发布时间:2023-09-27 15:04:33
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水利工程测量是一门实践性很强,技术要求高的工作,在规划设计阶段,一旦出现测量误差,对工程的后续工作会产生极大的影响。因此,作为工作人员要不断提高自己的工作能力,做好工程控制测量、各种比例地形图测量、纵横断面图测量等一系列工作。
1 工程控制测量
工程控制网的作用是为测区提供统一的空间参考框架,为各项测量工作提供位置基准,满足工程建设不同阶段对测绘在质量、进度和费用方面的要求。工程控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。
1.1 平面控制系统的选择
水利工程项目测区一般都具有独立和狭长的特点,所以在接到一项水利工程项目后首先要根据项目的大小、所在位置来选取平面控制系统;对于水利枢纽地区以及重要水利工程建筑物地区测图,当测区内投影长度变形值大于5cm/km,亦是测区距现行国家坐标系统中央子午线45 km或与中央子午线经度差大于4 0'时,一般要考虑投影变形应采用:
(1)高斯正形投影任意带平面直角坐标系统,即把国家大地点的坐标通过换代计算换算成测区平均中央子午线处的坐标。
(2)以一个国家大地点的坐标和该点至另一个大地点的方位角作为起始数据的独立坐标系统,即所谓一点一方向。
1.2 高程控制系统的选择
目前我国水准点的高程系统采用正常高系统,按照1985 国家高程基准起始,青岛国家原点高程为72.260m。但由于历史的原因,各地区还习惯沿用原来的高程系统,为了和各地的水文等基础资料相匹配,在高程系统的选择上还应尊重地方使用习惯。
2 地形图测绘
水利工程地形图主要为水利工程规划选址、建筑物布置等提供依据,水利工程地形图测量除了要遵守现行国家行业测量规范主要条款以外,还有其自身的特点:
2.1 地物测绘
水利水电专业测图的地物测绘主要包括以下各项:(1) 测量控制点;(2)居民点;(3)道路和管线;(4)输电线路和通讯线路;(5)独立地物;(6)地质勘探点和水文、气象设施;(7)境界、地类界及垣栅。
在测量地物时主要围绕相关工程涉及的区域进行测量,测绘区域可分为工程区域内和工程区域外两部分。例如,中小河流治理主要工程内容包括堤防加固、河道疏浚、护坡、护岸等。在测量地物时重点注意堤防附近房屋、跨河建筑物、堤防附近和跨河的电力和通讯设施、与堤防和河道交叉的建筑物及沟渠、现有堤防与河道的护坡护岸及材质等,对跨河的各种堵水设施(桥梁、涵闸、溢流坝)还要在地形图上标注其建筑物的规模(宽×高)、底高程、桥面高程、堰顶高程等。房屋测量,工程区域内应祥测(一般不绘廊檐),区域外的即使大比例地形图也可适当放宽测量,进行综合、取舍;村庄房屋应祥测,内部房屋可较大取舍。这样就为工程设计人员提供了必要的基础信息。
2.2 地貌、土质和植被测绘
水利工程地貌、土质和植被测绘和其他工程尤其城市测量相比更具有其特点。地貌应用等高线配合地貌符号和高程注记点来表示,水利工程对地貌要求较高,不像其他行业测绘仅保留部分高程点,而不进行等高线的勾绘,有时为了显示地貌碎部特征(如鞍部、小丘、台阶地以及盆地等),还加绘间曲线。
当图中用符号表示的地貌元素,如陡崖、土堆、坑穴、路堤、路堑以及梯田坎等,并适当保留高程注记点和比高,凡面积在图上大于1cm2且具有经济价值的土质植被需用地类界绘出范围。
2.3 水下地形侧量
水下地形测量又是水利工程测量的重点,很多其他测量仅绘制河道的河口线或水涯线,但水利水电工程测量还需要测出水下地形,对于沟渠一般还要求图上2~3cm注记底高程。
3 纵横断面测绘
水利水电工程测量较多都涉及到土石方工程,主要有填高、挖深、削坡等,这些工程量概算都要涉及纵横断面测量,纵横断面测量精度直接影响到工程量,目前工程量计算虽用软件计算,但原理还是通过下面两个公式求出:
V总=
Vi=( )D
(注:式中s1、s2为相邻断面需要的开挖或回填的面积,D为相邻横断面的间距,V总为土方总量。)
从上式中可知纵、横断面测量精度直接影响到工程量的计算,所以在纵、横断面测绘时,主要从以下四个方面入手,以提高纵、横断面测量精度,从而使概算的工程量接近真值。
3.1 提高横断面点的侧量精度
纵、横断面点采集目前主要方法有全站仪法和GPS RTK测量法。无论何种方法采集的纵、横断面点只要消除测量错误,所采集断面点的精度完全能够满足断面测量精度要求,但所应注意的是所采集的纵横断面点不能偏离断面线太远,水利水电规范要求为2m。
3.2 横断面位置布设
对于水利水电工程项目测量,横断面位置的布设是影响工程量的主要因素之一, 水利水电工程规划设计阶段横断面间距一般要求在50~200m之间,该阶段不可能断面间距过密,所以断面选位显得尤为重要。所以在布设横断面时除满足断面间距要求的同时还应注意把横断面布设在横断面形态(长度)显著变化、支流入口、河道急转弯、比降明显变化等有关部位。为了使横断面位置布设的较为合理,一般应该在地形图测完以后根据地形特点在图上初选,再到实地选定。
3.3 横断面方向
横断面方向也是影响工程量的另一重要因素,特别对于高差较大的地物或地形, 如堤防加培、高切岭段,断面方向显得尤为重要。假设某一处是高差较大的地物或地形,我们将垂直堤防断面、不垂直堤防断面与设计的标准断面用画图相比较(如图1所示),可以直观看出用不垂直堤防断面所求的堤防加培量永远小于垂直堤防所求的工程量。反之要是开挖也一样,都是把所概算工程量比实际工程量要偏小, 给后面工作带来很多麻烦。为了使断面方向能够垂直堤防、河道,最好的办法是在地形图测完后在先图上设计好断面方向线,再到现场定测。
图1 垂直堤防断面、不垂直堤防断面与设计的标准断面比较图
3.4 纵断面测量
纵断面测量根据测绘服务对象的不同,其断面的选取也有差别;比如河道疏浚一般选取河道中心线、堤防加固一般选取堤顶线、拟建道路、渠道一般选取规划中心线等。所有这些纵断面测量的目的就是要量取横断面间距、中心线上高程变化情况、沿线或两岸相关地物(涵闸、护砌及桥梁)投影于中心线上所在位置。横断面间距的正确与否又直接影响到工程量的计算。
4 水利水电工程测量的重要性
在水利水电工程中,测量是一项很重要的工作。测量贯穿着水利水电工程建设的全过程,是水利水电建设的眼睛。同时也是为水利水电工程在建设规划、施工放样、水工建筑物的变形观测提供依据,为防止重大事故的发生,保证水利水电工程安全运行,为人民生命财产提供技术性支持,对促进水利水电建设起着举足轻重的作用,被誉为是水利工程建设的眼睛和尖刀。
5 结语
做好一项工程阶段性工作,首先要清楚工作的内容。在水利水电工程规划设计阶段的测量工作,主要就是工程控制测量、各种比例地形图测量、纵横断面图测量等;在实际的工作中,我们工作人员要熟练掌握测量技术,将高科技的测量仪器更好的应用到实际测量工作中,同时要总结自己的工作,参考同行,根据实际情况予以借鉴,以提高自己的工作能力做好此阶段的工作。
参考文献:
[1]武明海,柴兰坡. 水利水电工程测量投影变形的控制设计[J]. 河北水利水电技术.2001(02).
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
施工测量是指在工程开工前及施工中,根据设计图纸和施工进度要求,按一定的精度将图纸上设计的建筑物、构筑物、路线等在现场进行实地恢复,定出其位置,以此进行施工依据的测量放样作业,也称施工放样。 水利工程一般主要包括堤防工程和枢纽工程。施工测量在水利工程中是排头兵,水利工程是否按设计的平面位置布置,是否达到设计高程都依赖于施工测量的淮确度,施工测量虽然琐碎但在施工中却是至关重要,来不得半点马虎。经过多年的施工测量, 现在对水利工程的施工测量进行简要总结。
一、几种施工测量技术
1.GPS定位
随着GPS定位技术的出现和不断发展完善,使测绘定位技术发生了革命性的变革,为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定3维坐标的、高速度、高效率、高精度、大范围的GPS技术所代替,同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间;定位方法已从静态扩展到动态;定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景,GPS收机已逐步成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起,称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合,可实现无控制网的各种工程测量。
近年来,出现了以下几种新技术:
2.数字摄影测量
摄影测量技术由于可以提供实时的3维空间信息,无需接触被测物体,以及野外工作量少、效率高和成果品种多等优点,具有广泛的应用前景。随着全数字摄影测量系统的应用,摄影测量的产品将从影像图、线划图向数字化系列产品――4D产品转化。产品应用与服务领域更广, 并为建立各类专业信息系统和基础地理信息系统提供可靠的数据保障。在水利水电工程,利用数字摄影测量技术可以迅速获取制作大比尺摄影图、地形图、立面图、等直线图和断面图图库,建立DTM(数字地面模型)和DEM(数字高程模型)模型数据库,建立并久保存高分辨率建基面三维摄影数字地面模型数据库。检查陡坡地段的开挖质量和工程竣工部位的形体资料,记录工程在施工过程中各个项目地地理信息,形成各种数字信息产品,并可通过网络方便快捷、及时地提供给各个部门使用。 3.全站仪测量放样技术全站仪替代光学经纬仪和电磁波测距仪的应用,是地面测量技术进步的重要标志之一。全站仪具有测量精度高,仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点,为施工测量提供了极大的方便。已大量应用于各类工程的施工测量中。电子全站仪自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差,实时测量三维坐标、自动记录存储、与电脑双向数据通讯功能,为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。目前向全能型和智能化方向发展的电脑型全站仪都带有丰富的软件,可以直接进行程序测量、坐标放样、导线测量、悬高测量、对边测量、道路放样、面积测量、高程传递、参考线放样,故能提高高速高精度的观测成果,又能高效、简易地完成多种测量作业。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术,可实现测量的全自动化,被称作测量机器人。为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利条件。二、对于水利工程中,具体的施工测量分析
