【正文】 土木工程測(cè)量方法第一章 測(cè)量工作在施工生產(chǎn)中作用由于社會(huì)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的增多，測(cè)量技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程建設(shè)的各個(gè)階段。應(yīng)用于工程建設(shè)上，其任務(wù)共分三項(xiàng)：測(cè)圖；放樣；監(jiān)測(cè)。測(cè)圖工作是設(shè)計(jì)和測(cè)繪部門(mén)的主要任務(wù)，我們只需了解一些概念即可。監(jiān)測(cè)可理解為監(jiān)控測(cè)量，監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為：在施工過(guò)程中對(duì)地質(zhì)和地形變化情況進(jìn)行監(jiān)視。例如：在隧道施工過(guò)程中，對(duì)圍巖受斂情況及拱頂下沉情況進(jìn)行觀測(cè)，以及其它大型建筑物和高路基或地質(zhì)不良地段需要經(jīng)常地觀測(cè)它們的變形情況，以便采取相應(yīng)的措施，確保工程質(zhì)量和人員、行車(chē)的安全。對(duì)于我們施工單位而言，測(cè)量工作的主要任務(wù)就是放樣，因?yàn)闇y(cè)量放樣工作貫穿著工程的全過(guò)程。放樣亦稱測(cè)設(shè)，就是把圖紙上設(shè)計(jì)好的各種建筑物按設(shè)計(jì)要求測(cè)設(shè)到地面上，并用一定的標(biāo)志表示出來(lái)，作為施工的依據(jù)。測(cè)量技術(shù)是為人類生產(chǎn)服務(wù)的一門(mén)技術(shù)，在施工生產(chǎn)中，測(cè)量具有十分重要的作用。例如：在鐵路、公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要測(cè)繪較大比例尺的地形圖和斷面圖，以便設(shè)計(jì)部門(mén)利用該圖選擇和確定線路位置；我們施工單位要將設(shè)計(jì)好的線路位置準(zhǔn)確地標(biāo)定在地面上；整個(gè)工程完成后還要進(jìn)行竣工測(cè)量等……總之，在整個(gè)工程建設(shè)過(guò)程中，無(wú)論是勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，施工階段和運(yùn)營(yíng)階段，這些工作都離不開(kāi)測(cè)量。測(cè)量工作的質(zhì)量將直接影響工程建設(shè)的設(shè)計(jì)方案及施工的進(jìn)度和工程質(zhì)量。因此，作為工程技術(shù)人員，只有熟練掌握和理解各種基本測(cè)量操作技術(shù)及必要的計(jì)算技巧，才能通過(guò)測(cè)量對(duì)各種建筑物進(jìn)行精確的定位、放樣。測(cè)量的實(shí)際工作分為外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩個(gè)內(nèi)容，其外業(yè)工作（放樣工作）即為測(cè)量地面上各點(diǎn)之間的角度、水平距離和高差，測(cè)量成果的好壞亦取決于這三項(xiàng)工作的質(zhì)量；內(nèi)業(yè)工作包括資料計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)放樣記錄、成果整理復(fù)核等。第二章 水準(zhǔn)測(cè)量一 水準(zhǔn)測(cè)量的原理水準(zhǔn)測(cè)量亦稱高程測(cè)量，確定地面上某一點(diǎn)的高程所進(jìn)行的測(cè)量稱為高程測(cè)量。確定一點(diǎn)的高程通?？刹捎盟疁?zhǔn)測(cè)量方法和三角高程測(cè)量方法，而水準(zhǔn)測(cè)量方法是最準(zhǔn)確的也是最普通的使用方法（三角高程測(cè)量方法將在全站儀使用部分做介紹）。水準(zhǔn)測(cè)量又稱為幾何水準(zhǔn)測(cè)量（我們施工單位也稱為抄平），是利用水準(zhǔn)儀配合水準(zhǔn)尺測(cè)定地面點(diǎn)高程的常用方法。要確定一個(gè)點(diǎn)的高低位置（也就是要知道這個(gè)點(diǎn)的高程），首先要確定一個(gè)起算面（水準(zhǔn)面）。目前我國(guó)采用“1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)”，它是國(guó)家測(cè)繪機(jī)構(gòu)在青島驗(yàn)潮站附近設(shè)立固定標(biāo)石，用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法成年累月長(zhǎng)期觀測(cè)記錄而求得的，這個(gè)固定標(biāo)石點(diǎn)稱為青島水準(zhǔn)原點(diǎn)，是國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)和全國(guó)高程測(cè)量的起點(diǎn)。其他等級(jí)的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)高程均以此推算。青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程即黃海平均海水面至該點(diǎn)的高差，我國(guó)都把青島水準(zhǔn)原點(diǎn)附近的黃海平均海水面作為大地水準(zhǔn)面，也就是我國(guó)計(jì)算高程的起算面。地面上某一點(diǎn)沿鉛垂線方向至大地水準(zhǔn)面的距離稱為絕對(duì)高程或海拔（簡(jiǎn)稱為高程或標(biāo)高），用“H”表示。