《工程测量学》课件54典型工程施工控制网的布设.ppt

5.4 典型工程施工控制网的布设,施工控制网分为高程和平面控制网。 高程控制网为用各种等级的水准测量测定施工场地上的一系列水准点和其他高程控制点的高程，其密度要求安放一站水准即能测设所需要放样点的高程。 平面控制网的布置形式随工程建筑物的种类而有所不同，例如大型桥梁施工控制网、隧道施工控制网、水利枢纽中的大坝施工控制网、大型工厂企业施工控制网等。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 东海大桥起始于上海浦东南汇区的芦潮港，北与沪芦高速公路相连，南跨杭州湾北部海域，直达浙江省嵊泗县崎岖列岛的小洋山岛。 大桥为全长约31km的曲线桥梁。整座桥包括两座大跨度海上斜拉桥、四座大跨度的预应力连续桥梁、大量的大跨径为整跨安装的非通航孔。设计基准期为100年，跨海长度居世界第一。 东海大桥首级平面和高程控制网的建立是大桥建设基础性工作的基础, 其控制网的准确性与可靠性将直接影响到整个大桥工程建设的质量甚至安危。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 因工程所处的地理位置特别（长江口、连接大陆和海岛）、工程量巨大（跨越约28公里）、水文气象复杂等都给测量环境带来巨大困难。 而跨海约30多公里将大陆上已知的大地测量基准（包括国家统一平面基准和高程基准）传递到海上三个试桩平台、小洋山及洋山港区周边几个岛屿上，则是工程面临的最大技术难题。 跨海大桥是从陆上直伸到海岛上的，平面控制点分布在大陆一侧，为了满足大桥能分标段同时施工的需要，工程要求需将平面控制点传递到离大陆30km外的海岛上，然后根据施工各阶段的需求，再进行控制点的加密测量。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 为了确保杭州湾大桥首级平面和高程控制网的正确与可靠, 及时、有效地为施工放样及后期变形监测打好基础。首级平面控制网在最初建立和后续复测中, 均采用GPS测量技术进行测设。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量,在测量时为了有效联测国家控制网,将测区范围内的两个国家三角点(DA01、DAl0)作为全网的起算点,既为本网提供了位置基准和方位基准,又将本网纳入了杭州湾南岸的国家三角网。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 桥梁GPS网布设应与国家大地网进行联系,以便于大桥配套工程(如公路、引桥、互通立交等)的连接; 同时，保证桥梁控制网网内控制点之间相对高精度。 测量时，考虑到投影带可能带来的误差，工程选用了任意带高斯正形投影平面直角坐标系，以东经122为中央子午线，平面坐标采用1954北京坐标系，并根据坐标转换关系，与国家84坐标系、上海市城市坐标系建立了相应的转换关系。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 在首级网的测量过程中，采用高精度双频 Ashtech GPS接收机（满足5mm+110-6D）进 行同步观测。观测结束后，即将数据用随机软 件下载备份，并转换为RINEX格式。 GPS基线解算采用美国麻省理工大学研制的GPS精密处理软件GAMIT；起算点为上海IGS跟踪站。对于边长较短的基线成果，其边长相对精度达到10-7，相对点位精度达到毫米级。 GPS网平差采用同济大学编制的GPS平差软件GPS_NET。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 RINEX(Receiver Independent Exchange Format)是一种在GPS测量应用中普遍采用的标准数据格式。该格式采用文本文件存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。 RINEX格式由瑞士伯尔尼大学天文学院的Werner Gurtner于1989年提出，目前已经成为了GPS测量应用等的标准数据格式，几乎所有测量型GPS接收机厂商都提供将其格式文件转换为RINEX格式文件的工具，而且几乎所有的数据分析处理软件都能够直接读取RINEX格式的数据。 这意味着在实际观测作业中可以采用不同厂商、不同型号的接收机进行混合编队，而数据处理则可采用某一特定软件进行。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量 GAMIT(GPS AT MIT)是由美国麻省理工学院(MIT)、美国加利福尼亚大学斯克瑞布斯(SCRIPPS)海洋研究所(SIO)等研制的用于大地测量目的的GPS分析软件，以后经许多人不断改进而成为应用面较为广泛的高精度GPS分析软件。 IGS(International GPS Service)，是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （一）首级控制测量,全球最早的永久性GPS跟踪站之一，1993年由中美两国合作共建。现为IGS的核心站，是中国地壳运动观测网络的国家基准站。该站装配BenchMark接收机，Agilent 5071A原子钟，VSAT卫星通讯及MT-1综合数字气象自动采集仪等精密仪器。