可见性预报表 根据该表进行同步观测环图形设计及观测时段设计 编制出作业计划进度表 3 GPS网测量不观测气象元素 只记录天气情况 4 GPS天线定向标志线 应指向正北 对于定向标志不明显的天线 按统一规定的记号安置天线并指向正北 天线安装需严格对中 每时段观测前后各量测天线高一次 两次较差不大于3mm 三 高程控制测量1 一般规定高程控制网的等级 依次划分为二 三 四 五等 首级控制网的等级 应根据工程规模 范围大小和放样精度高低来确定 其适用范围 见下表 首级高程控制等级的适用范围 高程控制设计高程控制测量的精度应符合下列要求 最末级高程控制点对于首级高程控制点的高程中误差 对于混凝土建筑物应不大于10mm 对于土石建筑物应不大于20mm 布设高程控制网时 首级网应布设呈环形网 加密时宜布设成附合路线或结点网 其点位的选择和标志的埋设应遵守下列规定 1 各等级高程点宜均匀布设在大坝上下游的河流两岸 点位应选在不受洪水 施工影响 便于长期保存和使用方便的地点 四等以上高程点的密度视施工放样的需要确定 一般要求在每一个重要单项工程的部位至少有1 2个高程点 五等高程点的布置应主要考虑施工放样 地形测量和断面测量的使用 2 高程点可埋设预制标石 也可利用露头基岩 固定地物或平面控制点标志设置 埋设首级高程标石 必须经过一段时间 待标石稳定后才能进行观测 各等级高程点应统一编号 2 水准测量等级水准测量的主要技术要求应符合下表规定 等级水准测量的技术要求 等级水准测量测站的主要技术要求 应符合下表规定 等级水准测量测站的技术要求 水准测量所使用的仪器及水准尺 应符合系列技术要求 1 水准仪视准轴与水准管轴的夹角 DS05 DS1型仪器不应大于 15 DS3型不应大于 20 2 二等水准采用补偿式自动安平水准仪 其补偿误差绝对值不应大于0 2 3 水准尺上的每米间隔平均长与名义长之差 对于铟瓦水准尺不应大于 0 15mm 对于双面水准尺不应大于 0 5mm 3 光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量在水利水电施工高程控制测量中的应用范围 1 结合平面控制测量 将平面控制网布设成三维网 或二维网架三角高程网 2 在施工区 可代替三 四 五等水准测量 3 在跨越江 河 湖 泊及障碍物传递高程时 可代替二 三 四 五等水准测量 代替三 四 五等水准的光电测距三角高程测量 可采用单向 对向和隔点设站法进行 DL T5173 2003 水电水利工程施工测量规范 也规定 高程控制测量中可以用光电测距三角高程导线测量代替三 四等水准测量 在跨越江河 湖泊及障碍物传递高程时可代替二等水准测量 光电测距三角高程导线测量的技术要求见下表 光电测距三角高程导线测量的技术要求 天顶距观测采用经纬仪 或电子经纬仪 全站仪 用中丝法或三丝法进行 盘左位置和盘右位置分别照准同一目标读数为一测回 用水平丝照准目标时均精确照准两次 各读数两次且两次读数较差不应大于3 采用全站仪进行光电测距三角高程导线测量时 可以直接测量斜距 平距和高差 其测量技术要求见上表和下表 全站仪测量斜距和高差的测回数要求 四 施工放样1 一般规定放样工作开始之前 应详细查阅工程设施图纸 收集施工区平面与高程控制成果 了解设计要求与现场施工需要 根据精度指标 选择放样方法 平面位置放样的选择应根据放样点的精度要求 现场作业条件和拥有的仪器设备 选择使用的放样方法 选择放样方法时 应考虑两种不同放样程序 1 直接由等级平面控制点放样建筑物轮廓点 2 由加密点 轴线点 测站点 放样建筑物轮廓点 当采用第 2 种放样程序时 应考虑加密点的测设误差 即建筑物轮廓点的点位中误差 按二级分配 各自相对于高一级的控制点 测设放样测站点的要求如下 1 采用全站仪坐标法测设放样测站点时 1 放样测站点应能与至少两个已知点通视 以保证放样时有校核方向 2 