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第1章测量学的基本知识 1.1测量学的研究对象及建筑工程测量的任务 1.1.1测量学的研究对象 测量学是研究地球的形状、大小和确定地球表面点位的一门学科其研究的对象主要是地球和地球表面上的各种物体,包括它们的几何形状、空间位置关系以及其他信息测量学的主要任务有三个方面一是研究确定地球的形状和大小,为地球科学提供必要的数据和资料;二是将地球表面的地物、地貌测绘成图;三是将图纸上的设计成果测设到现场 随着科学的发展,测量工具及数据处理方法的改进,测量的研究范围已远远超过地球表面这一范畴20世纪60年代人类已经对太阳系的行星及其所属卫星的形状、大小进行了制图方面的研究,测量学的服务范围也从单纯的工程建设扩大到地壳的变化、高大建筑物的监测、交通事故的分析、大型粒子加速器的__等各个领域 1.1.2测量学的学科分类 测量学是一门综合性的学科,根据其研究对象和工作任务的不同可分为大地测量学、地形测量学、摄影测量与遥感学、工程测量学以及地图制图学等学科 大地测量学是研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科其基本任务是建立国家大地控制网,测定地球的形状、大小和重力场,为地形测图和各种工程测量提供基础起算数据;为空间科学、军事科学及研究地壳变形,地震预报等提供重要资料按照测量手段的不同,大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学 地形测量学是研究如何将地球表面局部区域内的地物、地貌及其他有关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科按成图方式的不同地形测图可分为模拟测图和数字化测图 摄影测量与遥感学是研究利用电磁波传感器获取目标物的影像数据,从中提取语义和非语义信息,并用图形、图像和数字形式表达的学科其基本任务是通过对摄影相片或遥感图像进行处理、量测、解译,以测定物体的形状、大小和位置进而制作成图根据获得影像的方式及遥感距离的不同,该学科又分为地面摄影测量学、__摄影测量学和__遥感测量学 工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理各阶段所进行的各种测量工作的学科工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用 地图制图学是利用测量所得的资料,研究如何编绘成图以及地图制作的理论,方法和应用等方面的学科 测量学各分支学科之间互相渗透、相互补充、相辅相成本课程主要讲述地形测量学第3页与工程测量学的部分内容主要介绍工业与民用建筑工程中常用的测量仪器的构造与使用方法,小区域大比例尺地形图的测绘及应用,建筑物和管道工程的施工测量以及高大建筑物变形监测和测量新技术在这些方面的应用 1.1.3建筑工程各阶段的测量任务 测量学的任务包括测定和测设两部分测定是指通过测量得到一系列数据,或将地球表面的地物和地貌缩绘成各种比例尺的地形图测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物位置,在实地标定出来,作为施工的依据 建筑工程测量学是运用测量学的基本原理和方法为各类建筑工程服务的一门学科具体说就是研究建筑工程在勘测设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科 一项工程,一般都要经过勘测设计、工程施工、运营和管理等几个阶段 进行勘测设计,必须要有设计底图该阶段测量工作的任务就是为勘测设计提供地形图例如,铁路在设计阶段要收集一切相关的地形资料,以及地质、经济、水文等其他方面的情况,在图上选择几条有价值的线路,然后测量人员测定所选线路上的带状地形图最后设计人员根据测得的现状地形图选择最佳路线以及在图上进行初步的设计 在工程施工建设之前,测量人员要根据设计和施工技术的要求把建筑物的空间位置关系在施工现场标定出来,作为施工建设的依据,这一步即为测设工作,也就是我们所说的施工放样施工放样是__设汁和施工的重要桥梁,一般来讲,精度要求也比较高 工程在运营管理阶段的测量工作主要指的是工程建筑物的变形观测为了监测建筑物的安全和运营情况,验证设计理论的正确性,需要定期地对工程建筑物进行位移、沉陷、倾斜等方面的监测,通常以年为单位反过来,变形监测的数据也可以作为我们以后工程设计的依据 可见测量工作贯穿于工程建设的整个过程,测量工作直接关系到工程建设的速度和质量所以,每一位从事工程建设的人员,都必须掌握必要的测量知识和技能 1.2地面点位置的表示方法 1.2.1地球的形状和大小 人们对地球的认识是一个漫长的过程古代人们由于受到生产力水平的限制,视野比较狭窄,所以认为天是圆的地是方的,即所谓的“天圆地方” 公元前古希腊,有人提出地球是一个圆球15___,麦哲伦及其伙伴完成绕地球一周以后,才确定了地球为球体17世纪末,牛顿研究了地球自转对地球形态的影响,从理论上推测地球不是一个很圆的球形,而是一个赤道处略为隆起,两极略为扁平的椭球体 测量工作是在地球表面进行的,然而这个表面是起伏不平的,比如我国__与尼泊尔交界处的珠穆朗玛峰高达8844.43m,而在太平洋西部的马里亚纳海沟深达11022m,两者高度差近2万m尽管有这样大的高差,但相对于半径为6371km的地球来说还是很小的就整个地球而言,我们知道71%是被海洋所覆盖,因此人们把地球总的形状看成是2.1水准测量的原理 2.1.1水准测量的概念 高程是确定地面点位置的基本要素之一,所以高程测量是三种基本测量工作之一高程测量的目的是要获得点的高程,但通常只能直接测得两点间的高差,然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程 进行高程测量的主要方法有水准测量和三角高程测量,此外还可以用气压测定高程本章主要介绍水准测量 2.1.2水准测量的原理 水准测量是利用水准仪提供的水平视线测得两点的高差,进而计算点的高程如图2—1中,已知A点的高程,需要求月点的高程我们可以在A、B两个点上竖立带有分划的标尺——水准尺,在两点之间安置可提供水平视线的仪器——水准仪当视线水平时,在A、b两个点的标尺上分别读得读数a和b,则A、B两点的高差等于两个标尺读数之差即第14页 2.2水准测量的仪器和工具 2.2.1DS3型水准仪及其构造 水准仪是水准测量时用于提供水平视线的仪器,我国对水准仪按其精度从高到低分为DSos型、DS1型、DS3型和DSl型四个等级,DS05型、DS1型主要用于精密水准测量,DS3型、DS10型则用于普通水准测量,其中“D”为大地测量仪器的总代号,“S”为“水准仪”汉语拼音的第一个字母,下标是指水准仪所能达到的每公里往返测高差中数中误差mm水准仪是进行水准测量的主要仪器,它可以提供水准测量所必需的水平视线目前通用的水准仪从构造上可分为两大类一类是利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪,其主要形式称为“微倾式水准仪”;另一类是利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”此外,尚有一种新型水准仪——电子水准仪,它配合条纹编码尺,利用数字化图像处理的方法,可自动显示高程和距离,使水准测量实现了自动化 DS3型微倾式水准仪由望远镜、水准器和基座三个主要部分组成仪器通过基座与三脚架连接,基座下三个脚螺旋用于仪器的粗略整平望远镜—侧装有一个管水准器,当转动微倾螺旋时,可使望远镜连同管水准器作俯仰微量的倾斜,从而可使视线精确整平因此这种水准仪称为微倾式水准仪仪器在水平方向的转动,由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制水准仪各部分的名称如图2—2所示 1.