工程测量技术与应用课件.ppt

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。,已知A点的高程、坡i和距离D，计算B点的高程：,图3 已知坡度直线的放样,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。,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。,一、纵断面水准测量,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1020 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 1/101/20；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20100m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1020m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。,谢 谢,