测距边边长应小于已知后视边长 测距边应作相应的改正 2 采用边角后方交会 自由设站 法测设放样测站点时 1 组成两 多 组交会图形分别进行坐标计算 测站点位之差应小于Mp Mp为轮廓放样点相对于邻近基本控制点的限差 2 观测边长应小于已知边长 测距边应做相应的改正 3 采用测角前方交会法测设放样测站点时 1 组成两 多 组交会图形分别进行坐标计算 测站点位之差应小于Mp 2 交会角50 120 交会边长不超过400m 4 采用轴线交会法测设放样测站点时 1 放样测站点偏离轴线不应超过Mp 2 除轴线点外观测的控制点宜对称分布在轴线两侧 3 两 多 组交会图形分别进行坐标计算 测站点位之差应小于Mp 5 采用测角后方交会法测设放样测站点时 1 选择控制点组成后方交会图形时 宜使测站站点位于已知点组成的三角形内 2 交会方向不少于4个 交会方向尽可能位于各象限 3 两 多 组交会图形分别进行坐标计算 测站点位之差应小于Mp 高程放样可采用水准测量或光电测距三角高程测量进行 其要求如下 1 对于高程放样中误差要求不超过 5 10mm的部位 宜采用水准测量法 2 采用光电测距三角高程量测测设高程放样控制点时 应使用往返观测成果 3 采用经纬仪替代水准仪进行土建工程高程放样时 1 放样点离高程控制点距离不得大于50m 2 采用正 倒镜置平读 并取正 倒镜读数的平均值进行计算 4 布设高程线路或高程放样时均应采用附合 闭合或变换仪器高度等方法进行校核 仪器和测具的检验用于精密测量的全站仪 经纬仪 水准仪应经常查以下项目 全站仪和经纬仪的三轴误差 竖盘指标差 光学对点器的偏心差 水准仪的i角 使用工具应按下列项目进行检验 1 钢带尺应通过检定 建立尺长方程式 2 水准标尺应测定红黑面常数差和标尺零点差 标尺标称数差与实测常数超过1 0mm时 应采用实测常数差 标尺零点差超过0 5mm时 应进行尺底面的修理或在高差中改正 3 塔尺应检查底面及结合处误差 4 垂球应检查垂球尖与吊线是否同轴 五 开挖工程测量1 一般规定开挖工程测量的内容包括 开挖区原始地形图和原始断面图测量 开挖轮廓点放样 开挖竣工地形 断面测量和工程量测算 开挖放样高程控制点 不应低于五等水准测量的精度 一般情况下 均可采用光电测距三角高程点 2 开挖工程细部放样开挖工程细部放样 需在实地放出控制开挖轮廓的坡顶点 转角点或坡脚点 并用醒目的标志加以标定 开挖工程细部放样采用测角前方交会法 宜采用三个交会方向 以 半测回 标定即可 距离丈量可根据条件和精度要求从下列方法中选择 1 用钢尺或经过比长的皮尺丈量 以不超过一尺段为宜 在高差较大地区 可丈量斜距加倾斜改正 2 用视距法测定 其视距长度不应大于50m 预裂爆破放样 不宜采用视距法 3 用视差法测定 端点法长度不应大于70m 细部点的高程放样 可采用支线水准 光电测距三角高程或经纬仪置平测高法 1 支线水准应往返测量 其较差不应大于开挖轮廓点点位中误差的1 2 2 光电测距三角高程 采用测距一测回 天顶距一测回 3 经纬仪置平测高 需正 倒镜读数取平均值 3 断面测量和工程量计算开挖工程动工前 必须实测开挖区的原始断面图或地形图 开挖过程中 应定期测量收方断面图或地形图 开挖工程结束后 必须实测竣工断面图或竣工地形图 作为工程量结算的依据 断面图和地形图比例尺可根据用途 工程部位范围大小在1 200 1 1000之间选择 主要建筑物的开挖竣工地形图或断面图 应选用1 200 收方图以1 500或1 200为宜 大范围的土石覆盖层开挖收方可选用1 1000 五 开挖 填筑及混凝土工程测量1 一般规定开挖 填筑及混凝土工程测量内容包括 施工区原始图或断面图测绘 放样测站点的测设 开挖 填筑及混凝土工程轮廓点的放样 竣工地形图及断面图测绘 工程量计算 已立模板 预制构件的检查 验收测量等 放样测站点是开挖 填筑及混凝土工程轮廓点放样的工作基点 可采用各种交会方法 