管道工程测量

同济大学出版社制作覃辉§12.6管道工程测量管道包括给水、排水、煤气、暖气、电缆、通信、输油、输气等管道。管道工程测量(pipelineengineeringsurvey)的主要内容包括管道中线测量(pipelinecenterlinesurvey)管线纵横断面测量(pipelineprofileandcross-sectionsurvey)管道施工测量(pipelineconstructionsurvey)。(1)管道中线测量管道中线测量的任务是将设计管道中心线的位置在地面测设出来。中线测量的内容有管线转点桩的测设、交点桩的测设、线路转折角测量、里程桩和加桩的标定。1)测设转点桩、交点桩和测量转折角图12-36为某设计管线示例。图中1、2、3、4、5点为管线转点，A、B、C、D为已有导线点。根据导线点的坐标和管线转点的设计坐标，计算出(或在AutoCAD中标注出)测设数据。可以使用极坐标法、距离交会法、角度交会法测设出管线转点，打桩作为点的标志。同济大学出版社制作覃辉同济大学出版社制作覃辉(2)管线纵、横断面测量1)管线纵、断面测量和纵断面图的绘制管线纵断面测量的内容是根据沿管线中心线所测得的桩点高程和桩号绘制成纵断面图。纵断面图反映了沿管线中心线的地面高低起伏和坡度陡缓情况，是设计管道埋深、坡度和计算土方量的主要依据。为保证管线全线的高程测量精度，应先沿管线布设高程控制。高程控制应采用四等水准测量，一般每隔1~2km布设一个永久水准点，作为全线高程的主要控制点，中间每隔300~500m还应设置临时水准点，作为纵断面测量时分段闭合和施工时引测高程的依据。在沿线高程控制的基础上，以附合水准路线的形式、按图根水准测量的要求测设出中心线上各里程桩和加桩的高程。绘制纵断面图时，以里程为横坐标，高程为纵坐标，按规定的比例尺将测得的各桩点绘制在透明毫米方格纸上。一般使纵断面的高程比例尺为水平距离比例尺的10倍或20倍。可以在AutoCAD中，执行直线命令Line，以X轴为水平距离(里程数)，Y轴为高程，按1:1的比例尺绘制好纵断面图；执行创建块命令Block，将绘制好的纵断面图创建成一个名称为“纵断面图1”的块；同济大学出版社制作覃辉执行插入块命令Insert，在弹出的图12-38所示的“插入”对话框中进行图中所示的设置，图中是将Y轴的比例尺设置为X轴比例尺的10倍，单击“确定”按钮，在屏幕上指定插入点后即完成操作。插入的块是一个单一对象，如要修改，应先执行Explode命令将其分解。根据纵断面图上的管线埋深、纵坡设计、横断面图上中线两侧的地形起伏，可以计算出管线施工的土方量。建议使用南方测绘公司的CASS软件自动计算，参见第11章11.5.3节。同济大学出版社制作覃辉(3)管道施工测量先检查管道中线上各种桩位的保存情况，如有破坏，应根据设计和测量数据恢复并进行检核。1)测设施工控制桩管线开槽后，中线上的各桩位将被挖掉，因此，在开槽前，应在不受施工干扰、引测方便和易于保存的位置测设施工控制桩。施工控制桩分中线控制桩和位置控制桩，如图12-39所示。中线控制桩设置在管道中线的延长线上，位置控制桩设置在与中线垂直的方向上以控制里程桩和井位等。同济大学出版社制作覃辉2)加密水准点为了便于在施工期间测设高程，应在原有水准点的基础上，沿线每隔150m左右增设一个临时水准点。3)确定开槽口边线按照管道的设计埋深和管径，再根据沿线土质情况，决定开槽宽度，在地面上定出槽边线位置，撒上白灰线标明。4)设置坡度横板并测设中线钉如图12-40所示，开槽后，应设置坡度横板，以控制管道沟槽按照设计中线位置进行开挖。一般每隔10~20m设置一块坡度横板，并编以桩号。在中线控制桩上安置经纬仪，将管道中线投测到坡度横板上，订上小铁钉(称中线钉)作标志。5)测设坡度钉坡度钉的作用是控制管道沟槽按照设计深度和坡度开挖，坡度钉设置在坡度立板上，见图12-40所示。同济大学出版社制作覃辉在坡度横板上竖直钉立坡度立板，坡度立板的一侧应与管道中线平齐。