《(8)《工程测量学》第5章 施工控制网的建立(i)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(8)《工程测量学》第5章 施工控制网的建立(i)（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、测 绘 科 学 与 工 程 学 院,工程测量学 多媒体课件,第5章 施工控制网的建立 I,苏州市轻轨精密工程控制网,分 节 目 录,5.1 控制网精度确定的一般方法,5.2 国家高精度控制点的利用,5.3 施工控制网的设计,5.4 典型工程施工控制网的布设,5.5 特殊工程施工控制网的布设,5.0 测量控制网概述,5.0 测量控制网概述,测量控制网由位于地面的一系列控制点构成，控制点的空间位置是通过已知点的坐标以及控制点之间的边长(或空间基线)、方向(角度)或(和)高差等观测量确定的。 按其范围和用途，测量控制网分为三大类： 全球控制网 国家控制网 工程控制网,按网点性质分： 一维网(或称水准
2、网、高程网) 二维网(或称平面网) 三维网,5.0 测量控制网概述,按网形分： 三角网 导线网 混合网 方格网 按施测方法分: 测角网 测边网 边角网 GPS网,按坐标系和基准分： 附合网(约束网) 独立网 经典自由网 自由网 按其他标准划分： 首级网 加密网 特殊网 专用网,5.0 测量控制网概述,一、全球控制网 是由国际组织在全球范围建立的大地测量参考框架。 主要用于确定、研究地球的形状、大小及其运动变化，确定和研究地球的板块运动等。,5.0 测量控制网概述,二、国家控制网 由各国测绘部门建立的区域性大地测量参考框架。,5.0 测量控制网概述,二、国家控制网 由各国测绘部门建立的区域性大地
3、测量参考框架。,5.0 测量控制网概述,二、国家控制网 国家控制网的主要作用是： 提供全国范围内的统一地理坐标系统； 保证国家基本图的测绘和更新； 满足大比例尺图测图的精度要求； 为精密地确定地面点的位置提供已知点及其在特定坐标系下的坐标。 国家控制网的特点是： 控制面积大，控制点间距离较长，点位的选择主要考虑布网是否有利，不侧重具体工程施工利用时是否有利。,5.0 测量控制网概述,三、工程控制网 是工程项目的空间位置参考框架，是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要，在一定区域内布设的平面和高程控制网。由工程建设单位或委托其它测绘单位建立。,5.0 测量控制网概述,三、工程控制网 依据工
4、程控制网的用途，可将其分为： 测图控制网 在工程施工前勘测设计阶段建立，主要是为测绘地形图服务。 施工(测量)控制网 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。 变形监测网 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。 安装(测量)控制网 通常是大型设备构件安装定位的依据，也是工程竣工后建筑物和设备变形观测及设备调整的依据。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 施工控制网的特点： 控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高； 使用频繁； 受施工干扰大； 控制网的坐标系与施工坐标系一致； 投影面与工程的平均高程面一致； 有时分两级布
5、网，次级网可能比首级网的精度高。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高； 对于大型的水利枢纽工程，控制面积也不过十几平方公里，对于中小型水利枢纽工程，一般不超过几个平方公里。而对于一般的工业建设场地，多在1平方公里以下。 由于各种建筑物的分布错综复杂，没有较稠密的控制点，则无法满足施工放样需要。 施工控制网的主要作用是放样建筑物的轴线，这些轴线的位置偏差都有一定的限制，例如工业厂房主轴线定位的精度为2cm；4km以下的山岭隧道，相向开挖时两中线的最大横向偏差不能超过10cm。因此，施工控制网的精度要求高，且点的分布极不均匀，有时边长相
6、差十分悬殊。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高；,2006年5月，全长2309米的三峡大坝全线建成，全线浇筑达到设计高程185米，是世界上规模最大的混凝土重力坝。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高；,2003.04.16 三峡工程三期碾压混凝土围堰俯瞰图,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 使用频繁； 在施工过程中，控制点常直接用于放样，使用很频繁。对控制点的稳定性、使用的方便性以及点位在施工期间保存的可能性等，提出了较高的要求。 在控制点上有时设置观测
7、墩，或采用 顶面带有金属标板的混凝土桩，以使放样 工作简化。,施工测量中的观测墩,岭澳核电站建设中 的控制测量,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 受施工干扰大； 在施工现场，控制点间的通视很容易受多种因素影响。 因此，施工控制网的布设应作为整个工程施工设计的一部分，必须考虑施工场地的布置情况以及施工的程序、方法。点的位置应分布恰当，密度也应较大，以防止控制点的标桩被破坏。所布设的点位应画在施工设计的总平面图上。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 控制网的坐标系与施工坐标系一致； 施工坐标系，就是以建筑物的主要轴线作为坐标轴而建立起来的局部直角坐标系统。 在设计总
8、平面图上，建筑物的平面位置系用施工坐标系的坐标来表示。 应尽可能将建筑物的主要轴线作为控制网的一条边。施工控制网与测图控制网发生联系时，应进行坐标换算。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 投影面与工程的平均高程面一致； 施工控制网不需要投影到平均海平面或参考椭球所对应的高斯平面上。 工业建筑场地是将施工控制网投影到厂区平均高程面上； 有的工程要求投影到定线放样精度要求最高的平面上，以保证设备、构件的安装精度； 桥梁控制网要求化算到桥墩顶的高程面上； 隧道控制网则应投影至隧道平均高程面上。,5.0 测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网 有时分两级布网，次级网可能比首级网的精度
