12第十二章工业与民用建筑测量

第十二章工业与民用建筑测量主要内容•概述•大型工业厂区的控制测量和施工测量•市政工程测量•高层和高耸建筑物测量•文物和古建筑测量12.1概述•工业与民用建筑测量是工程测量的重要组成部分。•目的是把图纸上已设计好的各种工程建筑物、构筑物，按照设计的要求测设到相应的地面上，并设置各种标志，作为施工的依据，以衔接和指挥各工序的施工，保证建筑工程符合设计要求。•在建筑施工中，测量工作将贯穿整个施工过程的各个阶段。•主要工作：场地平整；建立施工控制网；建筑物放样；沉降监测。•为了便于建筑物使用过程中的管理、维修、扩建等，建筑工程完工时，应作竣工测量。•为了使测设工作正确无误，必须要了解设计的内容、性质及其对测量工作的精度要求，认真阅读图纸，了解施工的全过程，并掌握施工现场的变动情况，使测量工作能够与施工密切配合。12.2大型工业厂区的控制测量和施工测量12.2.1大型工业厂区控制测量•厂区控制网的形式有：建筑方格网、导线网、边角网和GPS网等。•建筑方格网是在50年代作为先进经验从前苏联引进我国的，其最大优点是可采用直角坐标法进行细部点放样。•导线网、边角网特别是GPS网有很大的灵活性，在选点时，完全可以根据场地情况和需要设定点位。有了全站仪，在一定范围内只要视线通视都能很容易地放样出各细部点。建筑区控制网的要求基本要求：根据工程的规模和精度要求布设控制网，一般分两级布设，规模较小时也可一次布完。主要作用：1、定线——保证各建筑物之间的关系（一般精度要求较低）2、定点——保证建筑物内部的几何关系，即细部放样，精度要求较高。建网策略在布设建筑工地施工控制网时，采用分级布网的方案，即首先建立布满整个工地的厂区控制网，目的是放样各个建筑物的主要轴线。然后，为了进行厂房或主要生产设备的细部放样，在由厂区控制网所定出的各主轴线的基础上，建立厂房矩形控制网或设备安装控制网。建网方法•建筑方格网•导线网•边角网•GPS网建筑方格网•布置成正方形或矩形格网形式的施工控制网称为建筑方格网。在大型工业厂区如武汉钢铁公司、马鞍山钢铁公司以及上海宝山钢铁公司，其施工控制网就是采用了建筑方格网的形式。•建筑方格网的布置一般是根据建筑设计总平面图并结合现场情况来拟定。布网时应首先选定方格网的主轴线。方格网加密方格网是在一级建筑方格网的基础上根据各系统工程建筑物施工放样的需要分期加密布设的，其形状和规格均不一样，主要以各系统工程建筑物施工放样应用方便为原则。一般首级为基本网，可采用“＋”字形、“口”字形或“田”字形，然后再加密或扩展方格网。方格网的测设要求：地形平坦，通视良好，建筑物规则。特点：建立工作量大，使用方便，可分级布设，一般与设计坐标系一致。方格网测设——轴线法•图上设计•实地放点•精确测定纵横轴线并改正•用直角交会定出4个角点)180()(22121ssss方格网测设——归化法•用轴线法初步测设•用导线法观测该网•平差处理（8个条件：4个角度闭合条件，4个坐标闭合条件。）•归化改正厂房控制网方法：直接利用一条控制基线而发展成的单个方格网。注意点：•点位的稳定性•第4条边的检核高程施工控制网•工程施工期间，对于高程控制点的建立亦有明确的要求。•高程控制点在精度上应能满足工程施工中高程放样的要求，以及施工期间建筑物基础下沉的监测要求。•在高程控制点的密度上，则应以保证施工方便为准。•《施工测量规范》规定，建筑场地上的高程控制网一般分两级布设。首级为III等水准网，控制整个建筑场地。•控制建筑场地的高程网应与国家II等水准点进行联测，作为高程起算的依据。•有时也在厂房内建立施工专用水准点，点位埋设以后，常将它的顶面高程修整到厂房地坪的设计高度，这样的水准点称为0水准点。12.2.2施工测量在工业建筑工程施工中，由于其规模较大，设备复杂，多为栓基础和预制构件的安装。为保证施工的设计要求，对测量工作要求较严格。