注册测绘师考试内容讲解

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考试内容讲解二十九

丹枫

地下工程测量

3、联系测量

(1)联系测量的作用与任务

在隧道工程、城市地下铁道工程、地下建(构)筑物工程以及各种地下采矿工程中,应通过平峒、斜井及竖井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下,使地面与地下建立统一的坐标系统。该项工程称为联系测量。其必要性在于:

(a)保证地下工程按照设计图纸正确施工,确保隧(巷)道的贯通。

(b)确定地下工程(特别是地下采矿工程)与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系。保证采矿工程安全生产,同时及早采取预防措施,使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。

通过平峒、斜井的联系测量可采用导线测量、水准测量、三角高程测量完成。竖井联系测量工作分为平面联系测量(也称为竖井定向测量)和高程联系测量(亦称为导入标高)。平面联系测量又分为几何定向(也包括一井定向和两井定向)和陀螺经纬仪定向。

竖井平面联系测量的任务是:测定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是确定地下高程基点的高程。

(2)几何联系测量方法

(a)一井定向

进行一井定向时,在竖井井筒中悬挂两根钢丝垂球线(见图2-6-1),在地面上利用地面控制点测定两垂球线的平面坐标及其连线方位角,在井下通过测角量边把垂球线与井下起始控制点连接起来,通过计算确定井下起始控制点的坐标和方位角。一井定向测量可分为投点(即在井筒中下放钢丝)和连接测量两项工作。

1)投点

投点时,通常采用单重投点法(即在投点过程中,垂球的重量不变)。在投点时必须采取有效措施减小投点误差。

2)连接测量

连接测量常采用连接三角形法,还可以采用瞄直法、连接四边形法等。

(b)两井定向

当地下工程中有两个竖井,且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时,应采用两井定向。两井定向就是在两井筒中各挂一根垂球线,在地面上测定两垂球线的坐标,并计算其连线的坐标方位角。然后在井下巷道中,用经纬仪导线将两垂球线进行联测,取一假定坐标系统来确定井下两垂球线连线的假定方位角,将其与地面上确定的坐标方位角相比较,其差值便是井下假定坐标系统和地面坐标系统的方位差,这样便可确定井下导线在地面坐标系统中的坐标方位角。在两井定向中,由于两垂球线间距离大于一井定向时两垂球线间的距离,因而其投向误差也大大减小。

(3)陀螺经纬仪定向测量

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物理特性及地球自转的影像,实现自动寻找真北方向,从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75°的范围内,一般不受时间和环境等条件限制,实现快速定

向。

陀螺经纬仪的定向测量可分为:陀螺经纬仪定向的作业过程和陀螺方位角的一次测定作业过程。现分述如下。

(a)陀螺经纬仪定向的作业过程

1)在地面已知边上测定仪器常数;

2)在待定边上测定陀螺方位角;

3)在地面上重新测定仪器常数;

4)求算子午线收敛角;

5)求算待定边的坐标方位角。

(b)陀螺方位角的一次测定作业过程

1)在测站上整平对中陀螺经纬仪,以一个测回测定待定边或已知边的方向值,然后将仪器大致对正北方;

2)粗略定向(测定近似北方向);

3)测前悬带零位观测;

4)精密定向(测定精密陀螺北);

5)测后悬带零位观测;

6)以一个测回测定待定边或已知边的方向值,当测前测后两次观测的方向值的互查小于规定的数值时,取其平均值作为测线方向值。

(4)高程联系测量

为使地面与地下建立统一的高程系统,应通过斜井、平峒或竖井将地面高程传递到地下巷道中,该测量工作称为高程联系测量(也称为导入高程)。通过斜井、平峒的高程联系测量,可从地面用水准测量和三角高程测量方法直接导入。通过竖井导入高程的常用方法有:长钢尺法、长钢丝法、光电测距仪铅直测距法等。

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注册测绘师考试内容讲解三十

丹枫

地下工程测量

4、贯通测量

(1)贯通测量的概念及工作步骤

(a)贯通测量的概念和方法

所谓贯通测量,就是采用两个或多个相向或同向掘进的工作面,使其按照设计要求在预定地点正确贯通而进行的测量工作。

巷道贯通常用形式有如下3种:

1)两个工作面相向掘进,叫做相向贯通;

2)从巷道的一端向另一端的指定地点掘进,叫做单向贯通;

3)两个工作面同向掘进,叫做同向贯通或追随贯通。

贯通测量的基本方法是测出待贯通巷(隧)道两端导线点的平面坐标和高程,通过计算求得巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度,此坐标方位角和坡度应与原设计相符,差值应在容许范围之内,同时计算出巷道两端点处的指向角,利用上述数据在巷道两端分别标定出巷道中线和腰线,指示巷道按照设计的同一方向和同一坡度掘进,直到贯通相遇点处相互正确接通。

(b)贯通测量的种类和重要方向偏差

井巷贯通一般分为平、斜巷道贯通和立井贯通两种类型。

平、斜巷道贯通接合处的偏差值,可能发生在3个方向上:

1)水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差Δx;

2)水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δy;

3)竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Δh。

第一种偏差只对贯通在距离上有影响,对巷道质量没有影像;后两种偏差Δy和Δh对于巷道质量有直接影响,所以又称为贯通重要方向的偏差。

对于立井贯通来说,影响贯通质量的是平面位置偏差,即上、下两段待贯通的井筒中心线之间在水平面内投影的偏差。

(c)贯通测量工作的步骤

贯通测量工作通常依照以下的工作步骤:

