工程施工测量技术讲座

1、-20 -、工程测量的内容与流程兰新铁路工程测量包括线下工程测量和无砟轨道测量两大部分的内容， 根据我项目部目前的实际情况，本讲义重点介绍线下工程测量的内容。兰新 铁路具体测量流程如下图所示意：线下工程施工测量无祚轨道测量兰新铁路工程测量具有精度要求高的特点，而不同于普通铁路工程测量， 现场测量技术人员应充分理解兰新铁路工程测量的具体内容，根据不同阶段 对控制点精度的要求，采取相应的测量仪器、测量方法、精度等级进行施工 测量。二、交接桩和施工复测1、交接桩的程序与内容交接桩由建设单位组织，设计单位、监理单位、施工单位参加，以现场 点交控制点的形式交接。与设计单位进行现场交接桩时应交接的控制点包

2、括CPI、CPII平面控制点、二等精密水准点。现场控制点交接完后还应进行测量资料的交接，包括：CPI、CPII平面控制点坐标及点之记；水准点高程成果及点之记；中线逐桩坐标；曲线要素表； 断链表。与设计单位交接桩后，交接的桩点、资料应办理书面记录、各方签 字存档。2、施工复测2.1施工复测的内容交接桩完成后应立即使安排测量人员对设计单位所交的控制点逐桩进行 复测，复测的内容包括全管段 CPI、CPII平面控制点、二等精密水准点。2.2施工复测的精度要求复测的方法和精度要求应满足客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规 定铁建设2006189号的要求。CPI控制点应按B级GPS测量的技术要求进行复测，C

3、PII控制点可以采 用C级GPS测量或四等导线测量的方法进行复测，水准点应采用几何水准测量的方法按二等精密水准测量的方法进行复测。2.3施工复测对测量仪器精度的要求(1) CPI控制点复测应使用双频率 GPS接收机，GPS接收机标称精度不 应低于5mm+1ppm(2) CPII控制点复测采用GPS测量的方法施测时，可采用双频或单频GPS接收机，GPS接收机标称精度不应低于5mm+1pp；当采用导线测量的方法 施测时，测量使用的全站仪测角标称精度不应低于 2，测距标称精度不应低 于 2mm+ 2ppm(3) 二等精密水准点复测使用的水准仪器精度等级不应低于DS,即标 称每公里高差偶然中误差不应大

4、于士 1mm并采用配套的因瓦水准尺，分体式 水准仪必须使用配套的测微器。2.4施工复测的测量限差(1) CPI控制点的复测应满足X、Y复测坐标与设计坐标之差不大于士 20mm 的要求。(2) CPII控制点复测应满足如下精度要求：当采用导线法复测时:水平角差值导线方位角闭合差距离(mm导线长度闭合差 5 5需W 2mDW 1/40000注：n为导线测站数，mD为仪器标称精度 当采用GPSM量复测时：由于客运专线无碴轨道铁路工程测量测量暂行规定铁建设2006189号中没有明确给出CPII控制点采用GPSM测的限差指标，根据第一次复测成果评审时专家组的要求，参照 CPI控制点的复测的限差指标，也按

5、 X、丫复测坐标与设计坐标之差不大于士 20mm勺要求进行控制（3）水准点复测的限差指标二等（mr）精密水准（mm三等（mr）四等（mr）6VT12证20虫30 15有效卫星总数 4时段中任一卫星有效观测时间(min) 20时段长度(min) 60观测时段数12数据采样间隔(S)15 60PDOP或 GDOP 8对GPS接收机的硬件要求同施工复测。(2) GPS测量网形设计应在相邻CPI、CPII控制点间布设加密点，不得中间跳开设计单位布设 的CPI、CPII控制点，避免点位误差分布不均匀。控制网以大地四边形或三 角形为基本图形组成带状网。每个控制点至少有 3个以上的基线方向。(3) GPS测

