第二章 施工控制测量39528567

第二章施工控制测量第一节施工控制网的特点第二节三角测量基本原理第三节三角测量的外业工作第四节精密导线第五节高程控制网第二章施工控制测量§2-1概述布设施工控制网的目的规划设计阶段：为测绘大比例尺地形图；施工建设阶段：为工程建筑物的施工放样提供控制；施工建设与运管管理期间：为监测工程建筑物的变形和安全性能，布设变形观测控制网。这三个方面的控制测量工作，由于时间先后、规模大小、形式和精度要求不同，很难一次布设使其满足各方面的要求，一般需采用分别布网的办法。一、施工平面控制网的布设根据总平面设计和施工地区的地形条件来确定：三角网（或边角网）：起伏较大的山岭地区（如水利枢纽）跨越江河的工程（如大桥）导线网：地形平坦通视比较困难的地区，例如扩建或改建的工业场地；建筑方格网：建筑物多为矩形且布置比较规则和密集的工业场地相对于测图控制网来说，一般的施工控制网具有以下特点：1、控制的范围小，控制点的密度大例如：大型的水利枢纽工程控制面积：十几平方公里（个别达几十平方公里）；中小型水利枢纽控制面积：一般不超过几个平方公里；一般工业建设场地控制面积：许多都在1km2以下。在这样一个较小的范围内，各种建筑物的分布错综复杂，为满足施工期间的放样工作，需布设稠密的控制点，2．点位布设和精度有特定的要求点位布设要考虑施工放样的方便(例如桥梁和隧道轴线两端一定要有控制点。)精度上对轴线的位置，在偏差上都有一定的限值(例如工业厂房主轴线定位的精度要求为2cm4km以下的山岭隧道，当相向开挖面贯通时，两中线间的横向偏差不应超过10cm。)施工控制网的精度不一定均匀，要求保证某一方向或几个点的相对位置的高精度。(例如桥梁施工控制网要求沿桥轴线方向的高精度，以保证桥轴线长度及墩台定位的精度；隧道施工控制网要保证隧道横向贯通的精度等。)3．使用频繁在施工过程中，控制点常直接用于放样。例如大坝，往往对每一层都要进行放样工作。对于桥墩，也要随着他们的浇注升高，经常地进行放样工作。由此可见，放样控制点的使用是频繁的。对于控制点的稳定性，使用时的方便性，以及点位在施工期间保存的可能性等，就提出了比较高的要求。因此，在控制点上有时采用观测墩。4．受施工干扰现代工程的施工常采用同时交叉作业施工人员的来来往往也成为阻挡视线的严重障碍。因此，施工控制点的位置应分布恰当，密度也应该较大，以便在工作时可有所选择。为防止控制点的标桩被破坏，所布设的点位应画在施工设计的总平面图上，并教育工地上的所有人员注意保护。5．投影面的选择不同由于施工放样需要应用控制点之间的实际距离，因此施工控制网的起始边长度不需要投影到平均海水面上。例如工业建设场地上是将施工控制网投影到厂区平均高程面上；例如桥梁施工的三角网的起始边长度就要求化算到桥墩顶的平面上。《工程测量规范》中规定，平面控制网的坐标系统，应在满足测区投影长度变形值不大于2.5cm/km的要求下，作下列选择：(1)采用统一的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统；(2)采用高斯正形投影3°带平面直角坐标系统，投影面可采用1985年国家高程基准，测区抵偿高程面和测区平均高程面；(3)小测区可采用简易方法定向，建立独立坐标系统；(4)在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统；(5)厂区内可采用建筑坐标系统。AaaCBSS12131213sinsin§2-2三角测量基本原理131313131313sincosaSyaSx13131313yyyxxx125364ACBS121213x13y13x(x,y)图2-1平面三角网示意图采用三角形作为三角网基本图形，这是因为三角形结构简单图形强度好计算方便有几何条件检核。起算数据―为了得到所有点的坐标，必须已知的数据。包括：网中某一点的坐标x1、y1，某一边长度S1及其坐标方位角α12。观测元素―在各三角点上进行观测得到的数据。一般是水平角（方向值）或边长。推算元素―根据起算数据和观测元素的平差值推算出来的数据。包括：三角网中各边长、坐标方位角和三角点的坐标。一、三角网中的数据类型：二、起算数据的获得方法1、起算边长测区内已有国家三角网，且精度能够满足要求，可直接利用其作为起算边长。已有网边长精度不能满足要求或无边长可利用时，可采用光电测距或GPS基线法直接测定三角网的某一边或某些边的边长作为起算边长。2、起算坐标测区附近无三角网成果可供利用，可在一个三角点上用天文测量方法测定其经纬度，再换算成高斯平面直角坐标作为起算坐标。测区内已有国家三角网时，由已有的三角网传递起算坐标。保密工程或小测区也可采用假定坐标或建筑坐标系统。3．起算方位角测区附近已有控制网时，由已有网传递方位角。无已知控制网成果可利用时，一般用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角作为起算方位角或用陀螺经纬仪测定真方位角作为起算方位角。方向精度要求不高时，也可测定一条边的磁方位角作为起算方位角。一、三角网的设计和选点要求P161、主要内容地形图上选择点位，布置网形；精度估算（与控制网形状有关）；现场踏勘布点。§2-3三角测量的外业工作2.三角网的基本图形三角锁中点多边形大地四边形3、选点布网的基本要求（1）三角形的内角不应小于30°；受地形限制时，个别角亦不应小于25°。