第一篇：精度測量在高速鐵路中的應用

精度測量在高速鐵路中的應用

河南工業職業技術學院建筑工程系

畢

業

設

計

任 務 書 及 指 導 書

工 程 測 量 技 術

班級

建筑工程系工程測量080

1學號

0703080108

姓名

庫強勝

指導老師

馬淑英

2010 年 12 月9日 精密測量在高速鐵路中的應用

庫強勝

（建筑工程系工程測量0801,河南工業職業技術學院,0703080108）

摘 要：根據高速鐵路無砟軌道要求的高標準性，軌道幾何尺寸要求以及軌道精調強調精度測量在高速鐵路建設中的作用。高速鐵路最大的特點是快，而快的同時必須保證高平順性、高穩定性、高安全性、高舒適性。要達到這樣的目標，必須提高測量精度。因此，高精度測量成為高鐵建設中的一項關鍵技術。

關鍵字：高速鐵路；無砟軌道；精調；精度測量；關鍵技術

Application of Precision measure in high speed railway

Ku Qiangsheng(construction engineering Engineering Survey0801，Henan Industry

Vocational College，0703080108)

Abstract:

Based on high standards of without fragments orbital demand of high speed, the requirements of maintenance work measurement and truck fine tuning to emphasize the function of precision measurement in management pattern for constructing high speed railway.The greatest attribute of speed railway is speedy, but at the same time must ensure high ride comfort、high stability、high security、high comfort.All this will have to improve the measuring accuracy.So high 1 precision measurement becomes key technique of railway construction

Key words：speed railway;railway track;fine tuning;precision measurement;important skill

0序言

高速鐵路軌道精度測量一直是影響軌道平順的關鍵問題之一，特別是因為無咋軌道的整體性和連續性，使得軌道調整更加困難，精度要求更高。目前無咋軌道定位測量方法，基本上都采用過在CPⅢ控制網[1]的控制下，先用全站儀自由設站后方邊角交會的方式確定全站儀三維坐標，再按極坐標測量的方法測量軌道上軌檢小車棱鏡點的坐標，最后與軌道點的設計坐標進行比較，計算該軌道點測量坐標和設計坐標的差值，從而逐步把軌道調整到位的方法。高速鐵路建設要求

1.1 無砟軌道概況

無砟軌道是以整體道床代替碎石道床的一種新型軌道，其平順性、穩定性、精度和標準要求高，傳統的施工技術和工藝已不能滿足設計和運營的要求。這種新型的軌道結構，其靜態幾何狀態中線為2mm，高程2mm，軌距±1mm，檢測方法為全站儀配合軌道幾何狀態測量儀檢測。

對于無砟軌道要求的高標準性，施工中一般是采用全站儀配合靜態軌檢小車對已鋪設成型的線路軌道進行測量，人工配合進行線路調整。使用全站儀配合軌檢小車進行軌道幾何狀態測量是一項費時細致的工作，再加上沒有成熟的調整順序和方法，會出現調整過一遍后，再進行復測時又出現線路的幾何狀態不能滿足規范要求，需進行反復測量反復調整。不僅影響鋪軌精調的整體進度，而且給鋼軌和扣件帶來一定的影響，最大的問題是不能保證聯調聯試的正常進行。在現有的施工技術條件下，如何在保證精調精度的同時提高鋪軌精調的速度，本文對此進行探討，尋求一種快速的精調作業方法，提高鋪軌精調的速度。

合武鐵路的大別山隧道位于墩義堂至麻城之間，采用雙塊式無砟軌道，全長13.256km。在隧道兩端分別設置25m的過渡段，設計線間距4.6m。隧道終點有 一半徑7000m的曲線伸入隧道內，伸入長度799.93m。隧道內無砟軌道正線采用專用的雙塊式軌枕，按1600根/km布置。正線鋪設60kg/m U75V無螺栓孔新耐腐蝕鋼軌，隧道內正線采用pandrol直列式扣件。

1.2 軌道幾何尺寸要求

1.2.1 軌道動態幾何尺寸要求

軌道動態幾何尺寸的檢測是通過大型軌檢車進行的，利用軌檢車試運營來檢測軌道在負重情況下的幾何狀態參數，依列車運營時的平穩性和乘坐舒適度為標準來衡量。為此，在進行靜態軌道調整時，也要以線路的平順性和相對關系為重點對線路進行靜態調整。軌檢車在時速160km情況下的軌道動態檢測指標如表1所示。