6、量作业前准备工作 根据投入作业的GPS接收机台数和控制网网形设计，提前一天编制作 业计划。 根据控制网技术设计所确定的作业模式，在接收机或控制器上配置预 制参数，参与作业的接收机所配制的参数应相同。 作业前，必须检查电池容量是否满足作业要求，数据存储设备应有足 够的存储空间，仪器及其附件必须齐全。（4）GPS观测注意事项 必须严格遵守调度命令，按作业计划规定时间同步观测同一组卫星。 当某个测站没按计划到达点位时，应及时通知其他各测站，并经观测计划编 制者同意对时段作必要调整，作业人员不得擅自更改观测计划。 经检查，接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确，接收机预置状 态和工作状态正常后，方能启

7、动接收机开始测量。 安置接收机天线时，天线的对中精度为 1mm并应利用脚架直接对中; 雷雨季节架设天线时，要注意防雷击，雷雨过境时，应停止观测，并卸下天 线。 每个时段观测前后，应各量取天线高一次，两次量测值互差不得大于 2mm取平均值作为最后天线高。当互差超限时，应查明原因，提出处理意见 并记入测量手簿。观测中，作业员应逐项填写测量手簿。 接收机开始记录数据后，应及时将测站名、测站号、时段号、天线高 等信息记录在手簿上。同时应注意仪器的警告信息，及时处理各种特殊情况。 一个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动，进行 自测试，改变接收设备预置参数，改变天线位置，按关闭和删除文件功

8、能键 等。 静置和观测期间应防止仪器震动，不得移动仪器，要防止人员或其他 物体碰动天线或阻挡信号。 在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时，对 讲机、手机应离开天线10m以上，车载电台应距天线50m以上。 经检查，调度命令已执行完毕，所有规定的作业项目已完成并符合要求，记录和资料完整无误，后方可执行下一个调度命令。(5) GP测量数据处理GPSF面控制网采用GPSt机后处理软件进行基线解算和平差处理；基线 处理时删除观测条件差的时段和观测条件差的卫星不让其参与平差，基线处 理合格后在WGS-8坐标系内进行无约束平差。控制网约束平差时，中央子午 线经度、坐标系统的椭球参数、投影

9、面与设计成果保持一致，确保坐标基准 一致。加密点约束平差前应对设计控制点进行检核，以经过复测确认正确无误 的CPI、CPII控制点为固定点。2.2采用导线测量进行加密的技术要求(1) 网形设计加密导线点应起闭于CPI、CPII控制点构成附合导线或导线网，因支导线 缺乏必要的检核条件，不得采用支导线进行控制点的加密。(2) 精度要求应按四等导线测量的技术要求进行施测，设计测角中误差为士2.5 。(3) 导线水平角观测技术要求控制点等级仪器等级测回数半测回归零差2C较差同一方向各测回较差四等DJi46 9 6 DJ268139 (4)距离测量技术要求距离应往返各观测2测回，并应进行气象改正，加、乘

10、常数改正，投影改(5)平差计算以经过复测确认正确无误的 CPI、CPII控制点为固定点，采用严密平差 计算。3、水准点加密测量技术要求3.1水准点加密精度要求为满足线下工程变形监测的需要，水准点加密亦按二等精密水准测量的 技术要求进行施测，设计每公里高差中数的偶然中误差为士1mm。3.2二等水准测量作业注意事项(1) 二等水准测量使用的水准仪硬件要求等同于二等水准点施工复测。(2) 二等水准测量作业前应对水准仪的i角进行检查，i角不应大于15， 否则应进行校正。(3) 测量过程中应使用尺垫立尺，扶尺时应使用尺撑，使水准尺上的气 泡居中，水准尺竖直。(4) 水准测量观测时，应按奇数站后一前一前一