望远镜 望远镜的基本构造如图2—3所示,它由物镜、对光透镜、十字丝板和目镜组成物镜由一组透镜组成,相当于一个凸透镜根据几何光学原理,被观测的目标经过物镜和对光透镜后,成一个倒立实像于十字丝附近由于被观测的目标离望远镜的距离不同,可转动对光螺旋使对光透镜在镜筒内前后__,使目标的实像能清晰地成像于十字丝板平面上,再经过目镜的作用,使倒立的实像和十字丝同时放大而变成倒立放大的虚像放大的虚像与眼睛直接看到的目标大小的比值,即为望远镜的放大率DS3型水准仪的望远镜放大率 第3章角度测量 角度测量是测量的基本工作之一角度测量包括水平角测量和竖直角测量水平角用来确定地面点的平面位置,竖直角可以间接确定地面点的高程经纬仪是角度测量的主要仪器,本章主要介绍角度测量的基本原理、DJ6型经纬仪的使用、角度测量的方法 3.1水平角测量原理 水平角就是测站点到两观测目标方向线在水平面上的投影所夹的角,一般用表示 3.2角度测量仪器和工具 经纬仪是角度测量的主要仪器,经纬仪的种类较多,测量工作中用于测角的经纬仪主要有光学经纬仪和电子经纬仪两大类光学经纬仪是采用光学玻璃度盘和光学测微器读数设备,电子经纬仪则采用光电描度盘和自动显示系统国产经纬仪按精度可分为DJ07型、DJ1型、Dj2型、DJ6型、DJ15型和DJ60型六个等级“D”、“J”分别表示“大地测量”、“经纬仪”汉语拼音的第一个字母,
07、
1、
2、
6、
15、60分别表示该仪器一测回水平方向观测值中误差不超过的秒数其中DJ,型、DJ型、DJ;型属于精密经纬仪,DJs型、DJ”型和DJs型属于普通经纬仪本节主要介绍Dj型光学经纬仪的基本构造、读数装置和读数方法 3.2.1DJ6型光学经纬仪的构造 DJ6型光学经纬仪根据控制水平度盘转动方式的不同可分为方向经纬仪和复测经纬第32页仪,图3—2是南京华东光学仪器厂的分微尺装置的DJ6型光学经纬仪,各部件名称如图所示一般将光学经纬仪分解为照准部、水平度盘和基座三部分 3.2.1.1基本构造 1.照准部 照准部是指水平度盘以上能绕竖轴旋转的部分,包括望远镜、竖直度盘简称竖盘、光学对中器、水准管、读数显微镜等,它们都__在底部带竖轴内轴的U形支架上其中望远镜、竖盘和水平轴横轴固连一体,组装于支架上望远镜绕横轴上、下旋转时,竖盘随着转动,并由望远镜制动螺旋和微动螺旋控制竖盘是一个圆周上刻有度数分划线的光学玻璃圆盘,用于量度垂直角紧挨竖盘有一个竖盘指标水准管和指标水准管微动螺旋,在观测垂直角时用来保证读数指标的正确位置望远镜旁有一个读数显微镜,用来读取竖盘和水平度盘读数望远镜绕竖轴左、右转动时,由水平制动螺旋和水平微动螺旋控制照准部的光学对中器和水准管用来安置仪器,以便水平度盘中心位于测站铅垂线上,并使度盘平面处于水平位置 2.水平度盘 水平度盘是由光学玻璃制成的刻有度数分划线的圆盘,在度盘上按顺时针方向刻有注记0°到360°,用以观测水平角在度盘的外壳有照准部制动螺旋和微动螺旋,用来控制照准部与水平度盘的相对运动水平度盘有一个空心轴,容纳照准部的内轴;空心轴插入度盘的外轴中,外轴再插入基座的套轴内在空心轴容纳内轴的插口上有许多细小滚珠,以保证照准部能灵活转动而不致影响水平度盘水平度盘本身可以根据测角需要,用度盘第4章距离测量 4.1概述 确定地面点的点位,除了需要测量角度和高程之外,地面上两点间的距离测量也是基本测量工作之一两点间的距离是指地面两点之间的直线长度,主要包括两种水平面两点之间的距离称为水平距离,也称为平距;不同高度上两点之间的距离称为倾斜距离,也称为斜距距离测量的方法有距离丈量、视距测量和电磁波测距等 4.2距离丈量 距离丈量是距离测量的最基本方法,常用的丈量工具有钢尺和皮尺,钢尺量距工具简单,经济实惠,其测距的精度可达到1/4000—1/1000,精密测距的精度可以达到1/40000~1/_____,适合于平坦地区的距离测量 4.2.1丈量工具 钢尺量距的主要工具有钢尺、测钎、温度计、弹簧秤、小花杆 钢尺也称钢卷尺,是由薄钢制成的带状尺,可卷放在圆盘型的尺壳内或卷放在金属尺架上,如图4—1所示尺的宽度约10~15mm,厚度约0.4mm,长度有20m、30m、50m等几种钢尺的分划也有好几种,有的以厘米为基本分划,适用于—般量距;有的也以厘米为基本分划,但尺端第一分米内有毫米分划;也有的全部以毫米为基本分划后两种适用于较精密的距离丈量钢尺的分米和米的分划线上都有数字注记 根据零点位置的不同,钢尺可分为端点尺和刻划尺两种端点尺是以尺的最外端作为尺的零点,如图4—2a所示,端点尺方便从墙根起量距刻划尺是以尺前端的一刻划线作为尺的零点,如图4—2b所示,这种尺的丈量精度较高 钢尺是丈量距离的主要工具之一,此外还需要测钎、标杆、弹簧秤、垂球、温度汁等其他辅助工具测钎主要用于标定尺段和作为定线的标志标杆主要用于直线定线和在倾斜尺段上进行水平丈量时标定尺段点位弹簧秤用于对钢尺施加标准的拉力,因为对钢尺第53页施加的拉力不同,尺子会不一样长量距时就必须用弹簧秤施加检定时的标准拉力,以保证尺长的稳定性垂球在斜坡上量距时用来投点温度计用于测定量距时的温度,以便对钢尺丈量的距离进行温度改正 4.2.2丈量方法 4.2.2.1直线定线 当被量距离大于钢尺全长或地面坡度比较大时,两点之间的距离就需要分若干尺段丈量,为使尺段点位不偏离测线的方向,在丈量之前必须进行直线定线所渭直线定线就是在地面上两端点之间定出若干个点,这些点都必须在两端点连线所决定的垂直面内根据精度要求不同,可分为目估定线和经纬仪定线,两种88 1.目估定线 用于一般精度的量距,定线的精度不高如图4—3所示,设A、B两点相互通视,要在A、B两点的连线亡定出
1、2点先在A、月点上竖立花杆,甲站在A点标杆后约1m处,指挥乙左右__花杆,直到甲在A点沿标杆的同一侧看到A、