导线测量方法或GPS定位方法进行测设 放样测站点的点位限差要求见下表 放样测站点的点位限差 建筑物轮廓点的放样可根据其精度要求采用各种交会方法 极坐标法 直角坐标法 正倒镜投点法或GPS实时动态定位 RTK 等方法进行 2 开挖工程测量开挖轮廓放样点的点位限差见下表 开挖轮廓放样点的点位限差 开挖工程高程放样可采用光电测距三角高程测量进行 开挖施工过程中 应经常在预裂面或其他适当部位以醒目的标志标明桩号 高程和开挖轮廓点 3 填筑与混凝土工程测量填筑及混凝土建筑物轮廓放样点的点位限差见下表 填筑及混凝土建筑物轮廓放样点的点位限差 断面测量时测点的精度要求见下表 断面测量测点的精度要求 断面测点间距应以能正确反映断面形状 满足面积计算精度要求为原则 测点间图上距离应不大于3cm 地形变化处应加密测点 断面宽度应超出工程部位边线5m 10m 工程量的计算应符合下列规定 1 用于工程量计算的地形图或断面图是现场实测的 2 面积计算方法可采用解析法或图解法 当采用求积仪量测计算面积时 应在同一图纸上测量一块标准面积以确定图纸的伸缩系数 对同一区域土石方挖填工程量进行两次独立测量 计算的土方方量差值不超过7 或石方方量差值不超过5 时 可取其两次独立测量计算量的平均值作为最后值 对同一区域混凝土填筑工程量进行两次独立测量计算的方量差值不超过3 不包括规则几何体部分 时 可取两次独立测量计算量的平均值作为最后值 六 金属结构域机电设备安装测量1 一般规定水电水利工程金属结构域机电设备安装测量工作内容包括 测设安装专业网或安装轴线与高程基点 安装点的放样 安装竣工测量等 金属结构与机电设备安装轴线和高程基点应埋设稳定的测量标志 一经确定 在整个施工过程中不宜变动 安装放样测点量限差见下表 mm 应根据安装测量精度要求选择相应的测量仪器设备及配套器具 七 地下工程测量1 一般规定地下工程测量的基本内容包括 1 地下工程贯通测量的技术设计 2 建立地面和地下平面与高程控制网 3 地下工程的轴线 坡度 高程和开挖断面的放样 4 贯通测量误差的确定与调整 5 测绘地下工程的纵横断面 并计算开挖 浇筑或喷锚工程量 6 整理中间验收及竣工验收资料 贯通测量技术设计应在开工前进行 其测量限差应遵照下述规定 1 相向开挖长度10km以内时 贯通测量限差应满足下表的规定 相向开挖长度大于10km时 应做专门技术设计 2 计算贯通中误差时 可取下表中限差的一半作为贯通中误差 并按下表的原则分配 3 上下两相向开挖的竖井的贯通限差为 200mm 4 通过竖井贯通时 应把竖井定向作为一个独立因素参与贯通中误差的分配 贯通测量限差 贯通中误差分配原则 地面和地下控制测量误差在贯通面上的影响应根据不同的布网形式计算 地面控制可以按导线布设 按三角网 含测角网 测边网 边角组合网 布设或GPS网控制 2 洞外控制测量洞外平面控制网可布设成测角网 测边网 边角组合网 GPS网或导线网 洞外高程控制网可布设成水准测量路线或光电测距三角高程导线 洞外控制网的等级选择见下表 洞外控制网等级选择 3 洞内控制测量洞内平面控制测量宜布设光电测距导线 导线分为基本导线和施工导线 有洞口控制点向洞内测设导线时 起始方向连接角测角中误差不应超过 18 施工导线点的布设应满足施工放样的需要 宜50m左右埋设一点 并每隔数点与基本导线附合 光电测距基本导线和施工导线宜沿洞壁两侧布设 主要拐点可埋设观测墩或插入洞壁的金属观测架 并及时算出各导线点的里程 高程以及偏离轴线的数值 洞内高程控制可采用四等水准测量 也可采用同等精度的光电测距三角高程测量 对于支线线路应进行两组独立观测 洞内高程控制标石宜与基本导线标石合一 4 施工放样与断面测量洞内开挖轮廓放样点相对于洞室轴线的限差为 50mm 混凝土衬砌立模放样点相对于洞室轴线的限差为 20mm 开挖放样以施工导线标定的轴线为依据 在隧洞的支线可采用简易的串线放样法 