1GaoSuGongLu精密工程測量SACE2§2.1周密工程把握網的布設原則§2.2周密工程把握點的測量標志§2.3幾種典型的周密工程測量把握網2周密工程測量把握網3周密工程把握網的作用是在工程施工前(設計階段)、施工中(施工階段)以及施工后(竣工運營階段)的各個不同的階段對被測量(放樣)點、線和面供給牢靠的測量基準。為了按設計所要求的精度在大范圍內將大型周密工程建筑及其構件和設備統一在一個工藝流程之中并測設到設計位置，同時對設備進展調校、檢核測量、竣工測量以及運營期間的變形監測，必需建立測量把握網。2.1周密工程把握網的布設原則4先進展網的優化設計,通常要同時涉及到精度、牢靠性和靈敏度指標;要求盡可能地進展多余觀測,以增加網的內部牢靠性;對于承受GPS布網,留意地面觀測條件,并且承受周密星歷解算基線;盡量不承受單純的GPS網,將GPS網與邊角網同時聯合解算是一個不錯的選擇周密工程測量把握網在很多方面有別于國家大地測量和常規工程測量把握網。首先表現在把握網的設計上需要定期對網進展檢測，以考察所埋設的有可能發生變動的把握點是否穩定。2.1周密工程把握網的布設原則52.1周密工程把握網的布設原則分類周密工程測量把握網可以分為施工測量把握網、安裝測量把握網和變形監測網。施工測量把握網和變形監測網的布網原則與一般的工測專用把握網相像，但通常布設成邊角網、GPS網，具有充分的多余觀測和足夠好的圖形強度。如高能粒子的地面把握網，高速磁浮鐵路的把握網等。對把握網承受周密的光學或電子經緯儀測角，用高精度的光電測距儀測距。安裝測量把握網與一般施工安裝測量把握網既有一樣之處，又有很多不同的特點。建立這類把握網既要承受大地測量的方法和儀器，又要承受機械制造和計量學的方法和儀器。62.1周密工程把握網的布設原則原則把握網的大小、圖形主要取決于工程的外形、規模和施工方法，以確保工程施工和變形監的需要周密工程把握網是為工程效勞的，必要具備必要的精度把握網投影面的選擇應滿足把握點坐標反算要求把握點點位設置要穩定牢靠每一個把握點至少能與一個以上的把握點通視要建立強制歸心裝置充分利用高精度的測量儀器把握網點位的選擇應重點考慮工程的需要和使用便利72.2周密工程把握點的測量標志周密工程測量中承受的各種測量標志，大致可分為平面點、高程點、平面一高程點(簡稱平高點)。按其用途它們可以是施工安裝測量把握網的把握點、用以表示設備物理或幾何軸線的設備點、變形觀測的基準點和觀測點。各種標志的作用不同，其相應的構造和特點亦不一樣。各類測量把握點不僅是施工、安裝測量的依據，而且也是區域性地殼形變、建筑物及其根底變形觀測、設備定位調校的依據。由于設備定位的高精度，對其穩定性也提出了相應的高要求。為保證把握點的穩定性，對它們的標石埋設深度、標志本身的構造也提出了相應的要求。8影響深埋標志穩定性的主要因素包括如下三方面:根底荷載的變化、地層溫度的變化和地下水位的變化。①根底荷載的變化的影響依據土力學學問，由于荷載的變化而引起把握點的沉陷量可以用下式進展近似估算：式中：n—計算沉陷時的分層數；Pi—作用于對應土層的附加壓力〔可按Pi=0.2P0i計算，P0i為相應層的自然壓力〕；Ei—該土層的彈性摸量；Hi—該土層的厚度；βi—與孔隙比和壓應力有關的修正系數，可由試驗數據分析求得。2.2周密工程把握點的測量標志9②地層溫度變化的影響地層溫度變化對把握點穩定性的影響可以依據地層內的熱力狀態來確定。一般認為，各深度層的溫度變化周期是不變的，且溫度變化的幅度隨深度的增加而減弱。在自然條件下，地層溫度變化的幅度可用下式進展近似計算：

