應(yīng)用工程測量學(xué)

1、0 緒論工程測量學(xué)是研究各種工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科。內(nèi)容：按工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理三個(gè)階段，工程測量分為工程勘測、施工測量和安全監(jiān)測。按服務(wù)對象分為：建筑工程測量、線路工程測量、水利工程測量和礦山測量。按測量任務(wù)劃分：圖形測繪、工程控制網(wǎng)布設(shè)、施工放樣、變形監(jiān)測。特點(diǎn)：控制測量有不同的精度要求(工程測量控制網(wǎng)的精度取決于工程建設(shè)的性質(zhì)，一般其精度遠(yuǎn)高于測圖控制網(wǎng)的精度)，工程測量有專用的測量儀器并且其控制點(diǎn)的點(diǎn)位及標(biāo)志的構(gòu)造有其特殊之處，工程測量較之常規(guī)測量時(shí)間性強(qiáng)數(shù)據(jù)多作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等。1工程施工放樣的基本方法及精度分析施工放樣的任務(wù)是

2、將圖紙上設(shè)計(jì)的建(構(gòu))筑物的平面位置和高程設(shè)計(jì)要求，以一定的精度在實(shí)地上標(biāo)定出來，作為施工的依據(jù)。又稱測設(shè)。內(nèi)容：1施工放樣前建立施工控制網(wǎng)2建(構(gòu))筑物的施工放樣工作3檢查驗(yàn)收工作4變形監(jiān)測工作。原則：從整體到局部，先控制后細(xì)部。建筑限差是指工程建(構(gòu))筑物竣工之后實(shí)際位置對于設(shè)計(jì)位置的極限偏差?；A(chǔ)竣工中心線必須進(jìn)行復(fù)測，兩次測量較差不大于5mm，埋設(shè)有中心標(biāo)板的重要設(shè)備基礎(chǔ)其中心線由施工中心線引測同一中心標(biāo)點(diǎn)的偏差不應(yīng)超過±1mm。同一設(shè)備基準(zhǔn)中心線平行誤差或同一生產(chǎn)中心線的直線精度不應(yīng)超過±1mm。精度分配原則：等影響原則、忽略不計(jì)原則：當(dāng)控制點(diǎn)誤差所引起的誤差m1

3、為放樣點(diǎn)位總誤差的0.4倍時(shí)則m1使放樣點(diǎn)為總誤差僅增加10%,控制點(diǎn)誤差對放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響設(shè)計(jì)允許總誤差,允許測量工作的誤差1,施工產(chǎn)生的允許誤差2,允許加工制造產(chǎn)生的誤差3。影響1的主要誤差來源是工程控制網(wǎng)建立的誤差及細(xì)部放樣誤差(包括角度、距離放樣誤差或點(diǎn)位的放樣誤差)。距離放樣：一般方法：已知點(diǎn)A開始沿給定方向用鋼尺量出已知距離D定出B點(diǎn)，在起點(diǎn)A處改變讀數(shù)按同法定出B，在限差內(nèi)取B和B的中點(diǎn)。精確方法：加上尺長、溫度和高差三項(xiàng)改正。方向與角度放樣：OA已知方向，測設(shè)水平角。盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)在視線方向定出B1點(diǎn)，盤右重復(fù)定出B2點(diǎn)，取B1和B2中點(diǎn)B，AOB為測設(shè)角直接放樣平面點(diǎn)

4、位：直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、角度交會法、距離交會法歸劃法放樣：先放樣一個(gè)點(diǎn)作為過渡點(diǎn)，測量該點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的關(guān)系，把測算得的值與設(shè)計(jì)值比較得差數(shù)，最后從過渡點(diǎn)出發(fā)修正這一差數(shù)，把放樣點(diǎn)規(guī)劃到更精確的位置上去。放樣距離:設(shè)置過渡點(diǎn)B精確丈量距離AB加各項(xiàng)改正數(shù)得精確距離S,S=S-S從B向前或后修正S得到所求B點(diǎn)。放樣角度:直接放樣法放樣角度得過渡點(diǎn)P精確測量BAP=并概量AP長度S, 從P開始在AP垂直方向上歸化一個(gè)可得到待求點(diǎn)P放樣直線:測小角:直接放樣法設(shè)過渡點(diǎn)P概量AP=S1,經(jīng)緯儀架A點(diǎn)(小角點(diǎn))測量BAP=計(jì)算歸化值并于實(shí)地歸化得P點(diǎn)。測大角:經(jīng)緯儀架過渡點(diǎn)P測大角APB=歸化值放樣點(diǎn)