2、B三支标杆成一条直线为卜然后将花杆竖直插卜,定出2点同理可以定出直线上的1点定线时一般要求点与点之间的距离稍小于一整尺长,地面起伏较大时则宜更短目测定线的偏差一般小于10cm,若尺段长为30m时,由此引起的距离误差小于0.2mm,在图根控制测量中可以忽略不计 2.经纬仪定线 当定线的精度要求较高时,可用经纬仪来进行定线如图4—4所示,A、B两点相互通视,将经纬仪安置在A点上,利用望远镜竖丝瞄准B点,制动照准部,望远镜上下转动,指挥在两点间某一点上的助手,左右__测钎,直至测钎像为竖丝所平分测钎尖即为所要定的点图4—3中的1点,同理可定出其他的点 第5章方向测量 5.1直线定向 5.1.1概述 在测量工作中常要确定两点的平面位置关系,要确定这种关系除了需要测量两点之间的水平距离以外,还需要知道这条直线的方向确定一条直线与标准方向之间所夹的水平角的工作称为直线定向 5.1.2标准方向 我国通用的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向,简称为真北方向、磁北方向和轴北方向,即三北方向,如图5—l所示 1.真于午线方向 通过地球表面某点的真子午线的切线方向称为该点的真子午线方向,即真北方向它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的 2.磁子午线方向 通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向,即磁北方向它是用罗盘仪测定的,磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向即为磁子午线方向 3.坐标纵轴方向 在高斯平面直角坐标系中,其每一投影带__子午线的投影为坐标纵轴方向,即轴北方向若采用假定坐标系则坐标纵轴方向为标准方向 5.1.3直线定向的表示方法 1.方位角 测量工作中,常用方位角来表示直线的方向直线的方位角是从标准方向线的北端顺时针旋转至某直线所夹的水平角,一般用表示,其角值范围是0°~360° 根据所选的标准方向不同,方位角又分为真方位角、磁方位角和坐标方位角三种 1真方位角从真子午线的北端/帧时针旋转到某直线所成的水平角称为该直线的真方位角,用A真表示 2磁方位角从磁子午线的北端顺时针旋转到某直线所成的水平角称为该直线的磁方位角,用A磁表示 3坐标方位角从坐标纵轴的北端顺时针旋转到某直线所成的水平角称为该直线的第65页坐标方位角,一般用表示 在工程测量工作中一般常采用坐标方位角来表示直线的方向 2.象限角 在测量工作中,有时也用象限角表示直线的方向,象限角是从标准方向线的南端或北端旋转至直线所成的锐角,一般用R表示,其角值范围是旷0°~90°由于可以从标准方向线的南端开始旋转,也可以从标准方向线的北端开始旋转,象限角是有方向性的表示象限角时不但要表示角度的大小,而且还要注明该直线在第几象限象限角分别用北东第Ⅰ象限、南东第Ⅱ象限、南西第Ⅲ象限和北西第Ⅳ象限表示,如图5—2所示 坐标方位角与象限角之间的关系见表 5.1.4三种方位角之间的关系 1.真方位角与磁方位角之间的关系 由于地磁的两极与地球的两极并不重合,故同一点的磁北方向与真北方向一般是不一致的,它们之间的夹角称为磁偏角,以δ表示真方位角与磁方位角之间的关系如图5—3所示,其换算关系式如下 当磁针北端偏向真北方向以东称为东偏,磁偏角为正;当磁针北端偏向真北方向以西称西偏,磁偏角为负我国的磁偏角的变化范围大约在+6°~—10° 2.真方位角与坐标方位角之间的关系 赤道上各点的真子午线方向是相互平行的,地面卜其他各点的真子午线都收敛于地球两极,是不平行的地面上各点的真子午线北方向与坐标纵线北方向之间的夹角,称为子午线收敛角,一般用r表示真方位角与坐标方位角的关系如图5—4所示,其换算关系才如下. 在__子午线以东地区,各点的坐标纵线北方向偏在真子午线的东边,r为正值;在__子午线以西地区,r为负值 3.坐标方位角与磁方位角之间的关系 已知某点的子午线收敛角r和磁偏角δ,则坐标方位角与磁方位角之间的关系为 第6章测量误差的基本知识 6.1测量误差概述 6.1.1测量误差的概念 测量实践表明,在测量工作中,无论测量仪器设备多么精密,无论观测者多么仔细认真,也无论观测环境多么良好,在测量结果中总是有误差存在例如,对某一三角形的三个内角进行观测,其三个角值之和不等于180°,又如,观测某一闭合水准路线,各测站的高差之和也不等于零这种差异表现为测量结果与观测量客观存在的真值之间的差值这种差值称为真误差一般用Δ表示真误差,用X表示真值,用Li表示观测值 6.1.2测量误差的来源 引起测量误差的因素有很多,概括起来主要有以下三个方面 1.测量仪器误差 测量工作总是需要使用一定的仪器、工具设备,由于仪器设备本身的精密度,所以观测必然受到其影响,再者仪器设备在使用前虽经过了校正,但残余误差仍然存在,测量结果中就不可避免地包含/这种误差 2.观测者误差 测量工作离不开人的参与,由于观测者的感觉器官的鉴别能力有限,所以无论怎样仔细地工作,在仪器的安置、照准、读数等方面都会产生误差 3.外界条件的影响 观测时所处的外界条件,如温度、湿度、风力、气压等因素的影响,必然使观测结果产生误差 测量仪器、观测者和外界条件这三方面的因素综合起来称为观测条件观测条件与观测结果的精度有着密切的关系在较好的观测条件下进行观测所得的观测结果的精度就要高一些,反之,观测结果的精度就要低一些 6.1.3测量误差的分类 根据测量误差对观测结果的影响性质不同,测量误差可分为系统误差和偶然误差两类 1.系统误差 在相同的观测条件下对某量进行一系列观测,如果误差出现的符号及大小均相同或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差 系统误差产生的原因主要是仪器制造或校正不完善、观测人员操作习惯和测量时外界条件等引起的如量距中用名义长度为30m而经检定后实际长度为30.001m的钢尺,每量一尺段就有0.001m的误差,丈量误差与距离成正比可见系统误差具有累积性又如第72页某些观测者在照准目标时,总习惯于把望远镜十字丝对准于日标的某一侧,也会使观测结果带有系统误差 在实际测量工作时,系统误差可以采取适当的观测方法或加改正数宋消除或减小其影响例如,在水准测量中采用前后视距相等来消除视准轴与水准管轴不平行而产生的误差,在水平角观测中采用盘左、盘右观测来消除视准轴误差等因此,只要找到系统误差的规律之后,就可以采取一定的观测方法、观测手段,设法减小以至消除系统误差的影响 2.偶然误差 在相同的观测条件下对某量进行一系列观测,如果误差的符号和大小都具有不确定性,但就大量观测误差总体而言,又服从于一定的统汁规律性,这种误差称为偶然误差,也叫随机误差如读数的估渎误差、望远镜的照准误差、经纬仪的对中误差等偶然误差产生的原因是由观测者、仪器和外界条件等多方面引起的对偶然误差,通常采用增加观测次数来减少其误差,提高观测成果的质量 在观测过程中,系统误差与偶然误差是同时产生的,当系统误差采取了适当的方法加以消除或减小以后,决定观测精度的主要因素就是偶然误差了,偶然误差影响了观测结果的精确性,所以在测量误差理论中研究对象主要是偶然误差 6.2偶然误差的特性和算术平均值原理 在测量工作的内业计算中,必须要对测量误差进行研究分析,寻找测量误差发生的规律,正确地处理观测结果,求出最可靠值,并评定测量结果的精度,为选择合理的测量方法提供理论依据 6.2.1偶然误差的特性 偶然误差从表面上看似乎没有规律性,即从单个或少数几个误差的大小和符号的出现上呈偶然性,但从整体上对偶然误差加以归纳统计,则显示出一种统计规律,而且观测次数越多,这种规律性表现得越明显 现以一测量实例进行统计分析 在相同观测条件下__地观测了9S个三角形的全部内角,由于观测值中带有误差,各三角形的内角之和就不等于180° 现将98个真误差进行统计分析取1为区间,将98个真误差按其大小和正负号排列以表格的形式统计出其在各区间的分布情况见表6—1 