式中：a—深度為H處的溫度變化幅度；A—大氣溫度的年變化幅度；T—溫度變化的周期，以秒為單位；K—地層土壤〔或巖石〕的導熱系數；H—深度。10③地下水位的變化的影響地下水位的變化往往使土壤的物理狀態發生轉變，在水位下降時，土壤被密實；水位上升時，土壤將被擴松。而地下水位的變化引起把握點在垂直方向上變化的近似值△S可由下式計算：

式中：h—地下水位的變化值；△P—水位變化而引起的壓力變化值當h=1.0m時，△P約為0.1kg/cm2；E—土層的彈性摸量。11

(1)倒錘構造的深埋平面標志如右圖，主要構造有十字標志、錨塊、浮筒、浮子、不銹鋼絲、疼惜管等組成。我國北京正負電子對撞機工程，〔BEPC〕的建設中承受了這種倒錘作為地面首級把握網點。在CERN質子工程的建設中，也曾承受類似構造的倒錘作為爭論各不同深度地層穩定性的把握點和觀測點。下面結合不同用途和類型，列舉幾種在周密工程測量中常見的主要標志。周密工程把握點的測量標志12〔2〕將固定在底層的把握點標志中心利用光線投射到標志頂面上來，以代替倒錘標志中的倒錘線。見圖周密工程把握點的測量標志13〔3〕雙金屬桿標主要作為水準測量的把握點。制作時一般承受鋼管和鋁管，由于兩種金屬的熱膨脹系數不同〔差異較大〕，依據溫度變化對兩種金屬管長度產生不同影響，可求得標志頭由于管長變化后得高程。周密工程把握點的測量標志14設兩種金屬得熱膨脹系數分別為α1、α2兩管初始長度為l0,當溫度變化△t后，兩管的長度變化量分別為：

其差值為：該值可由兩管頂部的標尺測得。將以上公式變化得：

所以，可依據兩管的長度變化量隨時計算出標志的高度變化量。

周密工程把握點的測量標志15由此可以看出。利用深埋雙金屬標不需要測定溫度〔也不宜測定〕，僅依據兩標志頭的高差變化量δ即可求出鋼管和鋁管標志頭高程的改正數。在掩蓋層較厚的地區，雙金屬管的長度將隨著埋設深度的增加而增加，由于自重的影響，不僅增加了根底的負荷，而且也將使金屬管產生不規章的彎曲而引起附加變形。為了抑制這種缺點，可將雙金屬桿標改為雙金屬絲標，這種標志同樣利用了雙金屬桿標的根本原理抑制了溫度變化對標點高程的影響，僅對其構造進展了改進。周密工程把握點的測量標志16如以以下圖：利用杠桿千分表可以指示出因溫度變化而引起兩鋼絲的伸長差值。為觀測需要可以在不同高度層設置微型水準尺。