1. 施工测量的目的
施工测量的主要目的是指在工程开工前及施工中,根据设计图纸、文件上的建筑物、构筑物、路线等的位置、形状、尺寸、高程以足够的精度,按照施工进度要求在实地上准确标定出来;用以指导施工,并检测建筑物的竣工形状;而无论是标定建筑物的尺寸、位置等,还是检测其竣工形状均是以施工控制网为基准的;因此在施工放样前都需要建立与工程主体建筑物相应等级的施工控制网。
2. 施工测量的前期准备工作
首先,在施工之前一定要全面熟悉图纸,了解设计意图,明悉所提供平面控制点所属坐标系、高程控制点所属高程系;确定控制点在施工场地的位置及可利用和可控制范围。
其次,根据现行国家标准《工程测量规范》和行业标准《水利水电工程测量规范》及设计和施工要求,定出控制测量、碎部施工测量、断面测量的精度要求,作为以后施工测量的依据。
最后,在施工前对即将使用的测量仪器进行检校以确保测量结果的准确性,一般情况下仪器检校除必要的自检外还要到专业机构进行检校并出具有效检校单,作为竣工验收的依据。 3. 施工测量的基本工作步骤 3.1 复测控制点 对于建设方提供的控制点不能直接应用而是要经过复测,复核要求后才能用以施工测量。同时要向建设方提供控制点复测报告。
3.2 施工控制网建立
首先根据提供的资料:水电工程测区区地形图(比例尺为1/2000),经过现场实地踏勘原有的三角点、导线点、水准点的标石、标志现状和现存情况,了解工程区的自然和地理条件、交通、民情,然后进行首级平面控制网的技术设计;选择保存较为完好、埋石稳固的三角点起算方位角推算控制网点的大地坐标(及施工坐标);布设一级平面控制网点。控制网确定方案,网点标墩采用1.2 米高普通钢标,基础挖到基岩,顶部安装中心开孔直径为16mm 的钢板,做为强制归心的仪器平台,在全部埋设工作完成后,经过一段时间后进行外业观测工作。 开工后,施工单位首先根据相应的分项工程,对首级控制网进行复核, 并将复测成果提交建设方或建设方委托的监理审核,经审核符合水利水电工程施工规范中相应精度后,返回到施工单位使用。如果建设单位对首级控制网成果复核达不到水利水电工程施工规范中的相应精度,建设方或建设方委托的监理应及时通过项目建设方向设计施测单位提出要求复核,提供符合水利水电工程测量规范中相应措施的成果,再由施工单位进行复核, 报测量监理审核后返回给施工单位。
3.3 施工放样
为保证放样数据的准确无误,施工放样采用内业与外业分离的办法进行。内业人员根据设计图纸绘制样点图,样点图均经过认真校核,未经校核和批准的图纸和样点图不得拿出放样。外业则采用全站仪的坐标放样或极坐标法进行放样。
一些关键部位的测量,必须由监理工程师参加旁站,进行闭合后方可使用;并报请监理部抽检无误后,才可进行后续施工。
3.4 测量方法控制
在施工测量时;必须结合实际,从技术、组织、管理、经济等方面进行综合分析考虑,以制定出在技术上可行、方法上简便、组织上科学、经济上合理的最佳测量方案,从根本上保证测量产品质量和降低工程成本。必须严格按照水利水电工程里计算规则执行,各个标段的土、石方明挖工程开工前,都要求施工单位实测出该部位的原始地形图或断面图,报送监理部进行复核, 或开工前通知监理部共同测量原始地形图或断面图,同时随着开挖的进行,实测相应的土石分界线, 开挖完成后同样测出示挖后实地竣工地形或断面图,将成果报送监理复核,并对照设计图纸,根据水利水电工程计量规则,算出最终实际应结算工程量。土石方量计算在土石方工程中占有非常重要的位置,只有准确的土石方量,才能进行合理的土石方调配,降低工程费用,加快工程质量。因此,土石方量在土石方工程中占有非常重要的意义。
土方开挖量按自然方计算, 土方填筑按完方计量。其体积换算关系为:实方/自然方=设计干容量/天然干容量。在缺少资料时,一般可按下列关系式进行计算:1自然方=1.33松方=0.85实方。
石方开挖量计算规则,应根据工程地质条件,按不同岩石级别分别计算工程量, 算出最终实际应结算工程量的具体级别数量。各个标段的砌筑方隐蔽工程也需按上述进行工程量控制。
4. 施工测量中应注意的问题
施工测量人员严格执行有关法律、法规、规范性事件等规定。强制性条文规范标准加强测量外业和内业的检测工作, 做到全面掌握施工的质量,作为测量施工人员应对工程建设项目中每一个部位施工放样的全过程进行检查、校核,发现问题及时整改, 特别是对于重要部位, 隐蔽工程, 不能有丝毫麻痹大意,更应加强测量检测工作,以免给业主和本单位带来不可估量和不必要的经济损失。在测量作业过程中一定要注意以下几点:
(1)同一工程, 施工测量一定要采用统一的坐标系统、统一的高程系统。要注意保护施工控制点, 在控制点处设置明显标志, 以免机械、车辆撞动, 或者根据条件尽可能多设置备用控制点。
(2)在施工测量中并不是精度越高越好, 只要能满足工程需要就可以, 这样既提高了工作效率, 也节省了人力、物力、财力等不必要的浪费。
(3)施工放样和施工往往是交叉进行要合理安排时间, 不能因放样滞后而影响工程施工进度。要和施工班组多沟通, 使得施工放样尽可能最方便班组作业, 放样后要向班组负责人交代清楚所放的是图纸上什么位置, 不能放样完就一走了之。
三、结束语
施工测量是施工过程中不可缺少的工作项目,是工程建设的必要途径,是社会化、专业化的一种技术服务行业。在工程施工过程中,测量施工要认真掌握施工图纸、施工合同、有关政策、规范、标准,通过艰苦细致的工作, 树立测量施工工程师的权威性, 科学性、可靠性, 确保工程测量的施工质量, 为有效的控制工程质量、工期、投资奠定基础同时企业也取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献
Application of Hydraulic Engineering Measurement Technology
Gao Yong-hong
(Ili Flower survey design research limited liability company Yining Xinjiang 835000)
【Abstract】In this paper, the current water conservancy measurement technology application specification, design phase, construction phase, as well as the completion of phase analysis and elaboration of the whole measurement application technology.
【Key words】Hydraulic Engineering;Measurement techniques;Application Analysis
水利工程测量的平面控制网精度及布设密度应根据工程规模及建筑物对放样点位的精度要求确定。平面控制网的等级可采用国家二、三、四、五等,水利水电工程高程控制网的等级一般为二、三、四、五等,具体要求参考《国家一、二等水准测量规范》和《国家三、四等水准测量规范》,首级控制网的等级应根据工程规模、范围大小和放样精度高低来确定,大型水利水电工程一般可采用二等,中型水利水电工程可采用三等,小型水利水电工程可采用四、五等。最末级高程控制点相对于首级高程控制点的高程中误差,对于混凝土建筑物应不大于±10mm、对于土石建筑物应不大于±20mm。布设高程控制网时,首级网应布设成环形网,加密时宜布设成附合路线或结点网。各等级高程点宜均匀布设在大坝上下游的河流两岸。点位应选在不受洪水、施工影响,便于长期保存和使用方便的地点。
1. 水利工程设计阶段的控制测量
控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制网与高程控制网一般分别单独布设,也可以布设成三维控制网。平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立。目前,由于GPS技术的推广应用,利用GPS建立平面控制网已成为主要的方法。高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。
1.1 常见水库淹没界线测量。测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作称为水库淹没界线测量。水库的设计水位和回水曲线的高程确定之后,即可根据设计资料在实地确定水库未来的边界线。水库边界线测设的目的在于测定水库淹没、浸润和坍岸范围,由此确定居民地和建筑物的迁移、库底清理、调查与计算由于修建水库而引起的各种赔偿;规划新的居民地、确定防护界线等。水库边界线测设的方法一般采用几何水准测量法和经纬仪高程导线法进行。
1.2 地质勘察测量。配合水利工程地质勘察所进行的测量工作称为地质勘察测量。其基本任务是:(1)为坝址、 厂址、 引水洞、水库、堤线、料场、 渠道、 排灌区的地质勘察工作提供基本测量资料;(2)主要地质勘探点的放样;(3)连测地质勘探点的平面位置、高程和展绘上图。具体工作包括:钻孔测量、井硐测量、坑槽测量、地质点测量、剖面测量等。一般应用经纬仪、水准仪和电磁波测距仪等进行。
1.3 河道测量。为河流的开发整治而对河床及两岸地形进行测绘,并相应采集、绘示有关水位资料的工作称为河道测量。
其主要内容包括:(1)平面、高程控制测量;(2)河道地形测量;(3)河道纵、横断面测量;(4)测时水位和历史洪水位的连测;(5)某一河段瞬时水面线的测量;(6)沿河重要地物的调查或测量。
2. 水利枢纽工程的施工控制测量
(1)水利工程测量是为水利规划、设计、施工服务的,它是水利工程中的最基础工作,其好坏直接影响设计流程中各项工作的效率。由于专业分工不同,设计人员在图上划线、选点、作工程的总体安排较为顺手,而从图上搬到实地就困难一些。测量人员接到规划、设计线路图后进行外业选线前应了解此项工程是可研、初设、施工那个阶段的选线(这牵涉到选线的精度问题),另外,还要了解是排渠、灌渠、尾水渠还是主坝、副坝、围堤、防洪堤,同时对渠道的设计流量及坡降、堤坝的设计断面大小及顶部高程和筑坝材料、库容及过洪流量都应知道,这便于在野外选线遇地物、地貌变化不得不改变线路时做到维护规划、设计意图。
