2022年工程測量實驗報告

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3 前言： PAGEREF _Toc3 h 2 HYPERLINK l _Toc4 一、實習目的 PAGEREF _Toc4 h 3 HYPERLINK l _Toc5 二、實習內(nèi)容 PAGEREF _Toc5 h 3 HYPERLINK l _Toc6 2.1三門峽實習 PAGEREF _Toc6 h 3 HYPERLINK l _Toc7 2.1.1參觀三門峽大壩展覽廳 PAGEREF _Toc7 h 3 HYPERLINK l _Toc8 2.1.2大壩控制室 PAGEREF _Toc8 h 4 HYPERLINK l

2、 _Toc9 2.1.3大壩廊道 PAGEREF _Toc9 h 4 HYPERLINK l _Toc0 2.1.4三門峽水文站 PAGEREF _Toc0 h 5 HYPERLINK l _Toc1 2.1.5三門峽水文局測量專家傳授經(jīng)驗 PAGEREF _Toc1 h 5 HYPERLINK l _Toc2 2.2參觀南水北調(diào)中線工程實習 PAGEREF _Toc2 h 5 HYPERLINK l _Toc3 2.2.1穿黃隧道 PAGEREF _Toc3 h 5 HYPERLINK l _Toc4 2.2.2倒虹吸工程和扭曲面施工原理 PAGEREF _Toc4 h 7 HYPERLIN

3、K l _Toc5 2.3參觀京石武高鐵實習 PAGEREF _Toc5 h 8 HYPERLINK l _Toc6 三、回答題 PAGEREF _Toc6 h 9 HYPERLINK l _Toc7 結(jié)語： PAGEREF _Toc7 h 10前言：工程測量學是研究地球空間(地面、地下、水下、空中)中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設(shè)實現(xiàn)的理論方法和技術(shù)的一門應用性學科。經(jīng)過一學期的學習，我們已經(jīng)基本掌握了理論知識，但是還需要通過實踐來提高自己對知識的理解和運用。工程測量實習，是我們測繪工程專業(yè)一門基本的必修專業(yè)實踐課之一，也是我們大學期間最后一個大型實習，它對我們學測繪工程專業(yè)的學

4、生來說，十分的重要。此次實習為期三個星期，主要以參觀學習為主，即通過對大型工程的參觀學習，體會測量工作的基本原則：“從整體到局部”、“先控制后碎部”、“前一步工作未作檢核不進行下一步工作”等原則以及一些測量方法和特殊測量儀器如何在工程中運用等。因此，這次實習對即將畢業(yè)的我們，有極大的幫助。我們要把握住這次珍貴的實習機會，在有限的機會下創(chuàng)造最大的知識收益。通過測量實習這個平臺，增加我們的閱歷、改善我們的思維結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)相互合作精神等。 本次實習由王老師、張老師親自帶隊指導，實習分為三段：參觀三門峽大壩、參觀南水北調(diào)水利樞紐工程和參觀鄭州郊區(qū)京石武高速鐵路。學生需要在實習前，主動學習相關(guān)專業(yè)知識；在

5、實習中，認真聽專家講解，認真思考，結(jié)合專業(yè)知識領(lǐng)悟；在實習后，認真總結(jié)，體會。我們要端正自身態(tài)度，配合老師，完成實習任務，達到實習要求與目的！一、實習目的本次實習是工程測量學課程的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，通過對三門峽大壩、南水北調(diào)水利樞紐工程和鄭州郊區(qū)高鐵的參觀實習，達到以下目的： 1、了解大型水利水電樞紐工程的總體布局，以及大型工程在規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)和運營管理階段的測量工作，加深對課堂教學內(nèi)容的理解； 2、對施工控制網(wǎng)的布設(shè)、施工期的施工測量、水利樞紐工程特別是大壩的外部和內(nèi)部變形觀測與數(shù)據(jù)處理等有更深刻的認識； 3、結(jié)合大型工程建設(shè)進行愛國主義教育和集體主義教育, 樹立熱愛測繪工程專業(yè)的思想