除上述把握點標志外，另外還有如基巖標、山峒標等高程標志.周密工程把握點的測量標志172.3幾種典型的周密工程把握網—施工把握網一、概述以高能物理粒子工程的地面把握網為例。高能物理粒子工程一般都位于地下隧道內，地下隧道中測量工作主要包括：—用經緯儀和陀螺經緯儀導線進展隧道定向；—建立安裝測量把握網；—安裝電磁鐵及附屬設備；—確定把握網點及設置在設備上的標志點在各期的變形量，用以進展設備的調校。以上的測量工作都是以地面把握網為根底的。1819二、地下隧道地面把握網布設的主要特點1、地面把握網的作用是指導地下隧道開挖，建立地下安裝測量把握網，并對其進展定期檢核。2、把握點的觀測墩要埋設對于儀器、覘牌及反射鏡都通用的強制對中裝置；3、要對所選的儀器進展檢驗核試驗爭論，以確定其精度；4、承受模擬法進展設計網的診斷核優化設計；5、比較實測平差結果核模擬計算結果；6、將地面把握網的坐標傳遞到隧道內，并計算投點精度。—施工把握網20三、歐洲原子核爭論中心〔CERN〕的大型環形質子同步工程〔SPS〕的布網SPS的地面把握網如以下圖，SPS的圓環直徑約為2.2km，圓環分為6段，在地面上設立301～306共6個把握點，通過6個豎井傳遞坐標。—施工把握網21把握網要與原先為把握穿插存儲環工程〔IBR〕所建立的網相連接。由于受地形起伏、通視以及自然疼惜等因素的限制，在豎井四周設立了臨時把握點來放樣豎井點。地面把握網承受T3經緯儀測角地面把握網承受T3經緯儀測角，用MA100和Geodolite兩種電磁波測距儀測距，對測距儀在500m和1500m的基線場進展檢定，并作了大量試驗測量，最終確定出它們的精度為：MA100——0.5mm＋1.1PPmGeodolite——0.3mm＋1.2PPm—施工把握網22在隧道開挖和襯砌不同階段進展了把握網的多期觀測，承受間接平差得最大點位誤差橢圓的長半軸不超過1.8mm。由最終一次測量所得的這一精度為±1.3mm。將豎井點坐標投影到隧道內時，投點深度為23m到62m。承受垂線法、垂直投影望遠鏡和周密投點儀(WildGlQ)三種方法和儀器，實踐閱歷說明，包括聯系測量在內，投點精度在1mm以內，洞內把握點的精度由地面把握點的精度和投點精度計算，平均點位中誤差為±1.3mm。SPS的隧道全長約6911m，從六個豎井同時進開放挖，承受陀螺經緯儀導線，每32m埋設一測量標志，用銦瓦線尺量距，計算出各點坐標，用激光定向儀指導開挖方向，隧道貫穿后用測角導線進展檢核。

—施工把握網23安裝測量把握網直接用于設備的安裝，它即與施工測量把握網有直接聯系，又與工程運營期間的變形監測網有親切的關系，三種把握網必需有公共點。本節結合具體工程介紹安裝測量把握網的類型及特點。安裝測量把握網可分三種典型的布網方案：——直伸型把握網——中心輻射環形把握網——直伸環形把握網2.3幾種典型的周密工程把握網—安裝把握網24——安裝測量把握網直線型的周密工程很多，如大型導軌、高能粒子工程中的直線及科學試驗廊道、高速磁浮鐵路工程等。為這類工程所進展的周密基準線測量構成了周密工程測量的重要內容。一、直伸型把握網用于直線型建筑物的放樣安裝以及檢核、監測，這種網是最簡潔又最合理的布網形式。在工程測量學中，我們已經接觸了不少關于道路、橋梁、大壩等工程的把握測量工作，在周密工程測量中所不同的是要求以更高的精度來放樣一條軸線，使安裝在直線上的工藝設備的橫向精度到達±0.02～0.5mm。25直伸型把握網的布設：直伸型把握網的布設特殊簡潔，一般由兩條平行的基準線組成，其中一條為根本基準線，一條為幫助基準線〔見圖1〕。在基準線上每隔確定的距離埋設標石，兩條基準線可以布設在同一高程面內，也可以布設在不同高程的同一鉛垂面內，根本基準線或者位于設備中心線上或者與設備中心線平行。基準線的兩個端點須是深埋的永久性固定點，否則應保持與永久性固定點進展聯測。——安裝測量把握網26——安裝測量把握網除了由基準線構成的直伸型把握網外，還有直伸導線、直伸線型鎖等網型〔見圖2〕。27二、中心輻射環形把握網由單三角形構成的中心環形網，如圖3為中心八邊形網，O為環形建筑物的中心并作為平差的基準點，把握點均勻分布在半徑為R的圓周上，構成正多邊形。——安裝測量把握網28這種網形的幾何圖形簡潔，點位精度均勻。歐洲原子核爭論中心〔CERN〕的質子同步〔SPS〕，德國漢堡德電子同步加速〔DESY〕，美國的巴塔維亞質子以及前蘇聯的“PATTH-600”射電望遠鏡、普爾科法射電望遠鏡、埃列溫電子同步等大型周密工程，都承受了這種布網方案。——安裝測量把握網29——安裝測量把握網假設對把握網僅僅用銦瓦線尺量測徑向邊和環邊，那么，整個網只有一個多余觀測，構成一個中心閉合條件：