从表6—1中可以看出,该组误差的分布表现出如下规律小误差比大误差出现的频率多;绝对值相等的正、负误差出现的频率几乎相同;误差都在一个小范围内,最大误差不超过5 统计大量的实验结果,总结出偶然误差具有如下四条特性 1有限性在—定观测条件下,偶然误差的绝对值不超过一定的限度 2显小性绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多 第7章平面控制测量 7.1概述 为了限制误差的累积和传播,保证测图和施工的精度及速度,测量工作必须遵循“从整体到局部,先控制后碎部”的原则即先进行整个测区的控制测量,再进行碎部测量控制测量的实质就是测量控制点的平面位置和高程测定控制点的平面位置工作,称为平面控制测量;测定控制点的高程工作,称为高程控制测量 7.1.1国家平面控制网 在全国范围内建立的控制网,称为国家控制网它是全国各种比例尺测图的基本控制,并为确定地球的形状和大小提供研究资料国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一等、二等、三等、四等四个等级建立的,它的低级点受高级点逐级控制 建立国家平面控制网的常规方法有三角测量和精密导线测量 1.三角控制网 三角测量是在地面上选择一系列具有控制作用的控制点,组成互相连接的三角形且扩展成网状,称为三角网,如图7—1所示三角形连接成条状的称为三角锁,如图7—2所示在控制点上,用精密仪器将三角形的三个内角测定出来,并测定其中一条边长,然后根据三角公式解算出各点的坐标用三角测量方法确定的平面控制点,称为三角点 在全国范围内建立的三角网,称为国家平面控制网按控制次序和施测精度分为四个等级,即一等、二等、二等、四等布设原则是从高级到低级,逐级加密布网一等三角网,沿经纬线方向布设,一般称为一等三角锁,是国家平面控制网的骨干;二等三角网,布设在一等三角锁环内,是国家平面控制网的全面基础;三等、四等三角网是二等三角网的进一步加密,以满足测图和施工的需要,如图7—3所示 2.导线控制网 导线测量是在地面上选扦一系列控制点,将相邻点连成直线而构成折线形,称为导线网,如图7—4所示在控制点上,用精密仪器依次测定所有折线的边长和转折角,根据第85页解析几何的知识解算㈩各点的坐标用导线测量方法确定的平面控制点,称为导线点 在全国范围内建立三角网时,当某些局部地区采用三角测量有困难的情况下,亦可采用同等级的导线测量宋代替 导线测量也分为四个等级,即一等、二等、三等、四等其中一等、二等导线,又称为精密导线测量 7.1.2图根平面控制网 为满足小区域测图和施工需要而建立的平面控制网,称为小区域平面控制网小区域平面控制网亦应由高级到低级分级建立测区范围内建立最高一级的控制网,称为首级控制网;最低一级的即直接为测图而建立的控制网,称为图根控制网首级控制与图根控制的关系见表7—1 直接用于测图的控制点,称为图根控制点图根点的密度取决于地形条件和测图比 7.1.3控制测量常用方法 平面控制测量常用的方法,一般有三角测量、导线测量、交会法定点测量,另外随着GPS全球定位系统技术的__,利用GPS技术进行控制测量已得到广泛应用 7.2导线测量 7.2.1导线测量概述 导线测量是建立小区域平面控制网的一种常用方法,它适用于地物分布较复杂的建筑区和平坦但通视条件较差的隐蔽区若用经纬仪测量导线转折角,用钢尺丈量导线边长,称为经纬仪导线若用测距仪或全站仪测量导线边长,则称为电磁波测距导线根据测区的不同情况和要求,导线的布设形式有下列四种第8章高程控制测量 8.1高程控制测量概述 测量地面点的高程也要遵循“由整体到局部”的原则,即先建立高程控制网,再根据高程控制网确定地面点的高程 高程控制测量的任务,就是在测区布设一批高程控制点,即水准点,用精确的方法测定它们的高程,构成高程控制网 8.1.1国家高程控制测量 国家高程控制网是用精密水准测量方法建立的,所以又称国家水准网国家水准网的布设也是采用从整体到局部,由高级到低级,分级布设逐级控制的原则国家水准网分为一等、二等、三等、四等,4个等级一等水准网是沿平缓的交通路线布设成周长约1500km的环形路线一等水准网是精度最高的高程控制网,它是国家高程控制的骨干,同时也是地学科研工作的主要依据二等水准网是布设在一等水准环线内,形成周长为500~750km的环线它是国家高程控制网的全面基础
三、四等级水准网是直接为地形测图或工程建设提供高程控制点三等水准一般布置成附合在高级点间的附合水准路线,长度不超过200km四等水准均为附合在高级点间的附合水准路线,长度不超过80km 8.1.2图根高程控制测量 测量图根平面控制点高程的工作,称图根高程测量它是在国家高程控制网或地区首级高程控制网的基础上,采用图根水准测量或图根三角高程测量来进行的 图根水准测量多采用一般水准测量方法水准路线沿图根点布设,并起闭于高级水准点上,形成附合水准路线或闭合水准路线测量时所有图根点应作为水准路线上的转点,以保证图根点高程得到检核 8.2
三、四等水准测量 8.2.1
三、四等水准测量及图根水准测量的技术要求
二、四等水准测量是建立测区首级高程控制最常用的方法,观测方法基本相同,在一些技术要求上不完全一样通常用DS3型水准仪和双面水准尺进行,各项技术要求见表8—1 8.2.2四等水准测量的外业工作 8.2.2.1四等水准测量的测站观测和记录 1在两测点中间安置仪器,使前后视距大致相等,其差以不超过3m为准 2川圆水准器整平仪器,照准后视尺黑面,转动微倾螺旋使水准管气泡严格居中,分别读取下、上、中二丝读数
①、
②、
③第106页 3照准后视尺红面,符合气泡居中后读中丝读数
④ 4照准前视尺黑面,符合气泡居中后分别读下、上、中三丝读数
⑤、
⑥、
⑦ 5照准前视尺红面,符合气泡居中后读中丝读数
⑧ 上述
①、
②、…、
⑧表示观测与记录次序,一定要边观测边记录,按顺序计人表8—2的相应栏中 这样的观测顺序被称为“后一后一前一前”,即“黑一红一黑一红”步骤若在土质松软地区施测,则需要采用三等水准测量的“后前一前一后”,即“黑一黑红一红”观测步骤 8.2.2.2四等水准测量的测站计算和校核 四等水准测量的每一站都必须计算和校核,其成果符合限差要求后方町迁站计算、校核的步骤和内容见表8—2 1.视距计算与校核 后视距离
⑨=
①一
② 前视距离⑩=
⑤一
⑥ 前、后视距在表内均以nl为单位,即下丝—上丝X100视距长应不大于100m 前后视距差
④=
⑨一⑩,其值不得超过3m 前后视距累积差⑩=木站的
④+上站的⑩,其值不得超过10m 2.高差的计算和校核 同一水准尺红、黑面读数差为⑩=
③+K-
④;⒁=
⑦十K-
⑧; K为水准尺红、黑面常数差,一对水准尺的常数差K分别为4.687和4.787对于四等水准测量,红、黑而读数差不得超过3mm 黑面凑数和红面汝数所得的高差分别为⑩=
③一
⑦;⑩=
④一