6、，加強對測繪工作的事業(yè)心和責任感。二、實習內(nèi)容2.1三門峽實習三門峽實習由以下幾部分部分組成：參觀三門峽大壩展覽廳、大壩控制室、大壩廊道、三門峽水文站和三門峽水文局測量專家傳授經(jīng)驗。2.1.1參觀三門峽大壩展覽廳三門峽水利樞紐工程是黃河干流上的一座控制性樞紐工程，是新中國在黃河干流興建的第一座大壩，位于山西萬家寨水利樞紐下游，黃河小浪底水庫上游。樞紐主體工程為混凝土實體重力壩，最大壩高106 m，壩長7132 m，是一座防洪、防凌、灌溉、發(fā)電及城市供水等綜合利用的水利樞紐工程。該工程于1960年9月建成蓄水，由于庫區(qū)淤積嚴重，改為低水位敞泄“滯洪排沙”運用，并對樞紐工程進行一系列增建、改建，包

7、括增建左岸兩條直徑為11 m的泄洪洞；重新打開10孔3 m8 m(寬高)的導流底孔。由于改為低水頭運用發(fā)電，原發(fā)電引水鋼管也予以降低改建等。增建后的樞紐工程設(shè)計水位為335 m，校核水位為340 m。水庫采用“蓄清排渾”控制運用，即汛期水位一般不超過305m，非汛期發(fā)電水位一般不超過310 m，春灌、防凌限制水位不超過324326 m。2.1.2大壩控制室對大壩，測量方面非常重要的莫過于變形監(jiān)測，據(jù)了解; 三門峽大壩系統(tǒng)主要有壩體變形觀測系統(tǒng)、壩基揚壓力觀測系統(tǒng)、基巖變位觀測系統(tǒng)、左岸山體變形觀測系統(tǒng)、壩基沉陷觀測系統(tǒng)、繞壩滲流觀測系統(tǒng)、壩區(qū)強震觀測系統(tǒng)等七個子系統(tǒng)。但系統(tǒng)在運行過程中由于種種

8、原因，造成七個子系統(tǒng)中能正常運用的僅有壩體變形和壩基揚壓力觀測兩個子系統(tǒng)。2002年對這兩個子系統(tǒng)進行了升級改造，實現(xiàn)了觀測數(shù)據(jù)的自動采集。在控制室內(nèi)，專家也給我們演示了自動數(shù)據(jù)采集的過程。并指出雖然對大壩變形、滲流、裂縫等實現(xiàn)自動測量，但是對于GPS觀測點，水準線路，邊角網(wǎng)等還需人工觀測。對于不同問題，有不同軟件進行處理，對于自動采集的數(shù)據(jù)，利用回歸分析等方法進行處理后，有的還需要人工實地檢校2.1.3大壩廊道從大壩控制室出來后，就直接去了壩區(qū)，看到了奔騰咆哮的黃河，中流砥柱和張公島，又體驗了“一步跨兩省”后。下到60m的大壩壩底，并分兩撥進入廊道。在陰暗潮濕的廊道里，有多種監(jiān)測大壩水平位移

9、和垂直位移的監(jiān)測儀器和測量裝置，我們主要觀看了引張線和正倒垂。引張線是以一根繃緊的絲(如鋼絲)作為準直線，來監(jiān)測沿線各測點相對于該準直線的水平偏移的測量系統(tǒng)。這是一種直觀、簡便、可靠，且具有較高精度的水平位移監(jiān)測方法。人工觀測的引張線通常為一端固定，另一端通過滑輪懸掛重錘，以使引張線線體保持一定的張力。人工觀測前需檢查浮船的位置和鋼板尺與線體間隙，以確保線體處于完全自由的狀態(tài)。采用監(jiān)測自動化時，現(xiàn)場通常為無人值守，因此，除在測點安裝自動測量儀器外，還必須采用一定的措施來使線體在任何情況下均處于自由狀態(tài)。正垂線是在壩體的觀測井等的上部懸掛帶重錘的不銹鋼絲,在重錘的重力作用下,垂線穩(wěn)定時正好處于鉛

10、直狀態(tài)。將正垂線作為基準線,沿正垂線設(shè)置測點觀測壩體不同高程的水平位移即為壩體的撓度。倒垂線是將不銹鋼絲的下端錨固在壩基下的巖體深處,上端連接在壩頂支架上油箱的浮筒處,在浮筒的浮力作用下,垂線穩(wěn)定時正好處于鉛直狀態(tài),其余觀測方法與正垂線相同。正、倒垂線既可以實現(xiàn)水平位移監(jiān)測，又可實現(xiàn)混凝土壩的撓度觀測。2.1.4三門峽水文站三門峽水文站設(shè)立于1951年7月1日，前身是1919年3月設(shè)立的陜州水文站。基本水尺斷面位于三門峽水庫下游1350m處。據(jù)河源4439km，至河口1025km，據(jù)小浪底大壩約129km，控制黃河流域面積68.8萬km2。其既是三門峽水庫的出庫站，又是小浪底水庫的入庫站，為國