5、位:直接放樣法放樣過渡點(diǎn)P經(jīng)緯儀架A,B點(diǎn)精確測量PAB=ABP=利用和A,B兩點(diǎn)坐標(biāo)按前方交會公式計(jì)算P坐標(biāo)(x,y) 圖解放樣法:高程放樣：已知高程點(diǎn)A其高程為HA，在A和B點(diǎn)中間安置水準(zhǔn)儀讀A點(diǎn)標(biāo)尺讀數(shù)為a，則儀器的視線高程為Hi=HA+a,待放樣點(diǎn)B的水準(zhǔn)尺讀數(shù)應(yīng)為b=Hi-HB，將水準(zhǔn)尺緊靠B點(diǎn)木樁側(cè)面上下移動直到吃上讀數(shù)為b時(shí)沿尺底畫一橫線，此線即為設(shè)計(jì)高程HB位置。坡度放樣：根據(jù)坡度和水平距離D算出B點(diǎn)高程HB=HA-D。按已知高程法把B點(diǎn)設(shè)計(jì)高程測設(shè)到木樁上，AB兩點(diǎn)連續(xù)坡度為設(shè)計(jì)坡度。2工程控制網(wǎng)的布網(wǎng)理論施工控制網(wǎng)特點(diǎn):控制的范圍小、控制點(diǎn)密度大、精度要求高,使用頻繁,控制

6、網(wǎng)的坐標(biāo)系與施工坐標(biāo)系一致,受施工干擾大,控制網(wǎng)投影到特定的平面,易于恢復(fù)和重測,有時(shí)分兩級布網(wǎng)、次級網(wǎng)可能比首級網(wǎng)的精度高。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):精度準(zhǔn)則(總體精度、局部精度)可靠性準(zhǔn)則(多余觀測量,內(nèi)部可靠性,外部可靠性)費(fèi)用準(zhǔn)則。優(yōu)化設(shè)計(jì):零類設(shè)計(jì)(基準(zhǔn)設(shè)計(jì))類設(shè)計(jì)(圖形設(shè)計(jì))類設(shè)計(jì)(觀測精度設(shè)計(jì))類設(shè)計(jì)(已有網(wǎng)改造)3工程建設(shè)中地形圖的測繪水下地形圖測繪:反映水下地物地貌的地形圖稱為水下地形圖，用陸地高程系統(tǒng)描述水下地面點(diǎn)的豎向位置。特點(diǎn):1控制點(diǎn)無法建立在測圖區(qū)域內(nèi),大都設(shè)在岸上或水域中的島嶼上2必須借助船才能到達(dá)測點(diǎn)位置3一般情況下水下地形特征在水面上不能用肉眼直接看到，所以碎部點(diǎn)(測點(diǎn))測量

7、時(shí)只能大致均勻布點(diǎn)4水下很少遇到地物,只是測繪等高線(等深線)即測量內(nèi)容較少5每個(gè)測深點(diǎn)的平面位置和高程一般由不同儀器不同方法測定。水下地形測量的測點(diǎn)定位:傳統(tǒng)方法(光學(xué)儀器經(jīng)緯儀定位,采用前方交會法定位無線電定位)全站儀定位(按極坐標(biāo)法定位):全站儀安置在岸上已知點(diǎn),利用另一已知點(diǎn)定向,而鏡站設(shè)在船上測探裝置的統(tǒng)一鉛垂線上,到預(yù)定點(diǎn)發(fā)出指令讓測站同步觀測,坐標(biāo)存如全站儀中GPS RTK定位:GPS與數(shù)字探測儀組合數(shù)字水下地形測量系統(tǒng);差分GPS水下立體定位系統(tǒng)水底高程測量:Hp=Hs-Sp(Hs水面的高程水位觀測站;水深測深桿,測深繩;回聲測深儀)水下地形測量作業(yè)方案:1水下地形控制測量(與