⑧; 黑面和红面所得高差之差⑩可按下式计算,并可用⑩-⑩来检查⑩=⑩-⑩土100=⑩-⑩; 式中土100为两水准尺常数K之差对于四等水准测量,黑、红面高差之差不得超过5mm 第9章碎部测量 9.1概述 地形测量在完成地形控制测量后,就要进行碎部测量地形控制测量主要是测定控制点的平面坐标和高程,为碎部测量提供测站点碎部测量则是以控制点为基础,按一定的要求和规则,利用平板仪、经纬仪、全站仪或水准仪等仪器在某一测站点上将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上 为了在测站点上测绘地物、地貌,首先必须确定这些地物、地貌的特征点又称碎部点,如房角、道路交叉口、山顶、鞍部、山谷等在图上的平面位置和高程在测定足够数量碎部点的基础上,然后根据这些碎部点对照实地情况,以相应的符号在图上描绘各种地物、地貌因此,碎部测量的工作主要包括两个过程一个是测定碎部点的平面位置和高程;一个是在图上描绘地物、地貌这两个过程在碎部测量中是互相配合的,一面测定碎部点,一面随即描绘地物符号、地性线符号、地貌符号,这样可以避免错误和遗漏 本章介绍地形图的基本知识、碎部点的测定方法、白纸测图及数字化测图的方法通过本章的学习,读者需要掌握白纸测图的方法,以达到实现手工测图的目的,为学习数字化测图奠定基础 9.1.1地形图的基本知识 9.1.1.1平面图和地形图 将地面上的地物和地貌按水平投影的方法沿铅垂线方向投影到水平面上,并按一定的比例尺缩绘到图纸上这种图称为地形图如只有地物,不表示地面起伏的图称为平面图 9.1.1.2地形图比例尺 图上长度与实地长度之比,称为地形图的比例尺例如,实地测出的水平距离为500m,画到图上的长度为lm,那么这张图的比例尺为1500,也称1/500的图 1.比例尺的种类 1数字比例尺数字比例尺一般用分子为l的分数形式表示设图上某一直线的长度为d,地面上相应线的水平长度为D,则图的比例尺为或写成l M,其中M为比例尺分母分数值越大分母M越小,比例尺越大为了满足经济建设和国防建设的需要,测绘和编制了各种不同比例尺的地形图通常称1_____
00、
1500000、1200000为小比例尺地形图;1_____
0、150000和125000为中比例尺地形图;1loooo、
15000、
12000、1lOOO和1500为大比例尺地形图建筑类各专业通常使用大比例尺地形图按照地形图图式规定,比例尺书写在图幅__正中处 2图示比例尺为了用图方便,以及减弱由于图纸伸缩而引起的误差,在绘制地形第112页图时,常在图上绘制图示比例尺如图9—1所示,图示比例尺由两条平行线构成,并把它们分成若干个2cm长的基本单位,最左端的一个基本单位分成10等分,所注记的数字表示以米为单位的实地水平距离值图9—1a为15000的图示比例尺,基本单位2cm代表实地水平距离lOOm,基本单位的1/10即2mm代表实地水平距离l0m;图9—1b为l2500的图示比例尺,基本单位2em代表实地水平距离50m,基本单位的1/10即2mm代表实地水平距离5m图示比例尺除直观、方便外,还有一个突出的特点是比例尺随图纸一起产生伸缩变形,因此,用它量取图上的自线长度,可以消除图纸伸缩的影响使用时,用分规的两脚尖对准欲量距离的两点,然后将分规移至图示比例尺上,使一个脚尖对准“0”分划右侧的整分划线上,而使另一脚尖落在“0”分划左端的小分划段中,则所量的距离就是两个脚尖读数的总和,不足一小分划的零数可用目估 2.比例尺精度 人们用肉眼能分辨图上的最小距离,通常为0.1mm,因此一般在图上量度或者测图描绘时,就只能达到图卜0.1mm的正确性所以,地形图上0.1mm所代表的实地水平距离称为比例尺精度,一般用c表示,即 比例尺精度的概念,对测绘和用图有重要意义例如,在测1;2000图时,实地只需取到0.2m,因为量的再精细在图上也表示不出来又如在设计用图时,要求在图上能反映地面上0.05m的精度,则所选图的比例尺不能小于1500图的比例尺越大,图上的地物地貌越详细,精度也越高,但测绘工作量将成倍增加,所以应根据规划、设计、施工的实际需要选择测图的比例尺 9.1.1.3地物的表示方法 地物投影缩绘到图上,按具特性和大小分别用比例符号、非比例符号、线性符号及地物注记表示 1比例符号把地面上轮廓尺寸较大的地物,依形状和大小按测图比例尺缩绘到图上,称为比例符号,如房屋、湖泊、森林等 2非比例符号当地物轮廓尺寸太小,无法用比例符号表示,但这些地物又很重第10章地形图的应用 测绘地形图的根本目的是为了使用地形图地形图是工程设计和施工、__管理不可缺少的重要资料正确地应用地形图,是每个工程建设技术人员必须具备的基本技能 10.1地形图应用的基本内容 10.1.1确定点的平面直角坐标 如图10—1所示,欲确定图上A点的坐标,首先根据图廓坐标注记和A点的图上位第134页 10.1.3确定直线的坐标方位角 如图10—1所示,欲求图上直线AB的坐标方位角,有下列两种方法 1.图解法 当精度要求不高时,可用图解法用量角器在图上直接量取坐标方位角如图10—1所示,可先通过A、/i两点分别作坐标方格网纵线的平行线,然后用量角器的中心分别对中A、月两点量测直线AB的坐标方位角aAB和BA的坐标方位角aBA,取正、反方位角的平均值作为该直线的坐标方位角,按下式计算 10.1.4确定某点的高程 地形图上任一点的高程,可以根据等高线及高程标记来确定如图10—2所示,若某点A正好在等高线上,则其高程与所在的等高线高程相同,即HA=102.0m如果所求点不在等高线上,如图中的B点,而位于106m和108m两条等高线之间,则可过B点作一条大致垂直于相邻等高线的线段mn,量取mn的长度,再量取m月的长度,若分别为9.0mm和2.8mm,已知等高距h=2m,则月点的高程H可按比例内插求得 在图上求某点的高程时,通常可以根据相邻两等高线的高程日估确定例如,图10—2中mB约为mn的3/10,故B点高程可估计为106.6m第11章施工测量的基本工作 11.1施工测量概述 11.1.1施工测量的目的与内容 施工测量测设或放样的日的是将图纸上设计的建筑物的平面位置、形状和高程标定在施工现场的地面上,并在施工过程中指导施工,使工程严格按照设计的要求进行建设 测图工作是利用控制点测定地面卜地形特征点,按一定比例尺缩绘到图纸上,而施工测量则与此相反,是根据建筑物的设计尺十,找出建筑物各部分特征点与控制点之间的几何关系,计算出距离、角度、高程或高差等放样数据,然后利用控制点,在实地上定出建筑物的特征点、线,作为施工的依据施工测量与地形图测绘都是研究和确定地面上点位的相互关系测图是地面上先有一些点,然后测出它们之间的关系,而放样是先从设计图纸上算得点位之间的距离、方向和高差,再通过测量工作把点位测设到地面上因此距离测量、角度测量、高程测量同样是施工测量的基本内容 11.1.2施工测量的特点 施工测量与地形图测绘比较,除测量过程相反、工作程序不同以外,还有如下两大特点 1.施工测量的精度要求较测图高 测图的精度取决于测图比例尺大小,而施工测量的精度则与建筑物的大小、结构形式、建筑材料以及放样点的位置有关例如,高层建筑测设的精度要求高于低层建筑;钢筋混凝土结构的工程测设精度高于砖混结构工程;钢架结构的测设精度要求更高再如,建筑物本身的细部点测没精度比建筑物主轴线点的测设精度要求高这是因为建筑物主轴线测设误差只影响到建筑物的微小偏移,而建筑物各部分之间的位置和尺寸,设计上有严格要求,破坏了相对位置和尺寸就会造成工程事故 2.