(2)大坝、厂房、船闸、钢管道、机组、各种泄水建筑物(比如隧洞、水闸、等)的主要轴线点均应通过等级控制点进行精确的测定。主要轴线点相对于邻近等级控制点的点位中误差对土建轴线应小于15mm、安装轴线应小于7mm。轴线点的测设方法应按等级控制网的要求进行加密并在事先进行精度估算以确定作业方法和选用仪器的等级及型号。轴线点应埋设固定标志,主要轴线每条至少要设三个固定标志。主要轴线点的测设步骤是:根据轴线点的设计坐标值进行初步实地定点,然后进行精确测定该点的坐标值并调整(当实测坐标值与设计坐标值之差大于限值时将该点改正至设计位置并重新进行检测,直至符合规定为止)。
(3)放样工作开始前应详细查阅工程设计图纸,收集施工区平面及高程控制成果,了解设计要求与现场施工需要,根据精度指标选择放样方法。对设计图纸中的有关数据和几何尺寸应认真检核,确认无误后方可作为放样的依据。必须按正式设计图纸和文件(包括变更通知)进行放样,不得凭口头通知或未经批准的草图放样。所有放样点线均应有检核条件,现场取得的放样及检查验收资料必须进行复核,确认无误后方能交付使用。放样结束后,应向使用单位提供书面的放样成果单。水利水电施工中可采用GPS或电子全站仪直接进行3维施工放样。施工放样必须采用检验合格的仪器、工具进行。
3. 确定工程进行开挖工程阶段的测量
3.1 水利水电工程开挖工程测量的内容包括开挖区原始地形图和原始断面图的测量,开挖轮廓点的放样,开挖竣工后的地形测量、断面测量及工程量测算。开挖轮廓点的点位中误差可控制在30mm~100mm之间(精细部门应高一点、粗糙部位可低一些)。开挖放样高程控制点不应低于五等水准测量的精度,一般情况下可利用光电测距三角高程点。
3.2 金属结构及机电设备的安装测量工作主要包括测设安装轴线与高程基点、安装点的放样、安装竣工测量、等。金属结构与机电设备安装轴线和高程基点应埋设稳定的金属标志且一经确定在整个施工过程中不宜变动。安装测量作业必须使用精度相当于或高于1.5mm/km和2″的水准仪和经纬仪或电子全站仪,量测距离的钢带尺必须经过检定并附有尺长方程式,高程测量必须相应地使用因瓦水准尺或红黑面水准尺以及有毫米刻度的钢板尺。安装测量的精度应控制在3mm~10mm之间。
3.3 地下洞室测量包括根据贯通测量设计要求建立洞内、外平面与高程控制,进行洞室施工放样,测绘洞室开挖和衬砌断面、计算开挖和填筑工程量,等。水工隧洞开挖的极限贯通误差横向应控制在100mm以内、纵向应控制在200mm以内、竖向应控制在50mm以内,当在主斜洞内贯通时纵向误差按横向误差的要求执行,对于上、下两端相向开挖的竖井其极限贯通误差应不超过±200mm。在进行贯通测量设计时可取极限误差的1/2作为贯通面上的贯通中误差,应根据隧洞长度对各项测量中的误差进行分配,洞外测量三向误差应控制在20 mm以内、洞内测量三向误差应控制在30 mm以内。工程开工前应根据隧洞的设计轴线拟定平面和高程控制略图,按规定的精度指标进行预期误差的估算,以便确定洞外和洞内控制等级及作业方法。
3.4 洞外平面控制测量可布设GPS网、光电测距导线网、测角网、测边网或边角网。洞内平面控制测量一般布设地下导线,地下导线分为基本导线(贯通测量用)和施工导线(施工放样用)。
(1)施工场地地形测量。施工场地的地形测量一般用于场地布置、土地征购、建基面验收及公路、铁路的新建、改建工程。测图比例尺除建基面验收应采用1∶200外,其它可根据工程性质、设计及施工要求在1∶500~1∶2000范围内选择。较大范围的1:500~1:2000比例尺地形测量应按《水利水电工程规划设计阶段测量规范》有关规定执行。1∶200和小范围内的1∶500~1∶2000比例尺地形测量,应符合相关规范规定。
(2)疏浚及渠堤施工测量。疏浚及渠堤施工测量主要工作包括施工控制系统建立;渠堤中心线定线;细部轮廓点放样;施工过程中的水上、水下地形及断面测量;工程量计算;工程竣工验收测量;等内容。
(3)施工期间的外部变形监测。水利水电工程施工期间的外部变形监测包括为保证施工安全而进行的临时性变形监测及水工建筑物的永久变形监测工作,应按照《混凝土大坝安全监测技术规范》执行。施工期间的外部变形监测的内容包括施工区的滑坡观测、高边坡开挖稳定性监测、围堰的水平位移和沉陷观测、临时性的基础沉陷(回弹)和裂缝监测、等,相对于工作基点的各项监测位移量中误差应不低于±3.0mm。变形观测的基点应尽量利用施工控制网中的控制点,不敷应用时可建立独立的相对控制点(其精度应不低于四等网的标准)。
(4)竣工测量。水利水电工程竣工测量的内容包括主要水工建筑物基础开挖建基面的1∶200~1∶500地形图(高程平面图)或纵、横断面图;建筑物过流部位或隐蔽部位的形体测量;外部变形监测设备埋设安装竣工图;建筑物的各种重要孔、洞的形体测量(比如电梯井、倒垂孔、等);施工区竣工平面图(视需要测绘)。竣工测量的精度可参照相关规范,一般应不低于放样精度。竣工测量应随着施工的进程进行(按竣工测量的要求逐渐积累竣工资料,尤其适用于隐蔽工程、水下工程以及垂直凌空面的竣工测量),待单项工程完工后再进行一次性的测量。对需要进行竣工测量的部位应事先与设计、施工管理单位协商确定测量项目(防止漏测)。
4. 水利枢纽工程的变形监测
变形监测的主要观测项目:水平位移观测、垂直位移观测、挠度观测、裂缝观测、应力/应变观测、分层沉降观测、倾斜观测、渗流观测、温度观测、检查观测、滑坡崩岸观测。 变形观测的精度和周期――在制定变形观测方案时,首先要确定精度要求。对于不同的监测目的所要求的观测精度不同。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。及时进行第一周期的观测有重要的意义。 观测资料的整编和分析――资料整编的主要内容包括:收集资料、审核资料、填表和绘图、编写整编成果说明。观测资料分析其目的是对水利工程系统和各项水工建筑物的工作状态做出评估、判断和预测,达到有效地监视建筑物安全运行的目的。常用的分析方法有:作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。
5. 结语
伴随着测绘新技术的不断进步,现代水利枢纽工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。
参考文献
中图分类号: TV 文献标识码: A
引言
水利工程一般是指水利枢纽工程以及堤防工程,主要有大坝、水电站以及港口与码头等,而这些水利工程项目的建设都离不了工程测量工作。水利工程施工测量是指在水利工程施工之前以及施工的过程中,根据工程的设计与进度的要求并且根据一定的精度要求进行的施工测量工作,其贯穿于整个工程建设的各个阶段,是确保水利工程建设项目顺利完成的重要条件,因此,水利工程施工一定要做好施工测量工作。
一、水利工程施工测量概述
1、施工测量的内涵
施工测量指的是在水利工程施工之前以及施工的过程中,根据图纸的设计以及工程的进度要求,并且按照一定的精度要求将设计中的构筑物、建筑物以及路线在施工现场进行实地恢复,并且根据测量技术定出准确的位置,从而进行施工依据的测量放样作业。水利工程主要主要包括枢纽工程以及堤防工程,水利工程施工测量是水利工程施工中的重要部分,施工测量是决定着水利工程建设能否按照设计进行布置,能否达到设计要求的准确度的关键,施工测量在水利工程建设中起着很重要的作用。
2、施工测量的目的
水利工程施工测量的目的是在工程施工之前以及施工过程中的要求,根据水利工程的设计图纸、建筑物、构筑物以及路线等的形状、位置以及尺寸的精度要求,并且根据施工的进度进行实时的准确标定,并据此进行施工指导,并以此作为水利工程的施工依据,作为施工的依据。
二、施工测量的前期准备工作
首先,在施工之前一定要全面熟悉图纸,了解设计意图,明悉所提供平面控制点所属坐标系、高程控制点所属高程系;确定控制点在施工场地的位置及可利用和可控制范围。
其次,根据现行国家标准《工程测量规范》和行业标准《水利水电工程测量规范》及设计和施工要求,定出控制测量、碎部施工测量、断面测量的精度要求,作为以后施工测量的依据。
最后,在施工前对即将使用的测量仪器进行检校以确保测量结果的准确性,一般情况下仪器检校除必要的自检外还要到专业机构进行检校并出具有效检校单,作为竣工验收的依据。
三、施工测量的基本工作步骤
1、复测控制点
对于建设方提供的控制点不能直接应用而是要经过复测,复核要求后才能用以施工测量。同时要向建设方提供控制点复测报告。
2、施工控制网建立
首先根据提供的资料:水电工程测区区地形图(比例尺为1/2000),经过现场实地踏勘原有的三角点、导线点、水准点的标石、标志现状和现存情况,了解工程区的自然和地理条件、交通、民情,然后进行首级平面控制网的技术设计;选择保存较为完好、埋石稳固的三角点起算方位角推算控制网点的大地坐标(及施工坐标);布设一级平面控制网点。控制网确定方案,网点标墩采用1.2米高普通钢标,基础挖到基岩,顶部安装中心开孔直径为16mm的钢板,做为强制归心的仪器平台,在全部埋设工作完成后,经过一段时间后进行外业观测工作。
开工后,施工单位首先根据相应的分项工程,对首级控制网进行复核,并将复测成果提交建设方或建设方委托的监理审核,经审核符合水利水电工程施工规范中相应精度后,返回到施工单位使用。如果建设单位对首级控制网成果复核达不到水利水电工程施工规范中的相应精度,建设方或建设方委托的监理应及时通过项目建设方向设计施测单位提出要求复核,提供符合水利水电工程测量规范中相应措施的成果,再由施工单位进行复核,报测量监理审核后返回给施工单位。
3、施工放样
为保证放样数据的准确无误,施工放样采用内业与外业分离的办法进行。内业人员根据设计图纸绘制样点图,样点图均经过认真校核,未经校核和批准的图纸和样点图不得拿出放样。外业则采用全站仪的坐标放样或极坐标法进行放样。
一些关键部位的测量,必须由监理工程师参加旁站,进行闭合后方可使用;并报请监理部抽检无误后,才可进行后续施工。
4、测量方法控制
在施工测量时;必须结合实际,从技术、组织、管理、经济等方面进行综合分析考虑,以制定出在技术上可行、方法上简便、组织上科学、经济上合理的最佳测量方案,从根本上保证测量产品质量和降低工程成本。必须严格按照水利水电工程里计算规则执行,各个标段的土、石方明挖工程开工前,都要求施工单位实测出该部位的原始地形图或断面图,报送监理部进行复核,或开工前通知监理部共同测量原始地形图或断面图,同时随着开挖的进行,实测相应的土石分界线,开挖完成后同样测出示挖后实地竣工地形或断面图,将成果报送监理复核,并对照设计图纸,根据水利水电工程计量规则,算出最终实际应结算工程量。土石方量计算在土石方工程中占有非常重要的位置,只有准确的土石方量,才能进行合理的土石方调配,降低工程费用,加快工程质量。因此,土石方量在土石方工程中占有非常重要的意义。