1)调查了解待贯通巷道的实际情况,根据贯通的容许偏差,选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程,要编制贯通测量设计书,进行贯通测量误差预计,以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。

2)依据选定的测量方案和方法,进行施测和计算,每一施测和计算环节,均须有独立可靠的检核,并要将施测的实际测量精度与原设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时,应分析其原因,并采取提高实测精度的相应措施,返工重测。

3)根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素,并实地标定巷道的中线和腰线;

4)根据掘进巷道的需要,及时延长巷道的中线和腰线,定期进行检查测量和填图,并按照测量结果及时调整中线和腰线。当两个掘进工作面之间的距离小于规定距离时,测量负责人应以书面形式报告工程技术负责人以及安全检查和施工区、队等有关部门。

5)巷道贯通之后,应立即测量出实际的贯通偏差值,并将两端的导线连接起来,计算各项闭合差。此外,还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。

6)重大贯通工程完成后,应对贯通测量工作进行精度分析与精度判定,写出总结。

(2)贯通测量精度

按照现行《工程测量规范》(GB 50026-2007),隧道工程的相对施工中线在贯通面上的贯通误差不应大于表1的规定。

表1隧道工程的贯通限差

类别

两开挖洞口间长度L/km

贯通误差限差/mm

横向

L<4

100

4≤L<8

150

8≤L<10

200

高程

不限

70

(3)提高贯通测量精度的技术措施

在贯通测量施测中,为提高贯通测量的精度,应注意以下问题:

(a)注意原始资料的可靠性,起算数据应准确无误。

(b)各项测量工作都要有可靠的独立检核。要进行复测复算,防止产生粗差。

(c)精度要求很高的重要贯通,要采取相应的提高精度的措施。例如,应适当加测陀螺定向边;要尽可能增大导线边长,对井下边长较短的测站,要设法提高仪器和目标的对中精度;或者采用三架法测量等措施。

(d)对施测成果要及时进行精度分析,并与原贯通误差预计的精度要求进行对比,必要时要进行返工重测。

(e)贯通掘进过程中,要及时进行测量和填图,并根据测量成果及时调整掘进的方向和坡度。如采用全断面一次成巷施工,则在贯通前的一段巷道内可采用临时支护,铺设临时简易轨道,以减少巷道贯通后的整修工作量。

(4)贯通测量技术设计

测量人员应在重要贯通工程施测之前,编制好贯通测量设计书,并报主管部门审批。

编制贯通测量设计书的主要任务是选择合理的测量方案和测量方法,以保证巷道正确贯通。设计书可参照下列提纲编制:

(a)贯通工程概况。包括巷道贯通工程的目的、任务和要求,巷道贯通允许偏差值的确定,比例尺不小于1﹕2000的井巷贯通工程图。

(b)贯通测量方案的选定。地面控制测量,井巷联系测量及井下控制测量。起始数据选择及布网方案设计。

(c)贯通测量方法。包括采用的仪器、测量方法及其限差。

(d)贯通测量误差预计。绘制比例尺不小于1﹕2000的贯通测量设计平面图,在图上绘出与工程有关的巷道和井上、下测量控制点;确定测量误差参数,并进行误差设计,预计误差采用中误差的两倍,它应小于规定的容许偏差。

(e)贯通测量成本预计。包括所需工时数及仪器折旧和材料消耗等成本概算。

(f)贯通测量中存在的问题和采取的措施。

注册测绘师考试内容讲解(三十一)---施工与竣工测量

发表时间:2010-11-17???? 来源:中国3S人才网???? 编辑:GIS人 ? ? ? ?阅读:151次

1、施工放样方法

(1)平面位置放样

以控制点为基础,将设计图上表示建(构)筑物形状、大小的点位测定到实地,这是施工测量的目的。实现这一目的的测量技术过程称为工程放样,简称“放样”或“测设”。施工放样是施工过程的开端,施工过程以放样数据和放样出的标桩为依据。

建(构)筑物的形状和大小是通过其特征点在实地上表示出来的。因此,点位放样是建(构)筑物放样的基础。放样点位应由两个以上的控制点,且放样点坐标已知,首先根据已知的坐标数据计算放样数据,再通过实地测量来放样待定点。

平面放样方法

一般来说,建(构)筑物平面位置的常用放样方法有以下几种方法:

(a)直角坐标法。它是利用点位之间的坐标增量及其直角关系进行点位放样的方法,适用于放样点离控制点较近(一般不超过100m)而且便于测量的地方。当然,测距仪器不同可放样点的范围也不同。

(b)极坐标法。它利用点位之间的边长和角度关系进行放样。

(c)坐标法。它是利用点位设计坐标以全站仪测量技术或GPS技术进行点位放样的方法,其与极坐标法不同的是不需要事先计算放样元素,只要直接提供坐标就可以放样,且操作方

便。

(e)距离交会法。它利用点位之间的距离关系通过交会的方式进行点位放样。

(f)角度交会法(方向交会法)。它利用点位之间的角度或方向关系进行点位放样。

(g)角边交会法。它利用点位之间的角度、距离关系进行点位放样。

平面放样过程

在实际的放样工作中,一般同时采用上述的一般放样法和归化放样法。所谓的归化放样法就是先放样一个过渡点,埋设临时桩,然后测量该过渡点与已知点之间的关系,再与设计值进行比较得差值,根据差值在过渡点上修正,重复操作,把放样点规划到更精确的位置上。对与一般放样法的角度、距离和高程放样,为了得到更加精确的放样精度,分别应采取不同的修正方法,比如对于角度放样,可以应用多测回修正法;对于距离放样,应加上尺长、温度和倾斜改正。

