测量学10 / 开普饭

文章目录

测设
- 水平角测设：
- 水平距离测设：
- 高程的测设：
- 平面点位测设：
建筑施工测量
- 施工平面控制网的建立:
- 施工高程控制网的建立：
- 施工测量：
- 变形监测：
道路工程测量
- 道路中线测量：
- 路线纵断面测量:
- 路线横断面测量:
- 道路施工测量：

任何工程都需要经过勘测、设计和施工三个阶段。在勘测设计阶段，地形图和各种测量数据可以为勘测和设计提供必要的测绘资料。在施工阶段，设计好的平面位置和高程需要以一定的精度在实地标定出来，这时候就需要进行测设工作。

测设

是根据工程设计图纸上待建建筑物、构筑物的轴线位置、尺寸及其高程，算出其各特征点与控制点之间的距离、角度、高差等设计数据，然后以地面施工控制点为依据，将待建的建、构筑物的特征点在实地标定出来。

测设的基本工作：水平距离、水平角和高程。

测设的方法：直接法和归化法。

归化法：为提高精度，先用直接法放样一个点，作为过渡点，接着测量过渡点与已知点之间的关系（边长、角度、高差等），把测算值与设计值比较得差数，最后从过渡点出发，修正这一差数，把点归化到更精确的位置上去。这种比较精确的放样方法叫归化法。

水平角测设：

直接法：如图所示，设在A点以B点为定向点，需要在顺时针方向测设水平角β，在该角的方向上定出C点。置经纬仪或全站仪于A点，对中整平后，在盘左或盘右位置，水平方向瞄准后视点B，设置水平度盘读数为零；转动照准部使水平度盘读数β，按视准轴方向在地面上定出C点。
正倒镜分中法：左盘测出P'，右盘测出P’'，取中点。（如果β为180°，就是延长直线）

用这个方法测设水平角或者延长直线，可以抵消测角仪器的视准轴误差和横轴误差。
归化法：

水平距离测设：

钢尺法

需要计算尺长改正、温度改正和高差改正。
测距仪法

用测距仪瞄准指定方向后，指挥反射棱镜在该方向上移动进行量距。

高程的测设：

在已知点A和待放样高程点B中间位置架水准仪，后视A点，读后视读数 a a a ，得视线高 H i = H A + a H_i=H_A+a Hi=HA+a，在B点立水准尺，为使尺低高程为 H B H_B HB，上、下移动水准尺，使前视读数 b = H i − H B b=H_i-H_B b=Hi−HB，此时在尺子底部的木桩侧面画线，即可所需测设的高程 H B H_B HB。

当需要测设高程处与水准点的高差很大时，可以用垂直悬挂的钢卷尺代替水准尺进行测量。如图： H B + b 2 + ( b 1 − a 2 ) = H A + a 1 H_B+b_2+(b_1-a_2) = H_A+a_1 HB+b2+(b1−a2)=HA+a1，所以 b 2 = a 2 + ( a 1 − b 1 ) − h A B b_2 = a_2 + (a_1 - b_1) - h_{AB} b2=a2+(a1−b1)−hAB。

平面点位测设：

直角坐标法（适用于有垂直的主轴线时）
1. 计算测设元素 Δ x \Delta x Δx和 Δ y \Delta y Δy
2. 在B 点架仪，瞄准C，测设水平距离 Δ y \Delta y Δy，定出过渡点E；E 点架仪，瞄准C，逆时针拨90°，测设水平距离 Δ x \Delta x Δx，得1点，同理可以得出2、3、4点。
3. 检核：四角是否等于90°，对角线长度是否符合要求。
极坐标法（适用于无彼此垂直的主轴线且便于量距时）
1. 计算测设元素，方位角 α A C \alpha_{AC} αAC和 α A B \alpha_{AB} αAB，转折角 β \beta β，水平距离 D A C D_{AC} DAC
2. A点架设仪器，瞄准B点，顺时针拨 β \beta β，并在此方向上测设水平距离 D A C D_{AC} DAC即可得C点
3. 检核：丈量AC 间距离，与设计长度相比，误差是否符合要求。
角度交会法（不便量距时）