土方开挖量按自然方计算,土方填筑按完方计量。其体积换算关系为:实方/自然方=设计干容量/天然干容量。在缺少资料时,一般可按下列关系式进行计算:1自然方=1.33松方=0.85实方。
石方开挖量计算规则,应根据工程地质条件,按不同岩石级别分别计算工程量,算出最终实际应结算工程量的具体级别数量。各个标段的砌筑方隐蔽工程也需按上述进行工程量控制。
5、环境对施工测量的影响
环境因素对工程的影响,具有复杂而多变的特点,如气候条件变化万千,湿度、温度、大风、暴雨、酷暑、严寒都直接影响工程质量。如前一工序往往就是后一工序的环境,前一分项、分部工程也就是后一分项、分部工程的环境。根据工程特点和具体条件,加强环境控制是保证工程质量的基础条件。同时注意各不同工种、不同单位的配合,确保施工程序井井有条,为工程质量和安全生产创造了一个良好的施工条件。环境的好坏对施工测量有很大影响。
在水利水电工程中的测量环境主要有施工场地、气候、地方关系等。由于施工开挖、运输、浇筑、安装等,似得施工场地的地物地貌每天都有很大的变化,这给测量工作带来很多意想不到的困难。另外工地灰尘大,对测量的质量有很大影响。在气候方面,除了阴天是测量的最佳天气外,其它各种天气对测量都有或大或小或多或少的影响,所以我们要选择最有利的观测时间,以获得稳定可靠的成果。由于测量施工涉及到征地、青苗赔偿、交通等问题,不可避免地要同地方政府、百姓打交道,所以我们要同地方搞好关系,减少干扰保持正常工作的持续。
四、施工测量中应注意的问题
施工测量人员严格执行有关法律、法规、规范性事件等规定。强制性条文规范标准加强测量外业和内业的检测工作,做到全面掌握施工的质量,作为测量施工人员应对工程建设项目中每一个部位施工放样的全过程进行检查、校核,发现问题及时整改,特别是对于重要部位,隐蔽工程,不能有丝毫麻痹大意,更应加强测量检测工作,以免给业主和本单位带来不可估量和不必要的经济损失。在测量作业过程中一定要注意以下几点:
1、同一工程,施工测量一定要采用统一的坐标系统、统一的高程系统。要注意保护施工控制点,在控制点处设置明显标志,以免机械、车辆撞动,或者根据条件尽可能多设置备用控制点。
2、在施工测量中并不是精度越高越好,只要能满足工程需要就可以,这样既提高了工作效率,也节省了人力、物力、财力等不必要的浪费。
3、施工放样和施工往往是交叉进行要合理安排时间,不能因放样滞后而影响工程施工进度。要和施工班组多沟通,使得施工放样尽可能最方便班组作业,放样后要向班组负责人交代清楚所放的是图纸上什么位置,不能放样完就一走了之。
结束语
施工测量是施工中缺一不可的产物,是工程建设的必要途径,是社会化、专业化的一种技术服务行业。在工程施工过程中,测量施工要认真掌握施工图纸、施工合同、有关政策、规范、标准,通过艰苦细致的工作,树立测量施工工程师的权威性,科学性、可靠性,确保工程测量的施工质量,为有效的控制工程质量、工期、投资奠定基础同时企业也取得了良好的经济效益和社会效益。
中图分类号:TV文献标识码: A
一、测量说明
1.测区概况
某水库是一座供水、灌溉、兼顾防洪和发电等综合利用的水利枢纽工程。为了保证某水库顺利建设及后期运营安全,完成该水库控制网测量工作必不可少。
2.测量技术依据及设计资料
2.1测量技术依据
《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003);
《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006);
《某水库工程测量技术要求》。
2.2设计成果资料
《某水库工程控制点成果表》。
3.工作内容
(1)、平面控制网测量, 按二等导线精度要求进行观测;
(2)、高程控制测量,按二等水准测量的精度要求进行观测。
4.测量仪器、设备
测量仪器均经测绘仪器计量检定单位鉴定合格,并在有效期内,可用于相应等级精度要求的测量工作。
5.坐标高程系统
平面坐标系统采用1980西安坐标系,投影抵偿面高程为775m,中央子午线为81°(3度分带)。
高程系统采用1956黄海高程系。
6.施测说明
6.1平面控制网施测方法
此次平面控制网测量按二等导线的精度要求进行施测,角度采用方向观测法观测六测回。距离对向观测四测回,在测边两端量取气象元素取平均值后对边长进行气象改正,并进行加、乘常数改正。
水平角方向观测法技术要求(″)
6.2高程控制网施测方法
6.2.1二等水准复测与加密主要技术要求
二等水准观测主要技术要求
二等水准测量精度要求
6.2.2二等水准外业观测
水准复测前首先进行现场勘查,检查标石的完好性,确认丢失的水准点。水准点均沿线路走向布设,点间距1~2km,点位布设均匀。
按二等水准测量的技术要求进行施测。逐点复核相邻水准点之间的高差,通过复测高差与设计高差进行比较确认设计单位所交的高程控制点精度是否满足精度要求,点位是否稳固可靠。
二等水准复测按《国家一、二等水准测量规范》二等水准测量要求作业。
测量时,保证前后视距相等,减少仪器i角对高差观测的影响。
作业前检查与校正i角,保证i角绝对值在作业过程中均不超过15″。
为了保证水准尺的稳定性,将尺垫安放在坚实的地方踩实以防止尺垫下沉。用竹竿辅助安置水准尺,确保水准尺在观测时处于竖直状态。
水准路线采用往返观测,并沿同一条路线进行。每一测段均采用偶数站结束,由往测转为返测时,互换前后尺再进行观测。
观测顺序如下:
奇数站:后―前―前―后
偶数站:前―后―后―前
7.内业计算
内业计算采用两组分别计算、复核。平差计算采用武汉测绘科技大学研制的地面控制测量一体化软件包“科傻”软件进行严密平差计算。
8.施工注意事项
(1)、施工单位使用此资料时,应对该资料进行认真复核,确认资料正确无误后方可使用。
(2)、施工单位应妥善保护本次测量控制点,及时设置护桩。使用测量控制点前应进行常规检核,确认资料无误、点位稳固后方可使用。水准点应检测相邻水准点间的高差。
(3)、施工放样时应严格执行测量双检制度。
二、控制网示意图
1.导线示意图
2.水准路线示意图
三、起算数据
本次基准控制网平差计算所采用的已知点来自某规划设计有限公司提供的《某水库工程控制点成果表》。其数据如下:
1980西安坐标系,中央子午线81度(3度分带),775高程抵偿面,1956黄海高程系
结论:起算控制点点位稳固可靠,精度满足《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003)的要求,可用于本次基准网控制测量。以D01~D03方位角为起始边推算其他控制点平面坐标;以水准点D01,D03为高程起算点推算其他点位高程。
四、成果分析及结论
1.平面控制网分析及结论
固定D01、D03控制点,利用“科傻”平差软件进行严密平差,角度闭合差分别为-4.6″、-6.8″,小于限差8.5″,最弱边相对中误差为1/164000小于限差1/150000。综上所述,此次水库平面控制网平差数据合格,满足《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003的要求,数据成果可靠。
2.高程控制网分析及结论
水准复测外业结束后各水准路线测段往返测高差不符值统计及计算的偶然中误差MΔ见下表。
二等水准测量往返高差精度统计表
水准测量作业结束后,每条水准路线按测段往返高差不符值计算偶然中误差MΔ,MΔ按下列公式计算:
全线M ==0.80(mm)
式中:―― 测段往返高差不符值(mm);
L ―― 测段长(km); n ―― 测段数;
本次水准测量,往返测高差较差≤4,全线每千米高差中数的偶然中误差为:0.80mm。满足二等水准测量每千米高差中数的偶然中误差小于1.0mm的要求,数据质量可靠,可以在此基础上进行平差计算。
五、控制网成果表
注:SK03因地势陡峭,故无法进行水准联测。
六、结论:测量工作是贯穿于水利工程建设全过程的基础工作,施工控制测量对保证水利工程施工质量更是起着至关重要的作用,但在部分水利工程建设参与者中存在着对施工测量工作特别是对施工控制网布测工作的重要性认识不足的现象,其主要表现为:一是错误认为规划设计阶段的测量成果资料已经能够满足施工放样的需求,不再需要进行施工控制网的布测;二是错误以为施工控制网的布测就是原规划设计阶段测绘单位的份内工作。因此阐述布测施工控制网的的方法,是非常有必要的,水利工程建设的参建各方应当高度重视。
参考文献:《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003);
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
水利水电测量技术是一种全方位测量工作的科学技术,随着各种测量技术的发展,水利水电工程测量技术也得到了极大的发展。然而由于在实际应用中采用了不当的测量方法,导致测量精度低、误差大、工作效率低等问题。这就要求我们在实际测量中采用正确的测量技术和方法,加强测量的监督管理,使测量数据管理实现科学化、标准化、规格化,从而得到准确和细致的测量数据。
一、水利水电工程常用测量技术
1、控制测量技术
随着科学技术的发展,水利水电控制测量由传统控制测量过渡到现代控制测量模式,即以GPS 等空间定位技术为主、传统测绘方法为辅,快速高效、高精度确定空间点位的三维坐标。水利水电工程控制测量按水利水电工程阶段和服务内容划分为测图控制网和专用控制网两种类型,包含平面控制和高程控制两方面测量技术。水利水电工程平面控制网测量技术由传统的三角网发展为三边网、边角网、导线网、混合网等现代控制网测量技术,大区域测图控制网基本采用GPS 控制网技术,中小区域测图平面控制网采用GPS 控制网作为首级网或采用多种设备观测的混合网。水利水电工程高程控制网测量仪器从光学水准仪发展到自动安平水准仪再到数字水准仪、液体静力水准系统。观测方法从人工读数发展到自动读数纪录、自动观测,作业方式从单一的几何水准发展到测距三角高程、静力水准、GPS拟合水准等多元作业方式。
2、变形监测
