工程测量实验报告

工程测量学实习报告 1 目录目录 前言 2 一 实习目的 3 二 实习内容 3 2 1 三门峡实习 3 2 1 1 参观三门峡大坝展览厅 3 2 1 2 大坝控制室 4 2 1 3 大坝廊道 4 2 1 4 三门峡水文站 5 2 1 5 三门峡水文局测量专家传授经验 5 2 2 参观南水北调中线工程实习 5 2 2 1 穿黄隧道 5 2 2 2 倒虹吸工程和扭曲面施工原理 7 2 3 参观京石武高铁实习 8 三 回答题 9 结语 10 工程测量学实习报告 2 前言 前言 工程测量学是研究地球空间 地面 地下 水下 空中 中具体几何实体 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 经过一学期的学习 我们已经基本掌握了理论知识 但是还需要通过实践来 提高自己对知识的理解和运用 工程测量实习 是我们测绘工程专业一门基本的必修专业实践课之一 也 是我们大学期间最后一个大型实习 它对我们学测绘工程专业的学生来说 十 分的重要 此次实习为期三个星期 主要以参观学习为主 即通过对大型工程 的参观学习 体会测量工作的基本原则 从整体到局部 先控制后碎部 前一步工作未作检核不进行下一步工作 等原则以及一些测量方法和特殊测 量仪器如何在工程中运用等 因此 这次实习对即将毕业的我们 有极大的帮 助 我们要把握住这次珍贵的实习机会 在有限的机会下创造最大的知识收益 通过测量实习这个平台 增加我们的阅历 改善我们的思维结构 培养相互合 作精神等 本次实习由王老师 张老师亲自带队指导 实习分为三段 参观三门峡大 坝 参观南水北调水利枢纽工程和参观郑州郊区京石武高速铁路 学生需要在 实习前 主动学习相关专业知识 在实习中 认真听专家讲解 认真思考 结 合专业知识领悟 在实习后 认真总结 体会 我们要端正自身态度 配合老 师 完成实习任务 达到实习要求与目的 工程测量学实习报告 3 一 实习目的一 实习目的 本次实习是 工程测量学 课程的实践性教学环节之一 通过对三门峡大 坝 南水北调水利枢纽工程和郑州郊区高铁的参观实习 达到以下目的 1 了解大型水利水电枢纽工程的总体布局 以及大型工程在规划设计 施 工建设和运营管理阶段的测量工作 加深对课堂教学内容的理解 2 对施工控制网的布设 施工期的施工测量 水利枢纽工程特别是大坝的 外部和内部变形观测与数据处理等有更深刻的认识 3 结合大型工程建设进行爱国主义教育和集体主义教育 树立热爱测绘工 程专业的思想 加强对测绘工作的事业心和责任感 二 实习内容二 实习内容 2 1 三门峡实习三门峡实习 三门峡实习由以下几部分部分组成 参观三门峡大坝展览厅 大坝控制室 大坝廊道 三门峡水文站和三门峡水文局测量专家传授经验 2 1 1 参观三门峡大坝展览厅参观三门峡大坝展览厅 三门峡水利枢纽工程是黄河干流上的一座控制性枢纽工程 是新中国在黄 河干流兴建的第一座大坝 位于山西万家寨水利枢纽下游 黄河小浪底水库上 游 枢纽主体工程为混凝土实体重力坝 最大坝高 106 m 坝长 713 2 m 是 一座防洪 防凌 灌溉 发电及城市供水等综合利用的水利枢纽工程 该工程于 1960 年 9 月建成蓄水 由于库区淤积严重 改为低水位敞泄 滞 洪排沙 运用 并对枢纽工程进行一系列增建 改建 包括增建左岸两条直径 为 11 m 的泄洪洞 重新打开 10 孔 3 m 8 m 宽 高 的导流底孔 由于改为低 水头运用发电 原发电引水钢管也予以降低改建等 增建后的枢纽工程设计水 位为 335 m 校核水位为 340 m 水库采用 蓄清排浑 控制运用 即汛期水位 一般不超过 305m 非汛期发电水位一般不超过 310 m 春灌 防凌限制水位不 超过 324 326 m 工程测量学实习报告 4 2 1 2 大坝控制室大坝控制室 对大坝 测量方面非常重要的莫过于变形监测 据了解 三门峡大坝系统 主要有坝体变形观测系统 坝基扬压力观测系统 基岩变位观测系统 左岸山 体变形观测系统 坝基沉陷观测系统 绕坝渗流观测系统 坝区强震观测系统 等七个子系统 但系统在运行过程中由于种种原因 造成七个子系统中能正常 运用的仅有坝体变形和坝基扬压力观测两个子系统 2002 年对这两个子系统进 