应用工程测量学

1、0 绪论工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的学科。内容：按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段，工程测量分为工程勘测、施工测量和安全监测。按服务对象分为：建筑工程测量、线路工程测量、水利工程测量和矿山测量。按测量任务划分：图形测绘、工程控制网布设、施工放样、变形监测。特点：控制测量有不同的精度要求(工程测量控制网的精度取决于工程建设的性质，一般其精度远高于测图控制网的精度)，工程测量有专用的测量仪器并且其控制点的点位及标志的构造有其特殊之处，工程测量较之常规测量时间性强数据多作业环境复杂等。1工程施工放样的基本方法及精度分析施工放样的任务是

2、将图纸上设计的建(构)筑物的平面位置和高程设计要求，以一定的精度在实地上标定出来，作为施工的依据。又称测设。内容：1施工放样前建立施工控制网2建(构)筑物的施工放样工作3检查验收工作4变形监测工作。原则：从整体到局部，先控制后细部。建筑限差是指工程建(构)筑物竣工之后实际位置对于设计位置的极限偏差。基础竣工中心线必须进行复测，两次测量较差不大于5mm，埋设有中心标板的重要设备基础其中心线由施工中心线引测同一中心标点的偏差不应超过±1mm。同一设备基准中心线平行误差或同一生产中心线的直线精度不应超过±1mm。精度分配原则：等影响原则、忽略不计原则：当控制点误差所引起的误差m1

3、为放样点位总误差的0.4倍时则m1使放样点为总误差仅增加10%,控制点误差对放样点位不发生显著影响设计允许总误差,允许测量工作的误差1,施工产生的允许误差2,允许加工制造产生的误差3。影响1的主要误差来源是工程控制网建立的误差及细部放样误差(包括角度、距离放样误差或点位的放样误差)。距离放样：一般方法：已知点A开始沿给定方向用钢尺量出已知距离D定出B点，在起点A处改变读数按同法定出B，在限差内取B和B的中点。精确方法：加上尺长、温度和高差三项改正。方向与角度放样：OA已知方向，测设水平角。盘左瞄准A点旋转在视线方向定出B1点，盘右重复定出B2点，取B1和B2中点B，AOB为测设角直接放样平面点

4、位：直角坐标法、极坐标法、角度交会法、距离交会法归划法放样：先放样一个点作为过渡点，测量该点与已知点之间的关系，把测算得的值与设计值比较得差数，最后从过渡点出发修正这一差数，把放样点规划到更精确的位置上去。放样距离:设置过渡点B精确丈量距离AB加各项改正数得精确距离S,S=S-S从B向前或后修正S得到所求B点。放样角度:直接放样法放样角度得过渡点P精确测量BAP=并概量AP长度S, 从P开始在AP垂直方向上归化一个可得到待求点P放样直线:测小角:直接放样法设过渡点P概量AP=S1,经纬仪架A点(小角点)测量BAP=计算归化值并于实地归化得P点。测大角:经纬仪架过渡点P测大角APB=归化值放样点

5、位:直接放样法放样过渡点P经纬仪架A,B点精确测量PAB=ABP=利用和A,B两点坐标按前方交会公式计算P坐标(x,y) 图解放样法:高程放样：已知高程点A其高程为HA，在A和B点中间安置水准仪读A点标尺读数为a，则仪器的视线高程为Hi=HA+a,待放样点B的水准尺读数应为b=Hi-HB，将水准尺紧靠B点木桩侧面上下移动直到吃上读数为b时沿尺底画一横线，此线即为设计高程HB位置。坡度放样：根据坡度和水平距离D算出B点高程HB=HA-D。按已知高程法把B点设计高程测设到木桩上，AB两点连续坡度为设计坡度。2工程控制网的布网理论施工控制网特点:控制的范围小、控制点密度大、精度要求高,使用频繁,控制

6、网的坐标系与施工坐标系一致,受施工干扰大,控制网投影到特定的平面,易于恢复和重测,有时分两级布网、次级网可能比首级网的精度高。质量标准:精度准则(总体精度、局部精度)可靠性准则(多余观测量,内部可靠性,外部可靠性)费用准则。优化设计:零类设计(基准设计)类设计(图形设计)类设计(观测精度设计)类设计(已有网改造)3工程建设中地形图的测绘水下地形图测绘:反映水下地物地貌的地形图称为水下地形图，用陆地高程系统描述水下地面点的竖向位置。特点:1控制点无法建立在测图区域内,大都设在岸上或水域中的岛屿上2必须借助船才能到达测点位置3一般情况下水下地形特征在水面上不能用肉眼直接看到，所以碎部点(测点)测量