11、后、偶数站前一后一后 前的观测顺序进行，每一测段应为偶数测站。(5) 由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置。(6) 晴天观测时，应给仪器打伞，避免阳光直射。(7) 组往返测宜安排在不同的时间段进行。3.3平差计算(1) 观测读数和记录的数字取位：使用DS05或DS1级仪器应读记至 0.05mm,使用电子水准仪应读记至 0.01mm,平差成果取值至 mm。(2) 水准测量作业结束后，应对外业观测数据进行各项指标检查，各项 指标应满足下表要求水准测 量等级每千米偶 然中误差M (mm)每千米全 中误差Mw(mm)限差(mm)已测段 高差之差往返测 不符值附合或环 线闭合差相邻点咼 差重复性测 量

12、的高差二等 1.0 2.06丽4、用4仆4仆4们表中：M = i355-1 一4n _L1 WW355-2.N IL L式中：测段往返高差不符值(mm);L测段长或环线周长(km);n测段数；W水准路线经过各项修正后的环线闭合差(mm)；N水准环数。(3) 每条水准路线当按测段往返测高差较差或附合路线的环线闭合差计算和高差中误差M或高差中数的全中误差 Mw超限时，应先对路线上闭合差较大的测段进行重测。(4) 各项限差满足要求后，以经过复测确认正确可靠的设计单位水准点为固定数据进行严密平差计算。四、设计图纸的复核1、平面线位的复核应根据设计单位提供的曲线要素表、交点计算表、断链表复核线路逐桩坐标

13、，应特别注意对断链桩坐标的复核；并对涉及到曲线要素、断链里程的所有设计图纸进行核对，所有图纸的线位数据应一致。2、纵断面纵坡数据的复核应对纵断面设计高程数据进行复核，并对变坡点里程进行核对，并对涉 及到纵断面高程数据的所有设计图纸进行核对，所有图纸的里程、纵坡、高 程数据应一致。3、复核发现设计数据有不符之处时，应进一步核实，并及时与设计单位 联系解决。五、施工放样1、线形计算1.1平面线形的坐标计算（1）不等长缓和曲线要素计算在铁路曲线测设中，线路曲线一般是由相等的两条缓和曲线中间加一个圆曲线构成，有时还会出现由两个不等长的缓和曲线中间加一个圆曲线构成 的特殊情况，如下图。曲线偏角为a,缓和

14、曲线长分别为lo1、& ,圆曲线半径为R,曲线要素计算如下。3m1 =113丨02l0222240Ri214 l01l 0124R2688R3l 2l 4l02l0224R2688R31012l012240 RP1P2m2(R P1)眄=m1.(P2 - P1)siP1HYJD0YHPm2二 m2(RP2)tg二.(P1 - P2)2 sin :lol 1802R二 RL 01 102(bo为Ka，回旋曲线终点B的曲率为订，其里程为Kb。XAY为测量坐标系，xAy为以A点切线为X轴的局部坐标系由于回旋线上里程为K的各点曲率半径R与该点离回旋线原始起点的长度li成反比，即有：RH（c为常数）根据

15、上式，回旋线上里程为Ki点的曲率为A_ A (&Kb -KaKa)当曲线右偏时，匚、b取正；当曲线左偏时，匚、b取负。d 丄dldiiA（Ki -心）啦R2兀回旋线上任一点的切线方位角 二一 a *AZ -心）1802兀当=0，订=0时，一 =0，则i，上式变为计算直线段上任意点切线方位角的计算公式；当 订二丄时，几二丄，上式代表圆曲线上任意点切RR线方位角的计算公式。由此可见，只要知道了曲线起终点的曲率、里程及起 点的切线方位角，利用上式可以计算任意线形（无论直线、圆曲线、回旋线） 点位切线的坐标方位角。在测量坐标系中有：dX = dlcos： idY = dl sin： il 十-Ka=

16、dl 二 dKj设回旋线起点a点的坐标为（Xa,Ya），则可得回旋线上任意点在测量坐 标系中的坐标：KiX =XA 十 J cossdl“KaK.Y 二Yalin : jdllKa丫 l5X =Xa +|l -厂V 40R lo 丿经推导最后得出缓和曲线即回旋线上任意点坐标的计算公式为Y =Ya2= 90L职lo式中l为所求点至缓和曲线起点之间的曲线长度。lo为整条缓和曲线长度。1.2竖曲线计算线路纵断面是由许多不同坡度的坡段连接成的，坡度变化点称为变坡点， 在变坡点处，相邻两坡度的代数差称为变坡点的坡度代数差。为缓和坡度在变坡点处的急剧变化，便于行车，通常在坡段间以曲线连接，这种连接不同坡段