行了升级改造 实现了观测数据的自动采集 在控制室内 专家也给我们演示了自动数据采集的过程 并指出虽然对大 坝变形 渗流 裂缝等实现自动测量 但是对于 GPS 观测点 水准线路 边角 网等还需人工观测 对于不同问题 有不同软件进行处理 对于自动采集的数 据 利用回归分析等方法进行处理后 有的还需要人工实地检校 2 1 3 大坝廊道大坝廊道 从大坝控制室出来后 就直接去了坝区 看到了奔腾咆哮的黄河 中流砥 柱和张公岛 又体验了 一步跨两省 后 下到 60m 的大坝坝底 并分两拨进 入廊道 在阴暗潮湿的廊道里 有多种监测大坝水平位移和垂直位移的监测仪 器和测量装置 我们主要观看了引张线和正倒垂 引张线是以一根绷紧的丝 如钢丝 作为准直线 来监测沿线各测点相对于 该准直线的水平偏移的测量系统 这是一种直观 简便 可靠 且具有较高精 度的水平位移监测方法 人工观测的引张线通常为一端固定 另一端通过滑轮 悬挂重锤 以使引张线线体保持一定的张力 人工观测前需检查浮船的位置和 钢板尺与线体间隙 以确保线体处于完全自由的状态 采用监测自动化时 现 场通常为无人值守 因此 除在测点安装自动测量仪器外 还必须采用一定的 措施来使线体在任何情况下均处于自由状态 正垂线是在坝体的观测井等的上部悬挂带重锤的不锈钢丝 在重锤的重力作 用下 垂线稳定时正好处于铅直状态 将正垂线作为基准线 沿正垂线设置测点 观测坝体不同高程的水平位移即为坝体的挠度 倒垂线是将不锈钢丝的下端锚 固在坝基下的岩体深处 上端连接在坝顶支架上油箱的浮筒处 在浮筒的浮力作 用下 垂线稳定时正好处于铅直状态 其余观测方法与正垂线相同 正 倒垂线 既可以实现水平位移监测 又可实现混凝土坝的挠度观测 工程测量学实习报告 5 2 1 4 三门峡水文站三门峡水文站 三门峡水文站设立于 1951 年 7 月 1 日 前身是 1919 年 3 月设立的陕州水 文站 基本水尺断面位于三门峡水库下游 1350m 处 据河源 4439km 至河口 1025km 据小浪底大坝约 129km 控制黄河流域面积 68 8 万 km 2 其既是三 门峡水库的出库站 又是小浪底水库的入库站 为国家重要水文站和重点报汛 站 属一类站 三门峡承担着水位 流量 泥沙 降水 蒸发 气温 水温 水质取样等 测报任务 其水位测量 通过 HW 1000 型非接触式超声波自记水位计进行观测 2 1 5 三门峡水文局测量专家传授经验三门峡水文局测量专家传授经验 晚上 老师请来了三门峡水文局测量大队的专家 给我们讲授实际工作经 验 主要从事黄河断面的测量以及河道测量 控制点的引测 很少绘制地形图 一般都是 5km 一个断面 每个断面有 7 8km 对于河道测量 基本上都是采用 GPS 测量 相对水准仪而言 劳动强度非常小 工作比较轻松 这些都是测量大 队的纵向任务 大多数还是横向任务 即以创收为主 比如为高速公路测量地 形图 进行土地调查等 2 2 参观南水北调中线工程实习参观南水北调中线工程实习 南水北调中线工程从丹江口水库陶岔闸引水 经长江流域与淮河流域的分 水岭方城垭口 沿唐白河流域和黄淮海平原西部边缘开挖渠道 在河南省郑州 市附近通过隧道穿过黄河 沿京广铁路西侧北上 自流到北京 天津 南水北调中线工程线路长 涉及测绘工程的技术难点也相对较多 如超长 输水线路施工坐标系的建立方法 各级施工测量的必要精度 坐标系间的转换 高斯投影对施工测量的影响 国家水准点的稳定分析以及建筑物控制网与渠线 控制网连接处成果使用等的技术问题 此次参观实习主要分为以下个几个部分 参观穿黄隧道 了解扭曲面和倒 虹吸工程 2 2 1 穿黄隧道穿黄隧道 南水北调中线穿黄工程是南水北调的关键性 控制性和标志性工程 工程 工程测量学实习报告 6 位于河南省郑州市上游约 30 km 处 总长 19 3 km 由南岸明渠 南岸退水建筑 物 进口建筑物 穿黄隧洞段 出口建筑物 北岸明渠 北岸新莽河倒虹吸 老莽河倒虹吸 北岸防护堤 南北岸跨渠建筑物和南岸孤柏嘴控导工程等组成 穿黄隧洞长 4 25 km 双洞平行布置 两洞中心线相距 28 m 单洞掘进直径 7 0 m 采用盾构法施工 隧洞在距北岸竖井 3 450m 处建有南岸竖井和南岸洞门钢 环 盾构机在此出洞 检修 