工程测量(重点)

1 工程测量学的定义 1 工程测量学是研究各种工程建设在勘测设计 施工建设和运营管理阶段所进行的各种 测量工作的学科 2 工程测量学主要研究在工程建设各阶段 环境保护及资源开发中所进行的地形和有关 信 息的采集和处理 施工放样 设备安装 变形监测的理论 方法和技术 研究对测量资料和工 程有关的信息进行管理和使用 它是测绘学在国家经济建设和国防建设中的一门应用性学科 3 工程测量学是研究地球空间中 包括地面 空中地下和水下 具体几何实体的测量描绘和 抽象几何实体的测设实现的理论 方法和技术的一门应用性学科 2 工程测量学的内容 1 工程测量学的理论 技术和方法 2 地形资料的获取和表达 3 工程控制测量及数据处理 4 建筑物的施工放样 5 设备的安装检核测量 6 工程的变形监测分析和预报 7 各种典型工程建设的个性知识 3 工程建设一般分为勘测设计 施工建设和运营管理三个阶段 3 工程测量学的特点 1 服务对象众多 2 应用非常广泛 3 涉及的知识面广 4 工程的要求不尽相同 5 施工的条件千变万化 4 工程测量学的现代发展 1 测量数据的精密处理 2 卫星导航定位技术的发展和应用 3 激光技术的发展和应用 4 遥感雷达干涉测量技术的发展和应用 5 数字摄影测量技术的发展和应用 6 其他技术的发展和应用 4 线路工程的测量 我国铁路勘测设计的程序 设计包括方案设计 初步设计 施工设计等三个阶段 勘测工作分为初测和定测两个阶段进行 初测包括进行线路的分级平面 高程控制测量 沿线路实地选点 插旗 标出线路方向 补 充方案设计中没有考虑的局部方案 沿线路方向进行初测控制测量与 1 5000 1 2000 带状地 形图测绘 定测包括中线测量 曲线测设 纵横断面测量 局部的地形图测绘和专项调查测量 为施工 收集资料 5 基准线法测量 基准线法测量是构成一条基准线 或基准面 通过测量获取沿基准线所布设 的测量点到基准线 或基准面 的偏离值 称偏距或垂距 以确定测量点相对于基准线的距离 的测量 是工程测量学的一种特殊测量 常用于监测直线型建筑物的水平位移和大型线性设备 安装检校 5 特殊测量技术与方法 依建立基准线 或基准面 使用工具和方法的不同 常用的基准线法可分为 光学法 光电法 机械法 光学法是利用电子全站仪 或经纬仪 的视准线构成基准线 称视准线法 采用测小角法或活 动活动觇牌法测量偏距 测量控制网按其范围和用途 测量控制网可分为四大类 全球测量控制网 国家测量控制网 城市测量控制网和工程测量控制网 6 工程测量控制网的种类 工程测量控制网可按以下标准进行划分 按网点性质 一维网 或称水准网 高程网 二维网 或称平面网 三维网 按网形 三角网 导线网 混合网 方格网 按施测方法 测角网 测边网 边角网 GNSS 网 按基准 约束网 经典自由网 自由网 按坐标系 附合网 独立网 按其他标准 首级网 加密网 特殊网 专用网 如隧道控制网 建筑方格网 桥梁控制网 等 6 工程测量控制网按用途分类 测图控制网 施工测量控制网 变形监测网和安装测量控制网 7 施工平面控制网具有以下特点 精度要求较测图控制网高 根据工程规模 可多级或两级布网 有些工程的次级网可能比首级网的精度高 控制点使用频繁 受施工干扰大 点的密度较大 需要作定期复测 为了便于坐标计算和施工放样 控制俩的坐标系与施工坐标系一致 为了不作投影改正和便于放样 投影面与工程的平均高程面应一致 变形监测网由参考点 工作基点和目标点组成 7 变形监测网的特点 1 变形监测网由参考点 工作基点和目标点组成 2 变形监测网必须进行周期性观测 3 变形监测网的精度要求很高 最好选用当时技术条件所能达到的最高精度 4 除精度 可靠性外还要顾及变形监测网的灵敏度 5 变形监测网一般采用基于监测体 的坐标系统 该坐标系统的坐标轴与监测体的主轴平行或垂直 变形可通过目标点的坐标变化 来反映 8 工程测量控制网的基准分三种类型 1 约束网 具有多余的已知数据 2 最小约束网 经 典自由网 只有必要的已知数据 3 自由网 无约束网 没有已知数据 全部网点都是未知 点 8 工程测量控制网的质量准则 1 精度准则 网的总体精度 点位精度 相对点位精度 坐标未知数函数的精度 2 可靠性准则 3 灵敏度准则 4 费用准则 9 工程测量控制网的建立步骤 