工程测量案例分析

工程测量案例

●隧道控制测量案例

●大比例尺地形图测量案例

●变形监测案例

●施工测量案例

●市政工程测量案例

一、隧道控制测量案例

背景材料

在某新建铁路线上，已有首级控制网数据。有一隧道长10Km，平均海拔500m，进出洞口以桥梁和另外两标段的隧道相连。为保证双向施工，需要按GPS C级布设平面控制网和进行二等水准测量。

仪器设备：单、双频 GPS 各6台套、S3光学水准仪5台、数字水准仪 2台（0.3mm/Km)、2 秒级全站仪 3台。

计算软件：GPS 数据处理软件、水准测量平差软件。

分析要点：

建立隧道控制网的主要作用是保证隧道的正确贯通。隧道控制包括地面和洞内两部分。

原有地面控制点精度、点位不满足贯通要求时，建立隧道独立控制网。如点位不满足，则进行加密。平面控制网按GPS C级布设，每个洞口3个点，进洞点和方位点间要通视，如边长小于500 m 应设强制对中观测墩。高程为二等水准，每个洞口 2个点。

GPS控制网采用6台双频GPS观测，二等水准采用 2台数字水准仪分两组观测。

考试样题

单项选择题：

1.长度大于4Km的隧道地面平面控制测量优先采用（ C ）。

A.导线测量

B.三角形网测量

C.GPS测量

2.二等水准测量往返测高差不符值为（ A ）。

A.4√K

B.6√K

C.8√K

简答题：

1.在控制测量观测之前，需要做哪些准备工作？

资料收集、现场踏勘、选点埋石、方案设计。

2.为满足工程需要，应选用哪些仪器进行测量？

采用6台双频GPS接收机和2台数字水准仪。

3.最终提交的成果应包括哪些内容？

（1）技术设计书

（2）仪器检验校正资料

（3）控制网图、点之记

（4）控制测量外业观测资料

（5）控制测量计算及成果资料

（6）所有测量成果及图件电子文件

二、大比例尺地形图测量案例

背景材料：

某水库规划为城市供水，需进行水库地区地形测量。测区面积15Km2，为丘陵地区，海拔高50～120m。山上灌木丛生，通视较差。需遵照《城市测量规范》1︰1000地形图，工期 60 天。

已有资料：国家二等三角点 1 个、D 级GPS点 1 个，国家一等水准点 2 个。作为平面和高程控制起算点。

坐标和高程系统、基本等高距、图幅分幅：采用54北京坐标系和1956年黄海高程系。基本等高距1.0m。50×50矩形分幅。

提交成果资料：

（1）技术设计书

（2）仪器检验校正资料

（3）控制网图

（4）控制测量外业观测资料

（5）控制测量计算及成果资料

（6）地形图

（7）所有测量成果及图件电子文件

分析要点：

地形图基本内容：

数学要素包括比例尺、坐标格网、控制点坐标等。地形要素包括各种地物（以比例符号、非比例符号、半比例符号表示）、地貌（以等高线表示）。图内注记要素和图廓整饰要素。

碎部测量：

碎部测量是以控制点为基础，测定地物、地貌的平面位置和高程，并绘制成地形图。大比例尺地形图测量案例

等高线：

等高线是表示地貌的符号之一，它是一定高度的水平面与地面相截的截线。等高线分为首曲线、计曲线、间曲线和助曲线。等高线特性有：在同一条等高线上的各点的高程都相等；等高线是闭合曲线；除了陡崖和悬崖处之外，等高线既不会重合，亦不会相交；等高线与山脊线和山谷线成正交；等高线平距的大小与地面坡度大小成

反比。

导线的平差计算：

城市导线控制测量等级分为三、四等和一、二、三级。三、四等导线应采用严密平差法，四等以下导线采用近似平差计算。附合导线的近似平差计算是先计算坐标方位角闭合差，平均分配到每个转角上；按改正后的转角计算各点的坐标增量，计算坐标闭合差，按边长比例改正各坐标增量后，计算各点坐标。附合导线测量应满足方位角闭合差、全长相对闭合差的限差要求。

地块面积计算：

按直角梯形计算面积，累加求和。

大比例尺地形图数字地面测图的作业流程：

接受任务，明确作业范围、技术要求、上交成果及作业期限；收集资料和现场踏勘，进行技术设计；基本控制测量，平面控制采用GPS测量和导线测量方法，高程控制采用水准测量方法；图根控制测量进行控制点加密，平面控制采用和GPS RTK和导线测量方法，高程控制采用水准测量和三角高程方法；野外数据采集，采用全站仪极坐标和 GPS RTK 方法；编绘地形图；资料检查和验收；技术总结和提交成果。