两吊线间距不应小于5m 其延伸长度应小于20m 曲线段应使用仪器放样 八 竣工测量1 一般规定竣工测量是一项贯穿于施工测量全过程的基础性工作 它所形成的竣工测量数据文件和图纸资料 是评定和分析工程质量以及工程竣工验收的基本依据 竣工测量资料必须是实际测量成果 竣工测量包括下列主要项目 1 测绘主体建筑物基础开挖建基面的1 200 1 500竣工地形图 或高程平面图 2 测绘主体建筑物关键部位与设计图同位置的开挖竣工纵 横断面图 3 测绘地下工程开挖 衬砌或喷锚竣工断面图 4 测量建筑物过流部位或隐蔽工程的形体 5 测量建筑物各种主要孔 洞的形体 6 测绘外部变形监测设备埋设 安装竣工图 7 首级 整理金属结构 基点设备埋件安装竣工验收资料 8 其他需要竣工测量的项目 例如测绘高边坡部位的固定锚索 锚杆立面图和平面图 测绘施工区竣工平面图等 竣工测量应随着施工的进展 按竣工测量的要求 逐渐积累采集竣工资料 待单项工程完工后 进行一次全面的竣工测量 2 土石方工程竣工测量主体工程开挖至建基面时 应及时实测建基面地形图 亦可测绘高程平面图 比例尺一般为1 200 图上应标有建筑物开挖设计边线或分块线 开挖竣工断面测量的技术要求 包括主体工程建基面和地下洞室开挖 应符合下列规定 1 断面间距 支线段5m 10m 曲线段3m 5m 2 断面方向 横断面垂直于建筑物轴线 纵断面重合或平行于建筑物轴线 3 竣工断面的测点精度 相对于断面中心线 不大于图上1mm 4 断面位置 首先应在设计断面位置布设断面 然后在建筑物结构变化处布设断面 最后按断面间距布设断面 土石方单项填筑工程竣工时 应测绘建筑物的高程平面图或纵 横断面图 其比例尺不应小于施工详图比例尺 在土 石坝的心墙 斜墙 坝壳填筑过程中 每上料二层 须进行一次边线测量并绘成图表作为竣工备用 在填筑过程中应正确测绘各种不同填筑材料的分界线 3 混凝土工程竣工测量混凝土工程需要形体测量的过流部位有 溢洪道 泄水坝段的溢流面 机组的进水口 蜗壳锥管 扩散段 闸孔的门槽附近 闸墩尾部 护坦曲线段 斜坡段 闸室底板及闸墙等 过流部位的形体测量 可采用光电测距仪极坐标法或免棱镜全站仪坐标法测量散点的三维坐标 散点的密度可根据建筑物形体特征确定 水平段可稀 曲线段 斜坡段宜密 过流部位的形体测量也可采用断面法 沿着某一条结构线或轴线 采用光电测距仪测量断面点的三维坐标 用解析法建立断面数据文件 并与设计数据进行比较 计算尺寸差值 对于电梯井 倒垂孔等孔 洞竣工测量 应随施工进展根据立模放样点逐层进行形体测量 4 金属结构与机电设备安装工程竣工测量在金属结构 机电设备安装工程竣工测量实施前 施工测量人员应对安装测量的基准点进行复核 检测 金属结构 机电埋件安装定位后 应由施工测量人员以安装基准点为依据 以不低于安装放样时的精度进行竣工验收测量 第二卷监测 安全监测目的1 监测施工时工程性态 保证工程施工安全 修改或完善设计 2 监测工程性态 保证工程运行时安全 3 反馈分析监测资料预测工程运行性状 检验设计 提高设计水平 第一章绪论 表1混凝土坝安全监测项目分类和选项表 表2土石坝安全监测项目分类和选项表 表3边坡工程安全监测项目分类和选项表 地下洞室监测重点一般在施工阶段 洞室监测与反馈是新奥法隧洞施工的三大要素之一 永久性监测通常在规模较大的地下洞室中进行 如地下厂房等 地下洞室监测按规范在下列情况设置安全监测 1 建筑物级别为 级的隧洞 2 采用新技术的洞段 3 通过不良工程地质及水文地质的洞段 4 隧洞处通过的地表处有重要建筑物 特别是高层建筑物的洞段 5 高压 高流速隧洞 6 直径 跨度 不小于10m的隧洞 监测项目主要有 1 洞内观测 围岩变形 围岩压力 外水压力 渗透压力 温度变化 支护结构的应力应变等 2 洞外观测 洞口建筑物 地表及边坡情况 如沉陷 水平位移 地下水位 渗流情况等 3 高压 