8、水上定位方法有關(guān),控制點(diǎn)架設(shè)GPS基準(zhǔn)站或全站儀測站,高程系統(tǒng)應(yīng)于原有資料一致)2探測線(探測點(diǎn))的布設(shè)(探測線一般與河流主流或岸線垂直,河道轉(zhuǎn)彎處,可布設(shè)成扇形,還可以呈輻射狀；探測點(diǎn)沿測深斷面線間距0.6 0.8cm) 3水位觀測4水下地形圖測繪(水下地形圖測繪,河道橫斷面測量,河道縱斷面圖編繪)4建筑施工測量場地平整測量:標(biāo)定場地輪廓(點(diǎn)位放樣)在平整場地范圍內(nèi)布點(diǎn)(方格網(wǎng)狀、沿一系列斷面線)用水準(zhǔn)儀測定各樁點(diǎn)的高程確定各樁點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程(加權(quán)平均值法-平面,傾斜)確定各樁點(diǎn)的工作標(biāo)高計(jì)算挖、填土石方量(反復(fù)調(diào)整計(jì)算)繪制挖填分界線放樣挖填分界線及填挖高度施工平面控制網(wǎng):各系統(tǒng)的控制網(wǎng)不是

9、強(qiáng)制的附合在廠區(qū)施工控制網(wǎng)上,而是根據(jù)廠區(qū)施工控制網(wǎng)放樣的各系統(tǒng)的主要中心線為基礎(chǔ)建立的。分級布網(wǎng):不存在一般測量控制網(wǎng)的精度梯度關(guān)系。平面控制網(wǎng)的形式:建筑方格網(wǎng)、廠房矩形網(wǎng)建筑方格網(wǎng)的建立:定義:布置成正方形或矩形格網(wǎng)形式的施工控制網(wǎng)；原則:從整體到局部1主軸線的測定:布設(shè)形式一,L,十,T字形四種;方法:根據(jù)建筑紅線測設(shè)主軸線;根據(jù)測量控制點(diǎn)測量主軸線時(shí)可采用極坐標(biāo)法和交會法,一條主軸線上主軸點(diǎn)不少于三;用測大角歸化調(diào)整2施工坐標(biāo)系與測量坐標(biāo)系的換算3放樣細(xì)部方格點(diǎn):直接法和歸化法(直接法在控制點(diǎn)處架儀器利用角度交會距離交會等放樣細(xì)部方格點(diǎn);要求精度較高時(shí)先用直接法設(shè)過渡點(diǎn)然后計(jì)算歸化值

10、進(jìn)行歸化放樣)施工高程控制網(wǎng):分兩級。首級等水準(zhǔn)網(wǎng)控制整個(gè)建筑場地,與國家等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測。次級等水準(zhǔn),據(jù)施工放樣的需要分區(qū)加密民用建筑施工測量:1定位(點(diǎn)位放樣)建筑物外廓各軸線交點(diǎn)(角樁)測設(shè)在地面上。方法：根據(jù)建筑紅線、建筑基線或建筑方格網(wǎng)定位根據(jù)原有建筑物定位根據(jù)測量控制點(diǎn)定位。2軸線放樣(點(diǎn)位放樣)建筑物各軸線上的中心樁3軸線恢復(fù)方法(軸線控制樁和龍門板)建筑施工測量:1基槽開挖邊線放線(基礎(chǔ)剖面圖的設(shè)計(jì)尺寸)2基礎(chǔ)開挖深度控制(水平樁)3墊層施工放樣(墊層標(biāo)高樁)4基礎(chǔ)放樣(投測軸線,并彈設(shè)墻中心線和基礎(chǔ)邊線)廠房柱列軸線與柱基施工測量:廠房柱列軸線放樣:根據(jù)廠房平面圖上所注的柱間

11、距和跨距尺寸,用鋼尺或測距儀沿矩形控制網(wǎng)各邊量出各柱列軸線控制樁位置,并打入大木樁,樁頂用小釘標(biāo)出點(diǎn)位柱基定位和放線:1柱基定位(交會法點(diǎn)位放樣)2定位木樁設(shè)置(在基礎(chǔ)開挖邊線以外，比基礎(chǔ)深度大1.5倍的地方)3基礎(chǔ)放線柱基施工測量:1基坑開挖深度的控制2杯形基礎(chǔ)立模測量廠房預(yù)制構(gòu)件安裝測量:柱子安裝測量:基本要求：柱子中心線應(yīng)與相應(yīng)的柱列軸線一致,其允許偏差為±5mm。柱身垂直允許誤差為當(dāng)柱高5m時(shí)為±5mm。準(zhǔn)備工作:柱基彈線:頂面投測柱列軸線,放樣0.600m的標(biāo)高線柱身彈線:柱中心線、±0.000和0.600m的標(biāo)高線杯底找平。安裝測量:吊裝、對齊:使柱子