更换刀片并二次始发 穿黄隧洞贯通要求是 盾构机中心从南岸钢环几何中心驶出为理想状态 偏 差小于 50 mm 可以保证止水效果 盾构机可以安全进洞 偏差大于 50 mm 小 于 100mm 盾构机可以进洞但止水效果不能保证 可能影响盾构机安全 基于 安全考虑 设计要求隧洞贯通中误差不大于 50mm 穿黄隧洞施工控制测量可以分为 3 个部分 地面控制网测量 竖井联系测量 洞内精密导线 贯通误差包括横向贯通误差 纵向贯通误差和垂直贯通误差 来源于地面控制点测量误差 竖井定向误差 洞内导线误差 南岸洞门钢环测 量误差 盾构机导向系统误差 盾构机的姿态操作控制误差等 高程误差分为 地面近井点误差 竖井传高误差和洞内水准误差 3 项中误差的限差均按 10 mm 控制 地面控制网测量分两部分 1 穿黄工程施工控制网观测 即大网的观测 控制网点包括 B 黄河南 及原布设 HS01 HS10 等 11 座标 按 C 级网精度进行观测 观测两个时段 每 个时段 2 5 h 水准观测按二等水准观测 跨河水准采用双过江组成闭合路线 其中一条过江采用 GPS 测量法 另一处采用小角法进行跨河水准测量 2 加密控制网观测 即近井点独立网观测 施工单位加密控制点在 A B 标南北竖井进出口处共设置有 11 座标 主要用于隧洞的定向和施工测量 是井 下联系测量控制起算点 精度要求高 A B 标竖井进出口处主要用于定向 的 8 座加密控制点与起算点一起按独立网观测 按优于 C 级 GPS 精度测量 竖井联系测量采用联系三角形法 测角 测边仪器采用两台 TCA2003 全站 仪 竖井上下同时观测 竖井内悬挂 2 3 根 0 5 mm 高强钢丝作为联系三角形 两点 采用 30 40 kg 重锤和油桶作阻尼系统 进行联系三角形测量时 重复观 测数组 每组只将两垂线位置稍加移动 测量方法完全相同 由各组推算井下 同一导线点之坐标和同一导线边之坐标方位角 各组数值互差满足限差规定时 取各组的平均值作为该次测量的最后成果 竖井深约 60m 上下点高差测定采 用铟钢基线尺精密量距配合精密水准仪进行测量 洞内精密导线测量采用导线网 为避免旁折光 角度测量观测前后的异侧点 同侧点及近点加测测距边 起闭于竖井联系测量引出的两条边 对于仪器选择 需要精密仪器 地面控制选用 Leica 1230 GPS 接收机 竖井 工程测量学实习报告 7 联系测量选用 TCA2003 全站仪 高程测量仪器选用 DNA03 数字水准仪 2 2 2 倒虹吸工程和扭曲面施工原理倒虹吸工程和扭曲面施工原理 当渠道与道路或河沟高程接近 处于平面交叉时 需要修一建筑物 使水 从路面或河沟下穿过 此建筑物通常叫做倒虹吸 倒虹吸主要有竖井式 这种 形式施工简便而且便于清除泥沙 倒虹吸有箱形和圆形两种 我们所见到的穿 黄隧道为圆形 最后见到的那个小型倒虹吸工程为箱型 一般水工建筑物进出口渐变段多为扭曲面 这也在我们参观中得到了印证 下面我简单介绍以下我了解到的扭曲面施工原理 图一 线扭曲面平面示意图一 线扭曲面平面示意 高程单位 高程单位 m 长度单位 长度单位 cm 图一中各扭曲边坡分块的形状 它们都具有以下几何特性 1 均由 4 条轮 即一条起坡线 一条坡肩线和两条分缝线组成 2 底部起坡线均在一条直线上 顶部坡肩线也在一条直线上 3 扭坡分缝线 包括始末两端的分缝线 的水平投 影均与总干渠中心线垂直 中间两条分缝线的端点 C D 和 E F 均为底部起坡 线和顶部坡肩线的三分点 4 扭坡第 块的末端轮廓线为一垂直线 前期工作 1 以总干渠中心线扭曲面始端桩号为原点 建立三维坐标 水 流方向为 X 轴 垂直水流方向为 Y 轴 竖直方向为 Z 轴 2 计算边坡扭曲面 各控制点坐标 3 计算扭曲面各分块轮廓线长度 扭曲面展开的控制条件是 1 各分块的轮廓线长度保持不变 2 第 块末 端分缝线与底部起坡线的夹角保持不变 而屏幕式展开方法的要点是 以底部 起坡线和末端分缝线所在的垂直面为基准 先以 A D 两点为圆心分别以 AC CD 为半径画弧相交于 C 点 由于 C 点到 A D 两点的距离与 C 点相同 故又称 C 点为 C 点在屏幕上基准面上的影像 不难证明 屏幕上由 工程测量学实习报告 8 A B D C 