高速隧洞尚应进行水力学试验 第二章监测工作基本要求与质量控制 监测工作的基本要求1 监测布置应结合工程具体条件 突出重点 兼顾全面 2 监测仪器设备要要耐久 可靠 经济 实用 力求先进 便于实现自动化监测 定期检定 确保数据可靠 3 及时埋设 精心施工 做好仪器保护 及时观测 4 及时分析资料 及时上报有关部门 指导施工和运行 监测测次 不同时期的监测测次不同 在地震 汛期或工作状态异常时应增加频次 首次蓄水时库水位上升越快时 则测次应越多 运行时工程性态变化越大时 则测次应越多 表4混凝土坝安全监测项目测次表 表5土石坝安全监测项目测次表 监测工作的要求 1 可行性研究阶段提出监测设计 包括监测布置 项目 仪器选型和概算 2 招标设计阶段提出监测招标设计 3 施工阶段提出监测施工设计 包括施工详图 埋设安装要求 调试保护要求 施工单位应按设计要求做好仪器设备的检验率定 安装埋设 调试保护 及时监测 及时整理分析 上交有关单位 4 首次蓄水阶段为大坝首次蓄水安全提供技术依据 5 运行阶段定期及时观测 及时整理分析 评价工程性态 监测质量控制 安全监测全过程都要做好质量控制 从监测仪器设备选型 采购运输 检验率定 埋设安装 监测 资料整理分析都要坚持实事求是 定期及时 保证质量 符合有关规范和设计要求 传感器主要性能有测量范围 线性度 迟滞 重复性 灵敏度 分辨力 率 阈值 长期稳定性 漂移 精确度 工作环境条件以及动态特性 1 测量范围测量范围又称量程 若超过测量范围 测量结果会有较大的误差或造成传感器的损坏 2 线性度线性度又称非线性误差 是指传感器输出值和输入值之间的关系曲线 称为标定曲线 对拟合直线的接近程度 即 3 1 式中 非线性误差 标定曲线对拟合直线的最大偏差 满量程输出值 一般可以用最小二乘法和理论特性直线法来求取拟合直线 3 迟滞迟滞又称滞后 是指传感器在正 输入值增大 反 输入值减小 行程中输出输入特性曲线的不重合程度 迟滞误差一般以满量程输出值的百分数表示 或 3 2 式中 迟滞误差 正反行程输出的最大差值 4 重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度 重复性误差用满量程输出值的百分数表示 1 近似计算 3 3 2 精确计算 3 4 式中 输出值最大重复性偏差 第i次测量值 测量值得算术平均值 n 测量次数 5 灵敏度传感器输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 表示传感器对被测量变化的反应能力 线性传感器的灵敏度就是拟合直线的斜率 即或 3 5 非线性传感器的灵敏度不是常数 应以表示 灵敏度误差 6 分辨力 率 分辨力 率 是指传感器在规定测量范围内传感器所能检测出被测输入量的最小变化量 7 阈值阈值是指能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入值 即是零位附近的分辨力 有的传感器在零位附近有严重的非线性 形成所谓 死区 则将死区的大小作为阈值 更多情况下阈值取决于传感器的噪声大小 因而有的传感器只给出噪声电平 8 长期稳定性长期稳定性是指传感器在相当长时间内仍保持其技术性能不变的能力 稳定性一般以室温条件下经过一规定时间间隔后 传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示 有时也用标定的有效期来表示 可用相对误差表示 也可用绝对误差表示 9 漂移漂移是指一定时间间隔内与被测量无关的传感器性能 零点 灵敏度等 的变化 漂移包括零点漂移与灵敏度漂移 零点漂移或灵敏度漂移又可分为时间漂移 时漂 和温度漂移 温漂 时间漂移指在温度恒定等外部环境条件不变时 传感器零点或灵敏度随时间的缓慢变化特性 温度漂移为周围温度变化引起的零点或灵敏度漂移 