1.2.2 軌道靜態幾何尺寸要求

軌道靜態幾何尺寸是指在線路不受外力的作用下，通過檢測手段得到的線路平面位置、高程與設計值之間的差值，靜態測量值可以顯示出建成結構物的絕對位置。由于各種原因，施工后的軌道結構物不一定完全達到設計線路平順性的要求，規范要求的軌道實際位置與設計位置偏差允許值如表2所示。

軌道靜態情況下要滿足線路平順性要求，就需要檢測各點在某一線路方向或高程方向左右的游離，這個方向就是需要擬合的線路正確方向，軌道各檢測點相對于擬合方向的線路偏差的限差，規范中做了規定如表3所示。

在進行軌道精調時著重控制的技術指標是軌道靜態幾何尺寸。軌道絕對位置的正確是線路符合設計要求的保證，而軌道的相對位置是行車安全和乘車舒適度的保證。在此基礎上進行軌道靜態相對位置的調整，才能保證列車運行時的安全與乘車舒適性。

1.2.3 現場實施控制的軌道靜態幾何尺寸要求

合武鐵路大別山隧道無砟軌道設汁速度為250km/h，規范規定的靜態檢核尺寸的限差為：10m弦長的高低和軌向為2mm，水平為1mm，軌距為±1mm。精調后 進行列車動態檢核時又發現軌距、軌頂面的高低存在一定的誤差。這說明進行列車動態檢核更能體現出軌道的相對位置關系和軌道的幾何尺寸的變化率。規范規定的10m弦長對軌道高低和軌向的控制實際上是對這2項指標的變化率的控制，故對軌道水平和軌距也應該用變化率來進行控制。大別山隧道無砟軌道每2根軌枕間距為0.625m，對于每根軌枕都作為靜態幾何尺寸的檢查點，相鄰2檢查點的數據與設計值之差作為這2點的變化率。從現場的檢測情況看：無論是軌向、高低，還是水平、軌距這個變化率都應控制在0.5mm以內，且這個變化率應該在某一個定值上游離。

1.3 軌道精調

1.3.1 確定基本軌

在軌道的2根鋼軌中選擇1條作為基本軌，一般在一段線路中選擇沒有曲線超高的一條鋼軌作為高低基本軌；在曲線地段的外軌作為軌向基本軌。基本軌是軌道幾何尺寸調整的基礎軌，也是軌道調整的基本線，軌向基本軌的確定標志著線路中心線的確定，在合武鐵路大別山隧道中選擇左軌作為高低基本軌，右軌作為軌向基本軌。因為在隧道出口處有一左轉曲線，右軌具有曲線超高。

1.3.2 軌距的調整

軌距是軌道的重要幾何尺寸之一，也是最基礎的控制要素，在鋼軌鋪完后就應對軌距進行檢測。軌距的檢測方法采用帶有毫米刻度的道尺，讀數應讀至0.1mm，并做好記錄，為下一步調整做好準備。

調整按照1435.5mm的標準軌距進行，2根軌枕間的軌距變化不應超過0.5mm，對已經調整過的地段重新進行軌距檢測，保證在1435～1436mm之間，其變化率不應大于0.5mm。

1.3.3 精測與調整

軌距調整完成后即可用軌檢小車進行軌道靜態幾何尺寸的測量，測量是進行軌向、軌頂面高程調整的基礎和依據。靜態測量數據的精確與否直接影響到線路的精調質量，測量時要嚴格按照軌道幾何狀態測量儀測量的順序和步驟進行。在大別山隧道無砟軌道精調測量中采用德國的GEDO CE軌道幾何狀態測量儀和天寶全站儀以及配套的GEDO CE測量軟件。1.3.3.1 精測方法（1）CPⅢ控制網布設形式

