工程测量第13章管道工程测量 34页

第八章城市地下工程施工测量§8-1管道工程施工测量管道是城镇、工矿企业设施的重要组成部分，管道工程主要包括给水、排水、燃气、暖气、电缆、输油管道以及各种化学液体等。管道工程施工测量在开工前的准备工作，除应熟悉图纸和现场情况，校核中线，定施工控制桩外，在引测水准点时，应同时校测现有管道出入口和与本线交叉管线的高程，若与设计图上数据不符时，要及时和设计单位研究解决。\n一、槽口放线沿地表敷设的管道，在开挖施工前需要将槽口边线在地面标定出来，这项工作称为槽口放线。1.横断面比较平坦时设中线到开挖边线的距离为B（称为槽口半宽），则槽口宽度2B可按下式计算:2B=2b＋2m·h\n2.横断面高度变化较大时中线两侧槽口宽度不一致，如果沟槽开挖较深，常需变坡分级开挖，开槽宽度为B＝B1＋B2;B1=b+m1h1+m3h3+cB2=b+m2h2+m3h3+c当地面横断面坡度较陡时，槽口放线一般采用试算法。p点到槽底的高差为h′＝h+Δh。则边桩到中线的水平距离为\n二、坡度控制标志的测设(一)坡度板法坡度板法是控制中线和构筑物的位置，并掌握管道设计高程的常用方法，一般采用跨槽埋设。1.设置坡度板坡度板应根据工程进度要求及时埋设，当槽深在2.5m以内时，应于开槽前在槽上口每隔10～15m埋设一块。\n2.投测中线坡度板埋好后用经纬仪将管道中心线投测到板顶面，并钉中线钉，如图所示。各板上的中线钉连线即为管道的中线方向。在中线钉或其连线上悬挂垂球，即可将中线位置投影到管沟内。\n3.测设坡度钉为了控制管道的埋深，还应在坡度板上测设出高程标志──坡度钉，以便施工时掌握槽底和基础面施工高程。在坡度板上中心钉的一侧钉一块高程板，高程板侧面测设一个无头钉，称为坡度钉，使各坡度钉的连线平行管道设计坡度线，并距槽底设计高程为一整分米数，称为下返数，利用这条线来控制管道坡度和高程。\n首先根据施工场地附近水准点，测定各坡度板顶面的高程H板顶。然后根据管底设计标高H管底和预先确定的下返数c，计算每个板顶应向下或向上的调整数δ，根据δ值在高程板上钉设坡度钉，使之到管底设计标高的垂距为下返数c。δ＝c－（H板顶－H管底）当δ为“＋”时，自坡度板顶向上调整，反之向下调整，并钉坡度钉。上图中，δ＝2.000－(49.532－47.380)＝－0.152米，自坡度板顶向下量取0.152米钉坡度钉。\n(二)平行轴腰桩法对于管径较小、坡度较大、精度要求比较低的管道，施工测量时常采用平行轴腰桩法控制管道的中线和坡度。管道沟槽开挖之前,在中线一侧或两侧设置一排平行于管道中线的轴线桩,桩位应落在开挖槽边线外，如图中A，平行轴线离管道中心线为a，各桩间距以10～20m。为了控制管底高程，在槽沟坡上（距槽底约1m左右），打一排与平行轴线上相对应的桩B，这排桩称为腰桩，在腰桩上钉一小钉,并用水准仪测出各腰桩上小钉的高程。小钉高程与该处沟底设计高程之差h即为下返数。施工时只需用水准尺或钢尺量取小钉到槽底的距离，并与下返数相比便可检查槽底是否挖到管底设计高程了，如图所示。\n\n三、顶管施工测量1．顶管施工技术及测量工作在管道穿越铁路、公路、河流或建筑物时，由于不能或不允许开槽施工，常采用顶管施工方法。在市政建设工程的施工中,对埋设于地下的管网工程，要求施工时应减少对道路交通、周边构筑物以及周边居民的影响。由于顶管施工是一种非开挖敷设地下管道的施工技术，所以在城市管网工程施工中被广泛采用。所谓顶管施工，就是借助主顶油缸的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。\n顶管施工\n\n在顶管施工中，由于机头和其后的管道始终处于运动状态，不能通过在管道内设置测站的方法来测定机头的准确位置，必须设置一条平行(或重合)于管道中心线且不受机头及管道运动影响的标志线（也称方向线），施工人员可以依据此标志线，随时确定机头的位置，指引顶管机掘进，确保管道实际中心线与设计中心线重合或偏差在允许的范围内。因此，顶管施工测量的重要工作之一就是设置这样的标志线。另外，为了进行高程控制，还需要在顶管坑口附近设置施工水准点，以将地面高程传递到坑内。\n顶管坑内的中线是施工控制基准线，顶管施工测量的重要工作是将地表中线投影到顶管坑内。