11、家重要水文站和重點報汛站，屬一類站。三門峽承擔著水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、水溫、水質(zhì)取樣等測報任務。其水位測量，通過HW-1000型非接觸式超聲波自記水位計進行觀測。2.1.5三門峽水文局測量專家傳授經(jīng)驗晚上，老師請來了三門峽水文局測量大隊的專家，給我們講授實際工作經(jīng)驗：主要從事黃河斷面的測量以及河道測量、控制點的引測，很少繪制地形圖。一般都是5km一個斷面，每個斷面有7-8km。對于河道測量，基本上都是采用GPS測量，相對水準儀而言，勞動強度非常小，工作比較輕松-這些都是測量大隊的縱向任務；大多數(shù)還是橫向任務，即以創(chuàng)收為主，比如為高速公路測量地形圖、進行土地調(diào)查等。2.2參觀南水北

12、調(diào)中線工程實習南水北調(diào)中線工程從丹江口水庫陶岔閘引水，經(jīng)長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿唐白河流域和黃淮海平原西部邊緣開挖渠道，在河南省鄭州市附近通過隧道穿過黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北上，自流到北京、天津。南水北調(diào)中線工程線路長，涉及測繪工程的技術(shù)難點也相對較多，如超長輸水線路施工坐標系的建立方法、各級施工測量的必要精度、坐標系間的轉(zhuǎn)換、高斯投影對施工測量的影響、國家水準點的穩(wěn)定分析以及建筑物控制網(wǎng)與渠線控制網(wǎng)連接處成果使用等的技術(shù)問題。此次參觀實習主要分為以下個幾個部分：參觀穿黃隧道、了解扭曲面和倒虹吸工程。2.2.1穿黃隧道南水北調(diào)中線穿黃工程是南水北調(diào)的關(guān)鍵性、控制性和標志性工程。工程

13、位于河南省鄭州市上游約30 km 處, 總長19. 3 km,由南岸明渠、南岸退水建筑物、進口建筑物、穿黃隧洞段、出口建筑物、北岸明渠、北岸新莽河倒虹吸、老莽河倒虹吸、北岸防護堤、南北岸跨渠建筑物和南岸孤柏嘴控導工程等組成。穿黃隧洞長4. 25 km, 雙洞平行布置, 兩洞中心線相距28 m, 單洞掘進直徑7. 0 m, 采用盾構(gòu)法施工。隧洞在距北岸豎井3 450m 處建有南岸豎井和南岸洞門鋼環(huán), 盾構(gòu)機在此出洞、檢修、更換刀片并二次始發(fā)。穿黃隧洞貫通要求是: 盾構(gòu)機中心從南岸鋼環(huán)幾何中心駛出為理想狀態(tài); 偏差小于50 mm, 可以保證止水效果, 盾構(gòu)機可以安全進洞; 偏差大于50 mm 小于

14、100mm , 盾構(gòu)機可以進洞但止水效果不能保證, 可能影響盾構(gòu)機安全?；诎踩紤], 設(shè)計要求隧洞貫通中誤差不大于50mm。穿黃隧洞施工控制測量可以分為3個部分: 地面控制網(wǎng)測量、豎井聯(lián)系測量、洞內(nèi)精密導線。貫通誤差包括橫向貫通誤差、縱向貫通誤差和垂直貫通誤差。來源于地面控制點測量誤差、豎井定向誤差、洞內(nèi)導線誤差、南岸洞門鋼環(huán)測量誤差、盾構(gòu)機導向系統(tǒng)誤差、盾構(gòu)機的姿態(tài)操作控制誤差等。高程誤差分為地面近井點誤差、豎井傳高誤差和洞內(nèi)水準誤差。3項中誤差的限差均按 10 mm 控制。地面控制網(wǎng)測量分兩部分:（1）穿黃工程施工控制網(wǎng)觀測, 即大網(wǎng)的觀測。控制網(wǎng)點包括# B 黃河南及原布設(shè)HS01 H