1 根据精读要求确定控制网的等级 2 确定布网图形和测量 仪器 3 图上选点 实地踏勘 构网和作方案设计 进行网的模拟计算 4 埋石造标 5 外 业观测 6 内业数据处理和提交成果 9 平面控制点标石标石类型 主要有普通标石 深埋式标石和带强制对中装置的观测墩 10 平面控制点上通常还要设照准标志 有杆式 塔形杆式和觇牌等照准标志 对照准标志要求有 反差大 亮度强 带照明 无相位差 形状 大小有利于精确照准 洞外平面控制宜采用 GNSS 技术建网 11 比例尺 典型用途 1 1 1 万到 1 5 万 区域总体规划 线路工程设计 水利水电工程设计 地质调查等 2 1 5 000 工程总体设计 工业企业选址 工程方案比较 可行性研究等 3 1 2 000 工程的初步设计 工业企业和矿山总平面图设计 城 镇详细规划等 4 1 1 000 或 1 500 工程施工图设计 地下建 构 筑物与管线设计 竣工总图编绘等 11 地形图的应用 地形图可用于实地定位 定向 导航和测量 在室内 基于地形图 可以进 行距离 高差 方向 角度 面积 体积 库容 土石方 坡度计算等 12 施工图 施工图是表示工程的总体布局 建筑物的外部形状 内部布置 结构构造 内外装 修 材料作法及设备 施工等要求的图 12 建筑限差 建筑物竣工后实际位置相对于设计位置的极限偏差 又称设计或施工允许的建筑 限差 13 工程的施工放样 就是将图上设计的工程建 构 筑物的平面位置和高程按设计 和施工的 要求 以一定的精度在实地标定出来 作为工程施工的依据 14 放样精度的确定方法 在精度分配处理中 一般先采用 等影响原则 按比例分配原则 忽略不计原则 处理 然后 把计算结果与实际作业条件对照 或凭经验作些调整 即不等影响 后再计算 如此反复直到 误差分配比较合理为止 15 施工放样的种类可分为角度放样 距离放样 点位放样 直线放样 铅垂线放样和高程放样 等 16 放样点位和平面直线的常用方法 交会法 归化法 极坐标法 自由设站法和 GPSRTK 法等 交会法包括距离交会法 角度交会法和轴线交会法等 16 平曲线 由许多直线段和曲线段组合而成 这种曲线称为平曲线 17 公路常用的平曲线有圆曲线 缓和曲线 回头曲线和复曲线 圆曲线分为单圆曲线和复曲线 17 竖曲线 纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处 为了行车平顺用一段曲线来缓和 这条连 接两纵坡线的曲线叫竖曲线 坡度符号规定 上坡为 下坡为 转坡角 w i1 i2 w 为 凸曲线 w 为 凹曲线 18 变形监测方案设计的内容 监测方法选择 变形监测网和变形监测点布设 测量精度 观测 周期数 周期之间的时间间隔和一周期所允许的观测时间的确定等 18 高层建筑施工重点是控制竖向偏差 要将基础控制网逐层向上传递 此外 还包括楼层细部 放样和垂直度计算 深基坑变形监测等问题 19 平面控制网 高速铁路平面控制网分四级布设 第一级为框架控制网 简称为 CP0 网 第二级为 基础控制网 简称 CPI 网 第三级为线路控制网 简称 CPII 网 第四级为轨道控制网 简称 CPIII 网 20 上一级网是下一级网的起算基准 上一级网是下一级网的起算基准 CP0 CPI CPII 网米用 卫星定位技术建立 在隧道洞内的 CPII 网采用导线法建立 CP III 网采用自由设站边角交会法 建立 CPIII 网采用自由设站后方边角交会方式布设 用高精度智能型全站仪 测量机器人 型全站仪 测量机器人 如 Leica 的 TCA2003 TCA2003 TS30 等 进行自动化测量 CPIII 控制点成对且对称布置 一对点之间的间距为 9 15m 9 15m 9 15m 点对之间的间距约 60m 网形非常规则 CP III 点要永久保存 或需建专用观测墩 路基段 见图 10 8 或埋设在 桥梁防护墙上 桥梁段 见图 10 9 或埋设在隧道边墙上 隧道段 见图 隧道边墙上 隧道段 CPIII 高程利用二等几何水准施测 要求相邻 CP III 点高程的相对精度为 0 5mm 21 由于网点密度高 网形规则 CPIII 水准测量有如下特点 1 每个 CP III 点都是水准点 水准测量时没有转点 2 仪器很容易架设在前 后两对 