17、的曲线称为竖曲线。竖曲线有凸形和凹形两种，顶点在曲线之上者为凸形竖曲线；反之称为凹形竖曲线。连接两相邻坡度线的竖曲线， 可以用圆曲线，也可以用抛物线。目前， 我国铁路和公路多采用圆曲线连接，在使 用范围内二者几乎没有差别，下面按圆曲 线推导竖曲线计算公式。按抛物线推导的 公式表达式在形式上与按圆曲线近似计算 公式是相同的。如图：由于在纵断面上只计水平距离和竖直高度，斜线不计角度而计坡度。因 此，竖曲线长与切线长是其在水平面上的投影，切线支距是竖直的高程差， 相邻两坡度线的交角用坡度代数差表示。由于允许坡度的数值不大，可以认为纵断面上的曲折角：一,h七。竖曲线切线长：T二R tg -R (iiJ

18、)2 2竖曲线长度：L二R (i- J)由于很小，故可以认为竖曲线上各点的y坐标方向与半径方向一致，也 认为它就是切线上与曲线上的高程差。从而得(R y)2 二 R2 x22Ry =x2 _y2由于y2与x2相比较，其值甚微，可略去不计。故有2Ry =x22从而竖曲线上任一点的竖距、亠2RT 2竖曲线外矢距：E =一2R算得竖距y后，根据坡度线上各点的高程，就可以计算出竖曲线上的曲线 点咼程。2、桥梁施工放样注意事项2.1桥梁桩基坐标的计算桥梁桩基施工前，必须对各墩台桩中心坐标进行计算和复核，计算桩中 心坐标时应先复核设计图纸中桩基布设的几何尺寸，复核无误后方进行各墩 台桩中心坐标的计算，桩中

19、心坐标应至少由两人独立计算进行复核。桩中心坐标计算时应特别注意梁不等跨时的纵向预偏心，另外，梁在曲 线上时，还应考虑曲线偏距 E。桩中心坐标成果应打印成册供现场施工放样使用，施工过程中遇到桩基 布置变更设计时应及时对相应的桩中心坐标进行更正。2.1梁与墩台的布置及纵横十字线的放样(1) 桥梁在曲线上的布置形式有两种，切线布置和平分中矢布置。梁按 切线布置时，桥梁工作线为曲线的切线，梁按平分中矢布置时，桥梁工作线 与曲线切线内移该跨曲线矢距的一半重合，梁一般采用平分中矢布置，只有 曲线半径很大的个别情况使用切线布置。(2) 墩的布置形式有两种，平行布置和扇形布置。平行布置指所有墩的 横向十字线互

20、相平行，扇形布置指墩的横向十字线按扇形辐射布置，墩一般 采用扇形布置，只有曲线半径很大的个别情况使用平行布置。(3) 墩台纵横十字线的放样墩台放样时，应按设计图纸指定的布置形式进行放样计算，扇形布置墩 的横向十字线为相邻两跨桥梁工作线的分角线，而非法线，梁在圆曲线上等 跨情况下二者相同，当梁不全在圆曲线上和不等跨情况下二者严格地讲是不 相同的，当曲线半径很大，二者差别很小时才可以用法线代替墩的横向十字 线。台的横向十字线为台的胸墙线方向。（4）施工放样应注意的事项 、不同投影带分带处理论中线衔接复核施工放样应采用施工工程坐标系坐标，各投影分带范围内应采用各自投 影分带的坐标进行放样，不得混淆使