15、S10 等11座標。按C 級網(wǎng)精度進行觀測, 觀測兩個時段, 每個時段2. 5 h。水準觀測按二等水準觀測, 跨河水準采用雙過江組成閉合路線, 其中一條過江采用GPS測量法; 另一處采用小角法進行跨河水準測量。（2）加密控制網(wǎng)觀測, 即近井點獨立網(wǎng)觀測。施工單位加密控制點在%A、% B 標南北豎井進出口處共設(shè)置有11座標, 主要用于隧洞的定向和施工測量,是井下聯(lián)系測量控制起算點, 精度要求高。%A、% B 標豎井進出口處主要用于定向的8座加密控制點與起算點一起按獨立網(wǎng)觀測, 按優(yōu)于C 級GPS精度測量。豎井聯(lián)系測量采用聯(lián)系三角形法, 測角、測邊儀器采用兩臺TCA2003 全站儀, 豎井上下同時

16、觀測, 豎井內(nèi)懸掛2 3根0. 5 mm 高強鋼絲作為聯(lián)系三角形兩點。采用30 40 kg重錘和油桶作阻尼系統(tǒng)。進行聯(lián)系三角形測量時, 重復觀測數(shù)組。每組只將兩垂線位置稍加移動, 測量方法完全相同。由各組推算井下同一導線點之坐標和同一導線邊之坐標方位角。各組數(shù)值互差滿足限差規(guī)定時, 取各組的平均值作為該次測量的最后成果。豎井深約60m, 上下點高差測定采用銦鋼基線尺精密量距配合精密水準儀進行測量。洞內(nèi)精密導線測量采用導線網(wǎng), 為避免旁折光, 角度測量觀測前后的異側(cè)點, 同側(cè)點及近點加測測距邊,起閉于豎井聯(lián)系測量引出的兩條邊。對于儀器選擇，需要精密儀器：地面控制選用Leica 1230 GPS

17、接收機, 豎井聯(lián)系測量選用TCA2003全站儀, 高程測量儀器選用DNA03數(shù)字水準儀。2.2.2倒虹吸工程和扭曲面施工原理當渠道與道路或河溝高程接近，處于平面交叉時，需要修一建筑物，使水從路面或河溝下穿過，此建筑物通常叫做倒虹吸。倒虹吸主要有豎井式。這種形式施工簡便而且便于清除泥沙。倒虹吸有箱形和圓形兩種，我們所見到的穿黃隧道為圓形，最后見到的那個小型倒虹吸工程為箱型。一般水工建筑物進出口漸變段多為扭曲面，這也在我們參觀中得到了印證，下面我簡單介紹以下我了解到的扭曲面施工原理:圖一：線扭曲面平面示意(高程單位：m；長度單位：cm)圖一中各扭曲邊坡分塊的形狀，它們都具有以下幾何特性：(1)均由

18、4條輪即一條起坡線、一條坡肩線和兩條分縫線組成；(2)底部起坡線均在一條直線上，頂部坡肩線也在一條直線上；(3)扭坡分縫線(包括始末兩端的分縫線)的水平投影均與總干渠中心線垂直，中間兩條分縫線的端點C、D和E、F均為底部起坡線和頂部坡肩線的三分點；(4)扭坡第塊的末端輪廓線為一垂直線。前期工作：(1)以總干渠中心線扭曲面始端樁號為原點，建立三維坐標，水流方向為X軸，垂直水流方向為Y，軸，豎直方向為Z軸(2)計算邊坡扭曲面各控制點坐標。(3)計算扭曲面各分塊輪廓線長度。扭曲面展開的控制條件是：(1)各分塊的輪廓線長度保持不變；(2)第塊末端分縫線與底部起坡線的夾角保持不變而屏幕式展開方法的要點是

19、：以底部起坡線和末端分縫線所在的垂直面為基準，先以A、D兩點為圓心分別以AC、CD為半徑畫弧相交于C點由于C點到A、D兩點的距離與C點相同，故又稱C點為C點在屏幕上基準面上的影像不難證明，屏幕上由A、B、D、C四個控制點連線組成的四邊形即為第塊扭坡展開圖。第二塊再以C、F為圓心，分別以CE、EF為半徑畫弧相交于E點，由C、D、F、E四個控制點連線組成的四邊形就是第II塊扭坡的展開圖。各塊扭坡展開后的圖形見下圖：圖二：坡展開示意(長度單位：cm)因為扭坡底部起坡線由于兩個端點的高程不同，與水平線成一定角度。可以根據(jù)數(shù)學方法算出。不過，嚴格說來，任意形狀的空間曲面除直線旋轉(zhuǎn)面外，一般是不能展開為平