施工测量与施工密不可分 施工测量是设计与施工之间的桥梁,贯穿于整个施工过程十,是施工的重要组成部分放样的结果是实地上的标桩,它们是施工的依据,标桩定在哪里,庞大的施工队伍就在哪里进行挖土、浇捣混凝土、吊装构件等一系列工作,如果放样出错并没有及时发现纠正,将会造成极大的损失当工地上有好几个工作面同时开工时,正确的放样是保证它们衔接成整体的重要条件施工测量的进度与精度直接影响着施工的进度和施工质量这就要求施工测量人员在放样前应熟悉建筑物总体布置和各个建筑物的结构设计图,并要枪查和校核设计图上轴线间的距离和各部位高程注记在施工过程中对主要部位的测设一定要进行校核,检查无误后方可施工多数工程建成后,为便于管理、维修以及续扩建,还必须编绘竣工总平面图有些高大和特殊建筑物,例如,高层楼房、水库大坝等,在施工期第151页间和建成以后还要进行变形观测,以便控制施工进度,积累资料,掌握规律,为工程严格按设计要求施工、维护和使用提供保障 11.1.3施工测量的原则 由于施工测量的要求精度较高,施工现场各种建筑物的分布面广,且往往同时开工兴建所以,为了保证各建筑物测设的平面位置和高程都有相同的精度并且符合设计要求,施工测量和测绘地形图一样,也必须遵循“由整体到局部、先高级后低级、先控制后碎部”的原则__实施对于大中型工程的施工测量,要先在施丁区域内布设施工控制网,而且要求布设成两级,即首级控制网和加密控制网首级控制点相对固定,布设在施工场地周围不受施工干扰,地质条件良好的地方加密控制点直接用于测设建筑物的轴线和细部点不论是平面控制还是高程控制,在测设细部点时要求一站到位,减少误差的累计 11.1.4施工测量的精度要求 施工测量的精度随建筑材料、施工方法等闲素而改变按精度要求的高低排列为钢结构、钢筋混凝土结构、毛石混凝土结构、土石方工程按施工方法分,预制件装配式的方法较现场浇灌的精度要求高一些,钢结构州__度螺栓连接的比用电焊连接的精度要高 现在多数建筑工程是以水泥为主要建筑材料混凝土柱、梁、墙的施工总误差允许约为10~30mm高层建筑物轴线的倾斜度要求为1/2000~1/1000钢结构施工的总误差随施工上方法不同,允许误差在1~8mm上石方的施工误差允许达l0cm 测量仪器与方法已发展的相当成熟,一般来说它能提供相当高的精度为建筑施工服务但测量工作的时间和成本会随精度要求提高而增加在多数工地上,测量工作的成本很低,所以恰当地规定精度要求的目的不是为广降低测量工作的成本,而足为了提高工作速度 关于具体工程的具体精度要求,如施工规范中有规定,则参照执行,如果没有规定则由设计、测量、施工以及构件制作几方人员合作共同协商决定误差分配 必须指出,各工种虽有分工,但都是为了保证工程最终质量而工作的,因此,必须注意相互支持、相互配合在保证工程的几何尺寸及位置的精度方面,测量人员能够发挥较大的作用测量人员应该尽量为施工人员创造顺利的施工条件,并及时提供验收测量的数据,使施工人员及时了解施工误差的大小及其位置,从而有助于他们改进施工方法提高施工质量随着其他工种误差的减少,测量工作的允许误差可以适当放宽,或者使整个工程的质量提高些原则上只要各方面误差的合影响不超限就行厂 11.2施工测量基本工作 施工测量的基本工作有三项已知水平距离的放样、已知水平角的放样和已知高程的放样下面分别介绍这三项基本工作的方法 11.2.1已知水平距离的测设 1.一般方法 当放样要求精度不高时,放样可以从已知点开始,沿给定的方向量出设计给定的水平 第12章施工场地的控制测量 12.1概述 为工程建设和工程放样而布设的测量控制网,称为施工控制网施工控制网不仅是施工放样的依据,也是工程竣工测量的依据,同时还是建筑物沉降观测以及将来建筑物改建、扩建的依据 在工程勘测设计阶段,为测绘地形图而建立的平面和高程控制网,在精度方面主要考虑满足测图的要求,一般不考虑工程建设的需要,在控制点位的分布方面主要考虑测图的方便,而投有考虑建筑物的放样需要因此;原有的测图控制点,在精度和密度分布方面都难以同时满足测图与施工定位两个方面的要求为了保证建筑物的放样精度,必须在施工之前,重新建立施工控制网 施工控制网的建立,也应遵循“先整体后局部”的原则,由高精度到低精度进行建立即首先在施工现场,根据建筑设计总平面图和现场的实际情况,以原有的测图控制点为定向条件,建立起统一的施工平面抑制网和高程控制网然后以此为基础,测没建筑物的主轴线,再根据主轴线测设建筑物的细部 12.1.1施工控制网的特点 建筑施工控制网与测图控制网比较而言,具有以下两个特点 1控制点密度大、控制范围小、精度要求高施工控制网的精度要求应以建筑限差来确定,而建筑限差又是工程验收的标准因此,施工控制网的精度要比测图控制网的精度高 通常建筑场地比测图范围小,在小范围内,各种建筑物分布错综复杂,放样工作量大,这就要求施工控制点要有足够的密度,且分布合理,以便放样时有机动选择使用控制点的余地 2受干扰性大,使用频繁现代化的施工常常采用立体交叉作业的方式,施工机械的频繁活动,人员的交叉往来,施工标高相差悬殊,这些都造成了控制点间通视困难,使控制点容易碰动,不易保存此外,建筑物施工的各个阶段都需要测量定位,控制点使用频繁,这就要求控制点必须埋设稳固,使用方便,易于长久保存,__通视 12.1.2施工控制网的布设形式 施工控制网的布设形式,应以经济、合理和适用为原则,根据建筑设计总平面图和施工现场的地形条件来确定对于地形起伏较大的山区建筑场地,则可充分扩展原有的测图控制网,作为施工定位的依据对于地形较平坦而通视较困难的建筑场地,可采用导线网对于地形平坦而__不大的建筑小区,常布置一条或几条建筑基线,组成简单的图第168页形,作为施工测量的依据对于地形平坦,建筑物多为矩形且布置比较规则的密集的大型建筑场地,通常采用建筑方格网总之,施工控制网的布没形式应与建筑设计总平面的布局相一致 当施工控制网采用导线网时,若建筑场地大于lkm2或重要工业区,需按一级导线建立;建筑场地小于lkm2或一般性建筑区,可按
二、三级导线建立当施工控制网采用原有测图控制网时,应进行复测检查,无误后方可使用 12.2坐标系统与换算 12.2.1测图坐标系 在工程勘测设计阶段,为测绘地形图而建立平面和高程控制网,内容分为基本控制又称等级控制和图根控制基本控制是整个测区控制测量的基础,图根控制是直接为地形测图服务的控制网基本控制网的建立要根据测区__的大小,以满足当前需要为主,兼顾远景发展一般先建立控制全局的首级网,然后再根据需要加密,也可一次建立足够密度的全面网平面控制网可采用测角网、测边网或边角网,建成区多采用导线网在已建有国家或当地平面控制网点的测区内进行测量时,应与之进行连接当已建网精度能满足需要时,直接利用加密或进行必要改算后加密;当精度不能满足需要时,可选用一点的坐标及一条边的方位角作为起算数据建立__网但是,测图控制点的设置只是为了满足测图的需要,控制点的位置和布局主要考虑到便于测图测图的坐标系统主要是采用国家坐标系统或__坐标系统,其纵轴为坐标纵轴方向,横轴为正东方向,如图12—1中坐标系x—o—y为测图坐标系如采用__坐标系,为了避免整个测区出现坐标负值,测图坐标系的原点往往设在测区的西南角之外 12.2.2施工坐标系 在进行工程总平面图设计时,为了便于计算和使用,建筑物的平面位置——般采用施工坐标系的坐标来表示所谓施工坐标系,就是以建筑物的主轴线或平行.