21、用。由于投影分带处控制点坐标、逐桩坐标坐标系不同，必须对理论中线的 衔接进行复核，确保不同分带理论中线衔接正确。分带处中线的衔接复核可 采用坐标转换进行理论复核，并采用不同投影带坐标分别放样投影带交界段 同一里程中线桩进行现场核实，至少应放样3个中线点复核，相邻点间距应大于100m,由两个不同坐标系放样的中线误差如不能满足线路中线点位精度 要求，应进一步核实，若确认分带处理论中线衔接有误，应及时与设计单位 联系解决。 、测量方法的选择桥梁墩身放样和日常施工放样应采用全站仪极坐标法，采用极坐标法放 样时应置镜不同控制点放样同一个点进行复核。墩台桩基施工采用GPS RTK放样时，必须利用至少3个平

22、面控制点进行 点校正，点校正结束后应查看点校正残差，防止点校正时产生粗差，点位中 误差和点位复核要求应符合客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定（铁 建设2006189号）的相关规定桥梁桩位放样完毕可实际丈量桩间距进行复核。 、其它注意事项每次放样前，应采用检测相邻三个控制点间距离和角度的方法对放样所 使用的已知坐标点进行常规检测，确认桩点、资料无误后放可进行后续的放 样工作。对于大桥、特大桥、长大隧道等重点工程的施工控制点，应定期或不定 期对控制点进行复核，春季解冻后和雨季结束后都应对重点工程的施工控制 点进行全面复核。 施工放样必须执行测量双检制度，所有放样数据的计算必须进行复核。六、高程上

23、桥测量地面二等水准点高程无法直接传递到桥面 CP皿控制点上时，应将水准点 引测至桥面与地面间高差较小的地方进行 CP皿控制点高程上桥测量。1、常规测量方法高程上桥测量采用悬挂铟钢带尺进行高程传递，铟钢带尺的刻划应与相 应水准标尺的刻划一致，上桥测量的高差应进行水准尺零点差改正、温度改 正、检定的尺长改正。2、三角高程测量方法采用不量仪器高、棱镜高的三角高程测量方法进行控制点上桥测量，测 量使用的全站仪测角精度不低于 T、测距精度不低于2mm+2ppmD。将后视棱镜架设在引测水准点上，并固定棱镜高度，全站仪架设在距离 引测水准点不大于iom勺地方，观测后视点的距离和垂直角，后视点观测完成 后，将

24、后视点棱镜保持高度不变移至桥墩高程控制点上作为前视点观测距离和垂直角，测量过程中应保持仪器稳定，棱镜高度不变，否则应重新安置仪器 并重新观测。每个测站要采用不同仪器高度测量 2次，2次测量的高差互差应 小于士 1mm测站至后视点的计算高差反号与至前视点的计算高差之和即为后视水准 点与前视点之间的高差，计算时不考虑仪器高和棱镜高度。不量仪器高、棱镜高三角高程测量外业观测技术要求应符合下表的规定。上桥视线 长度（m距离测量测回数距离每测回 读数次数距离测量 测回互差（mn）竖直角 测回数竖直角测回 互差（）测回间指标差 互差（） 100242457参照上海市测绘院与同济大学在上海市磁悬浮快速列车轨

25、道梁高程传递 施工中的实践，采用不量仪器高的三角高程测量方法进行控制点上桥测量，当上桥视线长小于100m,竖直角小于28的情况下，采用该方法将地面高程传递 到桥梁上的高程测量中误差可达到士 1mm的精度。（参考文献：张仰 燖等“不 量仪器高、棱镜高的三角高程测量”测绘通报 2002年9期）三角高程测量计算取位距离（mm）竖直角（）气温（C）气压（Pa）记录计算记录计算记录记录0.10.10.10.10.21七、边长投影归算外业观测的边长值往往是地表测边两端点平均高程面上的水平距离，而 内业计算时，还要根据采用坐标系的不同，将实测边长投影到相应的坐标平 面，才能进行坐标计算和平差处理。在铁路隧道

