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工程测量应用_图文

工程测量的应用

内容
? 第一章 概 述 ? 第二章 施工测量的基本工作 ? 第三章 线路工程测量 ? 第四章 桥隧工程测量 ? 第五章 建筑物变形观测与竣工总平面图
编绘

第一章 概 述

内容
? 第一节 工程测量的任务与作用 ? 第二节 测量工作的组织原则和程序

第一节 工程测量的任务与作用

?

测量学是研究如何量测地球或地球局部区域的形状、

大小和地表面各种物体的几何形状及其空间位置;并把量

测结果用数据或图形表示出来的科学。根据研究对象和范

围的不同,测量学科主要包括以下几个分支:

?

大地测量学是研究地球的形状、大小和地球重力场测

定的理论,以及在地球表面广大地区建立国家大地控制网

的学科。

?

摄影测量学是研究利用摄影或遥感影像,进行分析处

理,以绘制地形图或获得数字化信息的理论和方法的学科。

?

地图制图学是研究地图的制作、工艺和应用的学科。

?

工程测量学是研究各种工程建设在勘测、设计、施工

和管理阶段中所进行的一系列测量工作的理论和方法的学

科。

? 工程测量学主要任务是:
一、测绘大比例尺地形图(测定) 二、建筑物的施工放样(测设) 三、建筑物的变形观测

第二节 测量工作的组织原则和程序

?

测量工作的组织原则:“从整体到局

部”、“先控制后碎部”的方法是组织测量

工作应遵循的原则,它可以减少误差的累积,

保证测图的精度,而且可以分幅测绘,加

快测图进度。

第二章 施工测量的基本工作

内容
? 第一节 施工测量的基本工作 ? 第二节 点的平面位置放样 ? 第三节 已知坡度直线的放样

第一节 施工测量的基本工作

?

施工放样是按设计的要求将建(构)

筑物各轴线的交点、道路中线、桥墩等

点位标定在相应的地面上。这些点位是

根据控制点或已有建筑物的特征点与放

样点之间的角度、距离和高差等几何关

系,应用仪器和工具标定出来的。因此,

放样已知水平距离、放样已知水平角、

放样已知高程是施工测量的基本工作。

? 一、放样已知水平距离 ? 二、放样已知水平角 ? 三、放样已知高程

第二节 点的平面位置放样

?

点的平面位置放样是根据已布设好

的控制点与放样点间的角度(方向)、

距离或相应的坐标关系而定出点的位置。

放样方法可根据所用的仪器设备、控制

点的分布情况,放样场地地形条件及放

样点精度要求等从以下几种方法中选择

使用。

一、直角坐标法
图1 直角坐标放样点的平面位置

二、极坐标法
图2 极坐标法放样点的平面位置

? 三、角度交会法 ? 四、距离交会法 ? 五、GPS-RTK坐标放样法

六、全站仪坐标放样法

?

全站仪坐标放样法,就是根据放样点的坐

标定出点位的一种方法。仪器安置在测站点上,

使仪器置于放样模式,然后输入测站点、后视

点和放样点的坐标,一人持反光棱镜立在放样

点附近,用望远镜照准棱镜,按坐标放样功能

键,全站仪显示出棱镜位置与放样点的坐标差。

根据坐标差值,移动棱镜位置,直到坐标差值

等于零时,此时,棱镜位置即为放样点的点位。

第三节 已知坡度直线的放样
? 已知坡度直线的放样就是在地面上 定出的直线,其坡度等于已给定的坡度。 它广泛应用于道路工程、排水管道和敷 设地下工程等的施工中。

图3 已知坡度直线的放样
? 已知A点的高程、坡i和距离D,计算B点的高程:

第三章 线路工程测量

内容
? 第一节 概 述 ? 第二节 中线测量 ? 第三节 纵、横断面水准测量 ? 第四节 管道施工测量 ? 第五节 道路施工测量

第一节 概 述
? “线路”是管道、道路、渠道及输 电线路等的总称,在这些线路工程的勘 测设计、施工和管理阶段所进行的测量 工作,统称为线路工程测量。线路工程 测量包括两方面的任务:一是为线路工 程设计提供地形图和断面图;二是进行 线路工程施工测量。

线路工程测量具体内容有:
? (1)中线测量。 ? (2)测量线路的纵横断面图。 ? (3)测绘线路沿线一定宽度的带状地形图,供
设计和施工用。 ? (4)施工测量。 ? (5)测绘竣工图,供日后管理和维修用。

第二节 中线测量
? 一、线路主点的测设 线路主点:城区或厂区的管道、道路及其
他管线经规划设计后,其起点、转折点及终点 (统称为线路主点)。 ? 二、测量线路的转折角 ? 三、设置中桩 ? 四、曲线的测设

第三节 纵、横断面水准测量

?

