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三维坐标测量在开挖测量中的技术探讨

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2018年08月27日浏览:733

  摘要:传统断面测量、放样方法要求仪器安置于所测断面上,速度慢,劳动强度大,难以适应水电工程施工的需要。为此本文结合水电开挖工程介绍一种快捷、实用的测量放样和断面测量方法,既能满足设计精度要求、施工进度要求,又能大幅度提高效率和减轻劳动强度。

  关键词:三维放样测量;断面测量;技术问题;方法和措施

  1.概述

  水电工程施工测量工作量大,特别是在开挖施工阶段,既要进行开挖轮廓放样测量,又要进行断面计量测量,且该阶段往往设计变更较多,更增加了测量的工作量。现在土石方施工的机械化程度越来越高,施工速度越来越快,要求测量工作快速准确,并且能很快地提供测量成果,而传统的测量方法已很难满足这样的要求,本文介绍的测量方法已在实际施工中得以成功应用,对解决以上问题很有借鉴作用。

  2.直线段边坡开挖线的放样

  2.1存在问题

  在土石方开挖工程中,有很大一部分的开挖轮廓都是直线,设计图纸一般都给出了开挖边坡坡比,以及某一高程面上距中轴线的宽度。在施工中有的测量人员不懂得如何进行这种情况下的测量方法,要么只考虑了宽度而忽略了坡度,或者只考虑了坡度而忽略了宽度,按这种放样数据进行施工,必然难以满足设计要求,最后的结果将是返工,给施工方造成重大的经济损失。

  2.2解决问题的方法

  对这种直线段既带边坡又带距中轴线的宽度的放样测量,实际只需将各控制点的测图坐标换算成需放样的以中轴线为纵轴、垂直于该直线的线为横轴的坐标系下的施工坐标即可。因为设计给出的数据都是相对数据,所以根据三维测量坐标数据,在实际工程测量放样中,将测量仪器安置在任意控制点上,按公式(1)、(2)计算来控制放样的开挖边线位置,不论什么情况都不会发生问题。

  该点距中轴线的理论宽度:

  D=(H-H0)m+a(1)

  该点距中轴线的实测值与理论值之差:

  △d=E±D(2)

  (2)式中的“+”、“-”号视点的位置而定,测点在中轴线左侧取“-”号,在右侧时取“+”号。式中各符号的意义:D为该点距中轴线的理论宽度;H为该点的实测高程;H0为该点建基面上高程(由设计给出);m为该点设计坡比;a为该点设计底部宽度;△d为该点距中轴线实测宽度与理论宽度之差;E为该点处距中轴线的实测宽度。

  在实际放样中,只需按(2)式控制,由测站人员指挥立尺(镜)人在垂直于中轴线上移动,直到D=E为止,则该点的位置就是既满足设计坡比要求又满足设计底宽要求的开挖边线位置,或在某一允许值范围内。

  3.曲线段边坡开挖的放样

  3.1存在问题

  对曲线的放样,在很多书籍、文献中都有介绍,但这些都是基于平面问题的施工放样,在实际施工中,特别是水利水电工程,点与点高差可在几十上百米之间,放样不可能是平面,大部分是要基于三维坐标问题考虑放样方法。

  3.2解决问题的方法

  在开挖平面图中,曲线段与直线段一样,设计都给出了相应的参数,如曲线的圆心坐标(x0,y0)、圆心角(θ)、半径(R)等,在某一成型高程面的半径大部分需要测量人员自己解析出来。与直线段相类似,首先将各控制点、曲线圆心点、拐点(曲线段与直线段结合点)测图坐标(xi,yi)换算为施工坐标(xi″,yi″),在放样测量前先在室内计算好除圆心外各拐点的桩号和偏轴距(当曲线的放样边缘线是与中轴线平行的则只需计算偏轴距,放样边缘线是垂直中轴线的则只需计算桩号,究竟是平行还是垂直中轴线从开挖平面图中就可能确定)等曲线放样范围数据。在实际工程测量放样中,将测量仪器安置在任意控制点上,按公式(3)、(4)、(5)计算来控制曲线段放样边线位置,非常方便。

  该点距曲线圆心的理论半径值:

  R=(H-H0)m+r(3)

  该点距曲线圆心的实测半径值:

  (4)

  该点距中轴线的实测值与理论值之差:

  △r=R?-R(5)

  式中R为该点距曲线圆心的理论半径;R?为该点距曲线圆心的实测半径;H为该点的实测高程;H0为该点要开开挖到某一高程面上设计高程;m为该点处的设计坡比;r为圆心至开挖坡脚线距离:△r该点测距理论半径与实测半径之差;xi″、yi″为该点的实测坐标x0″、y0″为曲线圆心点坐标。

  按照(3)、(4)两式计算,在实际放样中,先将要放样的某一高程面上的曲线边桩点平面位置在地面测设出来(此仅仅是个标示范围的作用),然后只需按(5)式控制,由测站人员指挥立尺(镜)人在曲线范围上移动,直到R=R?、及桩号或偏轴距与设计一致为止,则该点的位置就是既满足设计坡比要求又满足设计底宽要求的开挖边线位置,或在某一允许差值范围内。

  4.计量横断面的测量和放样

  3.1存在问题

  计量断面测量不仅要检查开挖断面是否满足设计要求,而且还要为经营结算提供计量依据,其外业和内业工作量都较大,外业测量成果出不来,内业工作无法进行。一般的断面测量方法是把仪器安置于所测断面上逐个断面地测,速度慢,劳动强度大。

  3.2解决问题方法

  计量横断面的测量和放样与前述的的两种放样方法类似,同样是先将各控制点测图坐标换算为施工坐标系坐标,在进行断面测量时将测量仪器安置在任意控制点上进行任意断面的测量。测量仪器如果是经纬仪配合测距仪或经纬测距法,则应按相应的坐标计算公式计算出所测点的三维坐标,全站仪就不用另外计算,根据三维坐标数据只需控制标尺(或棱镜)处所测桩号断面上,或在某一充许差值范围内。采用这种方法进行计量断层的测量给测量人员带来很大方便。

  5.结束语

  本文介绍的测量方法改进了传统的施工测量放样方法,简便易行,可靠实用,快速高效,可以在满足测量精度要求的条件下,大大提高施工测量放样的速度,放样、断面测量可同时进行,可大大减轻测量人员的劳动强度,完全能满足现在越来越快速的施工。

  作者简介:吴晓(1964-),女,安徽棕阳人,汉族,工程师,现从事工程管理工作。关新宏(1976-),男,黑龙江省海林市人,满族,工程师,现从事工程管理工作。


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