于主轴线的直线为坐标轴而建立起来的坐标系统为了避免整个测区出现坐标负值,施工坐标系的原点应设在施工总平面图西南角之外,也就是假定某建筑物主轴线的一个端点的坐标是一个比较大的正值例如,设某主轴线的起点A的坐标为xA=_____.00m,yA=_____.00m若A点位于测区中心,而且测区只有几平方公里,则坐标原点就处于测区的西南角,测区内所有点的坐标值均为正值 为了计算放样数据的方便,施工控制网的坐标系统一般应与总平面图的施工坐标系统一致因此,布设施工控制网时,应尽可能把工程建筑物的主要轴线当作施工控制网的一条边 12.2.3坐标换算 施工坐标系统与测图坐标系统是有区别的当施工控制网与测图控制网发生__时,就可能要进行坐标换算所谓坐标换算,就是把一个点的施工坐标换算成测图坐标系中的坐标或是将一个点的测图坐标换算成施工坐标系中的坐标如图12—1所示x—o—y为第.13章民用建筑施工测量 13.1概述 民用建筑是指__、医院、办公楼和学校等,民用建筑工地测量就是按照设计要求,配合施工进展,将民用建筑的平面位置和高程测设出来民用建筑的类型、结构和层数各不相同,因而施工测量的方法和精度要求也有所不同,但施工测量的过程基本一样,主要包括建筑物定位、细部轴线放样、基础施工测量和墙体施工测量等 进行施工测量,应做好各种准备工作 13.2施工测量前准备工作 13.2.1熟悉图纸 设汁图纸是施工测量的主要依据,测没前应充分熟悉各种有关的设计图纸,以便了解建筑物与相邻地物的相互关系,以及建筑物本身的内部尺寸关系,准确无误地获取测设工作中所需要的各种定位数据与测设工作有关的设计图纸主要如下 1建筑总平面图建筑总平面图给出了建筑场地上所有建筑物和道路的平面位置及其主要点的坐标,标出相邻建筑物之间的尺小关系,注明各栋建筑物室__坪高程,是测设建筑物总__置和高程的重要依据,如图13—1所示 2建筑平面图建筑平面图标明了建筑物首层、标准层等各楼层的总尺寸,以及楼层内部各轴线之间的尺寸关系,如图13—2所示它是测设建筑物细部轴线的依据,要注意其尺寸是否与建筑总平面图的尺寸相符 3基础平面图及基础详图基础平面图及基础洋图标明了基础形式、基础平面布置、基础中心或中线的位置、基础边线与定位轴线之间的尺寸关系、基础横断面的形状和大小,以及墓础不同部位的设计标高等,它是测设基槽坑开挖边线和开挖深度的依据,也是基础定位及细部放样的依据,如图13—3所示 4立面图和剖面图立面图和剖面图标明了室__坪、门窗、楼梯平台、楼板、屋面及屋架等的设计高程,这些高程通常是以+0.000标高为起算点的相对高程,它是测设建筑物各部位高程的依据,如图13—4所示 在熟悉图纸的过程中,应仔细核对各种图纸上相同部位的尺寸是否一致,同一图纸上第177页总尺寸与各有关部位尺寸之和是否一致,以免发生错误 13.2.2现场踏勘 为了解施工现场上地物、地貌以及现有测量控制点的分布情况,应进行现场踏勘,以便根据实际情况考虑测没方案 13.2.3确定测设方案和准备测设数据 在熟悉设汁图纸、掌握施工计划和施工进度的基础上,结合现场条什和实际情况,拟定测设方案测设方案包括测设方法、测没步骤、采用的仪器工具、精度要求、时间安排等在每次现场测设之前,应根据设计图纸和测量控制点的分布情况,准备好相应的测设数据并对数据进行检核,需要时还可绘出测设略图,把测设数据标注在略图上,使现场测设时更方便快速,并减少出错的可能 第14章工业厂房施工测量 14.1概述 工业建筑主要以厂房为土,而工业厂房多为排柱式建筑,跨距和间距大,隔墙少,平面布置简单,而且其施工测量精度又明显高于民用建筑,故其定位一般是根据现场建筑基线或建筑方格网,采用由柱轴线控制桩组成的矩形方格网作为厂房的基本控制网 厂房有单层和多层、装配式和现浇整体式之分单层工业厂房以装配为主,采用预制的钢筋混凝土柱、吊车梁、屋架、大型屋面板等构件,在施工现场进行__为保证厂房构件就位的正确性,施工测量中应进行以下几个方面的工作厂房矩形控制网的测没;厂房柱列轴线放样;杯形基础施工测量;厂房构件及设备__测量等 工业建筑测量除与民用建筑测量相同的准备工作之外,还需做好下列工作 1.制定厂房矩形控制网的测设方案及计算测设数据 工业厂房测设的精度要求高于民用建筑,而厂区原有的测图控制点的密度和精度往往不能满足厂房测设的要求,因此,对于每个厂房还应在原布控制网的基础上,根据厂房的规模大小,建立满足精度要求的__矩形控制网对一般中、小型厂房,可测设一个单一的厂房施工矩形控制网如图14—1所示,L、M、N为建筑方格网点,厂房外廊各交点的坐标为设计值,P、Q、R、S为布置在厂房基坑开挖范围以外的厂房矩形控制网的四个交点对于大型厂房或设备基础复杂的厂房,为保证厂房各部分精度一致,需先测试一条主轴线,然后以次主轴线测试山矩形控制网 厂房矩形控制网的测试方案,通常是根据厂区的总平面图、厂区控制网、厂房施工图和现场地形等资料来指定的其主要内容为确定主轴线位置、矩形控制网位置、矩形离指标桩的点位、测试方法和精确要求在确定顶主轴线点及矩形控制网位置时,要考虑到控制点能__保存,应避开地上和地下管线第191页 2.绘制测设略图 根据厂区的总平面图、厂区控制网、厂房施工图等资料,按一定比例绘制测设略图,如图14—l所示,为测设工作做好准备 14.2单一厂房矩形控制网的测设 14.2.1厂房矩形控制网的测设 厂房矩形控制网应布置在基坑开挖范围线以外1.5—4m处,其边线与厂房主轴线平行,除控制桩外,在控制网各边每隔若干柱间距埋设一个距离控制桩距离指示桩,其间距一般为厂房柱距的倍数,但不要超过所用钢尺的整尺长 厂房矩形控制网的测设方法,如图14—1所示,将经纬仪安置在建筑方格网点M上,分别精确照准L、N点,自M点沿视线方向分别量取Mb=36,OOm和Mc=29.00m,定出
6、,两点然后,将经纬仪分别安置于b、c两点上,用测设直角的方法分别测出6S、cP方向线,沿bS方向测设出R、S两点,沿cP方向测设出Q、户两点,分别在P、Q、R、S四点上钉立木桩,做好标志最后检查控制桩P、Q、R、S各点和真角是否符合精度要求,一般情况厂,其误差不应超过土10,各边长度相对误差不应超过1/25000~l/_____然后,在控制网各边上按一定距离测设距离指示桩,以便对厂房进行细部放样 14.2.2厂房柱列轴线与柱基测设 图14—2是某厂房的平面示意图,
④、@、
①轴线及
①、
②、
③等轴线分别是厂房的纵、横柱列轴线,又称定位轴线纵向轴线的距离表示厂房的跨度,横向轴线的距离表示厂房的柱距在进行柱基测设时,应注意定位轴线不一定是柱的中心线,一个厂房的柱基类型很多,尺寸不一,放样时应特别注意