针对于不同的项目工程,在实际的施工放样工作中,通常需要根据工程现场及周围的条件、放样所要求的精度、控制点的分布情况、施工计划以及人员技术和仪器设备条件等合理选择放样方法。

高程放样

在工程施工中,需要将设计的高程在实地进行指定即高程放样。比如,放样基坑坑底高程,平整场地以及为了控制房屋基础面的标高、各层楼板的高度及平整度等都需要随着施工的进展做大量的高程放样工作。

高程放样主要采用水准测量法和三角高程测量法,有时也采用钢尺直接量取垂直距离。水准测量法一般采用视线高程法进行放样。三角高程法一般是指全站仪高程放样法。当欲放样的高程与已知高程控制点之间的高差远远超过水准尺高度时,可以用悬挂钢尺来代替水准尺进行放样测量,通常称这种放样方法为倒尺法放样。当用水准仪法放样一些高低起伏较大的工程时,如桥梁构件、厂房屋架、体育馆钢架等,放样工作可能相等困难,此时就应该使用全站仪法进行三角高程放样。

空间点位放样

通常,空间点位放样采用全站仪极坐标法。利用全站仪在预先输入测站坐标后,即可直接测定目标点的三维坐标。测站数据包括测站坐标、仪器高、目标高和后视方位角。利用全站仪进行空间点位放样主要包括以下步骤:

(a)输入测站数据和放样点的点号和三维坐标,后视方位角通过照准后视点进行设置。

(b)仪器后视定向后,选定放养点的点号,全站仪会自动计算出放样点的放样数据:方位角α、斜距S和天顶距z。

(c)转动全站仪瞄准任意位置的棱镜,测量显示出该棱镜位置与放样点位置的差值(Δα,ΔS,Δz)。根据差值移动棱镜,全站仪不断跟踪棱镜测量,直到Δα=0、ΔS=0、Δz=0,这样即可标定出放样点的空间位置。

考试内容讲解三十二

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施工与竣工测量

2、工业与民用建筑施工测量

工业与民用建筑施工测量是工程测量的重要工作之一,贯穿于整个建筑工程施工过程,主要内容是按照设计要求,将图纸上已经设计好的工程建筑物测设到相应的实地上,并埋设各种测控标志,作为施工工作的参考依据,以指挥各个工序的施工与衔接。

(1)基础放样

建筑物放样是与施工计划、进度相配合的。在施工初期,建筑基础的放样,即平面位置和孔桩的放样,在地形地貌较平坦的地段可用经纬仪和钢尺进行放样;在山坡地段,采用坐标放样法进行建筑基础放样可以精确、快速地达到预期要求。

基础施工测量的主要内容是放样基槽开挖边线、控制基础的开挖深度、放样基层的施工高程和放样基础模版的位置。放样基槽开挖边线是以细部轴线为依据,按照基础宽度和放坡要求,使用全站仪或经纬仪等进行放样,然后用白石灰撒出基础开挖边线,也称作基础放线。为了控制基槽的开挖深度,需要进行高程测设,又称为抄平。当基槽开挖到离槽底设计高程值0.3~0.5m时,用水准仪在槽壁上放样一些离槽底设计高程为一固定值的水平桩,通过从水平桩的上表面拉线绳,作为清理槽底、控制挖槽深度、修平底槽和打基础垫层的高程依据。一般应在槽壁各个拐角变化处、深度变化处和基槽壁上每隔3~4m测设水平桩。基础施工完后,应该检查基层的标高是否符合要求,一般用水准仪测基层上的若干个点的高程再与设计高程比较,允许误差为±10mm。

(2)上部结构放样

当建筑物的地下部分完工后,根据方格网,检校、测设建筑物主轴线控制桩,将各轴线放样到已完成的地下结构的顶面和侧面上,再根据原有的±0水平线,将±0标高也放样到地下结构顶部的侧面上。首层主体结构的放样依据就是这些主轴线和标高线。随着施工的进行、楼层结构的升高,需要将首层轴线逐层往上投测,作为各层施工放样的依据。

(3)高层建筑放样

在我国,高层建筑一般划分为5类:4层以下为建筑物;5~9层为多层建筑物;10~16层为小高层建筑物;17~40层为高层建筑物;40层以上为超高层建筑物。高层建筑物的施工放样工作包括的内容很多,主要有建筑物位置放样、基础放样、轴线投测和高程传递等。

根据图纸设计,进行高层建筑的定位放样,是确定建筑物平面位置和进行基础施工的关键环节,一般采用施工方格网的形式来定位,即方便又可保证精度。施工方格网确定后,根据建筑物的主要轴线与方格网的间距,实地测设出主轴线控制桩。在建筑物基础施工测量阶段,以建筑轴线控制桩为因依据,测设基坑开挖边线。高层建筑物的开挖基础一般都很深,开挖过程中除常使用水准仪控制开挖深度外,还应使用经纬仪或拉线的方法检查是否出现坑底边线内收的情况,以避免基础位置不够。轴线投测的常见方法有:全站仪或经纬仪法、垂准仪法、垂准经纬仪法、吊线坠法、激光经纬仪法和激光垂准仪法等。

高层建筑物各施工层的标高都是由底层±0标高传递上来的。高层建筑的高程传递的工作量在整个测量工作中所占的比重最大,是施工测量中的重要部分,其主要传递方法有:皮数杆传递法、钢尺直接测量法、悬吊钢尺法、全站仪天顶测高法等。