12、三面的中心線與杯口中心線對齊（正）高程檢測:柱子立穩(wěn)后,立即用水準(zhǔn)儀檢測柱身上的±0.000m標(biāo)高線,容許誤差±3mm（高）豎直檢測:（直）吊車梁安裝測量:準(zhǔn)備工作:確定吊車梁頂面標(biāo)高a.放樣柱上水準(zhǔn)點(diǎn)高于牛腿面設(shè)計(jì)高程的常數(shù),調(diào)整牛腿面高程b.確定吊車梁頂面標(biāo)高線根據(jù)柱子上的±0.000m標(biāo)高線測量,作為調(diào)整吊車梁面標(biāo)高的依據(jù)吊車梁上彈設(shè)吊車梁中心線:在吊車梁的頂面和兩端面上,用墨線彈出梁的中心線牛腿面上彈設(shè)吊車梁中心線:根據(jù)設(shè)計(jì)軌道間距,在地面上測設(shè)出吊車梁中心線,在地面設(shè)立經(jīng)緯儀,固定照準(zhǔn)部抬高望遠(yuǎn)鏡,即可將吊車梁中心線投測到每根柱子的牛腿面上,并墨線彈出梁

13、的中心線安裝測量:校正:在地面上從吊車梁中心線向廠房中心線方向量出長度a得到平行線AA和BB在平行線一端點(diǎn)安置經(jīng)緯儀固定照準(zhǔn)部抬高望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行測量當(dāng)視線正對準(zhǔn)尺上a米刻劃線時(shí),尺的零點(diǎn)應(yīng)與梁面上的中心線重合高程測量:然后將水準(zhǔn)儀安置在吊車梁上,每隔3m測一點(diǎn)高程,并與設(shè)計(jì)高程比較高層建筑物的施工測量:外控制:1在建筑物底部投測中心軸線位置2向上投測中心線(盤左盤右)3增設(shè)軸線引樁內(nèi)控制:1在底層布置矩形或+字形控制網(wǎng)并轉(zhuǎn)測至建筑物的±00面2在±00層平面適當(dāng)位置設(shè)置與軸線平行的輔助軸線3進(jìn)行軸線豎向投測(吊線墜法、激光垂準(zhǔn)儀法)高程傳遞:懸掛鋼尺法:將鋼尺零端朝下懸掛于大樓

14、側(cè)面,用水準(zhǔn)儀架設(shè)在底層,后視底層1m線,前視鋼尺;然后水準(zhǔn)儀搬至樓上某層,后視鋼尺,前視水準(zhǔn)尺,并根據(jù)該層的設(shè)計(jì)標(biāo)高就可計(jì)算和放樣出該層的1m線。全站儀天頂測距法:將全站儀架在底層軸線控制點(diǎn)上,使望遠(yuǎn)鏡水平(豎直角為0)向水準(zhǔn)尺讀得儀器相對底層1m線的高度,然后使望遠(yuǎn)鏡朝上(豎直角為90°)通過各層軸線傳遞孔直接向上測距,再用水準(zhǔn)儀放樣該層的1m線5線路工程測量為各種線路工程勘測設(shè)計(jì)、施工安裝與運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的測量工作稱線路工程測量鐵路新線工程測量：1新線建設(shè)程序：勘測設(shè)計(jì)：方案研究(已有資料,勘測設(shè)計(jì)任務(wù)書)初測(實(shí)地選點(diǎn),插旗,控制網(wǎng)；1:5000-1:20000地形圖)紙

15、上定線(選定路線編制縱斷面圖)定測(將選定的線路測設(shè)到實(shí)地上去;中線測量,縱橫斷面測量以及局部的地形測繪)施工設(shè)計(jì)。施工(施工測量、監(jiān)測、竣工測量)。運(yùn)營(安全監(jiān)測)2新線初測：選點(diǎn)插旗(線路轉(zhuǎn)向點(diǎn)插旗,標(biāo)出其走向和大概位置)導(dǎo)線測量(沿大旗指導(dǎo)方向選導(dǎo)線點(diǎn)位)高程測量(基平測量：沿線路布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)(間隔2km)觀測(高程控制) 中平測量：測定沿線各導(dǎo)線點(diǎn),樁點(diǎn)的高程,用以繪制線路縱斷面圖和專業(yè)調(diào)查)地形測量3新線定測:(1)中線測量包括放線和中樁測設(shè)兩部分:放線是把紙上定線各交點(diǎn)間的直線段測設(shè)于地面上,方法:撥角法放線,支距法放線,全站儀極坐標(biāo)法放線,GPS RTK方法；中樁測設(shè)是沿著直線和曲