其中n為輻射半徑條數，V為改正數，系數a和閉合差W為：

式中，θ為按邊長計算的中心角。平差后的邊長的精度提高甚微。設Si和Ri的量邊精度相等且為ms，當n=8時,，

30為了提高徑向邊長的精度和網的牢靠性，實行邊角同測的方法。在初期只對把握網進展平差，然后由平差后的點用極坐標法放樣和測量安置在電磁鐵嵌合軸套上的標志。隨著儀器和方法的改進，在后期對這種布網的觀測方案作了假設干改進，從而提高了工藝設備在所要求方向上的精度。——安裝測量把握網31三、直伸環形把握網與中心環形輻射把握網不同，該網不在環形建筑物的幾何中心設點，開挖徑向測量隧道直接量測徑向邊，而是直接圍繞環形建筑布設直伸環形把握網，這是現代大型環形工程最常承受的方案。這是由于環形的半徑愈大，開挖隧道的費用則愈大。此外，由于測量方法和儀器的改進，即使對于半徑較小的工程，承受這種布網方案同樣能到達所要求的精度。從構圖來看，直伸環形把握網包括三種形式：即：測角直伸三角形環形網；測高直伸三角形環形網；大地四邊形環形網。——安裝測量把握網32〔1〕在直伸三角形環形網中，環形隧道及構網元素，如以以下圖所示：

r1、r2、r分別為隧道內壁、外壁和平均半徑；b—隧道凈寬；δ—把握點及測量方向線離壁的距離；S1—等腰三角形的腰長；S2—等腰三角形的底邊長；h—等腰三角形底邊上的高。——安裝測量把握網33半徑r、n，δ、b設計量，推算量S1、S2、h在對各幾何量進展選擇或作方案設計時，由量可以依據以下公式計算其它的量：——安裝測量把握網34測量工程師在隧道尺寸設計中起重要作用，其中的一些幾何量是依據總體設計圖得到，對于壁距δ確實定和S1、S2的選擇，測量工程師要提出意見，一經確定，則要依據三角形的高和邊長特地制作確定長度的銦瓦線尺和桿尺，同時還要考慮它們的鑒定設備。——安裝測量把握網35〔2〕測角直伸三角網〔如以以下圖〕在環形網的每個三角形中，設觀測了三條邊和轉角A，測角中誤差為mβ，測邊中誤差為ms，三角形中存在一個圖形條件，通過平差可得轉角平差值。設m∠A=mβ=±1″.0ms1=±40μm,ms2=±60μm,∠A=170°，S1=24.4m可得：m∠A(平差)=±0.99mβ即測量底邊S2對提高轉角的精度幾乎不起作用。故這種環形網根本不承受。——安裝測量把握網36〔3〕測高直伸三角形環形網這種網是在每個轉點上量測重疊三角形的兩條底邊、兩條腰和一個高。由于假設測量三角形的全部邊和角而不測高，不僅精度沒有前者高，而且由于調焦誤差及旁折光的影響，測角精度亦很難保證。——安裝測量把握網37下面爭論測高環形網的精度狀況設測邊、測高精度相等且為ms，解三角形，可由三邊