建站以来，为维护国家动态地心参考系，开展全球地壳运动观测和研究等持续提供基础保障。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （二）加密控制测量 在完成首级网的测量工作后，根据工程的需要，在大陆与海岛的等距离处，建造了A、B、C共3个测量平台，在平台上，建立了强制观测站墩。 利用首级控制网的成果作为已知点，对平台进行了GPS测量。测量时采用GPS三等的技术要求，连续观测4小时。 由于海上建造平台的稳定性受潮汐等因素的影响，加密点的稳定也直接关系到了施工的精度，并以每月1次的频率，对A、B、C三个平台进行了测量，共完成了10次测量。,5.4 典型工程施工控制网的布设,一、桥梁施工控制网的布设 （二）加密控制测量,从以上数据可知，A、B、C三个平台上的点处于一种稳定状态，可以作为施工测量的GPS基准站。,根据施工的进程，在建造好的桥墩上，也布设了加密点，其间距约1km，利用首级网的测量成果，采用GPS测量手段，用10台双频接收机同时测量，按照GPS测量三等精度要求，完成了全线的控制网加密工作。,5.4 典型工程施工控制网的布设,二、隧道施工控制网的布设 隧道施工至少要从两个相对的洞口同时开挖。长隧道的施工需要通过竖向或侧向的通道（竖井、斜井、平洞）增加工作面，加快施工进度。很多工作面同时施工时，测量人员应保证隧道最后正确贯通。 隧道施工控制网分为地面网和洞内网两部分。,5.4 典型工程施工控制网的布设,二、隧道施工控制网的布设 （一）隧道地面控制网 隧道施工控制网的地面部分用以确定洞口点、竖井的近井点和方向照准点之间的相对位置，作为洞内控制网的起始数据。 网的图形向隧道轴线方向延伸，布网形式常采用狭长的三角网、边角混合网或环形导线网，目前一般采用GPS控制网。 若采用GPS控制网，除了在隧道线路上布设进、出口点以外，还要在每个洞口附近各布设3个及3个以上定向点，以便于在洞口用全站仪设站时定向。,5.4 典型工程施工控制网的布设,二、隧道施工控制网的布设 （二）隧道洞内控制网 隧道洞内狭长形状的空间使洞内控制网的设计没有选择的余地，而只能采用支导线的形式。 为了进行检核，一般布设两个等级的导线： 施工导线 在掘进的同时首先布设施工导线，为掘进指明方向，为其他施工提供依据； 主导线 当隧道掘进至大约12km时，布设边长较长的、具有较高精度的主导线，用于检核及修正施工导线。,5.4 典型工程施工控制网的布设,二、隧道施工控制网的布设 （二）隧道洞内控制网 在城市地铁工程中，地下导线也常采用交叉导线：在每设置一个新的导线点时，均由两条交叉导线测得其坐标，当检核无误后，取其平均值作为新点的测量数据。,侧边闭合,重叠四边形,5.4 典型工程施工控制网的布设,二、隧道施工控制网的布设 （二）隧道洞内控制网 隧道在曲线部分时，可以跳站（隔一个或几个测站）观测，构成跳点导线。 当隧道在直线部分时，应在每个吊篮上安置两个观测台，形成左右两条导线，最后在新点处交会，它不但能使测量数据有足够可靠性，还可以提高导线的精度。,5.4 典型工程施工控制网的布设,三、水利枢纽施工控制网的布设 水利枢纽工程除大坝外，还包括发电站机房、船闸、溢洪道等，因此布设施工控制网时要参照设计总平面图统一考虑。 大坝轴线是主轴线，轴线应包含在控制网中，点位的选择要考虑土质良好、能长期保存、便于施工放样，并尽量顾及图形强度。 一次布网有困难时，可采用分级布网。首级网布得稀疏些，控制范围大些，较多考虑图形好和点位稳定。在首级网下再布插网、插点，使点位靠近待建物，便于放样。加密网直接为施工放样服务。,三门峡,葛洲坝,5.4 典型工程施工控制网的布设,三、水利枢纽施工控制网的布设 由于水利枢纽工程多建在山区，那里地形复杂，起伏较大。因此，宜用边角测量方法来建立控制网。 大坝的施工控制网布设在河谷两岸。由于点位分布在不同高度上，有时与近点不通视，而只能与远点通视。因此控制网的图形往往很不规则又很复杂。,5.4 典型工程施工控制网的布设,三、水利枢纽施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 平面控制网建立的要求： 控制网必须覆盖建筑物施工范围，能满足建筑物的施工要求； 控制点尽量避开施工的影响，且通视良好； 便于在首级控制网的基础上加密低等级控制点，方便施工放样； 控制网点在被毁坏后，能方便恢复； 保证控制点的精度能满足要求。,5.4 典型工程施工控制网的布设,三、水利枢纽施工控制网的布设 （一）平面施工控制网,为地面边角网； 全网共有27个点，其中已知点数10个，未知点数17个； 方向和边长观测值数分别为98和88个，多余观测值总数达131个； 平均多余观测分量为0.70； 最大边长为760多米，最短边仅有11.32米。,某大型水利枢纽工程施工控制网,5.4 典型工程施工控制网的布设,三、水利枢纽施工控制网的布设 （二）高程施工控制网 根据工程建筑物分布的范围和高程控制网的特点及施工区交通情况，高程控制网设计为精密水准网。 根据水利水电工程施工测量规范要求，对于混凝土建筑物，高程控制设计必须满足最末级高程控制点相对首级高程控制点的高程中误差，不大于10mm。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 对于工业建设来说，由于建筑场地上工程建筑物的种类很多，施工的精度要求也各不相同，有的要求很低，有的则很高。 