7、时只能大致均匀布点4水下很少遇到地物,只是测绘等高线(等深线)即测量内容较少5每个测深点的平面位置和高程一般由不同仪器不同方法测定。水下地形测量的测点定位:传统方法(光学仪器经纬仪定位,采用前方交会法定位无线电定位)全站仪定位(按极坐标法定位):全站仪安置在岸上已知点,利用另一已知点定向,而镜站设在船上测探装置的统一铅垂线上,到预定点发出指令让测站同步观测,坐标存如全站仪中GPS RTK定位:GPS与数字探测仪组合数字水下地形测量系统;差分GPS水下立体定位系统水底高程测量:Hp=Hs-Sp(Hs水面的高程水位观测站;水深测深杆,测深绳;回声测深仪)水下地形测量作业方案:1水下地形控制测量(与

8、水上定位方法有关,控制点架设GPS基准站或全站仪测站,高程系统应于原有资料一致)2探测线(探测点)的布设(探测线一般与河流主流或岸线垂直,河道转弯处,可布设成扇形,还可以呈辐射状；探测点沿测深断面线间距0.6 0.8cm) 3水位观测4水下地形图测绘(水下地形图测绘,河道横断面测量,河道纵断面图编绘)4建筑施工测量场地平整测量:标定场地轮廓(点位放样)在平整场地范围内布点(方格网状、沿一系列断面线)用水准仪测定各桩点的高程确定各桩点的设计高程(加权平均值法-平面,倾斜)确定各桩点的工作标高计算挖、填土石方量(反复调整计算)绘制挖填分界线放样挖填分界线及填挖高度施工平面控制网:各系统的控制网不是

9、强制的附合在厂区施工控制网上,而是根据厂区施工控制网放样的各系统的主要中心线为基础建立的。分级布网:不存在一般测量控制网的精度梯度关系。平面控制网的形式:建筑方格网、厂房矩形网建筑方格网的建立:定义:布置成正方形或矩形格网形式的施工控制网；原则:从整体到局部1主轴线的测定:布设形式一,L,十,T字形四种;方法:根据建筑红线测设主轴线;根据测量控制点测量主轴线时可采用极坐标法和交会法,一条主轴线上主轴点不少于三;用测大角归化调整2施工坐标系与测量坐标系的换算3放样细部方格点:直接法和归化法(直接法在控制点处架仪器利用角度交会距离交会等放样细部方格点;要求精度较高时先用直接法设过渡点然后计算归化值

10、进行归化放样)施工高程控制网:分两级。首级等水准网控制整个建筑场地,与国家等水准点进行联测。次级等水准,据施工放样的需要分区加密民用建筑施工测量:1定位(点位放样)建筑物外廓各轴线交点(角桩)测设在地面上。方法：根据建筑红线、建筑基线或建筑方格网定位根据原有建筑物定位根据测量控制点定位。2轴线放样(点位放样)建筑物各轴线上的中心桩3轴线恢复方法(轴线控制桩和龙门板)建筑施工测量:1基槽开挖边线放线(基础剖面图的设计尺寸)2基础开挖深度控制(水平桩)3垫层施工放样(垫层标高桩)4基础放样(投测轴线,并弹设墙中心线和基础边线)厂房柱列轴线与柱基施工测量:厂房柱列轴线放样:根据厂房平面图上所注的柱间

11、距和跨距尺寸,用钢尺或测距仪沿矩形控制网各边量出各柱列轴线控制桩位置,并打入大木桩,桩顶用小钉标出点位柱基定位和放线:1柱基定位(交会法点位放样)2定位木桩设置(在基础开挖边线以外，比基础深度大1.5倍的地方)3基础放线柱基施工测量:1基坑开挖深度的控制2杯形基础立模测量厂房预制构件安装测量:柱子安装测量:基本要求：柱子中心线应与相应的柱列轴线一致,其允许偏差为±5mm。柱身垂直允许误差为当柱高5m时为±5mm。准备工作:柱基弹线:顶面投测柱列轴线,放样0.600m的标高线柱身弹线:柱中心线、±0.000和0.600m的标高线杯底找平。安装测量:吊装、对齐:使柱子

12、三面的中心线与杯口中心线对齐（正）高程检测:柱子立稳后,立即用水准仪检测柱身上的±0.000m标高线,容许误差±3mm（高）竖直检测:（直）吊车梁安装测量:准备工作:确定吊车梁顶面标高a.放样柱上水准点高于牛腿面设计高程的常数,调整牛腿面高程b.确定吊车梁顶面标高线根据柱子上的±0.000m标高线测量,作为调整吊车梁面标高的依据吊车梁上弹设吊车梁中心线:在吊车梁的顶面和两端面上,用墨线弹出梁的中心线牛腿面上弹设吊车梁中心线:根据设计轨道间距,在地面上测设出吊车梁中心线,在地面设立经纬仪,固定照准部抬高望远镜,即可将吊车梁中心线投测到每根柱子的牛腿面上,并墨线弹出梁

13、的中心线安装测量:校正:在地面上从吊车梁中心线向厂房中心线方向量出长度a得到平行线AA和BB在平行线一端点安置经纬仪固定照准部抬高望远镜进行测量当视线正对准尺上a米刻划线时,尺的零点应与梁面上的中心线重合高程测量:然后将水准仪安置在吊车梁上,每隔3m测一点高程,并与设计高程比较高层建筑物的施工测量:外控制:1在建筑物底部投测中心轴线位置2向上投测中心线(盘左盘右)3增设轴线引桩内控制:1在底层布置矩形或+字形控制网并转测至建筑物的±00面2在±00层平面适当位置设置与轴线平行的辅助轴线3进行轴线竖向投测(吊线坠法、激光垂准仪法)高程传递:悬挂钢尺法:将钢尺零端朝下悬挂于大楼