仪器很容易架设在前 后两对 CP III 点的中间 测量中无须 点的中间 测量中无须量距 每站观测四个点 3 水准尺立在与 CPIII 标志配套的转接杆上 确保测量结果准确转换到 CPIII 棱镜 中心 4 用精密数字水准仪施测 以减小劳动强度 且方便 CPIII 点名的自动录人 5 测点高于地面 lm 左右且大致等高 测量中宜选用 lm 或 1 5m 长的特制水准尺 22 CPIII 高程测量分为德国中视法和我国矩形法两种 高程测量分为德国中视法和我国矩形法两种 23 通用型强制对中装置由预埋件 转接头 转接盘和转接杆组成 强制对中装置的关键技术是预埋件的垂直埋设技术 即埋设好的预埋件轴线必须垂直 顶面 水平 23 桥梁施工控制网的精度 1 对于简支梁桥和预制梁桥 一般是从保证桥梁精确架设的角度 出发 根据具体桥梁的桥式桥型估算桥轴线的中误差 进而确定桥梁施工控制网必须达到的精 度 2 按墩台定位精度来确定桥梁施工控制网的精读 3 按桥长确定桥梁施工控制网的必要 精度 24 大坝外部变形监测包括 大坝水平位移 沉降 倾斜 裂缝和两岸高边坡稳定性监测等 24 在大坝内部所进行的各种变形监测 以及与变形有关的环境量监测称为大坝内部变形监测 24 隧道贯通误差 在隧道工程中 两个相向掘进工作面在设计的位置对接连通的过程称为贯通 由于误差的影响 隧道的设计中线在贯通面上会出现偏差 该偏差称隧道的贯通误差 贯通误差通常用横向 纵向和竖向三个分量来描述 称横向贯通误差 纵向贯通误差和高程贯 通误差 其中横向贯通误差主要影响隧道贯通误差 25 在隧道设计后和施工前 可以估算贯通误差的大小 在隧道贯通时 可以测量出实际的贯通误差 方法是 利用隧道进 出口两端贯通面两侧平面 和高程控制点 测出贯通面上同一点 称贯通点 的平面坐标和高程 根据其差值即可得到相 应的隧道贯通误差 26 隧道地面平面控制的方法主要有以下三种 即现场标定法 地面边角网法和 GPS 网法 洞内平面控制网宜采用导线形式 27 与地面导线测量相比 地下导线的主要特点是 1 不能一次布设 而是随隧道 或巷 道 的开挖而分级布设 并逐渐向前延伸 2 一般先敷设边长较短 精度较低的施工导线 指示隧道 或巷道 的掘进 再布设高 等级长边导线 进行检核 提高精度和可靠性 保证隧道 或巷道 的正确贯通 28 地下导线的分级布设通常分施工导线 基本导线和主要导线 施工导线的边长为 25 50m 基本导线边长为 50 100m 主要导线的边长为 150 800m 29 地下导线布设的一些注意事项 边长要近似相等 应避免长短边相接 导线点应尽量 布设在施工干扰小 通视好且稳固的地方 视线与坑道边的距离应大于 0 2m 有平行导 坑时 平行导坑的单导线应与正洞导线联测 进行导线延伸测量时 应对以前的导线点 作检核测量 在直线地段 只作角度检测 在 曲线地段 要同时作边长检核 30 在地下导线中加测一定数量导线边的陀螺方位角 可以限制测角误差的积累 提高导 线点 位的横向精度 计算表明 在 m m 的情况下 加测 1 2 个陀螺方位角 横向精度增益的 幅度较大 加测一 个陀螺方位角时 应加测导线全长的 2 3 处的边 加测两个以上陀螺方位角 时 以按导线 总长均匀分布最好 31 一井定向测量的原理与作业分为投点和连接测量两部分 通过竖井用吊锤线投点 吊锤线选用细直径抗拉强度高的优质炭质弹性钢丝 吊锤的重量与钢 丝的直径随井深而变 31 两井定向的实质是通过无定向导线测量和计算 提高地下导线的方位角精度和可靠性 隧道施工测量的主要任务是 在隧道施工过程中标定掘进方向 包括中线法 串线 法 激光指 向仪法和腰线法 检查工程进度 计算土石方量进行贯通误差测量和调整 竣工测量和施工 期的变形监测等 32 地下管线探测是指采用物探和测绘技术确定地下管线空间位置和属性的全过程 包括对已 有地下管线普查 新建地下管线施工和竣工测量等内容 33 地下管线探测方法有两种 一是开井调查 开挖样洞和进行触探的方法 另一种是用 地下 管线探测仪进行物探的方法 两种方法要结合起来 以物探方法为主 34 地下管线物探方法分为电探测法 磁探测法和弹性波法等 电探测法又分直流电探测 法和交流电探测法两类 35 探测的精度应符合下列规定 地下管线隐蔽管线点的探测 限差为 平面位置限差