大地水準(zhǔn)面的絕對(duì)高程為零。有時(shí)在局部地區(qū)，求某一點(diǎn)的高程有困難時(shí)，也可以假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程的起算面。地面上一點(diǎn)A至大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離用HA表示；至假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離用H′A表示，如圖21。地面上任意兩點(diǎn)的高程之差稱為高差，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量的基本原理如下： 地球上各點(diǎn)至大地水準(zhǔn)面的鉛垂線不平行的而匯交于地心的。但在小范圍內(nèi)我們可以把大地水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面，所以HA、HB以及hAB可見(jiàn)圖21所示。A點(diǎn)對(duì)B點(diǎn)的高差為：hAB=HA－HB=HA′－HB′在施工測(cè)量時(shí)，測(cè)定兩點(diǎn)的高差是利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行的，如圖22所示：設(shè)已知A點(diǎn)的高程為HA，現(xiàn)需要測(cè)定B點(diǎn)的高程，在A、B兩點(diǎn)之間安置水準(zhǔn)儀，在A、B兩點(diǎn)之間豎立水準(zhǔn)尺，利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，從儀器中分別讀取A、B兩點(diǎn)上水準(zhǔn)尺的讀數(shù)為a和b，由圖中幾何關(guān)系可得出B點(diǎn)對(duì)A點(diǎn)的高差：hAB=a－b則B點(diǎn)的高程為：HB=（HA+a）－b= HA+（a－b）這里我們把已知點(diǎn)A點(diǎn)稱為后視點(diǎn)，A點(diǎn)上水準(zhǔn)尺的讀數(shù)稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)稱為前視點(diǎn)，B點(diǎn)上水準(zhǔn)尺的讀數(shù)稱為前視讀數(shù)。計(jì)算高差時(shí)總是用后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。當(dāng)a＞b時(shí)，高差為“＋”，說(shuō)明前視點(diǎn)比后視點(diǎn)高；反之則前視點(diǎn)低于后視點(diǎn)。二 儀器和工具1 水準(zhǔn)儀：由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成?！晌镧R、目鏡和十字絲（上、中、下絲）三部分組成。：圓水準(zhǔn)器——精度低，用于粗略整平。水準(zhǔn)管——精度高，用于精平。目前我們項(xiàng)目部各工點(diǎn)采用的水準(zhǔn)儀均為自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，它沒(méi)有水準(zhǔn)管；原來(lái)使用的微傾式水準(zhǔn)儀主要采用水準(zhǔn)管進(jìn)行精平，現(xiàn)在工地上已很少使用。為了支承并水平轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，需要一個(gè)基座；儀器的豎軸與支架連成一個(gè)整體插入基座的軸套里，使望遠(yuǎn)鏡能繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)。⑵水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺簡(jiǎn)稱標(biāo)尺，供儀器讀數(shù)用。主要有單面尺、雙面尺和塔尺幾種，水準(zhǔn)尺要求順直，刻劃準(zhǔn)確、清晰，采用木質(zhì)和鋁合金材料制作。鐵路五等水準(zhǔn)測(cè)量常用的為塔尺，尺面分劃為1cm或5mm，每10cm處（E字形刻劃的尖端）注有阿拉伯?dāng)?shù)字。雙面尺又稱黑紅雙面標(biāo)準(zhǔn)尺，由兩把尺組成，雙面標(biāo)準(zhǔn)尺的黑面底部讀數(shù)均由0開(kāi)始；紅面尺的底部讀數(shù)：一把為4687mm，另一把為4787mm。雙面尺主要用于三、四等水準(zhǔn)測(cè)量或者要求較高精度的水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)。⑶尺墊在水準(zhǔn)測(cè)量中，為使高程得到可靠的傳遞并使水準(zhǔn)尺不致于下沉，常采用尺墊作轉(zhuǎn)點(diǎn)，以防止觀測(cè)過(guò)程中水準(zhǔn)尺下沉。三 水準(zhǔn)儀的使用操作程序：粗平——瞄準(zhǔn)——精平——讀數(shù)⑴ 粗平——調(diào)節(jié)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)氣泡居中。規(guī)律：氣泡移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向一致。⑵ 瞄準(zhǔn)1．方法：先用準(zhǔn)星器粗瞄，再用微動(dòng)螺旋精瞄。2．視差概念：眼睛在目鏡端上下移動(dòng)時(shí)，十字絲與目標(biāo)像有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生原因：目標(biāo)像平面與十字絲平面不重合。