四个控制点连线组成的四边形即为第 块扭坡展开图 第二块再 以 C F 为圆心 分别以 CE EF 为半径画弧相交于 E 点 由 C D F E 四 个控制点连线组成的四边形就是第 II 块扭坡的展开图 各块扭坡展开后的图形 见下图 图二 坡展开示意图二 坡展开示意 长度单位 长度单位 cm 因为扭坡底部起坡线由于两个端点的高程不同 与水平线成一定角度 可 以根据数学方法算出 不过 严格说来 任意形状的空间曲面除直线旋转面外 一般是不能展开为平面的 因此该方法展开直线扭曲面只能作为一种近似的方 法 如前扭坡分块只要不少于 3 块 其带来的误差较小 完全可以满足工程上 的要求 2 3 参观京石武高铁实习参观京石武高铁实习 高速铁路是指通过改造原有线路 直线化 轨距标准化 使营运速率达到 每小时 200 公里以上 或者专门修建新的 高速新线 使营运速率达到每小时 250 公里以上的铁路系统 我们所达到的实习地点 是后者 即京石武高速铁 路 建设高铁 从勘测设计阶段 施工阶段 轨道精调阶段 竣工验收阶段等 都离不开测绘工程 同时其技术的特殊性也带给测绘工程许多挑战 例如高铁 线路变得更直 曲线长度变得更长 隧道和桥梁的增加 轨道演变为无砟轨道 测量 测量控制网的变化 沉降监控量测 测量工作时间的变化和测量使用规 范 方法 仪器变化等 通过实习 我们主要了解到 1 控制网变化 在勘察设计阶段 我们要建立四套网 分别是 CP0 控制 网测量 CP1 控制网测量 CP2 控制网测量 然后就是牵线的水准基点的控制 工程测量学实习报告 9 网 其中 CP0 控制网与国家坐标系相连 然后再施工建设的阶段当中 是 CP3 控制网测量还有 GRP 轨道基准点 点的测量 最后一个是轨道精调测量 必 须要算出铁路设计状况的偏差 要加多少垫片等等都要进行轨道精调 这个也 是相应的进行三个方面的评估 在最后竣工验收的阶段 包括运营 我们现在 铁道部也在逐步的明确 要进行轨道状态的验证测量和运营检测 2 线路变化 高铁变得更直 曲线长度变得更长 加上高铁相对于普铁 速度快了好几倍 所以曲线半径加大 缓和曲线加长 普铁的曲线测量由于误 差会很大 将不能再适应高铁的需要 因此 采用相对控制与坐标绝对控制相 结合的方法来进行轨道铺轨控制 绝对坐标的应用将涉及到全站仪坐标放样及 GPS 定点的大规模使用 3 轨道变化 轨道演变为无砟轨道 对于无砟轨道 地基处理完成后 直接上面进行轨道板的施工 其后进行轨道铺设 轨道施工完成后基本不再具 备调整的可能性 这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求 使轨道 的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在规范许可内 轨道的定位通过 由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现 从而保证轨道与线下工程路基 桥梁 隧道 站台的空间位置坐标 高程相匹配协调 高铁的施工一般在晚上进行 以避免干扰 其施工的规范也有别于其他 我们还要加强学习 三 回答题三 回答题 3 1 为什么要修建三门峡水利枢纽工程 它有哪些效益 答 黄河自古以来都被人们认为是一条狂暴的害河 水情复杂而又难以治 理 到了中游黄土高原地带 黄河携卷着大量的泥沙 形成了世界有名的 黄 色河流 而到了下游 由于流速减缓 泥沙沉淀 导致河床逐年抬高 形成 悬河 奇观 直接威胁黄河下游人民的生命和财产安全 因此 黄河的危害 一直是历代统治者的心腹之患 新中国一成立 党和国家领导人立即着手治理 黄河 所以 修建三门峡水利枢纽工程 主要为治理黄河兼顾防洪 防凌 灌 溉 发电 供水 下游河道减淤等 效益 三门峡大坝在防洪 防凌 灌溉 供水和发电等方面发挥了一定的社会 效益和经济效益 3 2 三门峡大坝 南水北调水利枢纽工程 郑州高铁工程有哪些测量工作 有哪 些共同的地方 答 三门峡大坝的测量工作有 主要是变形监测 洪峰到达前及洪峰过后的 河岸高程测量等 南水北调水利枢纽工程的测量工作有 南水北调线路的纵断 面测量 倒虹吸及扭曲面的放样测量等 郑州高铁工程的测量工作有 线路测 量 铁轨的定向测量及