16、線詳細(xì)測設(shè)中線樁。(2)縱斷面測量(與中平測量結(jié)合進(jìn)行)。(3)橫斷面測量(斷面方向的確定直線段、曲線段)4施工測量:線路復(fù)測(中線恢復(fù)和水準(zhǔn)點(diǎn)檢驗(yàn))護(hù)樁設(shè)置(迅速又準(zhǔn)確恢復(fù)主要樁點(diǎn))路基邊坡放樣(標(biāo)定路基施工界線,放樣邊樁)竣工測量(最后確定線路中線位置,作為鋪軌的依據(jù);同時(shí)檢查路基施工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求)撥角放線法(極坐標(biāo)法):根據(jù)交點(diǎn)的坐標(biāo)，預(yù)先計(jì)算出兩交點(diǎn)間的距離及直線轉(zhuǎn)向角,現(xiàn)場進(jìn)行點(diǎn)放樣,定出中線位置。C5C6為初測導(dǎo)線點(diǎn)JD/9,JD/10為實(shí)地放出的交點(diǎn)位置JD9,JD10, JD11為圖上設(shè)計(jì)交點(diǎn)位置。在C6及JD10安置經(jīng)緯儀測水平角和1,量出C6與JD10間的距離,則由

17、此可求出JD10到JD9間的方位角及JD10的坐標(biāo)。與JD10JD9的方位角及JD10坐標(biāo)比較即可求出方向閉合差和長度相對閉合差支距放線法:1從地形圖上選定一些導(dǎo)線點(diǎn),用比例尺和量角器量出這些點(diǎn)到紙上定線的距離和角度2放點(diǎn):臨時(shí)支距3穿線:轉(zhuǎn)點(diǎn)的直線性調(diào)整4延長直線:得到相鄰兩直線段的交點(diǎn)交點(diǎn):相鄰兩直線段在實(shí)地測設(shè)出來之后,將它們延長即可測設(shè)出直線的交點(diǎn)JD。交點(diǎn)定出后應(yīng)在交點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀實(shí)測轉(zhuǎn)角。路基邊坡放樣:斷面法:在較平坦地區(qū),當(dāng)橫斷面的測量精度較高時(shí),可以根據(jù)填挖高繪出路基斷面圖,由圖上直接量出坡腳(或坡頂)到中線樁的水平距離,根據(jù)量得的平距,即可到現(xiàn)地放出邊樁。計(jì)算法可根據(jù)設(shè)計(jì)的路

18、基填挖高按公式來計(jì)算邊樁到中線樁的水平距離。試探法先在斷面方向上，根據(jù)路基中線樁的填挖高度，大致估計(jì)邊樁1的位置并立水準(zhǔn)尺，用水準(zhǔn)儀測出1點(diǎn)與中樁的高差h1,用尺量出1點(diǎn)到中樁的水平距離D,據(jù)高差h1計(jì)算出路堤下坡一側(cè)到中樁的正確平距,若D> D說明邊樁的位置在1點(diǎn)外邊;當(dāng)D<D時(shí)則在1點(diǎn)的里邊曲線測設(shè):曲線要素及主要點(diǎn)里程計(jì)算主要點(diǎn)測設(shè)詳細(xì)測設(shè)單圓曲線測設(shè):1曲線要素及主點(diǎn)里程計(jì)算曲線的要素：R半徑轉(zhuǎn)向角T切線長L曲線長E外矢距；主點(diǎn)：ZY直圓點(diǎn)，即直線與圓曲線的接點(diǎn)QZ圓曲線的中點(diǎn)YZ圓直點(diǎn)，即圓曲線與直線的接點(diǎn)曲線元素R設(shè)定給出，T=Rtan(/2) L=R/180°E=R(sec(/2)-1)主點(diǎn)里程計(jì)算:ZY=JD-T；YZ=ZY+L；QZ=YZ-L/2；(校核)JD=QZ+D/2 (D=2T-L)2曲線主點(diǎn)測設(shè)(點(diǎn)位放樣)3圓曲線的詳細(xì)測設(shè)(偏角法,切線支距法,弦線支距法,弦線法,弦線偏距法)偏角法:i=i×/2=(c/2R)×(180°/)豎曲線測設(shè):1要素計(jì)算及主點(diǎn)測設(shè)根據(jù)斷面設(shè)計(jì)中的豎曲線半徑R以及坡度轉(zhuǎn)折角，得豎曲線長L=R=|i2-i1|，切線長T=L/2 =R