计算出夹角 β 1 \beta_1 β1和 β 2 \beta_2 β2，在A、B架设仪器测量水平角，两方向线相交处即为P点。
距离交会法

计算出距离 D A P D_{ AP} DAP和 D B P D_{BP} DBP，之后在A、B点用钢尺同时测量距离，两端距离交会处即为P点。

建筑施工测量

建筑施工测量需要先在施工建筑场地建立统一的平面高程控制网，再在此基础上，测设出各个建筑物。

工程建筑物的设计一般采用施工坐标系，是一种独立坐标系。其坐标轴与建筑物的主轴线平行或一致，便于设计、计算和放样。建筑坐标系要与城市或国家坐标系进行连测，所以在进行测量时需要进行坐标转换，测定出建筑坐标系原点的城市坐标 ( x 0 ′ , y 0 ′ ) (x_0',y_0') (x0′,y0′)和建筑坐标系纵轴的坐标方位角 α \alpha α。之后进行坐标换算：

施工平面控制网的建立:

建筑基线：适用于地势平坦的小型建筑场地（要求：主轴线方向应与主要建筑物的轴线平行，主轴点不应少于3 个）
- “一”字形
- “L”形
- “十”字形
- “T”形。
建筑方格网：适用于地势平坦、建筑物分布较规则的场地（先确定主轴线，之后按拨角90°的方法加密成方格网）
导线：适用于建筑物分布不规则的场地。

施工高程控制网的建立：

高程控制网可分为首级网和加密网。相应水准点分别称为基本水准点和施工水准点。

基本水准点。一般建筑场地埋设3 个，按三、四等水准测量要求，将其布设成闭合水准路线，其位置应设在不受施工影响之处。
施工水准点。靠近建筑物，可用来直接测设建筑物的高程。通常设在建筑方格网桩点上。

施工测量：

定位：将建筑物的外廓（墙）轴线交点（简称角桩）测设到地面上。为建筑物的放线及细部放样提供依据。（可以用直角坐标法或者极坐标法测设）

放线：根据定位出的角桩，来详细测设建筑物各轴线的交点桩（中心桩）。
施工时基槽开挖会破坏轴线中心桩，因此基槽开挖前，应将轴线引测到基槽边线以外不受施工影响之处。

引测的方法：

测设施工控制桩（延长轴线测设）
龙门板法（弹墨线或打小钉标志轴线）

基槽开挖后还需要用水准仪在基槽壁上测设高程控制桩，称为抄平。以便于控制基槽的开挖深度。

对于高层建筑物，还需要控制竖向偏差，即：精确向上引测轴线。

方法有：

经纬仪投影法（轴线中心桩立经纬仪，延长轴线到建筑物底部，之后用盘左盘右取平均的方法，向楼房各层投测中心轴线点。注意：为投测时仰角过大会影响测设精度，须把轴线再延长到距建筑物更远处或附近大楼的屋顶上。）
垂准仪法

高程建筑的高程传递：

钢卷尺水准测量法：

变形监测：

沉降观测
位移观测
倾斜观测
挠度观测
裂缝观测

道路工程测量

道路工程测量分为：

路线勘测设计测量
- 初测：平面高程控制测量、测带状地形图和地形纵断面图，收集沿线地质水文资料、作纸上定线或现场定线，编制比较方案，为初步设计提供依据。
- 定测：在选定设计方案的路线上进行路线中线测量，测纵断面图、横断面图及桥涵、路线交叉、沿线设施、环境保护等测量和资料调查，为施工图设计提供资料。
道路施工测量

按照设计图纸恢复道路中线、测设路基边桩和竖曲线、工程竣工验收测量。

道路中线测量：

在定测阶段需要进行道路中线测量，道路中线的平面线型由直线和曲线组成。

道路中线测量就是通过直线和曲线的测设，把道路的设计中心线测设在实地上。

测量工作包括：测设中线上各交点（JD）和转点（ZD）、量距和钉桩、测量转点上的偏角、测设圆曲线和缓和曲线等。

交点：即路线的转折点，即两个方向直线的交点，用JD 来表示。

转点：当相邻两交点距离较远或者互不通视时，需要在其连线测设一些供放线、交点、测角、量距时照准之用的点，称为转点ZD。

转折角：路线由一个方向偏向另一个方向时，偏转后的方向与原方向的夹角α。当偏转后的方向在原方向的左侧，称为左转角；反之为右转角。

里程桩：又称中桩，表示该桩至路线起点的水平距离。如：K7+814.19 表示该桩距路线起点的里程为7814.19m。分为整桩和加桩。

整桩。直线上每隔20m 或50m 设一个，曲线上根据曲线半径每隔20m、10m或5m设一个
加桩分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩。