使用水准测量的方法，在坡度立板上测设一条高程线，使其高程与管底的设计高程相差一整分米数(称为下反数)，在该高程线上水平钉一小铁钉(称为坡度钉)，以控制沟底的开挖深度和管道的埋设深度。(4)顶管施工测量当地下管线穿越公路、铁路或其它重要建筑物时，常采用顶管施工法。顶管施工是在先挖好的工作坑内安放道轨(铁轨或方木)，将管道沿所要求的方向顶进土中，再将管内的土方挖出来。顶管施工测量(undergroundpipe-drivingsurvey)的目的是保证顶管按照设计中线和高程正确顶进或贯通。同济大学出版社制作覃辉1)中线测量如图12-41a所示，先挖好顶管工作坑，然后根据地面的中线桩或中线控制桩，用经纬仪将管道中线引测到坑壁上。在两个顶管中线桩上拉一条细线，紧贴细线挂两根垂球线，两垂球的连线方向即为管道中线方向(见图12-41b)。制作一把木尺，使其长度等于或略小于管径，分划以尺的中央为零向两端增加。将木尺水平放置在管内，如果两垂球的方向线与木尺上的零分划线重合(见图12-41c)，则说明管道中心在设计管线方向上，否则，管道有偏差。可以在木尺上读出偏差值，偏差值超过1.5cm时，需要校正。同济大学出版社制作覃辉2)高程测量先在工作坑内布设好临时水准点，再在工作坑内安置水准仪，以在临时水准点上竖立的水准尺为后视，以在顶管内待测点上竖立的标尺为前视(使用一把小于管径的标尺)，测量出管底高程，将实测高程值与设计高程值比较，其差超过±1cm时，需要校正。在管道顶进过程中，每顶进0.5m应进行一次中线测量和高程测量。当顶管距离较长时，应每隔100m开挖一个工作坑，采用对向顶管施工方法，其贯通误差应不超过3cm。当顶管距离太长，直径较大时，可以使用激光水准仪或激光经纬仪进行导向，也可以使用图12-42所示的管道激光指向仪。管道激光指向仪可以精确地测量出管道的坡度。同济大学出版社制作覃辉(5)管道竣工测量管道竣工测量(finishpipelinesurvey)的内容是测绘竣工平面图和纵断面图。竣工平面图主要是测绘管道的起点、转折点、终点、检查井、附属构筑物的平面位置和高程、管道与附近重要地物(如永久性房屋、道路、高压电线杆等)的位置关系等。竣工纵断面图是用水准测量方法测定管顶的高程和检查井内管底的高程，用钢尺丈量距离。纵断面图的测绘应在回填土之前进行。§12.7建筑变形测量建筑变形(constructiondeformation)包括沉降和位移。其中沉降观测(settlementobservation)在高程控制网的基础上进行，位移观测(displacementobservation)在平面控制网的基础上进行。建筑变形测量是每隔一定时期，对控制点和观测点进行重复测量，通过计算相邻两次测量的变形量及累积变形量来确定建筑物的变形值和分析变形规律。建筑变形测量应遵循技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则，严格按照《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)的规定进行。§12.7.1建筑变形测量的一般规定(1)变形测量的基本要求1)建筑变形测量应能确切反映建筑物、构筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势，并以此作为确定作业方法和检验成果质量的基本要求。同济大学出版社制作覃辉2)变形测量工作开始前，应根据变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计。重大工程或具有重要科研价值的项目，尚应进行监测网的优化设计。施测方案应经实地勘选、多方案精度估算和技术经济分析比较后择优选取。(2)变形测量实施的程序与要求1)应按测定沉降或位移的要求，分别选定测量点，埋设相应的标石标志，建立高程控制网或平面控制网，亦可建立三维控制网。高程测量宜采用测区原有高程系统，平面测量可采用独立坐标系统。2)应按确定的观测周期与总次数，对监测网进行观测。新建的大型和重要建筑，应从其施工开始进行系统的观测，直至变形达到规定的稳定程度为止。