纵断面水准测量又称为路线水准测量,它

的任务是测定中线上各里程桩(简称中桩)的

地面高程,绘制纵断面图,供线路纵坡设计用。

横断面测量是测定各中桩两侧垂直于中线的地

面高程,绘制横断面图,供线路断面设计、计

算土石方量及施工时边桩放样用。

一、纵断面水准测量

?

纵断面水准测量通常采用附合水准路线的

形式,即从一个水准点开始,测出各整桩和加

桩的高程后,附合到另一个水准点。

二、纵断面图的绘制

?

绘制纵断面图时,以里程为横坐标,高程

为纵坐标。为了更明显地表示出沿线路的地面

高程变化情况,高程比例尺一般比水平距离比

例尺大10~20 倍。

图4 纵断面图

三、横断面水准测量

?

在横断面上应选择地面坡度变化较显著的

点作为断面点。

图5 横断面水准测量

图6 横断面图

第四节 管道施工测量

?

在城市和工业建设中,须要敷设许

多地下管道,如给水、排水、煤气、电

力等。管道施工测量的主要任务,就是

根据工程进度的要求向施工人员随时提

供中线方向和标高位置。下面分开槽施

工和顶管施工两种情况介绍。

一、开槽施工测量
? (一)准备工作 熟悉图纸和现场情况、校核管道中线、加密水 准点。
? (二)管道放线测量 测设施工控制桩、槽口放线。
? (三)管道施工过程中的测量工作 埋设坡度板和测设中心钉、测设坡度钉

图7 开槽施工测量

二、顶管施工测量

?

当地下管道须要穿越铁路、公路、

河流或重要建筑物等障碍物时,为了保

证正常的交通运输和避免大量的拆迁工

作,往往不允许从地面开挖沟槽,此时

常采用顶管法施工。

图 8 顶管施工测量

第五节 道路施工测量
? 道路施工测量的主要工作有测设 施工控制桩、线路坡度放样、路基边 桩测设等。

一、测设施工控制桩
? 由于中线桩在施工中要被挖掉,为 了在施工中控制中线位置,就须要在不 受施工干扰、便于引用、易于保存桩位 的地方,施测施工控制桩。方法有平行 线法和延长线法。

图9 平行线法定施工控制桩 图10 延长法定施工控制桩

二、线路坡度的放样
? 根据纵断面图上各中线桩点的设计 高程,在现场利用水准仪后视附近水准 点,用视线高测出各桩顶高程,桩顶高 程减去该桩设计高程,就得到该桩的填、 挖高度,并用油漆注于桩上。

三、路基边桩的测设
? 路基的基本形式是路堤(填方路基) 和路堑(挖方路基) 。路基施工前,应 把路基边坡与原地面相交的坡脚点(或 坡顶点)定出来以便施工,测设路基边 桩的方法有图解法和解析法。

第四章 桥隧工程测量

内容
? 第一节 桥梁工程施工测量 ? 第二节 隧道工程施工测量

第一节 桥梁工程测量
? 一、概述
桥梁工程测量主要包括桥位勘测和桥梁施工测量 两部分。 1.桥位勘测
桥位勘测的目的是为选择桥址和为桥梁设计提供 地形、水文地质等资料。
桥位勘测的主要工作包括桥位控制测量(平面控制 测量和高程控制测量)、桥位地形图测绘、桥轴线纵断 面测量、桥轴线横断面测量、水文地质调查等。

? 2.桥梁施工测量
桥梁施工测量的内容主要包括桥轴线长度的测定、 高程控制测量、桥墩台的测设等。桥梁施工测量的任 务是:
(1)根据桥梁设计的要求和施工详图,遵循从整体 到局部的原则,先进行控制测量,再进行细部放样测 量。
(2)将桥梁构造物的平面和高程位置,在实地放样 出来。
(3)为不同的施工阶段提供准确的设计位置和尺寸, 并检查其施工质量。