消除方法：仔細(xì)反復(fù)交替調(diào)節(jié)目鏡和物鏡對(duì)光螺旋。⑶ 精平若使用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，儀器無(wú)微傾螺旋，故不需進(jìn)行精平工作。⑷　讀數(shù)——精平后，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。1．方法：米、分米看尺面上的注記，厘米數(shù)尺面上的格數(shù)，毫米估讀。2．規(guī)律：讀數(shù)在尺面上由小到大的方向讀。故對(duì)于望遠(yuǎn)鏡成倒像的儀器，即從上往下讀，望遠(yuǎn)鏡成正像的儀器，即從下往上讀。四 普通水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施及成果整理⑴ 水準(zhǔn)點(diǎn)通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn)，一般常用BM表示。有永久性和臨時(shí)性兩種。永久性水準(zhǔn)點(diǎn)的高程由設(shè)計(jì)部門(mén)提供，臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)的高程由施工單位自行引測(cè)。⑵ 水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測(cè)區(qū)情況，可布設(shè)成以下幾種形式（如下圖所示）：1．閉合水準(zhǔn)路線由已知點(diǎn)BM1出發(fā)，經(jīng)過(guò)若干待測(cè)點(diǎn)，最后回到已知點(diǎn)BM1。2．附合水準(zhǔn)路線由已知點(diǎn)BM1出發(fā)，經(jīng)過(guò)若干待測(cè)點(diǎn)，附合到已知點(diǎn)BM2。3．支水準(zhǔn)路線 由已知點(diǎn)BM1出發(fā)，引測(cè)到某一待定水準(zhǔn)點(diǎn)A。⑶ 外業(yè)觀測(cè)觀測(cè)要求：、后視距離大致相等之處。，通常采用“兩次儀器高法”，即改變儀器高度（～），重新安置儀器，再測(cè)一次高差，兩次儀器高法高差之差hh’177。163。5mm時(shí)取平均值作為本站高差，否則要重測(cè)；或采用“雙面尺法”進(jìn)行高差觀測(cè)。雙面尺法要求①紅黑面讀數(shù)差177。163。3mm ② h黑h紅177。163。5mm。注意：（1）起始點(diǎn)只有后視讀數(shù)，結(jié)束點(diǎn)只有前視讀數(shù)，中間點(diǎn)既有后視讀數(shù)又有前視讀數(shù)。（2），只表明計(jì)算無(wú)誤，不表明觀測(cè)和記錄無(wú)誤。⑷ 水準(zhǔn)測(cè)量的成果處理（內(nèi)業(yè)）（一）計(jì)算閉合差：1．閉合水準(zhǔn)路線：2．附合水準(zhǔn)路線：（二）分配高差閉合差（容許誤差）對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量，有：fh容=177。30√L 適用于平原地區(qū)； fh容=177。12√n 適用于山區(qū)。式中，——高差閉合差限差，單位：mm。 L——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位：km ； n——測(cè)站數(shù)。：按與距離L或測(cè)站數(shù)n成正比，將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上。（三）計(jì)算各待定點(diǎn)高程用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來(lái)計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。五 水準(zhǔn)測(cè)量的成果實(shí)例【例】如圖為按圖根水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)某附合水準(zhǔn)路線觀測(cè)成果略圖。BMA和BMB為已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)，圖中箭頭表示水準(zhǔn)測(cè)量前進(jìn)方向，路線上方的數(shù)字為測(cè)得的兩點(diǎn)間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長(zhǎng)度(以km為單位)，試計(jì)算待定點(diǎn)3點(diǎn)的高程。解算如下：第一步計(jì)算高差閉合差：第二步計(jì)算限差： fh容=177。30√L=177。30√=177。(mm)因?yàn)? ，可進(jìn)行閉合差分配。第三步計(jì)算每km改正數(shù)：第四步計(jì)算各段高差改正數(shù)：。四舍五入后，使。故有：V1=8mm，V2=10mm，V3=9mm，V4=10mm。第五步計(jì)算各段改正后高差后，計(jì)算3各點(diǎn)的高程。改正后高差=改正前高差+改正數(shù)ViH1=HBMA+(h1+V1)=+=(m)H2=H1+(h2+V2)=+=(m)H3=H2+(h3+V3)==(m)BMB=H3+(h4+V4)=+=(m)改正計(jì)算如下表:六 普通水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正⑴.水準(zhǔn)儀軸線的幾何關(guān)系水準(zhǔn)儀軸線應(yīng)滿足的幾何條件是：’L’/