(4)建筑方格网测设

当建筑物占地面积不大、结构简单时,只需要布设一条或几条基线作为平面控制,称为

建筑基线。当建筑大、中型建筑物时,施工控制网一般布设成方格网形式,也称为建筑方格网。当建立方格网有困难时,常用导线或导线网作为施工测量的平面控制网。在建筑方格网测设前,应根据建筑设计总平面图上各建筑物、道路及各种管道、管线的布设情况并结合施工现场情况设计建筑方格网。然后,再根据设计的建筑方格网在施工现场进行测设。

建筑方格网的测设步骤分三步:先测设主轴线;再测设辅轴线;最后再测设网格点。主轴线的测设一般根据现场原有的测图控制点,应用极坐标方法井下。辅轴线点是在主轴线点的基础上进行测设的。先是根据主轴线测量交会出方格网的四个角点,这样就构成了基本方格网(或称主方格网),再以主方格网点为基础加密方格网中其余方格网点。

注册测绘师考试内容讲解三十四

丹枫

变形测量

1、概述

(1)变形测量的目的与意义

变形测量是利用测量仪器或专用仪器对变形体的变化状况进行监视、监测的工作。其目的是要获得变形体的空间位置随时间变化的特征,同时还要解释变形的原因。对于前一个目的,相应的变形检测数据处理任务称为变形的几何分析;对于后一个目的,相应的任务称为变形的物理解释。

变形测量有实用上和科学上两方面的意义。实用上的意义主要是监测各种工程建筑物和地质构造的稳定性,及时发现异常变化,以便采取措施。科学上的意义包括更好地理解变形的机理,验证有关工程的理论,以及建立正确的预报变形的理论和方法等。

(2)变形测量的对象

变形测量的研究对象即变形体的范畴可以很大,可以包括全球性和区域性的变形体,也可以小到一个工程建(构)筑物。工程变形测量涉及的变形监测对象主要包括以下两类:(a)局部性的变形测量,是监测工程建筑物及其场地的沉降、水平位移、挠度和倾斜等;

(b)区域性的变形测量,也称形变监测,是对城市、工矿区等区域性地面沉降的监测。

目前,有代表性的变形体有高层建筑物、大坝、桥梁、边坡以及地表沉降等。

(3)变形测量的特点

与工程建设中的地形测量和施工测量相比变形测量具有以下特点:

(a)重复观测。这是变形测量的最大特点。重复观测的频率取决于变形的大小、速度以及观测目的。第一次观测称为初始周期或零周期观测。每一周期的观测方案如监测网的图形、使用仪器、作业方法乃至观测人员都要尽可能一致。

(b)精度高。相比其他测量工作,变形观测精度要求高,典型精度要求达到1mm或相对精度达到10-6。但对于不同的任务或对象,精度要求有差异,即使对于同一建筑物的不同部位观测精度也不尽相同。

(c)需要综合应用多种测量方法。由于各种测量方法都有其优缺点,因此根据工程的特点和变形测量的要求,综合应用地面测量方法(如几何水准测量、三角高程测量、方向和角度测量、距离测量等)、空间测量技术(如GPS技术、合成孔径雷达干涉等)、近景摄影测量、地面激光雷达技术以及专门测量手段,可以起到取长补短、相互校核的目的,从而提高了变形测量精度和可靠性。

(d)变形测量的数据处理要求更加严密。变形测量数据处理和分析中,经常需要多学科知识的交叉配合,才能对变形体进行合理的变形分析和物理解释。

注册测绘师考试内容讲解三十三

丹枫

施工与竣工测量

3、桥梁施工测量

(1)测量内容

桥梁是现代交通线路中不可缺少的一部分,横跨河流和穿越山谷等时都需要架设桥梁,城市交通的立体化也需要架设桥梁,如立交桥、高架桥、城市轻轨等。桥梁按其轴线长度一般分为小型桥(小于30m)、中型桥(30~100m)、大型桥(100~500m)、特大型桥(大于500m);按平面形状可分为直线桥和曲线桥;按结构形式可分为简支梁桥、联系梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。对于不同长度、不同类型的桥梁,桥梁施工测量的内容和方法也有所不同。

桥梁施工测量是把图纸上所设计的结构物的位置、形状、大小和高低,在实地进行标定,作为施工的依据。在桥梁施工的整个过程中都需要通过施工测量来保证施工质量。施工测量的任务是精确地放样桥墩桥台的位置和跨越结构的各个部分,并随时检查施工质量。一般来讲,对于中小型桥,可直接丈量桥台与桥墩之间的距离来进行放样,或者利用桥址勘测阶段的测量控制作为放样的依据;对于大桥或特大桥来说,用勘察阶段的测量控制来进行放样一般不能满足要求,因而必须简历平面和高程控制网,作为放样工作的依据。概括起来,桥梁施工阶段的测量工作主要包括:桥轴线长度测量、平面控制测量、高程控制测量、桥址地形及纵断面测量、墩台中心定位、墩台基础及其细部放样等。

(2)桥梁控制测量

平面控制测量和高程控制测量是桥梁施工控制网测量的两个组成部分。桥梁控制测量的目的是确保桥梁轴线、墩台位置在平面和高程位置上符合设计的精度要求。按观测要素不同可以将桥梁控制网布设成三角网、边角网、精密导线网、GPS网等,其中主要采用的布设形式为三角网。常用的三种桥梁三角网图形为:双三角形、大地四边形和双大地四边形。如图1所示,AB为桥梁轴线,双实线为控制网基线。各网通过测角、测边,按边角网或测边网进行平差计算,最后求出各控制网点的坐标,作为桥梁轴线及桥台、桥墩施工测量的依据。