大別山隧道無砟軌道CPⅢ平面控制測量采用后方交會法施測，其測量布網形式如圖1所示。

CPⅢ控制測量完成后利用鐵道第三勘察設計院集團有限公司編程的后處理軟件進行平差，平差后的相鄰點位中誤差應小于1mm。

CPⅢ控制點水準測量按精密水準測量的要求施測，CPⅢ控制點高程測量在CPⅢ平面測量完成后進行，并起閉于二等水準基點，且一個測段不應少于3個水準點。

（2）GEDO CE測量系統原理

采用全站儀自由設站，利用后方交會的測量方法和多對CPⅢ聯測得到點位精度小于1mm的全站儀設點三維坐標；全站儀測量利用軌檢小車上的棱鏡得到高精度的棱鏡坐標，通過小車的固定棱鏡得到坐標值和高度值，計算得出線路的傾斜數據。將得到的測量數據結合小車傳感器數據，計算得出線路中線數據、超高值(測量)和傾斜高(測量)；再將計算出的中線數據、超高值、傾斜高和線路設計值進行比較得到差值并通過顯示器顯示出來。軌檢小車計算原理如圖2所示。

1.3.3.2 測量

大別山隧道無砟軌道鋪軌精調采用6～8個CPⅢ控制點的后方交會法進行全站儀設站，設站所測點殘值都應滿足小于2mm的系統要求，站點的坐標中誤差應小于1mm。

全站儀架設在4對CPⅢ(左右線各4個)中間并保持與小車棱鏡在同一條鋼軌上方；全站儀架設要最低，保持小車從小里程到大里程運動(也可以從大里程到小里程運動)，小車棱鏡安置方向應與固定端相對應，固定端安置在軌向參考軌上。設站時全站儀與小車的距離在80m以內，每次精調測設范圍最好控制在10-80m。每測設完1站后移動1對CPⅢ，重新設站，全站儀倒退，每2次設站必須保持一定的重疊段(以10m為宜)，測量布設如圖3所示。

1.3.3.3 數據整理

《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》要求軌道線路平順性指標主要用10m弦控制，軌向和高低10m弦的最大偏差為2mm。10m弦的含義為：在線路上任意選取(或測量)3個點，組成一條弦最大偏差不應大于2mm。在大別山隧道無砟軌道測量中，GEDO CE測量系統的后處理軟件也列出了這幾項指標，該系統能自動生成一個包含這幾項指標在內的實測數據文件表格，生成的數據文件中有10m弦和30m弦2種(可根據實際情況進行定義)，大別山隧道主要以30m弦2mm這項指標控制。鐵道部最新頒布的鐵建函[2009]674號文件《高速鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南》中規定軌道靜態平順度高低、軌向30m弦均為2mm。

現場測量中根據實測形成的數據文件，對線路上的超限部分進行數據分析，并重新對線路軌向、高低進行擬合，形成一條滿足線路平順性要求的內業擬合方向線，再依據這條擬合的方向線對各實測點的軌向和高低確定調整量，對測量點的鋼軌進行調整。下面以表4為例具體說明。

以表中60～53測量點來說明具體數據分析調整方法：首先看軌頂高低的30m弦數據(測量數據可以形成10m、30m弦，為保證數據的可靠性這里采用30m弦 2mm的限值)，在整個30m弦軌頂高低偏差值項沒有大于2mm的檢核點，這說明該段線路在軌頂高低平順性中是平順的，滿足規范對線路高低平順性的要求，所以對本段軌頂面高程不需要進行調整。而在本段的軌向(中心線)上可以看出對應的30弦偏差出現了不同程度的超限(表中的加黑方框部分)，不難發現這幾點的水平中線與前后相比有明顯的偏離(前后的中線方向都在一1之上)，調整時需要將這部分軌道中心線調整到相對平順的位置上(表4中加黑方框內粗線數據即為具體調整數據)，才能使弦差不超限，保證線路的平順性。1.3.3.4 軌道調整

軌道調整在軌距調整完成后的段落進行，減少因軌距調整對方向和高程的影響，有效避免反復測量和調整。

首先調整軌向：根據軟件形成的資料，由專人復核，并到現場按里程將需要調整的數據標記在鋼軌對應的軌枕上(注意調整方向)。調整時需有技術人員指導對鋼軌進行調整，首先用道尺量出調整處的軌距，并做好記錄；松開扣件按照要調整的方向和數據將基本軌調整到位；再用道尺按照記錄好的軌距將另一根鋼軌調整到位。