（2）相邻点间应通视良好，便于观测，不受旁折光影响；（3）测距边应满足相应测距方法对地形等因素的要求；（4）控制点应便于长期保存和寻找，点位应有利于控制网的加密、扩展。（5）要考虑三角测量的基本要求和施工放样的特殊需要。二、三角网的角度观测1.观测方法：方向观测法选择起始方向（如A）；盘左：照准起始方向，配置水平度盘，读数；顺时针依次照准各目标，直至归零，即：ACDEA盘右：照准起始方向，读数；逆时针依次照准各目标，直至归零，即：AEDCAACDEB图2-2方向观测法示意式中：m—总测回数；j—测回序号（j=1、2、3…、m）；i'—水平度盘最小间隔分划值，DJ1型仪器为4'，DJ2型仪器为10'；w—测微器分格数，DJ1型仪器w=60格，DJ2型仪器w=600。)()1(')1(21180jjijmm各测回起始方向的读数按下列公式计算4532101658'108'20度盘读数为：165°38′15.4″NM1B12.全圆方向法记录计算水平度盘读数盘左盘右左—右2c(左+右)/2方向值归零方向值各测回的平均值测站测回目标(°′)(″)(″)(°′)(″)(″)(″)(°′″)(°′″)(°′″)12345678910111206.654.6A900104.405.22700056.055.3+9.9(02.2)900100.200000.000.347.0C1484700.700.53284650.248.6+11.91484654.6584552.436.632.0D1932638.637.6132630.531.2+6.41932634.41032532.242.030.2E2484042.542.2684028.629.4+12.82484035.81583933.610.358.1B2A900108.409.42700059.959.0+10.4900104.23、方向观测注意事项（1）选择最有利的时间观测，通视良好，成像清晰、稳定。（2）注意旁折光的影响。（3）在每半个测回中，照准部只按一个方向转动。（4）微动螺旋必须以旋进方向照准目标。测微器以旋进方向使度盘分划线重合。（5）认真消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。（6）仪器(包括三脚架)不要受阳光直接照射。（7）观测过程中，照准部水准管不得偏离中心位置一格。（8）水平角观测的结果超过限差时，应在原度盘位置上进行重测。4、成果检核（1）三角形的闭合差检核三角形闭合差三角形闭合差的限值式中m为该等级三角网限制的测角中误差。180iiiicbaw32mw限(2)测角中误差检核测角中误差计算：式中，w—各三角形的角度闭合差；n—所测三角形的个数。实际得出的测角中误差mβ应小于设计要求的测角中误差。否则应检查原因，首先在角度闭合差较大的有关各测站上进行重测。nwwm3][三、基线测量1、方法：光电测距，基线尺测距。2、光电测距注意事项：基线两端的高差不宜过大，一般h0.2D测距边直接选在地面覆盖物相同的地段，不宜选在烟囱、散热塔、散热池等发热体的上空；测线上不应有树枝、电线等障碍物，四等及以上的测线应离开地面或障碍物1.3m以上；测线应避开高压线等强电磁场的干扰。一、工程精密导线的布设原则1、宜布设成直伸形状，在必要的情况下，可以布设成直伸的导线闭合环。2、导线边所在位置应便于测距。3、导线点彼此之间通视良好，减弱折光的影响。4、尽量布置长边，以提高测距的相对精度并使导线点数减少。5、导线点所在位置应便于放样和连测。6、导线点位置应尽量避开地质不稳定的地方，并避免施工的干扰。§2-4精密导线测量二、工程精密导线的测量方法1、角度测量用测回法观测。奇数测回测左角，偶数测回测右角。左、右角分别取中数。角度观测注意事项：观测右角时，仍以左角起始方向为准配置度盘位置。检查左、右角之和与圆周角的闭合差Δ=β左+β右–360ºΔ不应大于表2-8的规定(P.22)为了消除旁折光影响，一个测站的全部测回数，至少应分配在两个不同的时间段观测。2、边长测量根据测量设计所需的精度，结合仪器设备条件，采用光电测距方法往返观测，或按不同时段观测。测距精度测距仪精度等级往返测回数1/200000І41/150000І、ІІ41/100000І2ІІ31/50000І、ІІ1ІІІ23.数据处理导线环角度闭合差限差检核：nmf2限式中：m—设计所需的测角中误差；n—导线环内角个数。测角中误差计算：mβ应符合测量设计的精度要求。Nnfm/2导线的平差计算：宜采用间接平差、条件平差。角、边观测值应按下式确定权数：式中mβ—导线测角中误差；mD—导线边长中误差。当导线精度要求不高时，如四、五等导线亦可采用近似平差。221DDmmPP目的：确定水准点的高程，为工程建设的施工放样和建筑物沉降变形的监测提供高程基准。工作程序：图上设计水准点的分布和水准网的图形（路线走向）、实地选定水准点的位置，埋设水准标石、实施水准测量外业观测、进行内业平差计算、编制水准测量成果表。观测方法：水准测量，三角高程测量。§2-5高程控制网的布设完成控制网测量的外业工作后要行内业计算。内业计算分为：概算平差计算编制控制点成果表。本章介绍：测量平差的基本概念简要地给出两类基本平差方法的数学模型就基本平差方法作详细介绍。第三章控制网平差第三章控制网平差