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桥梁高程控制测量有两个作用:一是统一桥梁高程基准面;二是在桥址附近设立基本高程控制点和施工高程控制点,以满足施工中高程放样和监测桥梁墩台垂直变形的需要。桥梁高程测量一般采用水准测量的方法,水准点应埋设在桥址附近的安全稳定、便于观测之处,桥址两岸至少各设一个水准点。桥位水准点应与路线水准点联测,必要时应与桥位附近其他单位的水准点或工程设施联测。水准点的高程一般采用国家水准点高程,如相距太远,联测有困难时,可引用桥位附近其他单位的水准点,亦可使用假定高程。跨河水准测量必须按照有关国家水准测量规范的规定,采用精密水准测量方法进行观测。

(3)墩台中心定位

在桥梁施工测量中,测设墩、台中心位置的工作称为桥梁墩、台定位。桥梁的墩、台定位所依据的原始资料为桥址轴线控制桩的里程和桥梁墩、台的设计里程。根据里程可以算出它们之间的距离,由此定出墩、台的中心位置。

(4)地形测量

桥梁工程的地形测量有桥址地形图的测量、河床地形测量、桥轴线纵断面图的测量。桥址地形图的测量为桥梁设计提供1﹕2000~1﹕500的工点地形图。河床地形图测量为桥梁设计提供河道水下地形图。河床地形测量又称为水下地形测量,其点位平面位置测量用经纬仪交会法、极坐标法和GPS技术等,河床深度测量方法有简单的铅锤法、回声探测法、桥轴线纵断面测量,在原理上与河床地形测量相同,不同的是沿桥轴线方向测量河床的平面距离及高程,最后沿桥轴线方向绘出桥轴线纵断面图。

4 大坝施工测量

(1)测量内容

大坝是水利工程中最主要的建筑物之一。按坝型可分为:土坝、堆石坝、混凝土坝、重力坝、拱坝等。施工测量内容包括:坝轴线的测设、坝深控制测量、清基开挖线的放样、坡脚线的放样、坝体边坡线的放样及修坡桩的测设等。

(2)坝轴线测设

坝轴线即坝顶中心线,是大坝施工放样的主要依据,其位置一般是在图纸上设计选定,为将坝轴线放样至实地,先在图纸上用图解法量算出坝轴线两端点的坐标,然后计算这两端点与临近控制点之间的放样数据,最后采用交会法或极坐标法等放样方法将坝轴线放样到实地。当坝轴线两端点在地面永久标定出后,为防止施工时遭到破坏,都必须将坝轴线延伸到两岸的山坡上,各埋设1~2个永久性标志,用来检查端点的位置变化。

(3)坝身控制测量

坝身控制测量主要包括平面控制网和高程控制网的建立。建立坝身平面控制网主要分两步:测设平行于坝轴线的控制线;测设垂直于坝轴线的控制线。平行于坝轴线的控制线可布设在坝顶上下游线、上下游坡面变化处、下游马道中线,也可以按一定的间隔布设(如:10m,20没,30m等)。垂直于坝轴线的控制线一般按50m,30m或20m的间距以里程来测设。坝身高程控制网的建立,可由若干永久性点组成基本网和临时作业水准点两级布设。基本网布设在施工范围以外,并应与国家水准点联测,用三等水准测量测定它们的高程。临时水准点直接用于坝体高程放样,布设在施工范围以内不同高度的地方,用四等水准测量按附合水准路线从水准点引测它们的高程。

(4)清基开挖线的放样

为使坝体与基岩很好地结合,对坝基础应进行清理。清基工作的任务是挖去覆盖的土层和彻底清除风化和半风化的岩石,露出新鲜的基岩。在修筑好围堰并将水排干以后,就可以放样清基开挖线。清基开挖线即坝体与自然地面的交线,放样清基开挖线是为了指导坝体填筑前的基础清理工作。清基开挖线需要的放样精度不高,可用套绘断面法求得放样数据进行放样工作。清基放样的主要工作是确定清基范围和各位置的高程,一般根据设计数据计算而得。目前,清基放样工作一般采用全站仪坐标法和GPS RTK法进行。

(5)坡脚线放样

坝底与清基后地面的交线即为坡脚线。为方便填筑坝体,在清基后就应该放样出坡脚线。常用的坡脚线放样方法有套绘断面法和平行线法。

(6)坝体边坡线的放样与修坡桩的测设

在坝体坡脚线放出后,就可填土筑坝。为了标明上料填土的界限,每当坝体升高1m左右,就要用桩将边坡的位置标定出来,标定上料桩的工作称为边坡放样。放样前先是要根据大坝的设计坡度算出不同层高坡面点的轴距。为了使经过压实和修理的坝坡面恰好是设计的坡面,一般应加宽1~2m填筑,故各上料桩的轴距比设计计算之大1~2m。上料桩标定在加宽的边线上。大坝修筑到一定高度,且坡面压实后,还要进行坡面的修正,使其符合设计要求。可用水准仪或经纬仪方法求得修坡量。

5 竣工测量

(1)竣工测量的任务

工程竣工后,为检查建筑体的主要结构及路线位置是否符合设计要求,应进行竣工测量。竣工测量是指工程建设竣工、验收时所进行的测量工作。它主要是对施工过程中设计有所更改的部分、直接在现场指定施工的部分以及资料不完整无法查对的部分,根据施工控制网进行现场实测,或加以补测。其提交的成果主要包括:竣工测量成果表、竣工总平面图、专业图、断面图以及细部点坐标和细部点高程明细表等。