时间漂移一般按一天或8小时内零点或灵敏度的变化 温度漂移一般按10 或1 内零点或灵敏度的变化来表示 通常以单位时间和单位温度的变化率来表示 10 精确度 静态误差 精确度是反映传感器系统误差与随机误差综合影响程度的评价指标 简称精度 表示测量结果与其理论值 真值 的接近程度 一般用极限误差或极限误差与满量程输出值之比的百分数表示 11 工作环境条件工作环境条件是指传感器可以正常工作的环境条件下 工作环境条件通常包括温度范围 湿度范围和耐冲击或耐加速度的性能 12 动态性能 第四章外部变形监测 概述外部变形监测内容 1 水平位移监测2 垂直位移监测3 挠度监测4 裂缝监测5 滑坡和崩岸监测 外部变形监测仪器 1 全站仪全站仪按测角精度分类标准为 级 测角精度0 5 1 0 级 测角精度1 5 2 0 级 测角精度3 0 5 0 测距精度分类标准为 级 测距标准偏差 0 5 1 mm 1 10 6 D 级 测距标准偏差 1 3 mm 2 10 6 D 级 测距标准偏差 3 5 5 mm 3 5 10 6 D 2 水准仪有光学水准仪和电子水准仪 电子水准仪具有自动读数 自动记录的功能 水准仪按每公里水准测量的误差来确定标称精度 DS05用于一等水准测量 配铟瓦水准尺 DS05和DS1级水准仪用于二等水准测量 配铟瓦水准尺 DS1和DS3级水准仪用于三等水准测量 配铟瓦水准尺或黑红面尺 DS3级水准仪用于四等水准测量 配黑红面尺 3 GPS接收机GPS接收机用于接收卫星GPS信号 对地面点进行三维测量 GPS测量精度分级表 外部变形监测布置1 土石坝外部变形监测布置 1 监测横断面宜在最大坝高 合龙段 地形突变处 地质条件复杂处等 一般不少于3个 2 监测纵断面宜在坝顶两侧上游正常蓄水位 下游坝坡半坝高和下游坝趾等 一般不小于4个 3 地形地质条件变化或复杂时 测点应加密 2 混凝土坝外部变形监测布置 1 重力坝或支墩坝坝体和坝基水平位移宜采用引张线法 真空激光准直法和垂线法监测 2 拱坝坝体和坝基水平位移宜采用垂线监测 3 坝基和坝肩范围内的重要断裂或软弱结构面 可布置测斜仪 多点位移计和倒垂线组监测其变形 4 近坝区岩体 高边坡和滑坡体的水平位移 采用边角网 视准线和交会法监测 5 准直线的两端点和交会法的工作基点 应尽量设置倒垂线作为校核基准点 6 重力坝或支墩坝如坝体较长 需分段设引张线时 分段端点应设倒垂线作为基准 7 观测近坝区岩体 高边坡或滑坡体的水平位移时 基准点和工作点应尽量组成边角网 3 边坡外部变形监测布置边坡外部变形监测包括水平位移和垂直位移监测 1 在可能滑坡体中部或易滑区布置监测断面 2 水平位移监测方向宜在主位移方向 4 地下洞室外部变形监测布置地下洞室外部变形监测包括收敛监测和沉降监测 水平位移监测要分别测定沿建筑轴向 纵向 和垂直于轴向 横向 的位移 大坝的横向水平位移即为上下游方向位移 变形监测的正负号规定 1 水平位移向下游为正 向左岸为正 反之为负 2 垂直位移 向下为正 向上为负 3 裂缝和接缝三向位移 张开为正 闭合为负 沉降位移同上述 剪切位移向坡下为正 向左岸为正 反之为负 水平位移监测设施有 正垂与倒垂 引张线 视准线 独立位移监测点 收敛监测等 水平位移监测方法有 极坐标法 精密导线法 边角交会测量法 视准线 小角法 GPS测量法等等 大地测量方法进行水平位移监测 大地测量方法进行水平位移监测要先建立测量控制网 一般采用两级控制 监测方法有边交会测量法 精密导线法 边角交会测量法等 平面控制网布置原则 1 分级布网 逐级控制 第一级为总体控制是变形监测控制基准网 第二级为变形监测工作基点网 2 有足够的精度 大型水利水电工程变形监测控制基准网按国家一等网要求布设 工作基点网按国家二等网要求布设 3 有足够的密度 满足观测实施要求和工作基点复核要求 垂线监测 垂线监测有正垂线和倒垂线两种 垂线坐标仪是垂线测量装置中的测量仪器 