变形监测又称变形测量,是对变形体进行测量,确定其空间位置及内部形态的变化特征。水利水电工程的变形监测主要包括基准网测量、工作基点测量、变形体变形监测、监测资料分析等内容,目前常用的变形监测方法主要有大地测量法、基准线测量法以及液体静力水准测量方法等。
3、水下地形测量技术
传统的水下地形测量采用一般多以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆为主要工具,用断面法或极坐标法及交会法定位,用测深杆和测深锤来采集水深数据,这种方法存在作业效率低,误差大等诸多缺点,近来已经很少被采用。
二、水利水电工程测量要点
1、施工控制网的建立
施工测量的主要目的是把在设计图纸、文件上的建筑物的位置、形状、大小、高程以足够的精度在实地上标定出来;用以指导施工,并检测建筑物的竣工形状;而无论是标定建筑物的位置等,还是检测其竣工形状均是以施工控制网为基准的;因此在施工放样前都需要建立与工程主体建筑物相应等级的施工控制网。
(1)控制网的布设
首先根据提供的资料:得到水电工程测区区地形图(比例尺为1/2000),经过现场实地踏勘原有的三角点、导线点、水准点的标石、标志现状和现存情况,了解坝区的自然和地理条件、交通、民情,然后进行了首级平面控制网的技术设计;选择保存较为完好、埋石稳固的三角点起算方位角推算控制网点的大地坐标(及施工坐标);布设一级平面控制网点。控制网确定方案,网点标墩采用1.2 米高普通钢标,基础挖到基岩,顶部安装中心开孔直径为16mm 的钢板,做为强制归心的仪器平台,在全部埋设工作完成后,经过一段时间后进行外业观测工作。
(2)控制网的施测
由于一般水利工程测区山高林密、通视条件极差,利用常规方法(三角网或导线网)布设控制网无法构成附合或闭合图形,因此,利用GPS 采用卫星定位的方法进行布网、施测。根据测区的测绘面积及测区的地理状况,按照二级精度(相当于8 秒导线)的要求进行点连式的一次布网,采用静态相对定位的方法进行GPS 观测,所获得的测量结果均满足《全球定位系统(GPS)测量规范》的要求。选择起始点,不应选过短控制边,用短边控制长边会影响了GPS 待定点的精度,另外,如果已知点的数量过少,在坐标系统转换中会影响了转换精度,同时也缺少了已知点间的检核条件。科学的布网方法应该分两级布网,首先在测区的边缘选三个点用三台GPS 接收机测一个同步环(该同步环可静态观测2 小时以提高其基线向量的解算精度), 将这个同步环作为一个E 级网(或一级网),然后以同步环中的三个点作为该测区的已知点进行二级布网,这样不仅已知点的精度较高且均匀,而且二级网的精度也大幅度得以提高,不仅提高了坐标系统的转换精度,同时也增加了已知点间必要检核数量。
2、施工放样
为了保证放样数据的准确无误,混凝土的施工放样采用内业与外业分离,立模放样与立模验收检查相结合的办法进行。内业人员根据设计图纸绘制样点图,样点图均经过认真校核,未经校核和批准的图纸和样点图不得拿出放样。外业则采用全站仪的坐标放样或极坐标法进行放样。在立模放放样的过程中,对整个过程实施严格的质量控制,其中包括观测员、放样员、标定员、检查员均明确各自的职责,所有的放样过程均实行检核制度。立模验收阶段的检查,立模工人根据放样点把模板立好后,在浇筑混凝土之前,必须对模板的位置作检查验收,对不满足立模允许误差要求的进行调整,使之满足技术规范的要求。
由于测量技术的进步,仪器设备的数字化;整个工程施工中建筑物平面位置的放样主要采用极坐标法进行,使用精度高,使用稳定的全站仪进行施工放样。仪器精度指标为测距:2mm+2ppm、测角为2”;仪器每年均送相关技术鉴定单位率定一次。
校核角度差保证在±5”左右,设最大为mα=±10”;仪器对中误差m 中=±1mm;放样点标定误差致m 标=±5mm。放样精度要求,操作简便,减少了工作人员的劳动强度和粗差的出现,同时能够满足较快施工进度的需要,保证了放样精度和速度。
放样时, 对放样建筑物的轮角线根据实际情况采用距边线0.5m的放样控制点线和板、梁、柱、小墙体分中放样控制点线,同时在标定样点后,量取上一次砼浇筑后的实际边线桩号,做好放样、检测记录,作为下一次施工工作的控制依据和竣工体形测量资料的原始数据。
在放样过程中, 有时还采用了后方交会法放样部分闸墩的样点,均严格按规范要求操作,保证满足规范所规定的精度需要。
关键词:施工控制网布设;边角后方交会;精度分析;平差
中图分类号:TE42 文献标识码:A
前言
在地形测量和工程测量中,根据地形情况可采用导线、小三角锁和解析交会的方法建立或加密平面控制。后方交会因仅在待定点上观测,具有外业工作量小,并且选点灵活方便,不易受地理环境等条件的限制等特点,大大提高了测量工作的效率。随着全站仪的广泛应用,测距也变的十分简便,所以边角后方交会在工程测量中的应用越来越多。
边角后方交会在某抽水蓄能电站工程的施工测量中得到了广泛的应用,该工程为一等工程,工程规模为大II型,洪水标准为100年一遇洪水设计。该工程是一座以蓄能、发电和改善松花江水环境为主,同时具有水产养殖和旅游等综合功能的水利工程。在某抽水蓄能电站工程的施工控制网布设过程中,由于受到地理环境条件的限制,首级控制点之间相互不通视或通视条件不好,给施工测量带来了很大的困难。面对这种情况,笔者结合该工程的施工现场特点,采用边角后方交会的方法,顺利的解决了施测过程中遇到的困难,取得了很好的效果。
1基本原理及观测措施
1.1基本原理
由于施工所在区域山高林密,所提供的首级控制点S1、S2、S3、 S4、S5互不通视。受地形、通视条件的限制,综合考虑各种方法的优劣,最终采取边角后方交会的方法。因为后方交会只需在待定点上设站,观测三个已知点方向,测的两个夹角,就可根据三个已知的坐标和两个观测角值计算出待定点的坐标。在加密施工控制网时采取后方交会的方法,加密了K1,在布网过程中,为了保证加密点K1的精度,在不同的测站使用不同仪器和由不同人员观测,并且采取了增加多余观测、增加测回数、强制归心等措施,后视S1 、S2、S3,使用徕卡TCR702全站仪,观测9个测回,经过计算K1点的点位中误差为4 mm,达到三等网的精度要求。再由S1-K1起算, K2、K3、K4构成一条闭合导线。之所以选择导线测量的原因是,地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区多采用导线测量。
结合现场实际情况,在首级控制网的基础上,布设了施工控制网。根据某抽水蓄能电站各土建工程所处的施工部位,本着便于整体控制,易于保存的原则,以首级控制网为基础,在施工区周围布设了K1、K2、K3、K4四个加密点。这些加密点,分布均匀,通视条件好,地基稳定且不易被破坏,对整个施工区域可以进行全方位的观测。施工控制网布设原则以首级控制点为基础,并按三等的施测方案做了一条闭合导线。
1.2精度指标
精度指标严格执行《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003)中三等控制网的技术要求。Mb
1.3观测措施
某抽水蓄能电站工程施工控制网的观测措施:
1)新建控制点采用具有强制归心装置的混凝土观测墩;
2)使用的仪器为瑞士产徕卡TCR702全站仪;
3)水平角观测采用测回法,施测9个测回,同测回盘左、盘右所得角值较差小于6”,半测回归零差小于8”,同方向各测回互差小于9”;2c值互差小于13” [6];
4)距离观测采用电磁波测量(往返测),并进行了气象改正。
2精度计算及分析
平面精度计算及分析
2.1.1平面精度计算
1)、边角后方交会法测量测站点的精度计算:
Mp K1=±√{[1+(sin2β)/(K2-sin2β)]m2s+[1+(cosβ)/(K2-sin2β) 1/2] 2 (S2m2β/ρ2)}
=±4.0mm
其中:Mp K1为测站点K1的点位中误差,单位为mm
β=32゜ 28 ’22.55555”
K= 0.543447369
ms =0.000625 m
S=669.6908 m
mβ=0.00007”
ρ=206265”
边角后方交会示意图见图1-1
图1-1边角后方交会示意图
2)、施工控制网中导线点最弱点的点位中误差计算:
Mp K3=±√{m2s+[Smβ/ρ]2}
=±2.2mm
其中:Mp K3为导线点中最弱点的点位中误差,单位为mm
ms为测距中误差ms=0.002m
S测距边边长(平距)S =88.1491 m
mβ为水平角观测中误差mβ=2”
ρ为常数ρ=206265”
2.1.2平面精度分析
由于规范标准主要以点位中误差来衡量平面控制网的精度,因此,通过上式的计算结果与规范规定的相应控制网等级相比照,得出计算结果的中误差Mp K1和 Mp K3与的值均在三等平面控制网点的点位中误差限差要求:±(7~10)mm的范围内,所以平面控制网精度达到三等平面控制网的精度要求。
2.2高程精度计算及分析
高程控制网以首级控制网点S1为起算点,采用三等水准往返测量(闭合水准路线)。施测过程中使用的仪器为瑞士产NA2水准仪,观测措施及内业计算严格执行《水利水电工程施工测量规范》(DL/T5173-2003)中三等水准测量的技术要求。
高程精度分析:
环线闭合差: Wh往=5.5 mm Wh返=-2.5 mm
环线闭合差限差:Wh容=±12√ L=±21.0 mm
则:Wh往< Wh容 Wh返< Wh容
由于规范标准主要以环线闭合差来衡量水准测量的精度,因此,通过计算的结果与规范规定的相应控制网等级相比照,得出的结果是闭合水准路线往返测高差闭合差都在三等高程控制网环线闭合差的限差要求:±12√Lmm的范围内,所以高程控制精度达到三等的精度。
综合上述的计算分析,某抽水蓄能电站工程施工控制网的平面精度和高程精度均达到了三等控制网的精度,完全满足工程建设的需要。
3 结论
本文通过对某抽水蓄能电站工程施工控制网布设的研究分析,结合以往控制测量的经验成果,提出了用边角后方交会的方法解决了在首级控制点之间互不通视条件下施工控制网的布设。这种方法在全站仪广泛应用的今天,不仅能够解决实际工作中首级控制点相互不通视的困难,而且实践证明这种方法效果很好,在今后的具体工作当中会有更广泛地应用空间。
本方法还存在一点不足之处。就是虽然外业比较简洁灵活,但是内业工作量有所加大,造成实际计算速度较慢,实时性稍差。本文对内业计算方面还未探讨,这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。随着计算机和编程计算器的广泛应用,相信内业计算也会变的既精确又快捷!
参考文献
[1] 王运昌,李云飞,(等). 地形测量学[M]. 第1版. 北京:冶金工业出版社,1993.