3)对各周期的观测成果应及时处理，并应选取与实际变形情况接近或一致的参考系进行严密平差计算和精度评定。对重要的监测成果，应进行变形分析，并对变形趋势作出预报。(3)设置变形测量点的要求变形测量点可分为控制点和观测点(又称变形点)。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、检核点、走向点等工作点。各种测量点的选设及使用，应符合下列要求：1)工基准点应选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。使用时，应作稳定性检查或检验，并应以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点。同济大学出版社制作覃辉2)工作基点应选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置。测定总体变形的工作基点，当按两个层次布网观测时，使用前应利用基准点或检核点对其进行稳定性检测。测定区段变形的工作基点可直接用作起算点。其中，总体变形系指观测目标均为动点的变形，包括地基与基础的绝对变形与相对变形；区段变形系指观测目标具有相对定点的变形，包括独立的局部地基变形、建筑物整体变形和结构段变形等。3)当基准点与工作基点之间需要进行连接时应布设联系点，选设其点位时应顾及连接的构形，位置所在处应相对稳定。4)对需要单独进行稳定性检查的工作基点或基准点应布设检核点，其点位应根据使用的检核方法成组地选设在稳定位置处。5)对需要定向的工作基点或基准点应布设定向点，并应选择稳定且符合照准要求的点位作为定向点。6)观测点应选设在变形体上能反映变形特征的位置，可从工作基点或邻近的基准点和其他工作点对其进行观测。(4)建筑变形测量的精度等级建筑变形测量的等级划分及其精度要求列于表12-1。同济大学出版社制作覃辉(5)建筑变形测量的周期1)对于单一层次布网，观测点与控制点应按变形观测周期进行观测；对于两个层次布网，观测点及联测的控制点应按变形观测周期进行观测，控制网部分可按复测周期进行观测。2)变形观测周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。当观测中发现变形异常时，应及时增加观测次数。同济大学出版社制作覃辉3)控制网复测周期应根据测量目的和点位的稳定情况确定，一般宜每半年复测一次。在建筑施工过程中应适当缩短观测时间间隔，点位稳定后可适当延长观测时间间隔。当复测成果或检测成果出现异常，或测区受到如地震、洪水、台风、爆破等外界因素影响时，应及时进行复测。4)变形测量的首次(即零周期)观测应适当增加观测量，以提高初始值的可靠性。5)不同周期观测时，宜采用相同的观测网形和观测方法，并使用相同类型的测量仪器。对于特级和一级变形观测，还宜固定观测人员、选择最佳观测时段、在基本相同的环境和条件下观测。§12.7.2沉降观测在建筑物施工过程中，随着上部结构的逐步建成、地基荷载的逐步增加，将使建筑物产生下沉现象。建筑物的下沉是逐渐产生的，并将延续到竣工交付使用后的相当长一段时期。因此建筑物的沉降观测应按照沉降产生的规律进行。沉降观测在高程控制网的基础上进行。在建筑物周围一定距离远的、基础稳固、便于观测的地方，布设一些专用水准点，在建筑物的能反映沉降情况的位置设置一些沉降观测点，根据上部荷载的加载情况，每隔一定的时期观测基准点与沉降观测点之间的高差一次，据此计算与分析建筑物的沉降规律。同济大学出版社制作覃辉(1)专用水准点的设置专用水准点分水准基点和工作基点。每一个测区的水准基点不应少于3个，对于小测区，当确认点位稳定可靠时可少于3个，但连同工作基点不得少于2个。水准基点的标石，应埋设在基岩层或原状土层中。在建筑区内，点位与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的2倍，其标石埋深应大于邻近建筑物基础的深度。在建筑物内部的点位，其标石埋深应大于地基土压层的深度。水准基点的标石，可根据点位