二、桥位控制测量
? (一)平面控制侧量 桥位平面控制测量主要用以确定桥轴线的
位置和长度。桥梁轴线的位置是在桥位勘测设 计时根据线路的走向、地形、地质、河床等情 况选定设计的,在施工前必须准确无误地在实 地标定出来,并测出桥轴线的长度。

? 1.桥位平面控制测量的等级与精度要求
? 2.桥位平面控制网的建立 桥位平面控制网的建立方法主要有三角测
量、边角测量或GPS测量,常用桥位控制网的 图形为双三角形、大地四边形和双大地四边形。

? (二)高程控制测量
桥位高程控制网应采用水准测量的方法建立。水 准点应埋设在桥址附近安全稳固、便于观测的位置, 桥址两岸至少应各设一个水准点;引桥较长时,应适 当增设。对于地质条件较差或易受破坏的地段,应加 设辅助水准点或明、暗标志。
当水准路线跨越江河,视线长度在200m以内时, 可用一般水准测量方法进行测量。但在测站上应换一 次仪器高度,观测两次。两次高差之差应不超过7mm, 取两次结果的中数作为河流两岸两点间的高差。

三、桥墩台的测设

?

在桥梁墩、台施工测量中,最主要的工作

是准确地定出桥梁墩、台的中心位置。桥梁墩

台中心测量的测定常采用角度交会法和极坐标

法。

1.角度交会法

桥梁墩台的中心位置可用电磁波测距仪测 设。如果没有测距仪,可用角度交会法测设墩 台位置。

2.极坐标法
极坐标法一般采用全站仪测设,最好是将仪器安 置在一个桥轴控制桩上,瞄准另一端的桥轴控制桩作 为定向,以保证墩台中心位于桥轴线上。
无论用什么方法测设墩台,仪器使用前都应按规 范要求严格检验与校正;用极坐标法测设时,最好使 用双轴补偿的全站仪,测量时应注意打开双轴补偿器; 测量观测时的大气温度与压力一并输人全站仪,以便 仪器自动对距离施加气象改正。

第二节 隧道工程测量
? 一、概述
1.隧道勘测的工作内容 隧道勘测的工作内容主要包括:隧道方案的核查与
落实、隧道洞顶及连接路线定测、横断面测量、洞外 控制测量、高程控制测量、地形测量、水文地质调查 等。

2.隧道施工测量的任务 隧道施工测量的主要任务如下: (1)地面控制测量:在地面上建立平面和高程控制网; (2)联系测量:将地面上的坐标、方向和高程传到地
下,建立地面地下统一坐标系统; (3)地下控制测量:包括地下平面与高程控制测量; (4)隧道放样测量:为指导开挖及衬砌,需根据隧道
设计要求进行中线测设和高程放样测量。

3.隧道施工测量基本规定
(1)隧道工程施工前,应熟悉隧道工程的设计图纸, 贯通误差的要求,进行隧道测量控制网的设计。
(2)隧道工程的相向施工中线在贯通面上的贯通误差 并根据隧道的长度、线路形状和对不应大于相应的规 定。
(3)隧道控制测量对贯通中误差的影响值,不应大于 相应的规定。

二、隧道洞外控制测量
? 洞外控制测量主要是对施工隧道进行定位、 定向和控制。 (一)洞外平面控制侧量 1.洞外平面控制测量的等级

2.洞外平面控制网的建立 隧道洞外平面控制网的建立,应符合规定。
3.洞外平面控制测量方法 隧道洞外平面控制测量常采用导线测量法与
GPS法。

? (二)洞外高程控制测量
1.洞外高程控制测量的等级
2.洞外高程控制测量方法 隧道洞外高程测量一般采用水准的测量方法。水
准测量的等级,取决于隧道的长度、隧道地段的地形 情况等。

三、隧道竖井联系测量
? (一)竖井联系侧量的平面控制
竖井联系测量的平面控制是通过竖井根据地面控 制网将坐标和方位角传递到地下坑道的测量工作,也 叫竖井定向测量或竖井定向。竖井联系测量的平面控 制宜采用光学投点法、激光准直投点法、联系三角形 法或陀螺经纬仪定向法;对于开口较大、分层支护开挖 的较浅竖井,也可采用导线法(或称竖直导线法)。 1.投点法 2.联系三角形法 3.陀螺经纬仪定向法

? (二)竖井联系侧量的高程控制
竖井联系测量高程控制的任务是把地面点的高程 传递到井下的高程起始点,使井上、下为同一高程系 统。竖井联系测量的高程控制,宜采用悬挂钢尺或钢 丝导入的水准测量方法。
1.悬挂钢尺法
2.钢丝导入法

四、隧道洞内控制测量

?