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
1 施工前测量的复核
1.1 施工前的复核
施工前的复核是水利水电枢纽工程总体控制,是关系工程总体布置、建设成败的关键。根据目前的水利水电工程建设过程,一般由单位在向业主提交设计资料的同时,提交用于建设项目总体的首级控制网,该首级控制网在工程招标、进场施工时,将由业主或业主委托的监理单位提供交给施工单位,以保证工程施工与设计的一致性以及施工各标段测量基准的统一性。
开工后,各施工单位首先根据相应的分项工程,对首级控制网进行复核,并将复测成果提交业主或业主委托的监理审核,经审核符合水利水电工程施工规范中相应精度后,返回给施工单位使用。如果单位对首级控制网成果复核达不到水利水电工程施工规范中的相应精度,业主或业主委托的监理应及时通过项目业主向设计施测单位提出要求复核,提供符合水利水电工程测量规范中相应措施的成果,再由施工单位进行复核,报测量监理审核后返回给施工单位。
1. 2 局部施工控制点加密
因为首级控制网是项目总体控制,点位密度不可能满足具体施工要求,所以要根据建筑物地理位置,布设相应的局部施工控制网,并定期对施工控制网的点位精度进行检查,发现问题及时补测,并将成果记录返送业主或业主委托的监理审核和备案。
1. 3 施工放样精度的控制
为确保施工放样的准确性,一些关键部位的测量,必须由监理工程师参加旁站,进行闭合后方可使用;并报请监理部抽检无误后,才可进行后续施工。
1.4 仪器设备的控制
水利施工的设配主要是经纬仪、测探仪。仪器设备是否合格是测量成果能否达到要求的关键。如果仪器不合格,再好的测量员、在严密的操作也无济于事。所以在仪器用于测量前,一定要按规范进行检查、校准。对个别特殊仪器实行“人仪固定”,对一般仪器实行“交接手续”。当仪器不使用时,仪器要入库,由专人保管、保养。所有的观测员要经过培训,获得观测员资格才能对一起进行操作。通过强化责任制,严格遵守操作规程,保证了设配和仪器的正常使用。
1.5 方法的控制
在施工测量时;必须结合实际,从技术、组织、管理、经济等方面进行综合分析考虑,已制定出在技术上可行、方法上简便、组织上科学、经济上合理的最佳测量方案,从根本上保证测量产品质量和降低工程成本。必须严格按照水利水电工程里计算规则执行,各个标段的土、石方明挖工程开工前,都要求施工单位实测出该部位的原始地形图或断面图,报送监理部进行复核,或开工前通知监理部共同测量原始地形图或断面图,同时随着开挖的进行,实测相应的土石分界线,开挖完成后同样测出示挖后实地竣工地形或断面图,将成果报送监理复核,并对照设计图纸,根据水利水电工程计量规则,算出最终实际应结算工程量。土石方量计算在土石方工程中占有非常重要的位置,只有准确的土石方量,才能进行合理的土石方调配,降低工程费用,加快工程质量。因此,土石方量在土石方工程中占有非常重要的意义。
土方开挖量按自然方计算,土方填筑按完方计量。其体积换算关系为:实方/自然方=设计干容量/天然干容量。在缺少资料时,一般可按下列关系式进行计算:1自然方=1.33松方=0.85实方。
石方开挖量计算规则,应根据工程地质条件,按不同岩石级别分别计算工程量,算出最终实际应结算工程量的具体级别数量。各个标段的砌筑方隐蔽工程也需按上述进行工程量控制。
1. 6 环境对施工测量的影响
环境因素对工程的影响,具有复杂而多变的特点,如气候条件变化万千,湿度、温度、大风、暴雨、酷暑、严寒都直接影响工程质量。如前一工序往往就是后一工序的环境,前一分项、分部工程也就是后一分项、分部工程的环境。根据工程特点和具体条件,加强环境控制是保证工程质量的基础条件。同时注意各不同工种、不同单位的配合,确保施工程序井井有条,为工程质量和安全生产创造了一个良好的施工条件。环境的好坏对施工测量有很大影响。
在水利水电工程中的测量环境主要有施工场地、气候、地方关系等。由于施工开挖、运输、浇筑、安装等,似得施工场地的地物地貌每天都有很大的变化,这给测量工作带来很多意想不到的困难。另外工地灰尘大,对测量的质量有很大影响。在气候方面,除了阴天是测量的最佳天气外,其它各种天气对测量都有或大或小或多或少的影响,所以我们要选择最有利的观测时间,以获得稳定可靠的成果。由于测量施工涉及到征地、青苗赔偿、交通等问题,不可避免地要同地方政府、百姓打交道,所以我们要同地方搞好关系,减少干扰保持正常工作的持续。
2 施工测量人员的工作方法与检查
2.1 工作方法
施工测量人员应严格执行有关法律、法规、规范性事件等规定。强制性条文规范标准加强测量外业和内业的检测工作,做到全面掌握施工的质量,作为测量施工人员应对工程建设项目中每一个部位施工放样的全过程进行检查、校核,发现问题及时整改,特别是对于重要部位,隐蔽工程,不能有丝毫麻痹大意,更应加强测量检测工作,以免给业主和本单位带来不可估量和不必要的经济损失。
2.2 检查方法
施工测量检查是确保工程质量控制主要方法之一,直接关系工程质量和甲、乙双方工程决算的依据。因此,施工测量检查是自检、初检、终检的工作方法。这是施工员、技术员对于工程质量控制的重要手段。其中还包括对建筑物的几何尺寸、平面位置及高程等是否符合设计要求,并达到允许限差之内。如发现质量问题,立即进行处理。另外比较细致的是在测量过程中进行质量控制,主要有院设计部门组织人员进行检查。主要检查内容有一起是否合乎要求、才做是否规范、测量方案是否正确、记录是否合格、已完成工作数据否达到标准等。检查完后要填写质量检查表。在完成一个测量项目后,技术负责人要检查、整理好所有的技术资料,编写技术测量报告,有院组织自检验收,编写检查验收报告。最后报请上级部门进行验收。
结语
施工测量是施工中缺一不可的产物,是工程建设的必要途径,是社会化、专业化的一种技术服务行业。在工程施工过程中,测量施工要认真掌握施工图纸、施工合同、有关政策、规范、标准,通过艰苦细致的工作,树立测量施工工程师的权威性,科学性、可靠性,确保工程测量的施工质量,为有效的控制工程质量、工期、投资奠定基础同时企业也取得了良好的经济效益和社会效益。
1、测区概况
测区位于鞍山市千山区与市区交界处杨柳河鞍山城桥河段,河道上建有公路桥和铁路桥。河道断面变化较大,地形起伏不平,河道内乱采乱挖严重,人工采砂,垃圾脏土到处堆放。同时河堤内树林密集,有高压线、通讯线路多条,河道内有民房、院墙、厕所等民用建筑多处,造成测量不通视。属于地形起伏大,测绘条件极困难地区。测区东部以东鞍山铁矿电气化铁路为界,南部为鞍山城杨柳河大桥南100米,西部为中长铁路桥以下500米,北部为河堤向外200米,测区面积1.30平方公里,按1:500地形图测绘。
2、作业依据
本次测量执行《国家三、四等水准测量规范》、《全球定位系统GPS测量规范》GB/T18314-2001、《城市测量规范》CJJ-1999、《水利水电工程施工测量规范》等规范,测量成果平面、高程的控制精度,按水利部颁布的SL197-97《水利水电工程测量规范》(规划设计规范)执行。
3、工作过程
3.1测前准备
为顺利完成任务,我们采用全球定位系统GPS静态配合动态RTK测量方法进行平面坐标的测量,用三等水准测量方法进行控制点的高程测量。
本次测量共分8个组即GPSA组、GPSB组、GPSC组、全站仪1组、全站仪2组、水准组、河底高程组、综合后勤组。GPSA组的任务是完成静态测量,并作为动态RTK测量时的参考站;GPSB组和GPSC组任务是完成静态测量,并分别作为动态RTK测量时的流动站;全站仪1组和2组负责部分碎步测量工作;水准组负责测区内全部控制点桩顶高程测量;河底高程组负责水下河底高程测量;后勤组负责人员设备运输、全体人员食宿。整个测量制定并贯彻了安全生产责任制,生产过程中仪器设备的安全指定到人,仪器入库养护责任到人。
3.2平面和高程控制测量
本次测量根据分别位于鞍山市啤酒厂、老虎山及鞍山城的三个已知高等级坐标点,在测区内用GPS进行控制测量,其中K1、K2、K3、G2、G3、G4六个控制点平面坐标采用GPS静态测量。观测网见静态GPS观测网示意图。这种布网方式的特点是:观测作业方式具有较好的图形强度和较高的作业效率,其余各控制点平面坐标采用GPS动态RTK测量。测区内全部控制点高程均采用水准高程,水准高程按三等水准要求进行测量。
3、碎步测量
碎步测量分别采用两组全站仪和两组动态RTK进行测量。为了保证此次地形测量精度,全站仪仪器站和GPS参考站的平面坐标采用GPS坐标,高程采用三等水准高程。采集碎步点之前对测站和后视两个控制点间进行了距离和高程检查,以确保控制点使用正确。测量碎步时严格按照地形图测量规范,测区范围内按要求控制高程变化。遇到特殊地形如深沟、较大水坑等情况时,严格控制现场地形。河道堤防形状进行严格控制,地面高程变化大于0.2m进行加密测点,并在备注栏注明各点位地物地貌情况,等高线采用0.5米进行测绘。
4、精度评定
本次GPS测量静态观测网进行平差计算后的精度指标如下:重复基线较差一般为4mm,最小的1mm,较大的为9mm。同步环闭合差最大为15mm,一般为2~4mm,各边边长相对精度不低于1/10万。以上各项均符合限差,因此采用静态测量的6个平面控制点能达到E级标准。图根点平面坐标采用GPS动态RTK测量,RTK一般系统标称精度为1CM+2PPM,测量精度达到厘米级。为了保证此次RTK测量的平面精度,我们在整个过程中注意质量控制检验,采取两种检核方式,一是把已知的国家三角控制点的平面坐标与RTK测量的控制点坐标相比较,结果差值均在1cm以内。二是把全站仪所测的两点距离与RTK测量距离相比较,结果最大误差在2厘米之内。所以RTK平面测量精度能够满足要求。
高程控制测量严格按照三等水准测量各项指标要求,三等水准测量往返闭合差6mm,完全符合限差。
在做碎步高程测量时我们也用到GPS,GPS高程精度不是很可靠,但如果在测区内与水准高程结合能建立一个覆盖测区的高程模型,其高程精度完全能够满足要求。为了保证此次GPS高程满足精度要求,在测区范围内我们建立了大地水准面模型。我们选择了能够覆盖测区的10个高程控制点,用RTK测量的高程与这10个已知水准三等高程进行匹配,计算出参数,并求出测区的高程异常值。根据高程异常可以得到该地区似大地水准面模型,并建立了测区独立高程系统。本次GPS高程测量采用了此高程系统。为了验证此系统的可靠性,碎步测量前对40个GPS测量点进行了直接水准测量,把GPS所测高程成果与直接水准测量的高程成果进行检验,检验结果为水准所测高程与GPS高程不符值小于3cm,因此本次GPS碎步高程测量精度完全满足要求。
参考文献
[1]彭宇炯.浅析控制水利工程施工成本的对策[J].内蒙古水利,2006.
[2]徐绍铨等.GPS测量原理及应用(3S丛书).武汉测绘科技大学出版社,1998.
[3]袁光裕.水利工程施工(第四版).中国水利水电出版社.