例如， 连续生产设备的中心线横向偏差要求不超过1mm； 钢结构工业厂房钢柱中心线间的距离偏差要求不超过2mm； 管线道路的施工限差相对而言要求较低。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 建筑施工控制网的精度究竟应该如何确定呢？ 厂区施工控制网的主要任务是放样各系统工程的中心线和各系统工程之间的连接建筑物。例如，放样厂房的中心线，高炉和焦炉的中心线、皮带通廊、铁路和管道等。通过对这些工程中心线的放样，就将这些工程进行了整体定位。 厂区控制网的精度应能保证这些工程之间相对位置误差不超过连接建筑物的允许限差，至于各系统工程内部精度要求很高的大量中心线的放样工作，可单独建立各系统工程的控制网，如厂房控制网、高炉和焦炉控制网、设备安装专用控制网等。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 各系统的局部控制网不是强制地附合在厂区施工控制网上按所谓的由高级到低级、高级控制低级的原则加密得到的，而是根据厂区施工控制网放样各系统工程的主要中心线(亦称主轴线)，进行工程的整体定位，然后以放样的主轴线为基础再建立工程的控制网。 由以上的控制关系可以得出，厂区施工控制网的精度主要取决于各系统工程间连接建筑物施工的精度要求。工程施工控制网间不存在一般测量控制网的精度梯度关系。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 因此，在布设建筑工地施工控制网时，采用分级布网的方案是比较合适的。也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。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 在大型工业厂区建筑工程中，通常采用的厂区控制网的形式有： 建筑方格网 导线网 边角网 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。在当时由于经纬仪和钢尺是主要的测量工具，在大型厂区建立建筑方格网放样，计算简单，不易出错，确实为施工放样提供了很大的方便，起到了不可替代的作用。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 到了全站仪和GPS接收机已十分普及的今天，建筑方格网由于其图形比较死板，点位不便于长期保存，已逐渐淘汰。 相比之下，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，在一定范围内只要通视都能很容易地放样出各细部点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 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。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网,首级网是一个由沿纬III路布设的横向长轴线以及与它互相垂直的7条纵向短轴线及一个闭合多边形组成。纵向短轴线与横向长轴线的交点自西向东依次为JI、JII、JIII、甲、JIV、乙、JV等点，闭合多边形处在JV线以东。,某钢铁公司方格网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网,O2点定为矩形控制网的坐标起算点，称为原点。 为了能够长期保存横向轴线的两个端点，设计中又将它们向两端延伸。最终横向主轴线的西端点为I号点，东端点为II号点。主纵轴线的南、北两端点分别为III号点和IV号点。,某钢铁公司方格网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网,细部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。,某钢铁公司方格网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网,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。,某钢铁公司方格网的布设,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 测设主轴线时，应首先应根据设计的主轴线和施工坐标，按照所在区域的地形条件，在主轴线上选出若干格网点(至少3个)，用坐标换算的公式将它们的施工坐标换算成测量坐标。 然后根据勘测控制点将其在现场进行定位。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 通常采用极坐标法和角度交会法。通常一条主轴线至少应放样出三个点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 通常采用极坐标法和角度交会法。通常一条主轴线至少应放样出三个点。测设出的为其概略位置A、O、B。 然后，在O点上安置经纬仪，测出AOB，计算归化值，使其调整到一直线上。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 放样出主轴线AOB线后，将仪器架于O点并转900即可定出C、D。