圆曲线测设：

主点测设元素计算（计算完成后即可进行主点测设，在交点架设仪器，瞄准前一个交点，量取T得ZY点，照准下一个交点，量取T得YZ点，在两切线分绞线方向上量取外矢距E，得QZ）：

主点桩号计算

ZY里程 = JD里程 - T
YZ里程 = ZY里程 + L
QZ里程 = YZ里程 - L/2
校核：JD里程 = QZ里程 + q/2
圆曲线详细测设
- 切线支距法
  
  以ZY 或YZ 为坐标原点，切线为X 轴，过原点的半径为Y 轴，建立坐标系。
  
  算出测设元素后在ZY架设仪器，测设距离 x i x_i xi，之后仪器般到N点测设距离 y i y_i yi。
  
  特点：测点误差不积累；宜以QZ 为界，将曲线分两部分进行测设。
- 偏角法
- 极坐标法
  
  由偏角和弦长计算坐标，之后进行极坐标放样。

路线纵断面测量:

路线纵断面测量的任务为：测定线路中桩处的高程，绘制纵断面图，为线路设计提供基础资料。

步骤是：先基平后中平。

基平测量：沿线路方向设置若干水准点，建立沿线路的高程控制网，称为基平测量，常用三、四等水准测量来建立。

中平测量：根据基平测量出的各水准点的高程，分段进行中桩水准测量，测定道路各个中线桩的高程，称为中平测量。

从一个水准点出发，按普通水准测量的要求，用“视线高法”测出该测段内所有中桩地面高程，最后附合到另一个水准点上。

纵断面图的绘制：以横坐标为里程，纵坐标为高程绘制纵断面图。

路线横断面测量:

路线横断面测量的任务为：测定线路各中桩处垂直于中线方向上的地面起伏情况，绘制横断面图，
为线路设计提供基础资料。

测量步骤是：先确定横断面方向，再测定变坡点间的平距及高差。

绘制横断面图：

道路施工测量：

道路施工测量的主要工作包括：恢复道路中线测量，施工控制桩、路基边桩和竖曲线测设。

恢复道路中线测量：从路线勘测开始，经过道路工程设计到开始道路施工这段时间里，往往有一部分道路中线桩被碰动或丢失。为了保证线路中线的正确可靠，施工前应进行一次恢复道路中心测量。

测设施工控制桩：由于道路中线桩在施工时要被挖掉，为了在施工中控制中线位置，需要在不易受施工破坏，便于引测，易于保存桩位的地方测设施工控制桩。

平行线法
延长直线法

路基边桩测设：路基施工前，应实地测设路基边桩（即设计路基两侧的边坡与原地面相交的坡脚点或坡顶点）的位置，以便施工。边桩的位置按路基的填土高度或挖土深度、边坡设计坡度及边坡处的地形情况而定。

竖曲线测设：为了保证行车安全，当道路相邻坡度值之差超过一定数值时，必须在道路纵坡的交换处竖向设置成曲线，使坡度逐渐改变。这种曲线称为竖曲线（即在道路竖直面上连接相邻不同坡道的曲线）。竖曲线可分为凸形竖曲线和凹形竖曲线，其线形通常为圆曲线，竖曲线的设计取决于公路等级、行车速度、线型、地形情况等因素。

竖曲线测设首先计算主点测设元素：

转向角近似为：

其他主点元素：

竖曲线的细部测设通常采用直角坐标法。设竖曲线上任意细都点P至竖曲线起点或终点的水平距离为 x x x，P点至切线的纵距为 y y y（也称竖曲线上的标高改正值），由于 Δ \Delta Δ角较小，可用P点至竖曲线起点或终点的曲线长度代替 x i x_i xi值，而 y i y_i yi值可按下式计算： y = x i 2 2 R y = \frac{x_i^2}{2R} y=2Rxi2。

测量学10