14、侧面,用水准仪架设在底层,后视底层1m线,前视钢尺;然后水准仪搬至楼上某层,后视钢尺,前视水准尺,并根据该层的设计标高就可计算和放样出该层的1m线。全站仪天顶测距法:将全站仪架在底层轴线控制点上,使望远镜水平(竖直角为0)向水准尺读得仪器相对底层1m线的高度,然后使望远镜朝上(竖直角为90°)通过各层轴线传递孔直接向上测距,再用水准仪放样该层的1m线5线路工程测量为各种线路工程勘测设计、施工安装与运营管理阶段所进行的测量工作称线路工程测量铁路新线工程测量：1新线建设程序：勘测设计：方案研究(已有资料,勘测设计任务书)初测(实地选点,插旗,控制网；1:5000-1:20000地形图)纸

15、上定线(选定路线编制纵断面图)定测(将选定的线路测设到实地上去;中线测量,纵横断面测量以及局部的地形测绘)施工设计。施工(施工测量、监测、竣工测量)。运营(安全监测)2新线初测：选点插旗(线路转向点插旗,标出其走向和大概位置)导线测量(沿大旗指导方向选导线点位)高程测量(基平测量：沿线路布设水准点(间隔2km)观测(高程控制) 中平测量：测定沿线各导线点,桩点的高程,用以绘制线路纵断面图和专业调查)地形测量3新线定测:(1)中线测量包括放线和中桩测设两部分:放线是把纸上定线各交点间的直线段测设于地面上,方法:拨角法放线,支距法放线,全站仪极坐标法放线,GPS RTK方法；中桩测设是沿着直线和曲

16、线详细测设中线桩。(2)纵断面测量(与中平测量结合进行)。(3)横断面测量(断面方向的确定直线段、曲线段)4施工测量:线路复测(中线恢复和水准点检验)护桩设置(迅速又准确恢复主要桩点)路基边坡放样(标定路基施工界线,放样边桩)竣工测量(最后确定线路中线位置,作为铺轨的依据;同时检查路基施工质量是否符合设计要求)拨角放线法(极坐标法):根据交点的坐标，预先计算出两交点间的距离及直线转向角,现场进行点放样,定出中线位置。C5C6为初测导线点JD/9,JD/10为实地放出的交点位置JD9,JD10, JD11为图上设计交点位置。在C6及JD10安置经纬仪测水平角和1,量出C6与JD10间的距离,则由

17、此可求出JD10到JD9间的方位角及JD10的坐标。与JD10JD9的方位角及JD10坐标比较即可求出方向闭合差和长度相对闭合差支距放线法:1从地形图上选定一些导线点,用比例尺和量角器量出这些点到纸上定线的距离和角度2放点:临时支距3穿线:转点的直线性调整4延长直线:得到相邻两直线段的交点交点:相邻两直线段在实地测设出来之后,将它们延长即可测设出直线的交点JD。交点定出后应在交点上安置经纬仪实测转角。路基边坡放样:断面法:在较平坦地区,当横断面的测量精度较高时,可以根据填挖高绘出路基断面图,由图上直接量出坡脚(或坡顶)到中线桩的水平距离,根据量得的平距,即可到现地放出边桩。计算法可根据设计的路

18、基填挖高按公式来计算边桩到中线桩的水平距离。试探法先在断面方向上，根据路基中线桩的填挖高度，大致估计边桩1的位置并立水准尺，用水准仪测出1点与中桩的高差h1,用尺量出1点到中桩的水平距离D,据高差h1计算出路堤下坡一侧到中桩的正确平距,若D> D说明边桩的位置在1点外边;当D<D时则在1点的里边曲线测设:曲线要素及主要点里程计算主要点测设详细测设单圆曲线测设:1曲线要素及主点里程计算曲线的要素：R半径转向角T切线长L曲线长E外矢距；主点：ZY直圆点，即直线与圆曲线的接点QZ圆曲线的中点YZ圆直点，即圆曲线与直线的接点曲线元素R设定给出，T=Rtan(/2) L=R/180°E=R(sec(/2)-1)主点里程计算:ZY=JD-T；YZ=ZY+L；QZ=YZ-L/2；(校核)JD=QZ+D/2 (D=2T-L)2曲线主点测设(点位放样)3圆曲线的详细测设(偏角法,切线支距法,弦线支距法,弦线法,弦线偏距法)偏角法:i=i×/2=(c/2R)×(180°/)竖曲线测设:1要素计算及主点测设根据断面设计中的竖曲线半径R以及坡度转折角，得竖曲线长L=R=|i2-i1|，切线长T=L/2 =R