20、面的。因此該方法展開直線扭曲面只能作為一種近似的方法。如前扭坡分塊只要不少于3塊，其帶來的誤差較小，完全可以滿足工程上的要求。2.3參觀京石武高鐵實習高速鐵路是指通過改造原有線路（直線化、軌距標準化），使營運速率達到每小時200公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統(tǒng)。我們所達到的實習地點，是后者，即京石武高速鐵路。建設(shè)高鐵，從勘測設(shè)計階段，施工階段，軌道精調(diào)階段，竣工驗收階段等都離不開測繪工程，同時其技術(shù)的特殊性也帶給測繪工程許多挑戰(zhàn)，例如高鐵線路變得更直、曲線長度變得更長、隧道和橋梁的增加、軌道演變?yōu)闊o砟軌道測量、測量控制網(wǎng)的變化、沉降監(jiān)控量測、

21、測量工作時間的變化和測量使用規(guī)范、方法、儀器變化等。通過實習，我們主要了解到：（1）控制網(wǎng)變化：在勘察設(shè)計階段，我們要建立四套網(wǎng)，分別是CP0控制網(wǎng)測量、CP1控制網(wǎng)測量，CP2控制網(wǎng)測量，然后就是牽線的水準基點的控制網(wǎng)，其中CP0控制網(wǎng)與國家坐標系相連。然后再施工建設(shè)的階段當中，是CP3控制網(wǎng)測量還有GRP（軌道基準點）點的測量，最后一個是軌道精調(diào)測量，必須要算出鐵路設(shè)計狀況的偏差，要加多少墊片等等都要進行軌道精調(diào)，這個也是相應的進行三個方面的評估。在最后竣工驗收的階段，包括運營，我們現(xiàn)在鐵道部也在逐步的明確，要進行軌道狀態(tài)的驗證測量和運營檢測。（2）線路變化：高鐵變得更直、曲線長度變得更長

22、，加上高鐵相對于普鐵速度快了好幾倍，所以曲線半徑加大，緩和曲線加長。普鐵的曲線測量由于誤差會很大，將不能再適應高鐵的需要。因此，采用相對控制與坐標絕對控制相結(jié)合的方法來進行軌道鋪軌控制。絕對坐標的應用將涉及到全站儀坐標放樣及GPS定點的大規(guī)模使用。（3）軌道變化：軌道演變?yōu)闊o砟軌道。對于無砟軌道，地基處理完成后，直接上面進行軌道板的施工，其后進行軌道鋪設(shè)，軌道施工完成后基本不再具備調(diào)整的可能性。這就要求對施工精度有著較有碴軌道更嚴格的要求，使軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計的目標位置之間的偏差保持在規(guī)范許可內(nèi)。軌道的定位通過由各級平面高程控制網(wǎng)組成的測量系統(tǒng)來實現(xiàn)，從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、

23、站臺的空間位置坐標、高程相匹配協(xié)調(diào)。高鐵的施工一般在晚上進行，以避免干擾。其施工的規(guī)范也有別于其他，我們還要加強學習！三、回答題3.1為什么要修建三門峽水利樞紐工程？它有哪些效益？答：黃河自古以來都被人們認為是一條狂暴的害河，水情復雜而又難以治理，到了中游黃土高原地帶，黃河攜卷著大量的泥沙，形成了世界有名的“黃色河流”。而到了下游，由于流速減緩，泥沙沉淀，導致河床逐年抬高，形成“懸河”奇觀，直接威脅黃河下游人民的生命和財產(chǎn)安全。因此，黃河的危害一直是歷代統(tǒng)治者的心腹之患。新中國一成立，黨和國家領(lǐng)導人立即著手治理黃河，所以，修建三門峽水利樞紐工程，主要為治理黃河兼顧防洪、防凌、灌溉、發(fā)電、供水、下游河道減淤等。效益：三門峽大壩在防洪、防凌、灌溉、供水和發(fā)電等方面發(fā)揮了一定的社會效益和經(jīng)濟效益。3.2三門峽大壩、南水北調(diào)水利樞紐工程、鄭州高鐵工程有哪些測量工作？有哪些共同的地方？ 答：三門峽大壩的測量工作有：主要是變形監(jiān)測，洪峰到達前及洪峰過后的河岸高程測量等；南水北調(diào)水利樞紐工程的測量工作有：南水北調(diào)線路的縱斷面測量、倒虹