因此，对于大型或设备基础复杂的建筑工程，一般是在建筑方格网或其它施工控制网的基础上，建立厂房或微型控制网，作为厂房施工的基本控制，用来放样柱基础位置和内部构件的详细位置。北京水利水电科学研究院大型地震模拟振动台基础预埋件的放样•该振动台是我国从德国引进的最大的振动台，它可以模拟各种类型的地震，是研究水坝及房屋结构抗震性能的重要设备。•振动台的基础中有七个主要的预埋部件，其中1＃～4＃位于基础坑底，与垂直方向的加震器固连，控制上下振动；5＃～7＃位于基坑内的侧面，与水平方向上的3个加震器固连，用来控制侧向振动。这七个预埋部件要求很高的定位精度，德方提出预埋件面板的轴线及板的中心在X、Y、Z三个轴方向上的误差要小于1mm。引进的上部设备将固定在混凝土基坑内的预埋件上。此外，由于预埋件是由底板，面板和螺杆等组成，它在空间有六个自由度，因此，还必须顾及控制预埋件在空间的三个旋转自由度。现场平面基准和工地零点的建立基坑开挖前按照轴线的设计要求和工地零点的设计标高，在施工场地进行了主轴线的放样、工地零点的设置及其与城市高程系统的联测。这些控制点的建立也就成为施工现场基坑开挖等各项施工放样的基准。首期控制网各控制点的平面设计坐标为：X0=Y0=0，X1=X3=0，Y2=Y4=0，X2=Y3=1750mm，X4=Y1=-1750mm。各控制点均采用带有可微调强制对中装置的观测台，控制点的放样采用归化法。先初次放样控制点，然后在每一站上，将T2经纬仪架设在带有强制对中装置的观测台上四测回测角，经过观测后，采用经典平差的方法，取O点为起始点，02方向为起始方向，S1，S2作为基线边进行平差计算。将平差结果的控制点实际坐标与设计坐标进行比较，求得它们之间的差值，再进行归化使控制点强制调整到各设计位置上，归化结束经检测误差在0.2mm以内。定位放样•控制点（0～4）经归化调整到设计位置后，接着就可在控制点上架设经纬仪放样1＃～4＃预埋件；•预埋件的放样是分步进行的，先粗放其框架位置并焊固，然后再将预埋件相对其框架进行微调精放，精放时要确定预埋件六个自由度。•高程方向的自由度用Ni002自动安平水准仪放样，其它五个自由度是通过用架设在控制点上的两架经纬仪交会确定。二期控制网•为放样剩下的三个侧向预埋件（5＃～7＃），需要再建立第二期控制网；•各控制点的平面设计坐标为：X0=Y0=X5=Y6=X7=0，X1=X2=Y2=Y3=1750mm，X3=X4=Y1=Y4=-1750mm，X6=X8=2200mm，Y5=-2800mm，Y7=2800mm，Y8=5000mm。•为使两期控制网坐标实现最佳匹配，所以在第二期控制网的布设中，考虑到了在已放样浇筑好的四个预埋件（1＃～4＃）表面中心位置设置四个第二期控制网点，即用两架经纬仪在互相垂直的方向上，将底下预埋件的中心位置投影到架设在其上面的可微调的强制对中台上。•第二期控制网中其余四个控制点（5～8），主要是为放样5＃～7＃预埋件而设立的。然后对第二期控制网用T2经纬仪进行每站四测回测角观测。•为保证两期预埋件之间位置的相对精度，使两期控制网实现最佳吻合，我们对第二期控制网采用了拟稳平差的模型。•侧向预埋件的放样同样是分步进行的，先粗放其框架位置并焊固，然后再将预埋件在其框架内进行微调精放，精放要确定预埋件六个自由度。•高程方向的自由度用Ni002自动安平水准仪放样，其它五个自由度是通过用架设在控制点上的两架经纬仪交会确定。•预埋件在其框架里可微调，通过高程和平面位置的逐渐趋近，直至六个自由度均满足要求，即预埋件放到了设计位置。•所有预埋件定完后再进行预埋件的检测以校核。确定无误后即可浇筑第二期混凝土。12.3市政工程测量•市政工程测量是指道路、桥梁、管线、地铁、轻轨、磁悬浮等城市公用设施工程在设计、施工、竣工和运营管理各阶段所进行的测量工作。•这些工程大多具有线状工程测量的特点。顶管工程施工测量•一般在不允许开槽时使用。•顶管施工测量的目的在于测量出顶管机头当前的位置，并与设计管道轴线进行比较，求出机头当前位置的左右偏差（水平偏差）和上下偏差（垂直偏差），以引导机头纠偏。