在每一个单项工程完成后,必须有施工单位进行竣工测量,提出工程的竣工测量成果,作为编绘竣工总平面图的依据。竣工测量的内容包括:

(a)工业厂房及一般建筑物。包括房角坐标,各种管线进出口的位置和高程,并附房屋编号、构层数、面积和竣工时间等资料。

(b2)铁路和公路等交通线路。包括起止点、转折点、交叉点的坐标,曲线要素、桥涵等构筑物的位置和高程,人行道、绿化带界限等。

(c)地下管网。检修井、转折点、起始点的坐标,井盖、井底、沟槽和管顶等的高程,并附注管道及检修井的编号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向。

(d)架空管网。包括转折点、结点、交叉点的坐标,支架间距,基础面高程。

(e)特种构筑物。包括沉淀池、污水处理池、烟筒、水塔等的外形、位置及高程。

(f)绿化工程的位置和高程。

(g)测量控制网的平面坐标及高程。

(2)竣工检测与验收测量

工程竣工测量是指工程竣工、验收时所进行的测量工作。在工程竣工后,为检查构筑物结构及位置是否符合设计要求,应进行竣工测量,为工程使用中检修和安装设备提供测量数据。

竣工检测与验收测量的内容一般包括竣工建筑物及周边现状图测绘、建筑物与道路控制红线和用地红线等规划要素关系的标定、与周边建筑物关系的标定等。规划行政管理部门以此作为行政审批的依据,将竣工测量的结果与报建材料对照,以确定该项目是否有位移、超面积建设、不按设计图纸施工等违章建设行为。因此,竣工测量成果的精度较普通的地形图测绘要高,其表示的内容更加丰富和详尽。

(3)竣工总平面图测绘

竣工测量的成果之一地形图,称为竣工地形图。由于其只反映竣工地物的整体平面位置,故又称竣工总平面图。竣工总平面图是设计总平面图在施工后实际情况的全面反映,即反应竣工后建筑物或构筑物及其工程设施在地面上的实际位置。竣工总平面图根据已竣工的建筑物竣工测量成果进行编绘。竣工总平面图的编绘主要包括室外实测和室内编绘,室外实测又称竣工测量,室内编绘主要包括:竣工总平面图、专业分图和附表等的编绘工作。竣工总平面图以现场测绘绘制为主,设计图结合室内编绘为辅,一般选用的比例尺为1﹕500。

编绘竣工总平面图分三个步骤:选择图幅大小与确定比例尺、绘制底图和编绘竣工总图。竣工总平面图是随着工程的陆续竣工相继编绘的。当某项工程竣工后,立即进行竣工测量并编绘总平面图。如果发现有位置偏移、变更等问题,可及时到现场查对,使竣工总平面图能真实反应实际情况。因此,竣工总平面图及竣工资料是反应工程质量的重要依据。

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变形测量

2、变形测量方案设计

(1)基本要求

变形测量工作开始前,应收集相关的地质和水文资料及工程设计图纸,根据变形体的特点、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计,确定变形测量的内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、观察方法和仪器设备、数据处理分析方法、提交变形成果内容等,编写技术设计书或施测方案。

变形测量的平面坐标系统和高程系统一般应采用国家平面坐标系统和高程系统或所在地方使用的平面坐标系统和高程系统,但也可采用独立系统。当采用独立系统时,必须在技术设计书和技术报告书中明确说明。

变形观测周期的确定应以能系统的反应所测变形体的变化过程、且不遗漏其变化时刻为原则,并综合考虑单位时间内变形量的大小、变形特征、观测精度要求及外界因素影响情况。

对高精度变形监测网,应该同时顾及精度、可靠性、灵敏度及费用准则进行监测网的优化设计,以确定可靠和经济合理的观测方案。

在变形测量过程中,当出现下列情况之一时,应即刻通知工程建设单位和施工单位采取相应的措施:

(a)变形量达到预警值或接近极限值;

(b)变形量或变形速率出现异常变化;

(c)变形体、周边建(构)筑物及地表出现异常,如裂缝快速扩大等。

(2 )变形测量等级与精度

变形测量的等级与精度取决于变形体设计时允许的变形值的大小和进行变形测量的目的。目前一般认为,如果观测目的是为了使变形值不超过某一允许的数值从而确保建筑物的安全,则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10~1/20;如果观测的目的是为了研究其变形过程,则其观测精度还应更高。

现行国家标准《工程测量规范》(GB 50026-2007)规定的变形等级和精度要求如表1所示。

表1 变形监测的等级划分及精度要求

等级

垂直位移监测

水平位移监测

适用范围

变形观测点的高程中误差/mm

相邻变形观测点的高差中误差/mm

变形观测点的点位中误差/mm

一等

0.3

0.1

1.5

变形特别敏感的高层建筑、高耸构筑物、工业建筑、重要古建筑、精密工程设施、特大型桥梁、大型直立岩体、大型坝区地壳变形监测等

0.5

0.3

3.0

变形比较敏感的高层建筑、高耸构筑物、工业建筑、古建筑、特大型和大型桥梁、大中型坝体、直立岩体、高边坡、重要工程设施、重大地下工程、危害性较大的滑坡监测等三等

1.0

0.5

6.0

一般性的高层建筑、多层建筑、工业建筑、高耸构筑物、直立岩体、高边坡、深基坑、一般地下工程、危害性一般的滑坡监测、大型桥梁等

四等

2.0

1.0

12.0

观测精度要求较低的建(构)筑物、普通滑坡监测、中小型桥梁等

需要注意的是,表1中,变形点的高程中误差和点位中误差,系相对于邻近基准点而言。当水平位移变形测量用坐标向量表示时,向量中误差为表中相应等级点位中误差的1/√2倍。