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 主轴线AOB、COD经调整后，再加密E、F、G、H各点。,在A、C两点架设经纬仪，后视O点，分别测设90角，两方向线之交点即为E点。 实量AE、CE边长进行检核。,用同样方法可以交会F、H、G点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 在建立了“田”字形方格网后，还需以此加密116各点。可在C点架设经纬仪照准E点，按设计要求沿视线精密量距，即可定出点1。,图中细部格网点，如116各点，均可用直线内分法标定，而4、6、11、13各点又可用方向线交会法根据已定点加密。 当测区范围较大时，也可直接采用GPSRTK法放样方格点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 如果建筑区对施工控制网的精度要求较高，则必须用归化法来建立方格网。 首先按以上方法放样各方格点。为了求得一大批方格点的精确坐标，可以采用任何一种控制测量方法即静态GPS、三角、导线、交会等法，也可以联合应用几种方法来测量，然后通过严密平差精确计算出各点的实际坐标。 将各点的实际坐标和设计坐标比较，求得各方格点的归化量。从而把各方格点归化到设计位置。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （一）平面施工控制网 首级控制网不一定要具有方格的形状，完全可以用导线、导线网、边角网和GPS网等灵活的形式建立。这样首级网中点数不多，点位可以较自由地选择在便于保存并便于使用的地点。 随着施工的进展用这首级网逐步放样出车间的主要轴线，然后从车间主轴线出发建立所需精度的厂房矩形控制网或其它形式的控制网。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （二）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： 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； 在密度上，则应以保证施工方便为准。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （二）高程施工控制网 工程测量规范规定，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。在厂区一般相距400m左右应埋设一点。点位应选在距离厂房或高大建筑物（如烟囱、水塔等）25m以外，距离震动影响范围不小于5m，距离回填土边界线不小于15m。 第二级高程控制是在III等水准网的基础上加密IV等水准网。,5.4 典型工程施工控制网的布设,四、工业厂区施工控制网的布设 （二）高程施工控制网 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。III等水准网应整体建立，IV等水准网可根据施工放样的需要，分区加密。 所有高程控制网点应定期进行检查，以监 视其是否变动。为此，在建筑场地上还应建立 深埋式的水准基准点组，其点数不应少于3个。 点间的距离宜在100200m之间，其间的高差 应以II等水准测定，并进行复测和稳定性检验。,5.4 典型工程施工控制网的布设,五、厂房矩形控制网的布设 在工业建筑中，厂房是主体建筑物，通常采用矩形控制网。 厂房四个角点的坐标可以从总平面图 上查得，一般在基坑开挖线以外1.5m的距 离，设计出厂房控制网四个角点I、II、 III、IV的坐标。 对于小型厂房，可以直接在建筑方格网的基础上，采用直角坐标法或其他方法测设厂房施工控制点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,五、厂房矩形控制网的布设 对于大型或设备基础复杂的中型厂房，应先测设厂房控制网的主轴线，再根据主轴线测设厂房控制网。方法同建筑方格网。 为了便于检查和长期 保存主轴线上的M、N、P、 Q点，可在主轴线的延长线 上再设12个辅助点，如图 中的M、N、P、Q点。,5.4 典型工程施工控制网的布设,五、厂房矩形控制网的布设 在厂房矩形控制网的基础上应进行柱列轴线的放样。 在主轴线M、N、P和Q点安置经纬仪，沿控制网各边按厂房跨距和柱子间距，用钢 尺定出各柱列轴线桩， 称为轴线控制桩，也称 距离指标桩。 在桩顶钉小钉，标 明柱列轴线方向，作为 基础放样的依据。,5.4 典型工程施工控制网的布设,五、厂房矩形控制网的布设 在厂房施工中，由于待放的高程点十分密集，为了应用方便，通常在施工区内建立专用的水准零点。 水准零点的高程就是厂房地坪的设计高度，这样的水准点称为0水准点。 由于厂房内设备高程、厂房各部分高程都是以0为起始的，故应用0水准点进行高程放样十分方便。,5.4 典型工程施工控制网的布设,小结： 1、桥梁、隧道、水利枢纽、工业厂区及厂房施工控制网布设的基本情况要求、特点和网形等； 2、隧道洞内控制网的布设形式及布设方法(支导线、施工导线和主导线、交叉导线、跳点导线)； 3、理解建筑施工控制网的精度的确定方法，掌握其布设方法(厂区控制网、厂房控制网或设备安装控制网)； 4、掌握建筑方格网的建立方法、主轴线的归化调整方法； 5、掌握厂房矩形控制网的建立方法、轴线控制桩的测设方法。,本章目录,退 出,下一节,