考试样题

计算题：

在测区范围内有一六边形地块ABCDEF，坐标分别为A（500，500）、B（920，700）、C（1350，760）、D（1300，940），E（400，1000）、F（360，780），坐标单位米，计算该地块面积。

S =（920 +500）*（700-500）+（1350+920）*（760-700）+ ?-?-+（500 +360）*（500-780）

= 295600 （ m2 )

简答题：

1.地形图的地形要素指什么？等高线有什么特性？

地形要素包括各种地物（以比例符号、非比例符号、半比例符号表示）、地貌（以等高线表示）。图内注记要素和图廓整饰要素。等高线特性有：在同一条等高线上的各点的高程都相等；等高线是闭合曲线；除了陡崖和悬崖处之外，等高线既不会重合，亦不会相交；等高线与山脊线和山谷线成正交；等高线平距的大小与地面坡度大小成反比。

2.图根平面控制点测量常用哪些方法？简要叙述一种图根平面控制测量的作业流程。

图根平面控制点测量常用图根导线测量或GPS RTK测量，确定图根点坐标。图根导线测量的作业流程：收集测区的控制点资料；现场踏勘、布点；导线测量观测；导线点坐标计算；成果整理。

3.解释?°两级检查、一级验收?±的含义。

检查验收的主要依据是技术设计书和国家有关规范。遵循?°两级检查、一级验收?±的原则，测绘生产单位对产品质量实行过程检查和最终检查。过程检查是在作业组自查、互查基础上由项目部进行全面检查。最终检查是在全面检查基础上，由生产单位质检人员进行的再一次全面检查。验收是由任务委托单位组织实施或其委托具有检验资格的机构验收。验收包括概查和详查，概查是对样本以外的影响质量的重要质量特性和带倾向性问题的检查，详查是对样本（从批中抽取5～10%）作全面检查。

三、变形监测案例

背景材料

工程概况：

某地铁将通过正在施工的住宅小区工地，工地地质条件差。目前工地基坑开挖已完成，正进行工程桩施工。住宅小区周边较大范围内地面有明显沉降。

地铁采用盾构施工，从工程桩中间穿过，两者最近距离1.7～1.8 m。地铁施工可能引起周边土体、工程桩位移和周边地面、建筑物沉降。

基于上述考虑，在采取相关的加固工程措施的同时，应进行变形监测，确保周边建筑物安全。

变形监测实施技术方案编制依据：

《建筑地基基础设计规范》、《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》、

《建筑变形测量规范》、《工程测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》、《城市测量规范》、《建筑工程设计手册》、该工程相关图纸。

变形监测项目和测点布置：

⑴周边建筑物、地面（管线）沉降测量。

在监测范围内，根据到地铁隧道的远近，在每栋楼分别布设2～12个基础沉降测点和1～4个地面沉降测点；在基坑南侧管线位置布设8个地面沉降测点；在隧道与止水幕墙交叉的2个位置各布设6～8个地面沉降测点。总共布设沉降测点165个。

⑵基坑止水幕墙顶部位移和沉降测量。

在基坑止水幕墙顶部共布设21个位移和沉降测点，间距15～30m。

⑶工程桩顶部水平位移测量。

在隧道两侧的82条工程桩中选择20条桩，在其桩顶布设水平位移测点。

变形监测方法：

沉降观测按二等水准测量建立高程基准点，埋设6个水准测量基准点，线路长25Km。沉降观测按三等变形测量的精度要求施测，变形观测点的高程中误差1.0mm。水准测量采用精密水准仪观测。

水平位移观测按二等水平位移标准建立基准网，共布设12个基准点和工作基点，测角中误差1.8″。采用精密全站仪用极坐标法施测变形点的位移，变形点的点位中误差≤3mm。

变形监测频率：

监测时间6个月，分三个阶段：地铁施工前、施工中和施工后。由于监测时间短，基准网不进行复测。测点在初测后，按其变形速度确定监测频率。变形速度 w，当 w＞10mm/d 每天2次，当5

分析要点

变形监测的定义:

变形监测是对变形体进行多次观测，以确定其空间位置随时间的变化特征。变形分为两类：变形体自身的变形和变形体的刚体位移。变形体自身的变形包括伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形。变形体的刚体位移包括整体平移、转动、升降、倾斜四种变形。根据变形随时间变化的特性可分为静态和动态变形，静态变形通过周期性的监测得到，动态变

形通过连续监测得到。

变形监测的内容：

变形监测包括水平位移、垂直位移监测以及倾斜、挠度、弯曲、扭转、震动、裂缝等观测，还包括与变形有关的物理量的测定，如应力、应变、温度、气压、水位、渗流、渗压、扬压力等的测定。