对于变形体是建筑物的情况,根据现行《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007),变形测量的等级、精度指标及其使用范围见表2。

表2 建筑变形测量的等级、精度指标及其适用范围

变形测量级别

沉降观测

位移观测

主要适用范围

观测点测站高差中误差/mm

观测点坐标中误差/mm

特级

±0.05

±0.3

特高精度要求的特种精密工程的变形测量

一级

±0.15

±1.0

地基基础设计为甲级的建筑的变形测量;重要的古建筑和特大型市政桥梁等变形测量等二级

±0.5

±3.0

地基基础设计为甲、乙级的建筑的变形测量;场地滑坡测量;重要管线的变形测量;地下工程施工及运营中变形测量;大型市政桥梁变形测量等

±1.5

±10.0

地基基础设计为乙、丙级的建筑的变形测量;地表、道路及一般管线的变形测量;中小型市政桥梁变形测量等

(3)变形测量网点的布设

变形监测网点,一般分为基准点、工作基点和变形观测点3种。

(a)基准点

基准点是变形测量的基准,应选在变形影响区域之外稳固可靠的位置。每个工程至少应有3个基准点。大型的工程项目,其水平位移基准点应采用观测墩,垂直位移观测点宜采用双金属标或钢管标。

(b)工作基点

工作基点在一周期的变形测量过程中应保持稳定,可选在比较稳定且方便使用的位置。设立在大型工程施工区域内的水平位移监测工作基点宜采用观测墩垂直位移监测工作基点可采用钢管标。对通视条件较好的小型工程,可不设立工作基点,在基准点上直接测定变形观测点。

(c)变形观测点

变形观测点是布设在变形体的地基、基础、场地及上部结构的敏感位置上能反映其变形特征的测量点,亦称变形点。

试内容讲解三十六

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变形测量

3 变形测量方法

(1)常规大地测量方法

常规的大地测量仪器有光学经纬仪、光学水准仪、电磁波测距仪、电子经纬仪、电子全站仪以及测量机器人等。常规大地测量方法主要用于变形监测网的布设以及每个周期的观测。

(2) GPS方法

GPS动态实时差分测量技术应用于变形测量在测量的连续性、实时性、自动化及受外界干扰小等方面表现出了越来越多的优越性。使用GPS动态差分技术进行变形测量时,需要将一台接收机安放在变形体以外的稳固地点作为基准站,另外一台或多台GPS接收机天线安放在变形点上作为流动站。

GPS方法可以用于测定场地滑坡的三维变形、大坝和桥梁水平位移、地面沉降以及各种工程的动态变形(如风振、日照及其他动荷载作用下的变形)等。

(3)数字近景摄影测量方法

数字近景摄影测量方法观测变形时,首先在变形体周围的稳定点上安置高精度数码相机,对变形体进行摄影,然后通过数字摄影测量处理获得变形信息。与其他方法相比较,数字近景摄影测量方法具有以下显著特点:

(a)信息量丰富,可以同时获得变形体上大批目标点的变形信息;

(b)摄影影像完整记录了变形体各时期的状态,便于后续处理;

(c)外业工作量小,效率高,劳动强度低;

(d)可用于监测不同形式的变形,如缓慢、快速或动态的变形;

(e)观测时不需要接触被监测物体。

(4)激光扫描方法

地面三维激光扫描应用于变形监测的特点为:

(a)信息丰富。地面三位激光扫描系统以一定间隔的点对变形体表面进行扫描,形成大亮点的三维坐标数据。与单纯依靠少量监测点对变形体进行变形监测研究相比,具有信息全面和丰富的特点。

(b)实现对变形体的非接触测量。地面三维激光扫描系统采集点云的过程中完全不需要接触变形体,仅需要站与站之间拼接时,在变形体周围布置少量的标靶。

(c)便于对变形体进行整体变形的研究。地面三维激光扫描系统通过多站的拼接可以获取变形提多角度、全方位、高精度的点云数据,通过去噪、拟合和建模,可以方便地获取变形体的整体变形信息。

(5)InSAR方法

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术使用微波雷达成像传感器对地面进行主动遥感成像,采用一系列数据处理方法,从雷达影像的相位信号中提取地面的形变信息。

用InSAR进行地面形变监测的主要优点在于:

(a)覆盖范围大,方便迅速;

(b)成本低,不需要建立监测网;

(c)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息;

(d)全天候,不受云层及昼夜影像。

(6)专用测量技术手段

变形测量除了上述测量手段外,还包括一些专门手段,如应变测量、液体静力水准测量、准直测量、倾斜测量等。这些专门的测量手段的特点主要有:测量过程简单;容易实现自动化观测和连续监测;提供的是局部的变形信息。

(a)应变测量

应变测量采用的应变计工作原理,分为两类:一类是通过测量两点间距离的变化来计算应变;另一类是直接用传感器测量应变。对于第一类,精密测量距离的变化有机械法和激光干涉法。对于第二类,应变传感器实质上是一个导体(金属条或很窄的箔条),埋设在变形体中,由于变形体中的应变使得导体伸长或缩短,从而改变了导体的电阻。导体电阻的变化用电桥测量,通过测量电阻值的变化就可以计算应变。