有 1 RZ型电容式垂线坐标仪2 MZ 1型垂线瞄准仪3 光电式 CCD 垂线坐标仪4 步进电机式垂线坐标仪 引张线监测 引张线仪有 1 RY型电容式引张线仪2 光电式 CCD 引张线仪3 步进电机式引张线仪 真空激光准直系统真空激光准直系统包括激光点光源 波带板和翻转控制 执行机构 CCD坐标仪和真空管道系统 垂直位移监测 垂直位移监测设施包括 水准基点 工作基点 测点 均为按水准测量要求埋设的水准点 监测方法有 水准测量 三角高程测量 静力水准测量等 垂直位移监测要先建立高程控制网 即水准网 高程基准面 1 1956年黄海高程系 2 1985年国家高程基准 1985年国家高程基准起算点仍为1965年青岛水准原点 但1985年的新高程值比1956年的旧高程值小0 0289m 3 地方高程系统 常用的有大连 大沽 青岛 黄河 吴淞及广州等 在使用时切忌混乱使用 第五章内部变形监测 内部变形监测项目主要包括有 1 坝基 肩 边坡洞室等岩石工程内部及深层的水平 垂直及任意方向的位移 洞室围岩表面收敛变形 以及基础和结构物等倾斜变形 2 土石坝 面板堆石坝 混凝土防渗墙及堤防等堤坝内部水平 垂直位移 以及面板挠度等 3 混凝土坝体 块 间施工缝 混凝土与基岩界面 面板堆石坝周边缝等接缝的单向及多向位移 混凝土 重力坝 拱坝等 坝体内部其它变形 通常习惯划为外部变形监测内容 监测布置 根据内部变形监测项目及监测仪器类型 特点和应用范围的差异 各类监测仪器的布置应在监测设计与布置的总体框架下掌握以下原则 一 滑动式测斜仪垂向滑动式测斜仪主要应用于坝基 肩 边坡 地下洞室 土石坝 围堰防渗墙及堤防等岩土工程内部水平位移监测 1 监测断面及每个断面测斜孔的数量 应根据工程规模 工程特点及地质条件确定 2 测斜孔的布置应考虑工程岩 土 体受力情况 重点布置在最有可能发生滑移 对工程及运行安全影响最大的部位 3 近坝区岩体高边坡 古滑坡体 坝基和坝肩范围内的重要断裂或软弱结构面 以及深水围堰混凝土防渗墙体 宜布置深层水平位移监测的测斜孔 4 测斜孔宜布置在边坡监测断面的马道上 钻孔呈铅直向布置 钻孔铅直度偏差不大于3 钻孔直径应大于测斜管外径30mm 有条件时孔口附近应设大地测量测点 5 测斜管的埋设深度 应超过预计最深变形带5m 测斜管内的其中一对导槽方向应与预计位移方向一致 6 应尽可能利用原有勘探钻孔 固定式测斜仪固定测斜仪一般布置预期有滑动或位移发生的区域 固定测斜仪由若干传感器成串安装在横跨这些区域的测斜管内 堆石坝面板挠度监测及堤坝水平 垂直 沉降 变形监测中 选择关键监测断面 等间距或不等间距布置多个传感器 梁式倾斜仪 倾斜计梁式倾斜仪和各式倾斜计 固定式 便携式 宜布置在边坡 坝体以及其它结构物的中 上部 以及基础 如缆机平台等 等可能发生较大倾斜变形的部位 多点位移计多点位移计主要用于坝基 肩 边坡 地下洞室等岩石工程内部的任意方向不同深度的轴向位移 1 多点位移计宜布置在近坝区岩体 高边坡和滑坡体的的断层 裂隙 软弱夹层层面出露的边坡坡面和坝基上 以及地下洞室围岩顶部和边墙两侧 仪器可在水平 垂直或任意方向的钻孔中安装埋设 水平孔宜向下倾斜5 10 以便于灌浆和确保最深处锚头的浆液密实 锚头布置一般从孔口向内为由密到疏 在需要监测的软弱结构面两侧应各设一个锚固点 锚头 最深一个锚固点的位置应设置在岩体变形范围以外 有条件时 孔口附近应设一个大地测量测点 2 根据钻孔内地质条件和预期岩 土 体位移的影响范围 确定其钻孔方向 角度 深度及锚头类型 数量及其具体位置 每个钻孔内设3 6个测点为宜 3 根据监测对象所处环境条件及预期岩 土 体位移大小 合理选择传感器类型 精度 量程和耐水压等仪器指标 4 在地下工程及边坡开挖工程中 尽可能在开挖之前超前预埋 或尽可能靠近开挖工作面 以测得开挖全过程及变形 位移 状态及其变化 滑动测微计1 