9、高。 一个工程往往是各种建筑物、构筑物、铁路、公路的综合体，各个项目对放样的精度要求不同，各项目轴线之间的几何联系要求，比之细部相对于各自轴线的要求来说，精度要低得多。 施工控制网有时采用两级布网方式。首先建立第一级控制网，用以放样各建筑物的主要轴线，其次根据各个工程项目放样的具体要求建立第二级控制网。第二级控制网的精度并不一定比第一级低（如工业建筑场地）。,5.1 控制网精度确定的一般方法,当施工控制网仅用于放样建筑物的主要轴线位置时，主要轴线位置的放样精度要求并不太高(相对细部放样而言)。 例如，工业场地上厂房主轴线放样精度为2cm。因此，对厂区施工控制网的精度要求也不太高。 当施工控制网
10、除了用于放样主轴线外，尚需直接用来放样辅助轴线和个别细部结构时，则对施工控制网的精度要求就大大提高。 例如，桥梁的施工控制网，除了用以精密测定桥梁长度外，还要用它来放样各个桥墩的位置，保证其上部结构的正确连接，因此其精度要求就比较高。,5.1 控制网精度确定的一般方法,建筑物放样时的精度要求，是根据建筑物竣工时对于设计尺寸的容许偏差（即建筑限差）来确定的。 建筑物竣工时的实际误差是由施工误差（包括构件制造误差、施工安装误差等）和测量放样误差所引起的，测量误差只是其中的一部分。 精度分配原则： 忽略不计原则 等影响原则 依比例分配原则,5.2 国家高精度控制点的利用,投影带与投影面的选择 工程平
11、面坐标系的选择 不同平面坐标系的转换,5.2 国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择 （一）投影变形分析 控制测量中的投影带和投影面的选择，主要是解决长度变形问题，这种变形主要由两种因素引起： 实测边长归算到参考椭球面上的变形影响 将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响,5.2 国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择 （一）投影变形分析 1、实测边长归算到参考椭球面上的变形影响,归算边高出参考椭球面的平均值,归算边的长度,归算边方向参考椭球法截弧的曲率半径,归算边长的相对变形为：,负值表明将地面实量长度归算到参考椭球面上，总是缩短的。,5.2 国家高精度控制点的利
12、用,一、投影带与投影面的选择 （一）投影变形分析 2、将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响,归算边两端点横坐标平均值,投影归算边长，,参考椭球面平均曲率半径,投影边的相对投影变形为：,正值表明在椭球面上长度投影到高斯面上，总是增大的；随着ym平方正比而增大，离中央子午线愈远，其变形愈大。,5.2 国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择 （二）工程测量投影面和投影带选择的出发点 一般情况下，为了满足测量结果的一测多用，在满足工程精度的前提下，工程中应采用国家统一3带高斯平面直角坐标系。,5.2 国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择 （二）工程测量投影面和投影带选
13、择的出发点 当边长的两次归算投影改正不能满足工程所需要求时，为保证工程测量结果的直接利用的计算方便，可采用任意带的独立高斯投影平面直角坐标系，归算测量结果的参考面可以自己选定。 可采用以下三种方法来实现： 通过改变Hm从而选择合适的高程参考面，将抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影改正，这种方法通常称为抵偿投影面的高斯正形投影 通过改变ym，从而对中央子午线作适当移动，来抵偿分带投影变形 通过既改变Hm，又改变ym，来共同抵偿两项归算改正变形,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 在工程控制测量时，根据施工所在的位置、施工范围及施工各阶段对投影误差的要求，可采用以下
14、几种平面直角坐标系： 国家3带高斯正形投影平面直角坐标系 抵偿投影面的3带高斯正形投影平面直角坐标系 任意带高斯正形投影平面直角坐标系 具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系 假定平面直角坐标,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 （一）国家3带高斯正形投影平面直角坐标系 当测区平均高程在50m以下，且ym值不大于20km时，其投影变形值 和 均小于1.0cm，这个精度基本可以满足绝大部分线型工程的测图和工程放样的精度要求。 因此，在偏离中央子午线不远和地面高程不大的区域，无需考虑投影变形问题，直接采用国家统一的3带高斯正形投影平面直角坐标系作为工程测量的坐标系
15、，使二者相一致。,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 （二）抵偿投影面的3带高斯正形投影平面直角坐标系 仍采用国家3带高斯投影，但投影的高程面不是参考椭球面，而是依据高斯投影长度变形而选择的高程参考面，在这个参考面上，长度变形为零。,，当 超过允许的精度要求时，可令,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 （三）任意带高斯正形投影平面直角坐标系 仍把地面观测结果归算到参考椭球面上，但投影带的中央子午线不按国家3带的划分方法，而是依据补偿高程面归算长度变形而选择的某一条子午线作为中央子午线。 即保持Hm不变， 比如，某测区相对参考椭球面的高程Hm=50
16、0m，为抵偿地面观测值向参考椭球面上归算的改正值，可得ym=80km，即选择与测区相距80km的子午线为中央子午线。,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 （四）具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系 投影的中央子午线选在测区的中央，地面观测值归算到测区平均高程面上，按高斯正形投影计算平面直角坐标。 这种方法是综合二、三两种坐标系长处的一种任意高斯正形投影计算平面直角坐标，因而能更有效地实现两种长度变形改正的补偿。,5.2 国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择 （五）假定平面直角坐标 当测区控制范围较小时，可不进行方向和距离改正，直接把局部地球表面看作为平面，建立独立的平面直角坐标系。 这时，起算点坐标及起算方位角最好能与国家网或城市网联系，如联测困难，可自行测定边长和方位角，而起始点坐标