中线投影前，必须在地面上以较高的精度测设工作坑和接收坑中心点，其连线则为地表中线。然后以中心点为依据，在工作坑及接收坑地表测设中线桩（骑马桩）。根据中线桩将地表中线投影到坑内，作为管道顶进和顶管纠偏的依据。\n2．顶管坑中心桩测设与施工水准点引测根据设计给定的顶管坑中心桩位置，用全站仪精确测设工作坑与接收坑的中心桩位置。如图中A、B两点。由于顶管坑开挖，中心桩将被挖掉，为了恢复中心桩以及向坑内投影中心线，需要以十字线形式测设中线桩，如图中P1、P2、P3、P4等点。各中线桩距中心点的距离视坑口大小而定，一般为20m。\n3．中线投影（1）经纬仪投点法当顶管坑深度较小时，可以用经纬仪直接把地面上的中线方向投影到顶管坑内，实现中线投影。如图所示，在中线桩点P1点安置经纬仪，以中线桩点P2为后视点（定向点），用正倒镜（盘左盘右）方式，在顶管坑内底面测设C点，并进行点位标定。此点用于安置经纬仪或激光经纬仪，一般需要设置专用的仪器观测墩或专用支架。\n（2）悬挂垂线投点法当顶管坑深度较大时，通过在管道设计中线所在的铅垂面内悬挂垂线，然后在顶管坑内用2台经纬仪把垂线点投影到坑底，完成中线投影。首先在顶管坑上搭建支架，悬挂细钢丝Q1及Q2，用经纬仪调整钢丝位置，使其位于管道设计中线上。钢丝下端挂重锤，在顶管坑内安置2台经纬仪，对Q1钢丝进行投点得Ｃ点。在Ｃ点架设经纬仪，后视Q2钢丝，在坑壁上投点Ｄ点，该点用于定向。\n5．高程传递当顶管坑深度较小时，可用水准尺将高程传递到坑内，当顶管坑深度较大时，可采用钢尺传递高程方法。6．管道顶进测量管道顶进测量一般采用经纬仪与水准仪结合使用，经纬仪控制顶管中线偏差，水准仪控制高程偏差。水准仪和经纬仪固定在工作坑后端的钢制仪器架上。测量时，在机头前端设有一块测量靶，靶上绘制小间隔的方格网，根据仪器测量结果确定机头的偏差方向及大小。\n§8－2隧道工程施工测量一、隧道施工测量洞口点的测量与进洞点的标定◆施工单位在施工前必须把设计单位提交的全线控制点进行复测。◆施工单位首先要布设洞口点，洞口点是向洞内引伸导线的起算点，也是洞口及其附近地段施工放样的依据，有时可延用到隧道贯通。◆洞口点的选择应该：(1)便于观测、保存和不受施工影响；(2)洞口点到洞口不宜太远，连接导数应不超过3个；(3)洞口点标石深度，在无冻土地区不小于0.6m，在冻土地区标石要埋在冻结线以下；(4)为了使洞口点免受损坏，在点的周围宜设保护桩和栅栏或刺网。\n1．洞口点的布设洞口点应尽可能纳入为施工区布设的三角网或导线网的主网上，并采用相同精度观测、整体平差，以保证洞口点有足够的精度。因洞口点所处位置受地形、地物条件限制或受到施工条件的影响这时可在主网与洞口点间设支导线联接。当隧道工程较大时，尤其有长距离隧道贯通，最好利用全球定位系统(GPS)测设洞口点，不但精度高，而且稳定可靠。利用GPS卫星定位测量测设洞口点时，洞口点的点位应满足GPS观测要求。\n2．标定进洞点和掘进方向隧道的进洞点，通常也称隧道的开切点，也就是隧道由此往前掘进。进洞点利用设计坐标和洞口点的坐标，采用全站仪或经纬仪，通过极坐标法标定。为了保证进洞点的标定精度，一般需要标定两次或换另外一位测量员标定。如果两次标定的误差在允许范围内，方可确定进洞点位置A。进洞点标定后，在A点架设仪器，后视洞口点Ⅰ，测设水平角βA，视准轴方向即为掘进方向。为了使用方便，可在视线上打3个木桩，并用铁钉连成一直线，以备检核时使用，同时可指示隧道的掘进。如图所示。\n\n二、中线测量◆中线测量是隧道施工过程中一项经常性的工作，是保障隧道按设计要求施工的重要环节。◆根据施工方法、断面开挖的宽度以及曲线设计半径大小等不同，中线测设的方法可有不同的选择。◆由于洞口施工方法的特殊性，中线分临时中线和永久中线。当隧道掘进20m左右，就要对临时中线点进行重新检查标定，检查符合要求后，标定永久中线。◆临时中线在掘进时期用于临时标定中线的位置，在局部范围临时传递中线方向和里程；并作为衬砌时永久建筑物放样的依据。◆永久中线的功能：在有洞内控制导线的隧道内，作为标定中线位置和在局部范围内向前延伸中线的依据；确定衬砌用的临时中线点，同时也是永久性建筑定位(放样)的基础。\n1．直线隧道的中线测设隧道中线是指导隧道正确掘进、保证建筑物正确修建、保证隧道贯通的基础。