监测孔位应布置在需要高精度测定变形的测线 尤其适合于坝基回弹变形监测 2 钻孔深度由工程需要确定 钻孔直径以满足测管灌浆回填要求为宜 通常测管深度一般不宜超过50m 3 类似多点位移计实施超前预埋测管 进行开挖全过程岩体变形监测 收敛计收敛变形计主要用于地下洞室开挖过程中的围岩初期变形监测 施工期 断面布置宜在地质条件复杂 围岩稳定性较差的断面 以评价围岩稳定性及支护效果 1 在地下洞室开挖断面不是很大时宜选择收敛计进行监测 2 测点埋设应尽量接近掌子面 当掌子面距观测断面1 5 2 0倍洞径后 空间效应 基本消除 预定的观测断面一经形成 就应立即布点测量 以观测到 时间效应 的影响 3 测点 线 布置根据洞室断面的形状和大小 能测到最大位移 即围岩顶拱 拱肩及两侧边墙的位移 基岩变形计基岩变形计与多点位移计 滑动测微计等仪器配合 作为坝基 肩 岩体变形监测的补充 重点监测建基面浅层的基岩变形 1 布置在坝基 肩 基岩与混凝土接触面附近变形比较敏感部位 2 锚头深度布设在基岩变形区域以外的稳定地带 一般孔深约20m 沉降仪沉降仪有水管式沉降仪 电磁式沉降仪 干簧管式沉降仪 振弦式沉降仪 1 观测断面应布置在最大横断面及其它特征断面上 原河床 合龙段 地质及地形条件复杂 结构及施工薄弱段等 一般可设1 3个断面 2 每个断面上可设1 3条观测垂线 其中一条宜布设在坝轴线附近 3 观测垂线上测点的间距 应根据坝高 结构形式 坝料特性及施工方法与施工质量而定 一般2 10m 一条观测垂线上的测点 一般宜3 15个测点 最下一个测点应置于坝基以下3m左右 以作为坝体沉降变形监测的基点 4 沉降管应尽量与测斜管合用一根管 沉降管及沉降环一般随坝体填筑安装埋设 5 水管式沉降仪测点 一般沿坝高横向水平布置三排 分别在1 3 1 2及2 3坝高处 对于软基及深覆盖层的坝基表面 还应布设一排点 一般每排布设3 9个测点 测点的分布也应尽量形成观测垂线 6 振弦式沉降仪布设同上 储液罐安装高程要比传感器和通液管路高 引张线式水平位移计引张线式水平位移主要用于混凝土面板堆石坝和其他堆石坝体分层水平位移监测 1 分层水平位移的监测布置与分层沉降监测相同 2 引张线式水平位移计测点布置与水管式沉降仪类同 可为同一测点 预留沉降量的一半 土体位移计土体位移计用于土石坝或堤坝任意方向位移监测 如两坝肩心墙料沿坝轴方向的拉压变形 或坝体与岸坡交接面剪切位移的监测 也可用于岩质边坡滑坡体内上下滑动面 裂隙 夹层等层面间的位移监测 常用TS型滑线电阻式位移计 测 裂 缝计1 宜布置在可能产生裂缝的部位 例如坝体受拉区 基岩面突变部位 碾压混凝土坝上游防渗层与内部碾压混凝土的界面 坝内厂房顶部 土体与混凝土建筑物及岸坡基岩接合处 窄心墙及窄河谷坝拱效应突出处等 2 在混凝土面板堆石坝周边缝测点的布置 在最大坝高处布设1 2个测点 在两岸坡大约1 3 1 2及2 3坝高处各布置2 3个测点 在岸坡较陡 坡度突变及地质条件较差的部位应增加测点 受拉面板的接缝也布设测点 其高程分布宜与周边缝相同 且宜与周边缝测点组成纵横观测线 接缝测点的宜布置与坝体沉降 水平位移及面板应力应变测点结合布置 便于综合分析和相互验证 3 在重力坝纵缝不同高程处宜布置3 5个测点 必要时在键槽斜面处布置测点 在坝踵 岸坡较陡坝段的基岩与混凝土接合处 宜布置单向及三向测缝计或裂缝计测点 在回填混凝土预留宽槽上 下游面基岩与混凝土接合处布置测点 4 在混凝土坝体主要监测断面的横缝间分层布置测缝计 以监测大坝在施工和运行的横缝开合度及变化 同时可指导混凝土坝体浇筑后二次冷却横缝灌浆施工质量控制 在强震区的拱坝 重力坝横缝宜布置适当数量的测点 滑动式 伺服加速度计式 测斜仪主要技术指标见表6 其配套的测斜管主要为铝合金和ABS工程塑料两种测斜管 规格见表7 表6滑动式 伺服加速度计式 测斜仪主要技术指标 注 表中分辨率及系统精度均是