26、或者桥梁施工控制网中，一般以测区线路平均纵断面高程作 为控制网平差计算的投影面；而公路测量中，往往采用高斯投影面或者抵偿 高斯投影面作为导线平差的基准面。1、边长归算到测区平均高程面V 边长改正数（m）容（mm）S 水平距离观测值（m）Hp 测区平均高程面（m）Hm 测距边两端点平均高程(m)R 地球平均曲率半径取 6371（km）D观测平距S归算到测区平均高程面上的距离。2、边长归算到高斯投影面H mhm(mm)Ym22R2(m)D = SV21000(m)S 水平距离观测值（m）Vi 归算到参考椭球体面上的边长改正数（m）V2 由参考椭球体面上归算到高斯投影面上的边长改正数（m）Hm 测距

27、边两端点平均高程（m）hm 测区大地水准面高出参考椭球面的高差（m）坐标去掉Ym 测距边两端点距中央子午线的垂直距离的平均值（两端点Y带号减去500km后的平均值）（km）R 地球平均曲率半径取 6371（km）D观测平距S归算到高斯投影面上的距离-19 -26 -3、边长归算到抵偿高斯投影面V“ _s Hm hm -H抵(mm)RVs Ymt(m)2r2 丿d = s v2(m)1000s 水平距离观测值(m)Vi 归算到抵偿面参考椭球体面上的边长改正数 (m)V2 由抵偿面参考椭球体面上归算到高斯投影面上的边长改正数(m)Hm 测距边两端点平均高程(m)hm 测区大地水准面高出参考椭球面的

28、高差(m)Ym 测距边两端点距中央子午线的垂直距离的平均值(km)R 地球平均曲率半径取 6371(km)d观测平距S归算到高斯投影面上的距离。八、测量仪器的日常检验1、对中杆倾斜的校正如图，将垂球悬高在某一合适高度的 0处固定位置，放下垂球线，待垂 球稳定后，在垂球正下方的地面上设一个清晰的点位标记 P,使P点与垂球固 定点0在一条铅垂线上，将对中杆在 P处对中整平，将垂球沿固定点 0升起 至对中杆觇牌顶部，如果对中杆存在倾斜误差，则垂球顶点与觇牌顶部中心O不重合，偏差量就是对中杆的倾斜误差，调整对中杆支架，使垂球顶点与觇牌顶部中心重合，这时，对中杆的 圆水准器气泡将不居中，调整圆水准器螺丝

29、使气泡居中，则对中杆倾斜误差得到校正。由于本方法采用悬高的垂球来指挥对中杆 保持铅直，因此称为对中杆倾斜误差的悬高垂球校正法。这种方法的特点是 校正对中杆无须使用经纬仪，只需一个垂球，由一名技术员操作即可，校正 方法直观、简单，便于野外操作。2、水准器的校正（1）管水准器的校正将管水准器在一个方向严格整平以后， 旋转180,水准气泡如果向一侧 偏移超过1格则必须进行校正，先用脚螺旋调整偏离距离的一半长度，然后 调整水准器调整螺丝，将水准气泡调至居中，然后将仪器重新整平在各个方 向进行检查，反复调整至满足要求。在野外观测时，如不方便校正，可以在每次整平时将水准气泡调回偏离 值一半的位置，以消除水

30、准管轴与竖轴不平行的影响。（2）圆水准器的校正先用管水准器将仪器整平，如果圆水准器气泡发生偏离，然后直接调整 圆水准器调整螺丝将圆水准器气泡居中。3、对点器偏心的校正（1）对点器偏心的检验将对中器在一个方向对中（无需整平），旋转对中器180，如果对中器 偏离目标大于1mm则需要对其进行校正。（2）校正方法打开对点器目镜保护圈，用脚螺旋调整偏离值的一半，然后对目镜十字 丝的上、下、左右四个固定螺丝进行调整，将目标调整至对中，调整螺丝时 必须遵循先松后紧，边松边紧的原则，以防止一侧螺丝旋的过紧或一侧螺丝 旋的过松。反复进行校正，只至消除对点器偏心误差。结束语本讲义内容为个人工作经验，由于本人的水平和知识层次不足