水利工程项目建设过程中的重要基础是工程建设,并且确保水利工程项目建设可以取得成功的基础和关键是准确的工程测量。工程测量广泛的应用在很多领域中,并且工程测量可以为工程施工管理提供可靠的资料以及技术支持,比如建筑、土地测量等。我国在经济建设发展的过程中,因为需要用到大量的工程数据,所以,一定要进行工程测量。在水利工程建设过程中,需要进行详细的工程测量是因为很多不可预见的因素存在,基于此,我们如果要促进水利工程项目的建设质量不断提升,就要对工程测量的数据进行应用。
1 工程概况
新疆吉三泉水库在新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市米东区,为了水库能够正常运行,水库施工方特别重视该工程的测量工作。目前,因为考虑到大坝抗洪能力达不到规范要求,溢洪道泄洪能力不能满足泄洪要求,并且下游坝体抗滑稳定达不到规范要求,坝基础接触面、坝体及坝角均有渗漏及管理制度和观测设施不完善,因此,水库的工程测量很重要,具体内容如下:
1.1 完成工作量
控制点测量5个;图根控制点2个;四等水准测量0.48km;1:500地形图(陆地)测量0.1km2;1:500地形图(水下)0.1km2;1:500横断面图测量0.4km;纵断面图测量0.3km。
1.2 坐标系统
坐标系统:独立坐标系高程系统。黄海高程基准。
1.3 技术控制依据
《水利水电工程测量规范》(SL/197-97);《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》(GBT20257.1―2007);《三、四等水准测量规范》(GB12898―2009);《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T18316―2008)。
1.4 控制测量检测
控制测量对各种手薄进行100%检查,电算中输入的原始数据和起算数据进行100%校对。各种精度指标对照规范要求进行查验。抽取相邻的控制点进行边长进行检测,各项精度指标均满足规范要求。地形图图面审查100%,实地对照100%。按抽检比例进行外业实测散点进行精度统计,均满足规范要求。
1.5 验收结论
本次工程控制测量、地形图测量及断面测量等各子项均符合国家有关规范和设计要求,工程质量为“良级”
2 不同施工阶段工程测量对水利工程的影响
2.1 水利工程定位与基础施工阶段工程测量对水利工程质量的影响
水利工程施工前,施工单位必须根据工程实际、国家有关规范及设计单位提供的基准点,测量与设计出工程施工控制网。其中控制点的选择必须坚持下列原则:控制点设置位置的地基较稳定、交通便利、距离施工现场较近,以便施工过程检查核对基准点的设计高度。尖山水库共设5个测量控制点、2个图根控制点,其中控制网要求对所布设控制点施测四等水准,起算点为1∶25000高程,沿坝址所布设的各图根点连接成闭合线路的四等水准网,高程系统为黄海高程基准。工程轴线的选定要求事先根据渠道的实际情况对控制桩进行设置,同时采取措施对控制桩进行保护,具体施工步骤如下:根据设计图纸的要求对图纸精度进行测量根据设计图纸进行放样对控制高程进行测量。此乃工程测量的基础与准则,因此该环节必须对测量的准确性进行严格控制。针对土方工程较大的水利工程,施工前必须经工程测量对土方开挖与回填量进行精确计算,以便施工单位对施工方案进行优化选择,进而提高工程施工质量。
水利工程基础施工阶段,工程测量技术往往被看作基础桩位施工的重要保障。水利工程土方开挖与底板基础要求根据设计要求开展施工作业,即工作面下方的涂层应尽可能不被挠动。针对垫层标高的测量,测量的准确程度对底板混凝土层的整体平整度及底板钢筋绑扎的准确程度起着直接性的作用。
2.2 水利工程主体结构施工阶段工程测量对水利工程质量的影响
水利工程主体结构施工阶段,工程测量对水利工程质量的影响具体包括:水利工程的轴线、渠道的中线、坡面的平整度、前后护坡的坡顶线与坡脚线、渡槽及水闸等水利工程建筑物的主体标高与垂直度控制,其中水利工程轴线的测量精确度对工程总体功能的实现起着直接性的影响,因此混凝土施工后必须及时进行测量放样,以便为后续施工提供可靠的数据支撑,同时对该工序所暴露出的问题进行检查,以便及时就问题提出针对性的改进措施,由此实现水利工程质量的提高。
标高测量精度的控制情况直接影响着模板施工质量,即模板施工环节基准点的确定必须以标高测量数据为参考依据,同时标高测量控制对模板施工的平整度至关重要。标高的精确控制要求施工人员根据施工图纸开展施工作业。若工程施工面积较大,那么模板施工与混凝土面的平整度控制必须以标高控制系统面的精准测定为前提。
水利工程主体施工要求对建筑物的垂直度进行控制测量,理由是建筑物垂直度的控制对水利工程质量的提高起着直接性的作用,其中水闸施工过程对垂直度的控制直接影响着闸门的正常开闭。此外导轨及门槽的安装过程,必须采用吊锤对安装情况进行校正,由此提高导轨与门槽的铅直,以免对启闭机的起降造成不良影响。闸墩立模阶段,门槽部位必须留出比门槽规格更大的凹槽;闸墩浇筑阶段,导轨基础螺栓必须根据设计要求进行固定,具体固定位置为凹槽的正壁与侧壁模板位置,注意拆除模板后基础螺栓应被混凝土完全覆盖。导轨的安装要求事先对基础螺栓予以校正,此外安装过程必须用锤球对安装情况进行校正。二期混凝土的浇筑前必须实现导轨的准确就位,注意混凝土的浇筑过程必须对混凝土的质量及捣固质量进行严格控制。拆模后,埋件的复测、混凝土表面尺寸的检查工作必须到位,注意钢筋头与杂物必须清除干净,以免对闸门的正常开闭造成不良影响。
3 结语
工程测量作为水利工程施工的重要方面,其对水利工程质量起着关键性的作用。尖山水库参建单位高度重视工程测量对水利工程质量的影响,分别从明确检测依据与内容及优化检测方法等方面开展工作。本次工程控制测量、地形图测量及断面测量等各子项均符合国家有关规范和设计要求,工程质量为“良级”,在水利工程建设过程中,需要加强施工人员以及管理人员的测量意识,加强对测量工作的重视,另外,要加强各个环节的工程测量水平的提升。
参考文献
[1] 熊群,汪细刚.水利水电工程测量技术的研究[J].中国新技术新产品,2010(12).
1 引言
众所周知,任何一项上规模、上水平的建设项目均离不开测量,根据国家基本建设程序进行的经过项目建议书、可行性研究、初步设计、施工图设计等设计阶段的水利水电工程建设、铁路工程建设、交通工程建设等国家基础工程建设项目更是如此。对于某一个水利枢纽工程而言,挡水建筑物是一项主要工程,坝址的选择主要决定于地形和地质条件,建坝以后,在河流的上游形成水库,水库的库容与淹没面积的大小取决于地形和蓄水高度,为此,就需要施测地形图和河道纵横断面等测绘工作。而不同设计阶段、各个设计对象不同,因而所需不同比例尺的地形图,而不同比例尺地形图图面表述地物、地貌详细程度及测量精度不同,不同比例尺的地形图生产周期及生产成本不同;进入施工阶段为了满足主要建筑物轴线落地放样,应建立施工控制网;工程建成后为了确保大坝安全运营,应建立大坝安全监测基准网。
2 工程建设中各种比例尺地形图的用途及高程精度要求
2.1 工程建设中各种比例尺地形图的用途
水利水电枢纽工程规划设计各阶段离不开各种比例尺的地形图,地形图的比例尺反映了用户对地形图精度和内容的要求,用途特点、用途细致程度、设计内容和地形复杂程度是选择地形图比例尺的主要因素。地形图的比例尺要求按工程设计阶段、规模大小和运营管理需要选用,各种比例尺地形图的主要用途简述如下:
(1)1:5000、1:10000、1:50000比例尺地形图,主要是供工程勘察、规划和方案设计使用。在这种比例尺地形图上,可以进行坝址、电站站址、隧洞洞线、输水线路等位置选择,做方案比较和规划设计。为了对各种工程方案进行比较和选择,用图的范围往往超出工程建筑面积几倍或几十倍,而且在这种图上只搞些方案设计、总体规划等,这对图上的各种地物地貌的表示程度不一定要求很详细。由于不在图上量测,所以精度也不要求很高。
(2)1:2000比例尺地形图,主要供工程可行性研究阶段设计使用。可行性研究阶段设计时,仅在图上做坝址(站址)等建筑物选择、方案设计的摆布,根据地形的变化情况,反复移动合适后,概略确定坝址等建筑物的平面位置和地坪高程,提供工程总体平面布置图。大中型水利水电工程要求测1:2000地形图,小型水利水电工程也可实测1:1000地形图。
(3)1:1000、1:500、1:200比例尺地形图,主要供工程初步设计、施工图设计阶段和施工放样之用,特别是施工图设计阶段要求提供单个建筑物详细的平面图、标注设计尺寸(坐标和高程)。设计需要的地形图精度高并且表示详细,因此,需要施测大比例尺地形图;地形变化一般地区施测1:1000比例尺地形图,而对于地形复杂以及工程建筑物的主要部分应施测1:500地形图较为适宜,特殊部位(如坝基开挖图、输水洞和泄洪洞进出口、溢洪道等)施测1:200地形图。
2.2 各种比例尺地形图对高程精度的要求
各种比例尺地形图对高程精度的要求,很大程度体现在基本等高距的选择上,基本等高距的选择是根据工程建设用地对地面坡度的要求和工程用途的实际情况确定的。《水利水电工程测量规范》(规划设计阶段)SL197-97规定:地形分类以图幅内地面倾斜角大小划分,其中:地面倾斜角25°为高山地。
不同比例尺地形图的基本等高距是依据地形分类来确定的,衡量地形图上高程的主要精度指标是地形图图幅等高线高程中误差,图幅等高线高程中误差是依据图幅内均匀分布的图根高程控制点上所测得的检测点高程与依相应等高线插求得的高程的差值算出的高程中误差。而地形图图幅等高线高程中误差的限差是按基本等高距来检测计算求得的。《水利水电工程测量规范》SL197-97中对基本等高距的选用及图幅等高线高程中误差的规定如下表1所示。
从上表可以看出,地形分类决定了基本等高距的选取,也就决定了地形图上高程精度的衡量指标。
3 建立工程控制网的目的及分类特点
3.1 建立工程控制网的目的
一般的工程建设可分为规划设计、施工和运营管理三个阶段,无论规划设计阶段进行各种比例尺地形图测绘、纵横断面测量等测量,还是施工阶段的建筑物主要轴线落地、施工放样,以及运行管理阶段的水平和垂直位移监测等,均应建立工程控制网,才能实施上述测量工作。
3.2 工程控制网分类及精度特点
根据工程控制网的用途,对应的工程规划设计、施工建设与运营管理三个阶段分为测图控制网、施工控制网、变形监测控制网等。
(1)测图控制网。它是在工程施工前勘测设计阶段建立的,其目的主要是为测绘地形图服务。点位的选择是根据地形条件来确定的,并不考虑工程建筑物的总体布置,因而在点位分布和密度上都满足不了后续工程建设的需要。测图控制网的主要精度指标为:三、四、五等基本平面控制最弱相邻点点位中误差不得大于图上±0.05mm,当进行1:500地形测图时,允许放宽到不超过±5cm。基本高程控制最弱点高程中误差不得大于±h/20(h为基本等高距),当h=0.5m时,不得大于±h/16。
(2)施工控制网。它是为工程建筑物的施工放样提供控制,其点位、密度以及精度取决于建设的性质。施工控制网点的精度一般要求高于测图控制网,它具有控制范围小(仅建筑物区域),控制点的密度大(密度要满足所有建筑物落地放样),精度要求高(放样位置准确),受施工干扰大(开挖放炮等因素)等特点。施工控制网与国家或城市控制网相比较,其最大的不同是:在精度上并不遵循“由高级到低级”的原则。施工控制网的主要精度指标为:
(a)平面控制网的布设梯级可根据地形条件及放样需要决定,以1~2级为宜,但最末级平面控制网相对于首级网的点位中误差不应超过±10mm。各工程类型首级平面控制网适用范围及点位中误差如下表2所示。
(b)高程控制网的等级选择应根据工程规模、范围大小和高程放样精度高低来确定,其适用范围及精度指标见表3所示。
(3)变形监测控制网。它是在施工及运营期间为监测建筑工程对象的变形状况而建立的控制网。变形监测的目的是为了对监测体的变化情况有更全面准确的把握,使监测数据基本能反映监测体变化的真实情况,反映变形量(位移量和沉降量的统称)与相关变性因子间的物理关系或统计关系,找出监测体的变形规律,合理地解释监测体的各种变化现象,比较准确地评价监测体的安全势态,并提供较为准确的分析预报。
为了获取变形观测点的位移数据,就必须建立监测基准控制网。如《混凝土安全监测技术规范》DL/T5178―2003规定:拱坝径向水平位移的位移量中误差限差为±2.0mm,垂直位移的位移量中误差限差为±1.0mm;而《土石坝安全监测技术规范》SL551―2012规定:坝体表面监测点,其水平和垂直位移监测精度相对于临近工作基点应小于±3.0mm。
以上三种类型的工程控制网用途不一样,其精度要求也不一样。因此,它们各自的布点位置及密度、观测方案就不一样,精度要求愈高其技术难度越大。
3.3 各类控制网的相互衔接关系
收稿日期:2011-08-15
作者简介:梁宇辉(1968―),男,甘肃兰州人,工程师,主要从事河道治理的大比例尺数字地形图的野外测量、内业绘图工作。
中图分类号:F287 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2011)09-0208-02
1 引言
随着现代科学技术的不断发展以及计算机辅助设施AutoCAD技术在绘图领域中的广泛应用,数字化测图技术也在不断地发展,有关图的概念也发生了深刻的变化,数字测图的成果已不仅仅是一张白纸图,数字技术赋予地形图更丰富内涵,它是有关地形的空间信息组合,以计算机硬盘、软盘等为存贮介质,以图形文件的形式提交给设计人员,北京威远图公司研发的SV300软件成为一个很好的数字化成图的软件。
2 数字化测图的基本原理及优点
(1)数字化测图是以传统的白纸测图原理为基础,以全站仪、计算机及设备为工具,采用数字库技术和图形处理方法,实现一套野外数据采集到内业制图的全过程的自动化测量制图系统,称为数字化测图系统。它的实质是解析测图,实现了将图形的模拟量(地面模型)转化为数字量,经计算机对数字量进行处理,得到内容丰富的电子地图。
(2)在传统的白纸测图方法中,地面点平面位置的误差主要受图根点的展绘误差、测定地物点的视距误差、测定地物点的方向误差、地形图上的地物点的刺点误差以及清绘误差等综合因素的影响,而在数字测图中,全站仪强制照准棱镜,测量数据自动记录到手簿或全站仪内部存储器中,展点又是计算机自动展点,所以图根点的展绘误差与地物点的展绘误差可忽略不计,其余各项误差也比普通经纬仪测图或平板仪测图时大大减小,所以点位精度非常高,经过实践表明,数字化测图很容易达到《水利水电工程测量规范》规定的点位误差小于图上0.2mm的精度指标。同时数字地图容易存贮,是地理信息系统(GIS)的重要信息来源。另外数字化测图还大大提高了工作效率,缩短了成图的周期。经实践表明:一个作业组在正常情况下用白纸测图的方法一个工作日能测量200个地形点,而采用数字化测图的方法则可以测量400个地物点以上,工作效率提高1倍。
3 数字地图在水利工程测量工作中的发展进程
3.1 利用SV300地形成图软件实现内外业一体化测绘数字化地形图
SV300测量成图软件,采用的作业模式为全站仪+电子手簿野外采用数据,利用软件完成对电子地图的编辑与输出,是真正意义上的数字上化测图。在数字测图系统中,计算机要处理几何数据(测站坐标)、属性数据以及点与点之间的拓朴关系。而属性数据的拓朴关系是很难像几何数据那样直接用数字来描述的,所以必须按一定的规则构成一些符号(串)来表示它们,这种用来表示地物属性和连接关系的符号(串)就是SV300软件中所称的编码。
野外采集数据分为有码作业和无码作业。两种作业方式比较而言,有码作业方式自动化程度高,内业工作量小,但外业工作中,观测量在测站每点都要输入编码,同时还要考虑点与点之间的连接关系,所以外业速度慢。无码作业方式直观、可靠,提高了外业速度,但是内业工作量稍有增加,自动化程度略有降低。由于两种数据采集的方式各有利弊,所以在实际工作中会根据实际情况选取不同的作业方式。在地形、地貌简单,开阔的地区,利用有码作业方式,连接各地性线之间的关系,简化内业的编辑修改量;在地物繁多、地貌特殊的测区,必须勾绘草图,采用无码作业方式(简称草图法),记录清楚每个点的属性及连接关系,内业对测点进行编辑成图。目前,草图法已经被很多行业运用。
3.2 草图法在数字成图中的显著作用
草图法是在野外,利用全站仪或GPS采集并记录观测数据或坐标,同时有专业的绘图人员现场勾绘地物属性关系,回到室内,手动连线成图。它最大的优点是缩短了野外作业时间,大大降低了外业的劳动强度,提高了作业效率,同时经济成本也不大,对中小型工程单位来说是数字化成图的首选。
3.3 草图法的缺点
由于草图法需要专业的绘图人员现场勾绘地物属性关系,对绘图人员的要求也越来越高,既要有一定的测量专业知识,还要有丰富的工作经验,特别是山区地形地貌复杂的地方要测量到位,不然会出现变形变样。同时还要注意点位,序号相对应。草图法最大的缺点是:不象白纸图那样直观容易发现错误,因此需要每个工作人员都必须细心。在外业测绘时,为了提高野外数字化测绘图精度,减少棱镜偏移误差的影响,应尽量使棱镜立到点位与跟踪杆立直,避免由于倾斜而带来的误差影响
4 结语
数字化测图技术在测绘业已经走过了从无到有以至多种方式并存的过程,在科技飞速发展的今天,传统意义的工程测量已发生了巨大的变革。新仪器、新技术的应用,使测量行业具有了更高的科技含量,质量和效率也在不断地提高,同时对测绘人员综合素质的要求也越来越高。SV300数字成图软件在水利工程数字化成图领域起到了重要的作用。
参考文献:
中图分类号:[P258]文献标识码:A文章编号:
全站仪,即全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器,是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作,所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。
一、工程概况
骆马湖罗曼园生态修复土方吹填工程项目位于江苏省宿迁市骆马湖风景区内,地处骆马湖湖滨带状湿地公园的南部位置,西部毗邻避风港,东到环湖大道,南至骆马湖南堤,背面与游憩中心和酒吧一条街相连,占地面积36.24公顷,为江苏省第七届园艺博览会主会场。工程主要内容有:土方开挖、土方吹填等。
二、施测方案
1、对甲方提供的基准点进行平面位置坐标和高程复核;
2、在施工区加密增设控制点,为施工工程中测量工作提供控制坐标和高程;
3、根据基准点及增设的控制点依次放设河边道路、管理区主、次干道的边线;测量土方施工现场原始断面。
三、 测量依据
按国家测绘标准和本工程施工精度要求。
GB/T17942-2000《国家三角测量规范》
GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》
GB 12898-91《国家三、四等水准测量规范》
SL 52-93《水利水电工程施工测量规范》
四、测量方法
(1) 施工控制网加密测量
根据业主单位提供的施工平面控制网基准点和高程控制网基准点,并依据施工测量的实际需要,布设施工测量加密控制网,控制网等级为四等。
加密控制网基准点埋设钢筋砼标墩,标墩结构严格按照规范和设计要求执行。顶部埋设强制钢筋头。标墩建好后稳定24周后即进行观测。
对加密控制网的观测严格按照《水利水电工程施工测量规范》的规定和限差要求执行。加密控制点相对于首级控制点点位中误差不大于±5.0mm。
控制网基准点可能存在水平位移和垂直升降,定期对控制网点检测校核。
(2)原始断面测量放样
通过分析施工图纸,我们发现所提供图纸数据为每20m为一个单元格的网格数据。如果进行数据校核和原始地形测量,测量点必须与之对应,结合我工程实际,我们采用以南北方向每20米为以断面,共划分66个断面,然后每个断面上放样两个控制点。在实际放样的过程中,考虑到全部利用坐标点放样需要较长时间,我们在施工中心区域放样相邻断面共四个控制点,例如假定某断面为1+000,相隔20m的另一断面为1+020,1+000断面自东至西放样A、 B两点,1+020断面自东至西放样C、 D两点,此四点为施工图上一个网格的四个点,然后将全站仪架在A点,棱镜放C点,将该点方向置零,然后在保持角度方向不变的情况,利用全站仪测距模式向北每隔20m放出相应断面上的控制点,采用同样的方法可以放出B、D方向上的相应断面的控制点,该方法充分利用的全站仪方向可以置零的特点,进行控制点放样,在该工程前期放样中发挥了重要作用,节省了大量时间。
3、原始断面测量
控制点完成放样后,我们以加密控制网基准点中的一个点为后视点,另外一个点为测站点,可以测出已放样的每个断面上的其中一个断面桩的坐标及高程数据,然后以该数据点作为每个断面上的基点,采用全站仪中的对边测量模式中放射对边测量模式,对每个断面进行原始断面测量。确保平面定位误差小于±10mm,高程误差小于±2mm。
测量中,为保证棱镜方向始终处于断面上,我们在已知的两个断面控制点上各插一把旗子,作为参照,并有一人专门负责指挥手持棱镜人员的方向,确保了测量数据的有效性。对边测量方法的应用,对进行前期断面测量及后期完工测量起到了关键作用,该方法简单易用,测量方便,在仪器位置架设得当的情况下,在仪器不需二次移动的情况下,可以一次测量多个断面,该测量方式的应用也得到了建设单位的认可。
(4)施工中数据测量
工程正式开始后,因该工程主要为吹填土方,吹填期间土方无法整形,这给计算期中支付的工程量带来了困难,考虑到已完成吹填的区域周边先期已填筑围堰,吹填土方全部位于围堰范围内,我们采用对沉降后围堰高程一下的区域采用坐标测量的方式,求出吹填面积s1和高程h1,结合该区域原始数据,利用(s1+s原)*(h1-h原)/2的方式进行工程量计量,对于高出围堰的部分采用断面测量方式,结合实际将其分割为多个断面,并测量断面之间的距离,按照相邻断面面积的算术平均值乘以断面距离的方式求得吹填工程量,例如,假定其中两个断面面积分别为s1、s2两断面间的垂直距离为d ,则其计算公式为(s1+s2)*d/2,通过上述两种方式,最终计算出吹填土方总的工程量。
(5)地形整理控制测量
土方吹填结束后,待土方沉降稳定后,就要按照施工图纸要求进行土方整理,这时要使用全站仪中的坐标放样放出地形,考虑到将地形上的每个高程点全都进行放样工作量太大,而且难以完成,我们采用放出每个地形的边界主要变化点,及最高点的办法,进行放样, 如图,该地形共有五个主要控制点,分别为BD41至BD44,及最高点7,以此五点进行地形放样,根据整理情况适时测量,及时对整理情况进行控制。
地形整理是确保工程质量最终满足合同要求的关键,所以该阶段确保地形整理到位非常重要,在实际土方整理的过程中,我们采用全站仪全程跟踪复核的办法,采用放样测量模式,及时对各控制点与设计数值进行比较,确保了地形整理最终满足了合同要求,得到了建设单位的肯定。
(6)竣工断面测量