隧道洞内控制测量的目的是为隧道施工测量提供

依据。洞内控制测量包括平面控制和高程控制。平面

控制采用导线测量、高程控制采用水准测量。

(一)洞内平面控制侧量

1.洞内平面控制测量的等级

2.洞内平面控制网的建立

3.洞内导线的分级布置

(二)洞内高程控制测量

1.洞内高程控制测量的等级

2.洞内水准点的设置

五、隧道洞内施工测量
? 隧道洞内施工测量,应符合下列规定:
(1)隧道的施工中线,宜根据洞内控制点采用极坐标 法测设。当掘进距离延伸到1-2个导线边(直线不宜短 于200m,曲线部分不宜短于70m)时,导线点应同时延伸 并测设新的中线点。
(2)当较短隧道采用中线法测量时,其中线点间距, 直线段不宜小于100m,曲线段不宜小于50m。

? (3)对于大型掘进机械施工的长距离隧道, 宜采用激光指向仪、激光经纬仪或陀螺仪导向, 也可采用其他自动导向系统,其方位应定期校 核。
(4)隧道衬砌前,应对中线点进行复测检查 并根据需要适当加密。加密时,中线点间距不 宜大于10m,点位的横向偏差不应大于5mm。

第五章 建筑物变形观测与 竣工总平面图编绘

内容
? 第一节 概 述 ? 第二节 建筑物沉降观测 ? 第三节 建筑物倾斜观测 ? 第四节 建筑物水平位移和裂缝观测 ? 第五节 竣工总平面图的编绘

第一节 概 述
? 建筑物的变形观测,随着高大建(构)筑 物的不断兴建,越来越受到人们的重视各种大 型的建(构)筑物,如水坝、高层建筑、大型 桥梁、隧道在其施工和运营过程中,都会不同 程度出现变形。这些变形总有一个由量变到质 变的过程,以致于最终酿成事故。因而及时地 对建(构)筑物进行变形观测,掌握变形规律, 以便及时分析研究和采取相应措施是非常必要 的。同时也为检验设计的合理性,为提高设计 质量提供科学的依据。

一、建筑物产生变形的原因
建筑物发生变形的原因主要有两方面: 一是自然条件及其变化,即建筑物地基的 工程地质,水文地质及土壤的物理性质等; 二是与建筑物本身相联系的原因,即建筑 物本身的荷重,建筑物的结构,型式及动荷载 (如风力、震动等)。 此外,由于勘测、设计、施工以及运营管 理等方面工作做得不合理还会引起建筑物产生 额外的变形。

? 所谓变形观测:就是用测量仪器或 专用仪器测定建(构)筑物及其地基在 建(构)筑物荷载和外力作用下随时间 变形的工作。 “变形”是一个总体的概 念,包括地基沉隆回弹,也包括建筑物 的裂缝、位移以及扭曲等。

二、变形观测的精度要求及内容
? 变形观测的精度要求,取决于工程 建筑的预计允许变形值的大小和进行 观测的目的。若为建(构)筑物的安 全监测,其观测中误差一般应小于允 许变形值 1/10~1/20;若是研究建 (构)筑物的变形过程和规律,则精 度要求还要高。

变形测量的等级划分及精度要求

? 变形观测的内容:建(构)筑物的沉 降观测、倾斜观测、水平位移观测、裂 缝观测和挠度观测等。

第二节 建筑物沉降观测

?

建筑物沉降观测也称为垂直位移观

测,它是根据水准基点定期测出设置在

变形体上的变形点的高程变化值。建筑

物的沉降观测宜采用几何水准或液体静

力水准测量方法。

一、水准基点及沉降观测点的布设
? (一)水准基点的布设和要求 水准基点是垂直位移观测的基准,
因此,水准基点应设在建筑物变形影响 范围之外,距变形观测点20~100m之间, 保证稳固不变,并永久保存,不受施工 影响的安全地点。

? (二)沉降观测点布设和要求
观测点布设在变形体上,并能正确 反映其变形有代表性的特征点。点的位 置和数量应根据地质情况、支护结构形 式、基坑周边环境和建(构)筑物荷载 情况而定。高层建筑物应沿其周围每隔 10~20m设置一点,房角、纵横墙连接处 以及沉降缝的两旁,工业厂房可布置在 基础柱子、承重墙及厂房转角处。

图11 沉降观测点形式

二、沉降观测

?