1.厂柱列轴线的测设 在厂房控制网建立以后,即可按柱列间距和跨距用钢尺从靠近的距离指标桩量起,沿矩形控制网各边定出各柱列轴线桩的位置,并在桩顶上钉入小钉,作为桩基放线和构件安第15章管道工程施工测量 15.1概述 管道是城镇、工矿企业设施的重要组成部分,管道工程主要包括给水、排水、燃气、暖气、电缆、输油管道以及各种化学液体等这些管道大多修建在建筑物密集的城区和工矿企业,纵横交错,上下穿插,比较复杂从设置情况来看,有沿地表敷设、地下敷设和架空敷设,也有单线敷设和集中于沟管敷设等 15.1.1管道工程测量的任务 1为管道工程设计提供现状图,包括地形图和纵横断面图 2按设计图纸的要求,正确地将管道测设于设计位置,以便施工人员进行施工 15.1.2管道施工测量的内容 管道施工测量的主要工作内容包括 1测绘地形图根据设计要求,测绘管线区域地形图或沿管线方向测绘带状地形图,如有可利用的地形图,可结合实际情况对原图进行修测或补测 2管道中线测量根据设计要求,将管道的中心线在实地标定出来 3纵横断面测量管道纵断面测量是测绘管道中心线方向的地面起伏情况,横断面测量是测定管道中桩两侧地面起伏变化 4管道施工测量根据设计要求在实地测设施工标志 5管道竣工测量测绘竣工管道位置,检查施工质量,为管道使用期间的管理、维修及扩建提供依据 15.2管道巾线测量 管道的中线即管道设计中心线,管道中线测量的任务是将设计的管道中心线位置在实地标定出来管道的中心线是由起点、转折点和终点等主点依次连接而成,管道中线测量主要包括主点的测设以及沿管道中线方向进行中线测设由于管线的转折方向都是用弯管来控制,所以管道工程测量中一般不需要测设圆曲线 15.2.1管道主点的测设 管道上点的测设和建筑物定位一样,即是点的平面位置的测设,通常包括两方面工作主点测设数据的准备以及现场测设 首先,根据现场的实际情况,仪器设备以及测设精度要求,计算测设数据测设数据可以用图解法和解析法求得 1.图解法 当管道设计图的比例尺较大,且管道主点附近有已知控制点或明显参照物时,可用图第200页解法计算测设数据如图15—1所示,
1、2两点为检查井位置,A、月、C点是图上设计的管道主点现要测设这三个主点,可先从图上量出a、b、c、d、e的长度再按设计图的比例尺将这些长度换算为实地距离,即为测设数据 管道起点A的测设数据是由检查井l沿原管道12方向丈量距离得到的,转折点B是用b、c以距离交会法测得的,转折点C是用d、e以距离交会测设得到的当b、c、d、e的长度大于一个尺段时,也可用直角坐标法测设最后用管线AB及BC的长度DAB、DBC进行检核 2.解析法 当管道的主点坐标已知,且管道附近有已知控制点时,可用解析法解算测设数据 如图15—2所示,管道附近已布设了导线点
1、导线点
2、导线点
3、导线点4,各导线点的坐标已在控制测量中求得管道起点、转折点l、转折点2及管道终点的坐标町从设计图中求得 首先,根据导线点坐标和管道主点坐标反算测设数据β
1、D
1、β
2、D
2、β
3、D3,则可在导线点1由β
1、D1采用极坐标法测设出管道起点同法,可测设出管道转折点
1、转折点2和管道终点当测设距离较长,量距不方便时,可采用角度交会法测设当测设距离不超过一个尺段时,也可采用距离交会法测设 15.2.2中线测量 管道的上点在实地标定后,管道的走向已经基本确定,为了管道长度的计算和绘制纵断面图,还需要沿管道中线方向每隔一段距离测设中线桩里程桩,根据不同的管线,里程桩问的距离可以为20m、30m、50m等,按固定桩间距设置的中线桩称为整桩,当管道穿过重要地物如管道穿过铁路、公路等或遇到地形坡度变化处需要设置加桩 管道距离的丈量一般用钢卷尺,精度要求不高时也可用皮尺丈量管道中线桩按管道起点至该桩的里程进行编号,并以“整千米数+米数”的形式表达,如管道的起点桩为“0+000”,桩号“2+500”表示此桩距离起点2500m,打桩时,一般用红油漆将桩号写在木桩的侧面第16章建筑物的变形观测和竣工测量 16.1概述 各种大型工程建筑物,在其建设和运营过程中,随着自身荷重的增加和外力的作用,都有可能产生变形这种变形在一定限度之内,则认为是正常现象,如果超过设计规定的限度,就会影响建筑物的正常使用,甚至危及建筑物的安全因此,在建筑物的施工和运营期间,必须对它进行监测,这种监测即是变形观测 变形观测的任务就是周期性地对布设在建筑物各部位的观测点进行重复观测,从历次观测的结果中,求得观测点随时间发展的变化情况变形观测的周期根据具体情况确定施工中或竣工初期,变形较大时,观测周期宜短;建筑物变形趋向稳定时,变形量较小,观测周期则宜适当放长通过变形数据的分析研究,既可以判断重要建筑物在各种应力作用下是否安全,也可以验证设汁理论和检验施工质量,更为以后的工程设计和施工提供町靠的资料 变形观测的内容,应根据建筑物的性质和地基情况米决定,要求有明确的针刘性通常的观测内容有沉降观测、倾斜观测、位移观测和裂缝观测 变形观测的方法,应根据建筑物的性质、使用情况、周围环境以及对观测精度的要求来选定一般来说,沉降观测常采川精密水准测量或液体静力水准测量;倾斜观测可以采用倾斜仪或通过测定高差和水平位移重来计算倾斜角;位移观测一般选用基准线法、经纬仪投点法、激光准直法和引张线法等;裂缝或伸缩缝观测可用测缝计或根据其他观测结果进行计算随着科学技术的进步,先进设备的投入,变形观测的手段和方法也不断改进,目前正朝着自动化的方向发展 变形观测的方案,通常是在工程建筑物的设计阶段,在建筑物地基负载性能实验和研究自然因素对建筑物变形影响的同时,将其作为建筑物的一项设计内容予以制定的在施工时就应将其观测标志和设备埋置在设计位置上,从建筑物施工时即开始观测,一直持续到建筑物完全稳定,不再变形为止 16.2建筑物的沉降观测 16.2.1水准点和沉降点的布设 建筑物沉降观测的日的是测定基础和建筑物本身在垂直方向上的位移在建筑物施工初期,基坑开挖时表面荷重卸除,使基底产生回弹现象;随着建筑物施工进展,荷重不断增加,又使基础产生下沉;由于外界气温变化,建筑物本身在垂直方向上亦有伸缩为了掌握建筑物沉降情况,及时发现有危害的下沉现象比如不均匀沉降以便采取措施,保证工程质量和安全生产,就必须对建筑物进行连续的沉降观测可见沉陷观测应该在基坑第207页开挖之前开始进行,而贯穿于整个施工过程中,并继续到建成后若干年,直至沉陷现象基本停止 为了测定建筑物的沉陷,就要在最能反映建筑物沉陷的位置埋没观测点为了测定观测点的沉陷,要在建筑物附近既便于观测又比较稳定的地点埋设工作基点,用来测定观测点的沉陷至于工作基点是否有变动,要由离建筑物较远的水准基点来检测
1.水准点的布设及测定 建筑物的沉降观测是观测建筑物上设置的观测点相对于建筑物附近的水准点的高差随时间的变化量水准基点是沉陷观测的基准点,所有建筑物及其基础的沉降均根据它来确定,它的构造与埋设必须保证稳定不变和长久保存所以,水准点应布设在地基受震、受压区域以外的基岩或稳固的建筑物上,且尽量靠近观测点的安全地方水准点的布设形式与埋设要求与
二、三等水准点相同水准点的高程,可以是假设高程水准网要采用三等水准测量的方法测定,高差闭合差不得超过+0.5/nmmn为测站数 2.沉降观测点的布设 数量和位置要根据建筑物的大小、基础的构造、荷重以及工程与水文地质条件而定沉降观测点布设好后,要统一进行编号一般民用建筑物的观测点,设置在外墙拐角处,或沿墙周围每隔15~30m设置一点,沉降缝的两侧应设置观测点工业厂房的观测点可布设在基础柱子、承重墙及厂房转角处,点的密度视厂房结构、吊车起重量及地基土质情况而定高层建筑物应沿其周围每隔10~20m设置一点在房角、纵横墙连接处以及沉降缝的两旁烟囱、水塔、电视塔、工业高炉等高耸建筑物可在基础轴线对称部位设点,对桥梁应沿桥墩台上、下处布点对于水坝应沿轴线平行在能反映坝体部位且与水平位移观测点设置在标墩上观测点应埋设稳固、不受破坏且能__保存,点的高度与朝向要便于垂直立尺观测 对于工业与民用建筑物,常采用如图16—l所示的各种观测标志其中图16—1a为钢筋混凝土基础上的观测点,它是埋设在基础面止的直径为20mm、长80mm的铆钉;图16—1b为钢筋混凝土柱上的观测点,它是一根截面为30mmX30mmX5mm、长。