变形监测的特点：

周期性、高精度、综合应用多种方法进行监测、数据处理和分析需结合变形体的结构。

变形监测方法：

常规大地测量方法，有精密高程测量、精密距离测量和角度测量等。空间测量技术，有GPS测量、InSAR技术。专门的测量技术和手段，有液体静力水准测量、准直测量、正倒垂线测量、裂缝测量、应变测量和倾斜测量等。摄影测量和激光扫描技术等。

变形监测资料分析的常用方法：

作图分析、统计分析、对比分析和建模分析等。作图分析是将观测资料绘制成各种曲线，常将观测资料按时间顺序绘制成过程线。统计分析是用数理统计方法（多元线性回归）分析计算各种观测物理量的变化规律和变化特征，分析其周期性、相关性和发展趋势。对比分析是观测值与设计值或模型试验值进行比较分析。建模分析是建立数学模型（统计模型、确定性模型、混合模型）研究观测物理量的变化规律。

变形测量工程提交的成果资料：

技术设计书和测量方案、监测网和监测点布置图、标石和标志规格埋设图、仪器的检校资料、原始观测记录、平差计算和成果质量评定资料、变形观测数据处理分析和预报成果资料、变形过程和变形分布图表、变形监测及分析和预报的技术报告。

考试样题

多项选择题：

变形观测周期的确定与下列因素有关：

（ B、C、D ）。

A.观测的精度

B.变形的速度

C.变形的大小

D.观测目的

E.观测方法

简答题：

1.变形监测除布设监测点外，还布设测量基准点和工作基点。布设测量基准点和工作基点的目的是什么？

布设测量基准点是保证变形监测的起始值稳定，有统一的测量基准。工作基点相对于监测点有较好的稳定性，方便对监测点进行测量，并减少测量误差。

2. 对变形监测资料进行分析是变形监测的主要工作之一，常用的方法有哪儿种？

见分析要点：变形监测资料分析的常用方法。

3.变形监测项目完成后，提供给甲方的成果应包含哪些内容？

见分析要点：变形测量工程提交的成果资料。

四、施工测量案例

背景材料

某商务综合楼，楼高88层，高度450米，位于商业核心区。为保证工程质量，由第三方进行检测，测量内容包括：首级GPS平面控制网复测、施工控制网复测、电梯井与核心筒垂直度测量、外筒钢结构测量、建筑物主体工程沉降监测、建筑物主体工程日周期摆动测量。

分析要点

施工放样的任务：

施工放样是以控制点为基础，将设计图上设计的建（构）筑物的平面位置和高程按设计要求在实地标定，作为施工依据。对于建（构）筑物的高精度放样，需根据放样的点位精度和相对点位精度以及控制点的精度、施工和制造精度进行各级测量精度限差的设计。

常用的施工放样方法：

直接放样方法。高程放样有水准仪法放样、全站仪三角高程放样、激光水平仪法等；角度放样；距离放样；点位放样有极坐标法、全站仪坐标法、距离交会法、角度交会法、GPS RTK放样法等；铅垂线放样（经纬仪天顶法、光学或激光铅垂仪法等）。

归化法放样。首先用直接放样方法在实地放出标定后，再精确测定其位置，与设计位置比较求出偏差，然后调整到设计位置。

超高层建筑物施工测量：

超高层建筑物施工测量中主要是控制竖向偏差，随着施工进展保证轴线垂直向上引测。还要进行高程控制、倾斜测量、各层面的细部放样、

变形监测等测量工作。当施工到一定高度后，要注意日照、风力的影响对超高层建筑物产生的挠曲。

考试样题

简答题：

1.作为第三方监测单位，为完成案例中所要求的监测项目，应投入哪些仪器设备，针对进行哪项测量工作？

双频GPS接收机，用于首级GPS平面控制网复测、建筑物主体日周期摆动测量、施工控制网复测；高精度全站仪，用于建筑物主体日周期摆动测量、施工控制网复测、电梯井与核心筒垂直度测量、外筒钢结构测量等；数字水准仪，用于建筑物主体沉降监测；激光投点仪，用于轴线控制点的竖向传递。

2.如何利用激光投点仪进行竖向传递？

在±0层上以主轴线为中心建立矩形（或十字线）控制网；在各控制点上分别用激光投点仪向上投点，为消除投点仪的轴系误差，可按四等分（或三等分）位置投点后取中点位置；投点后进行投点间的距离检查，与±0层相应控制点间的距离比较，距离之差应在测量误差范围内。