直线隧道的中线测设通常采用经纬仪正倒镜法、目测法和激光指向仪导向法等。(1).经纬仪正倒镜法隧道在施工过程中，每掘进30m左右，就应延设一组中线点，以保证最前面的一个中线点至掘进工作面的距离不超过40m，如图所示，在B点安置仪器，后视A点定向。根据指向角，直线隧道指向角通常为180°，采用正倒镜法测设一组中线点C、1、2三点，如正倒镜测设的两点不重合，取其中点作为中线点。\n(2).激光指向仪导向法隧道掘进采用激光指向仪导向，既提高了工效，也适应隧道掘进的机械化的需要，如图所示。目前我国采用的激光指向仪器基本上都是氦氖激光指向仪。\n2．曲线隧道的中线测设曲线隧道的中线是弯曲的，无法像直线隧道那样直接标出中线，而只能在一定范围内以直代曲，即用分段的弦线来代替分段的圆弧线，用内接折线来代替整个圆曲线，并在实地标设这些圆曲线来指示隧道的掘进方向。测设方法很多，这里只介绍经纬仪弦线法。起点A和终点B处的转向角为α，分段弦线的长度可以是相同的，也可以是不相同的。\n①测设要素计算首先要确定合理的弦线长度l，使得转折点尽量少，弦两端能通视且便于施工。一般先绘比例尺1:100或1:50的大样图，在图上确定段的划分方案，也可以采用公式估算弦线长度，其中S为隧道上宽的一半。起点、终点处的转向角为：中间各弦交点处的转角为：\n②实地测设如图所示，当隧道掘进到曲线起始点位置A后，先标出A点，然后在A点安置经纬仪，后视直线隧道中线点M，测设转向角βA，，即可给出弦A1的方向。由于曲线隧道尚未掘出，1号点无法标定，只能倒转望远镜，A1的反方向线上于隧道顶板标出中线点1′和1″，则1′、1″、A三点组成一组中线点，指示A1段隧道的掘进方向。当隧道掘至1点位置后，再置经纬仪于A点，在A1方向上量取弦长l标出1点。然后将经纬仪置于1点，后视A点，拔转向角β1可标出12段隧道掘进方向。照此方法逐段标设下去，甚至弯道的终点B为止。\n三、断面测量及建筑放样1．开挖断面测量通过断面测量，达到开挖断面放样和检查开挖净空尺寸，并绘出断面图。(1)拱部断面起拱线拱部断面采用断面支距法测量，即自拱顶高程起，沿断面中线向下每隔0.5m量出外拱线的横向支距x左、x右，所有支距端点的连线为断面开挖的轮廓线。直线隧道两侧支距相等，曲线隧道内侧支距比外侧支距大2d。d为曲线隧道的线路中线至隧道中线的间距，如图所示。\n(2)墙部及底部断面放样和净空检查通常采用支距法测量。如图所示，曲线墙自起拱线高程起，沿断面中线向下每隔0.5m向左右两侧按设计宽度量支距，至轨顶高程为止；直墙自起拱线开始，沿中线向下每隔1m向左右两侧量支距，至轨顶高程为止。支距在标准图上查得，同样，曲线隧道内侧支距比外侧支距大2d。隧道底部设有仰拱时，仰拱断面的放样与检查，由断面中线起向左右每隔0.5m由轨顶高程向下量出设计的开挖深度，量测方法如图所示。\n四、竖井井筒施工测量竖井施工测量是竖井施工建设的重要环节，施工测量的主要任务是把建筑物、构筑物、管道、线路、设备等的特征点和特征线按设计要求标定到实地。在实际标定工作中，以井筒中心点、井筒十字中心线为基础进行。标定时所需要的数据，可在技术设计书中直接取得，也可根据设计给定的有关数据用解析法或图解法求得。竖井井筒中心就是竖井井筒水平断面的几何中心。通过井筒中心且互相垂直的两条方向线称为井筒十字中心线，其中一条与井筒提升中心线平行或重合，称为井筒主十字中线。通过井筒中心的铅垂线称为井筒中心线。竖井提升中线是一条通过提升中心且垂直于提升绞车主轴线的方向线。\n图井筒掘进和砌壁时的测量工作，是依据井筒十字中线基点和下列设计资料进行的：(1)井筒平面布置图、井筒水平断面图和沿每条十字中线作的纵剖面图；(2)井筒凿井设备布置图；(3)临时锁口框架及吊盘的平面图和断面图；(4)各水平的马头门、硐室施工图。\n1．竖井井筒锁口的标定圆形竖井井筒的施工，是根据标定的井筒中心点和井筒设计毛断面破土的，当下挖4～6m后，就要砌筑临时井壁和设置临时锁口，以固定井位。当施工方案规定不设临时锁口时，则掘进到永久锁口底部高程时，直接砌筑永久锁口。然后继续掘进，直至全井逐段掘砌完毕以。\n临时锁口的标定圆形井筒的临时锁口，一般采用圆形钢结构或八角形木质结构，如图所示。