沉降观测就是根据水准基点定期进

行水准测量,测量出建筑物上观测点的

高程,从而计算其下沉量。对于高层建

筑、深基坑开挖、桥梁和水坝的沉降观

测,通常采用精密水准仪,按国家二等

水准测量的要求进行施测,将各观测点

布设成闭合或附合水准路线联测到水准

基点上。

三、沉降观测的成果整理
? (一)成果整理 观测工作结束后,应及时检查和整理外业观
测手薄,确认无误后再进行内业计算。 ? (二)计算沉降法
第一次观测后,经过计算,就对各个沉降观 测点赋予了一个起始值(相当于一个基准) ,在 以后每次观测结束后,都可以根据基准点高程算 出各观测点高程,然后分别计算各观测点相邻两 次观测的沉降量(本次观测高程减去上次观测高 程)和累积沉降量(本次观测高程减去第一次观 测的起始值)并将计算结果中。

沉降量观测记录表

? (三)绘制沉降曲线
为了更形象地表示沉降、荷重、时 间之间的关系,可绘制荷重、时间、沉 降量关系曲线图,如图8所示。时间—沉 降量关系曲线是以沉降量为纵轴,时间t 为横轴,根据每次观测日期和相应的沉 降量按比例画出各点位,然后连接各点, 构成s-t曲线图。

图12 沉降曲线

第三节 建筑物倾斜观测

?

建筑物主体倾斜观测,就是测定建

筑物顶部相对于底部或各层间的水平位

移量,分别计算整体或分层的倾斜度、

倾斜方向以及倾斜速率。对具有刚性建

筑物的整体倾斜,亦可通过测量顶面或

基础的相对沉降间接确定。

一、倾斜观测方法
? (一)投点法 所谓投点法就是根据经纬仪的视准
轴绕横轴旋转的竖直面原理将高层建筑 物上的变形点(倾斜点)投影到低点 (作为固定点),从而求得偏距,确定 其倾斜度。

图13 方体倾斜观测

? (二)倾斜仪观测法
常见的倾斜仪有水准管式倾斜仪、 气泡式倾斜仪和电子倾斜仪等。倾斜仪 一般具有能连续读数、自动记录和数字 传输等特点,有较高的观测精度,因而 在倾斜观测中得到广泛应用。

? (三)激光铅垂仪法
激光铅直仪法是在顶部适当位置安 置接收靶,在其垂线下的地面或地板上 安置激光铅直仪或激光经纬仪,按一定 的周期观测,在接收靶上直接读取或量 出顶部的水平位移量和位移方向。

第四节 建筑物水平位移和裂缝观测
? 一、建筑物水平位移观测 建筑物水平位移观测就是测量建筑
物在水平位置上随时间变化的移动量。 为此,必须建立基准点或基准线,通过 观测相对于基准点或基准线的位移量就 可以确定建筑物水平位移变化情况。

建立基准线的方法
? (一)视准线法 ? (二)引张线法 ? (三)激光准直法 ? (四)控制点观测法

二、建筑物裂缝观测

?

工程建筑物发生裂缝时,为了解

其现状和掌握其发展情况,应对裂缝

进行观测,以便根据这些观测资料分

析其产生裂缝的原因和它对建筑安全

的影响,及时地采取有效措施加以处

理。

裂缝观测的主要技术有: ? 在发生裂缝的两侧设立观测标志; ? 按时观测标志之间间隔变化情况; ? 分析裂缝的宽度变化及变化速度。

第五节 竣工总平面图的编绘
? 1、竣工测量的内容 (1)工业厂房及线般建筑物 (2)铁道和公路 (3)地下管网 (4)架空管网 (5)特种构筑物

二、竣工总平面图编绘
? 竣工总平面图上应包括建筑方格网点、水 准点、建(构)筑物辅助设施、生活福利设施、 架空及地下管线等高程和坐标,以及相关区域 内空地等的地形,有关建(构)筑物的符号应 与设计图例相同,有关地形图的图例应使用国 家地形图图式符号。
? 如果所有的建(构)筑物绘在一张竣工总 平面图上,因线条过于密集而不醒目时,则可 采用分类编图。

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