为保证顶管施工质量，机头位置偏差必须加以限制，因此纠偏要及时，做到“随测随纠”。•目前国内顶管大都为直线顶管，又由于距离近，在工作井内，能与机头直接通视，因此测量机头的位置比较简单，在工作井内安置经纬仪和水准仪，或激光指向仪，并在机头内安置测量标志，就可以随时测量机头的位置及其偏差。•最近几年，在特殊情况下，进行了曲线顶管，又由于距离远，这时在工作井内不能与机头通视，井下安置的仪器无法直接测量机头的位置，必须用导线测量的方法在管道内逐站测量至机头，以求出机头的位置偏差。工作内容•挖工作坑•布置导轨•调整方向及高程•顶管曲线顶管施工测量解决方案•在管道中进行人工导线测量作业条件差，操作困难，测量时顶管必须停止，占用时间多，当进行4站的管道测量时，一般用时2～3小时。•管道内的导线点随顶管一起移动，每次测量都必须由井下开始全程进行，要做到“随测随纠”，相当困难。•曲线顶管，尤其是小半径的曲线顶管，机头的控制更加困难，更加要求及时纠偏，因此测量频率更要提高，难以满足。•解决曲线顶管施工测量存在的问题必须改变人工测量的落后方法，采用自动测量的技术。为此，必须采用顶管自动引导测量系统指导施工。顶管自动引导测量系统•自动引导测量系统的测量原理就是传统的支导线测量。•系统整个测量过程在计算机的控制下自动运行，无需人工干预。每测量一次，约需5分钟。•在计算机的指挥下，各站点上的全站仪相互配合，按导线测量的测量程序，自动有序地测量导线各点的转折角、垂直角以及导线各点之间的边长，并把角度和边长测量数据自动传回给计算机，由计算机进行数据处理。顶管自动引导测量系统的构成（1）在每一个导线点上安置一台自动全站仪。（2）在后视点PL、PR和机头P1、P2点及各导线点上安置棱镜。（3）在每一个导线点上，棱镜必须固定于全站仪的手柄上，并且使棱镜中心和全站仪的旋转中心位于同一垂线上，这由棱镜接合器来完成。（4）要有一台计算机，由它控制各台全站仪的测量并进行数据的收集和处理。（5）系统通讯设备，计算机及各台全站仪必须有一台信号控制箱（6）在管道内的导线点上必须安置自动整平基座。顶管贯通误差（1）地下导线测量误差是影响贯通的主要误差，这里为自动引导测量系统的横向误差m1；（2）由地面控制点引测到井下导线点的定向测量误差m2，由于井下定向边很短，此项误差也比较关键地影响贯通精度；（3）连接二井口的地面控制测量误差m3，地面测量比较容易控制。顶管自动引导测量系统的操作（1）在计算机的程序文件中输入井下导线起始点T1坐标，T1－PL、T1－PR方位角；（2）在计算机的程序文件中输入管道轴线的设计元素：起、终点坐标，曲线主要点坐标、曲线元素、管道坡度等；（3）把各台全站仪进行大概度盘定向，并把定向值输入计算机文件。这是为了进行第一次自动测量时，各站仪器能很快找到目标；（4）启动计算机，进行自动测量。南京城市地铁盾构隧道TUMA自动导向测量系统该系统硬件设备主要由数台(4～5台)自动驱动的全站仪(Ⅰ或Ⅱ级)，工业计算机(PC机)，遥控觇牌(棱镜RMT)，自动整平基座(AD-12)，接线盒和一些附件(测斜仪、行程显示器及反偏设备)等组成。硬件系统的组成系统软件横向偏差测量原理竖向偏差测量原理•上海市过黄浦江底顶管工程应用TUMA自动导向测量系统。该工程应用TUMA自动导向测量系统进行自动导向，并用人工测量方法进行比较分析。•人工水准测量按四等水准要求进行，往返测定盾构机头中心高程，实测的人工水准测量的往返闭合差均在±5mm以内，大体上与TUMA系统的测定精度相当。•由TUMA自动导向测量系统测定横向偏差与人工支导线测量的原理相同,当两种方法测角与量距精度相当时,两种方法测定的横向偏差的精度在理论上基本相同。•实际测量结果表明，人工测量的成果可靠性更高，特别当距离较远时,TUMA系统由于受到传输路程较长导致通讯信号强度的减弱,出洞段旁折光与温度梯度的影响,洞口井壁照准棱镜黄色标志与自动搜索标志