3.使用全站仪放样与使用GPS RTK放样有何异同？各自的优势和使用场合？

全站仪放样要求测站与放样点之间通视，其放样精度随视距长度的增加而降低。而GPS RTK放样时不需要彼此通视，能远距离测设点的三维坐标，点位精度均匀。采用高精度全站仪放样，点位精度可达到毫米级。因此，需要高精度放样或在室内、地下工程中放样时，只能用全站仪放样。在野外具有良好的GPS信号，点位精度为厘米级时用GPS RTK 放样有很好的优势。

五、市政工程测量案例

背景材料

某市由于城市的迅速发展，中心城市与东部卫星城间交通压力日益加重，为此拟建一条按高速公路标准，时速 80Km/h 的城市快速路，线路长12Km。初测阶段，需测绘规划路沿线 1︰500带状地形图，宽度为规划红线外50m，遇规划及现状路口加宽50m，同时调查绘图范围内地下管线。定测阶段，进行中线测量和纵横断面测量。

测绘成果采用地方坐标系和地方高程系。城市已建GNSS网络，已有资料：城市一级导线点和三、四等GPS点以及二、三等水准点。

分析要点

市政工程建设勘测设计测量任务及作业流程：

市政工程建设的勘测设计、施工和运营管理阶段进行的各种测量工作总称为市政工程测量。案例任务是勘测设计阶段，提供道路设计带状地形图。作业流程为踏勘和测量设计、平面和高程控制测量、地形图测绘、专项测绘（包括地下管线调查测量、中线测量和纵横断面测量）、质量检查和验收、产品交付和资料归档。

踏勘和测量设计：

测绘单位在接受该项测量任务后，应收集现有资料，组织人员进行踏勘，进行各种测量工作的技术设计、组织测量人员和准备测量仪器设备及仪器的检验。

控制测量：

在建筑区，平面控制测量可采用导线测量，有条件时也可采用网络RTK、GPS测量方法建立。本项目沿线路施测城市一级附合导线，作为首级控制，用网络RTK或图根导线加密图根点。

高程控制测量可采用水准测量和全站仪三角高程测量。本项目布设四等水准测量引测一级导线点，用图根水准测定加密图根点的高程。

地形图测绘：

确定测图范围，按城市测量规范要求测图。居民地和工矿的建筑物应测注散水处、小区门口和单位门口的高程。高架道路、桥梁的桥墩要实测表示。测注桥面、地面高程。永久性电力线、通信线电杆、铁塔位置应实测，道路中线与高压线交叉时应测注交叉处地面高及对应最低线、最高线的高程，并标注电压。地下管线检修井应分类表示，并测注高程。实测有特征意义的独立树表示，实测古树并标注编号、树种及胸径。

地下管线调查测量：

地下管线调查包括地下管线现状资料的收集整理，采用测井法、探测法和坑探法对不明地下管线进行实地调查。

地下管线图以管线两侧的地形为背景，表示各种地下管线的位置。地下管线图分为综合管线图、各类专业管线图。

线路中线测量：

中线测量是将设计线路放样到实地上，为工程的详细测量工作打下基础，为线路工程平面测量、纵横断面测量、各项调查测量和施工详细放样提供依据。线路放样是将线路起点、交点、曲线主点、终点在现场

实地标定。直线段间隔 150～250米，曲线段间隔 40～60米。

在中线测量过程中，由于分段、局部改线等原因，造成中线里程不连续，称为中线断链，应作断链处理。

纵横断面测量：

纵横断面测量是在水准测量和中线测量之后进行，根据控制点的高程，施测线路中桩的地面高程，中线穿越道路、建筑物、水域、坡坎等地形变化处应加桩。横断面测量是测量垂直于线路中线方向的地面高程。横断面测量后按一定比例绘制纵横断面图。

考试样题

简答题:

1.地下管线的实地调查方法有哪些？

地下管线实地调查有测井法、探测法和坑探法。测井法是量取检修井面到管外顶和管内底、沟内底的埋深，量取井中心到管中心线的偏距。探测法是利用地下管线探测仪，探测各种管线在地面上的投影位置及埋深。坑探法是通过开挖进行实地调查和量测。

2.简述市政工程建设规划设计阶段的测量任务及作业流程。

见分析要点：测量任务及作业流程。

3.简述在市政工程中线测量中中线断链的定义及处理方法。在中线测量中，由于分段、局部改线等原因，造成中线里程不连续，称为中线断链。

当断链靠近线路的起、终点时，可将断链点移至起、终点。断链不应设在建（构）筑物上和曲线内，宜设在直线段的整里程桩处，实地应钉断链桩，桩上注记线路的来向、去向里程和应增减的长度。断链应在各有关资料和图表中注明。