(b)液体静力水准测量

它是利用静止液面原理来传递高程的方法。利用联通管原理测量各点处容器内液面高差的变化以测定垂直位移的观测方法,可以测出两点或多点间的高差。适用于建筑物基础、混凝土坝基础、廊道和土石坝表面的垂直位移观测。一般将其中一个观测头安置在基准点,其他各观测头防止在目标点上,通过它们之间的差值就可以得出监测点相对基准点的高差。该方法无须点与点之间的通视,容易克服障碍物之间的阻挡,另外还可以将页面的高程转化成电感输出,有利于实现监测自动化。

(c)准直测量

准直测量就是测量测点偏离基准线的垂直距离的过程,它以观测某一方向上点位相对于基准线的变化的目的,包括水平准直和铅直两种。水平准直法为偏离水平基线的微距离测量,该水平基准线一般平行于被监测的物体。铅直法为偏离垂直基准线的微距离测量,经过基准点的铅垂线作为垂直基准线。

注册测绘师考试内容讲解三十七

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变形测量

4 变形测量内容

对于不同的变形体,变形测量的内容有所不同。归纳起来,主要包括沉降测量(垂直位移测量)、水平位移测量、倾斜测量、动态变形测量以及地面形变测量等。

(1)沉降测量

沉降测量是观测建(构)筑物的基础和建(构)筑物本身在垂直方向上的位移,也称垂直位移测量。对于大多数变形体,沉降测量都是必不可少的测量内容。沉降测量最常用的方法是水准测量方法,有时也采用液体静力水准测量方法。沉降测量应获得各期的沉降观测成果,并绘制时间-荷载-降量曲线和等沉降曲线。

对于工业与民用建筑,沉降观测包括场地沉降观测、基坑回弹观测、地基土分层沉降观测、建筑物基础及建筑本身的沉降观测等。其中,场地沉降观测包括测定建筑相邻影响范围内的相邻地基沉降以及建筑相邻影像范围外的场地地面沉降。该项工作应该在基坑开挖之前进行,贯穿于整个施工过程,并延续到工程建成后若干年,直至沉降现象基本停止为止。

对于桥梁,沉降观测主要包括桥墩、桥面、索塔的沉降观测以及桥梁两岸边坡的沉降观测等。

对于混凝土水坝,沉降观测主要包括坝体、临时围堰、船闸的沉降观测等。

(2)水平位移测量

水平位移测量用来测定变形体在水平方向上的移动。用于水平位移测量的技术方法包括地面测量方法、数字近景摄影测量方法、GPS技术及专用测量方法(如视准线、激光准直法)等。

对于工业与民用建筑,水平位移测量主要包括支护边坡和建筑主体的水平位移测量。

对于桥梁,水平位移测量主要包括桥面、桥梁两岸边坡的水平位移测量。

对于混凝土水坝,水平位移测量主要包括坝体、临时围堰、滑坡等的水平位移测量。

此外,位移测量也包括建筑裂缝观测和扰度观测等。其中裂缝观测比较简单,主要是观测裂缝的长度、宽度、深度随时间变化的情况;扰度观测可通过观测不同位置相对于底部的水平位移来计算或使用扰度计、位移传感器等来观测。

(3)倾斜测量

倾斜测量是各种高程建(构)筑物变形测量的主要内容之一。倾斜测量分为相对于水平面的倾斜测量和相对与垂直面的倾斜测量两类。

相对于水平面的倾斜测量(如基础倾斜)可通过测定两点间的相对沉降来确定,可用的方法有水准测量方法、液体静力测量方法和倾斜仪测量方法。水准测量方法原理是用水准仪测出两个观测点之间的相对沉降,有相对沉降与两点间距离之比计算出两点间的平均倾斜值。倾斜仪测量方法是在高层建(构)筑物结构的不同高度放置倾斜仪,测定该建(构)筑物的倾斜情况。常用的倾斜仪有水准管式倾斜仪、气泡式倾斜仪和电子倾斜仪。

相对于垂直面倾斜测量(如建筑主体倾斜)的关键是测定建筑顶部中心相对于底部中心或各层中心相对于下层中心的水平位移矢量。建筑倾斜观测的基本原理大都是测出建筑顶部中心相对于底部中心的水平偏差来推算倾斜角,常用倾斜度来表示。测量的方法有投点法、测水平角法、前方交会法、激光铅直仪观测法、激光位移计法和正、倒垂线法等。

(4)动态变形测量

动态变形测量通常是测量变形体在日照、风荷、震动等动荷载作用下而产生的变形。动态变形测量应测定一定时间段内的瞬时变形量,计算变形特征参数,分析变形规律。动态变形的观测点应选在变形体受动荷载作用最敏感并能稳定牢固地安置传感器、接受靶和反光镜

等照准目标的位置上。动态变形测量的精度应根据变形速率、变形幅度、测量要求和经济因素来确定。动态变形测量方法的选择可根据变形体的类型、变形速率、变形周期特征和测定精度要求等确定,并符合下列规定:

(a)对于精度要求高、变形周期长、变形速率小的动态变形测量,可采用全站仪自动跟踪测量或激光测量等方法;

(b)对于精度要求低、变形周期短、变形速率大的建筑、可采用位移传感器、加速度传感器、GPS动态实时差分测量等方法;

(c)当变形频率小时,可采用数字近景摄影测量或经纬仪测角前方交会等方法。

(5)地面形变测量

地面形变测量主要包括地面沉降、地震形变监测等。目前,地面形变测量采用的主要方法有水准测量、GPS和InSAR等。

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