基本軌軌頂面高低的調整：根據整理的測量資料由技術人員到現場將調整數據標記在鋼軌對應的軌枕處，并指導工作人員對鋼軌進行抬升或降低。對于既存在超高又需調整基本軌的測量點，首先將高低基本軌調整到位，再根據超高調整另一根鋼軌到位。

無論是曲線地段還是直線地段都應該按照里程前進方向進行測量調整(保證調整方向的一直性)。在進行軌頂面高程調整的同時對調整部分的前后進行空掉板項的檢查，發現空掉板應即時進行處理，保證線路幾何狀態在重力作用下的穩定性。做完第一遍調整后，重新對軌道數據進行測量，作為第二遍軌道調整的依據，依次類推。軌道路基沉降與測量

近幾年來, 隨著我國客運專線和高速鐵路項目的建設,因路基的工后沉降已成為高速鐵30 路和客運專線施工控制的重點, 控制路基沉降已成為路基施工控制的關鍵和重點, 也是今后影響高速鐵路行車速度、平穩、舒適和安全的重要技術指標。然而，行車速度達200km/h以上的高速鐵路與普通鐵路具有本質上的差 異，其路基的列車動力作用遠大于普通鐵路。且無砟軌道建成后不可調整的特點[2]，要求線下工程沉降基本穩定或達到無砟軌道鋪設條件后才能開始進行無砟軌道的鋪設工作，這就要求在客運專線建設中必須對線下工程進行沉降變形35 觀測工作。沉降觀測應在墩臺建成后立即埋設沉降觀測標志進行不間斷的觀測，以得到墩臺的沉降曲線，并預測墩臺的最終沉降量，滿足設計要求后進行無砟軌道的鋪設工作。線下工程沉降變形觀測成為控制工程進度的關鍵工序。為獲得有效的沉降數據，在對鐵路專用線沉降監測的特點進行分析后研究成果為無砟軌道鐵路專用線的沉降監測提供了一種新的方法。

2．1 路基沉降觀測精度要求及監測頻度

2.1.1 路基沉降觀測頻度

表1 路基沉降觀測頻次

監測階段 監測頻次

一般 1次/天

填筑或堆載 沉降量突變 2～3 次/天

兩次填筑間隔時間較長 1次/3 天

第1 個月 1次/周

堆載預壓或路基施 第2、3 個月 1次/2 周 工完畢 3 個月以后 1次/月

第1 個月 1次/2 周

無砟軌道鋪設后 第2、3 個月 1 次/月

3～12 個月 1次/3 月

客運專線的路基沉降應結合該工程的實際情況以及不同的階段確定其觀測頻度。其施工階段分為填筑或堆載階段、堆載預壓或路基施工完畢階段、無砟軌道鋪設后共三個階段。其各階段的觀測頻次應不低于表1的規定。

2.1.2 路基沉降觀測精度

根據《建筑變形測量規程》[3]，路基沉降觀測水準測量的精度為±1.0mm，讀數取位至0.1mm；剖面沉降觀測的精度應不低于8mm/30m，橫剖面沉降測試儀最小讀數不大于0.1mm。

2.2路基沉降監測方法

路堤沉降觀測首先應滿足精度要求，每測站高差中誤差≤±0.5mm；每測段往返較差或附合路線允許閉合差：≤ ±1 n（mm）或≤ ±4 L（mm）（注：n 為測站數；L 為水準路線長度，以km 計）；65 沉降觀測點相對于水準基點高差中誤差≤±1.0mm。

根據路堤沉降監測的點位布置，為滿足精度要求確定在整個沉降監測過程中采用橫剖儀

和水準儀進行橫剖面沉降觀測。每次觀測時，首先用水準儀按二等水準精度測出橫剖面管一側的觀測樁頂高程，再把橫剖儀放置于觀測樁頂測量初值，然后將橫剖儀放入橫剖管內測量各測點。

其水準測量方法，按測量精度要求和頻次定期觀測沉降板測桿頂面測點高程。沉降板觀測時在測桿頭上套一個專用的測量帽。測量帽下部以剛好套入測桿，測量帽上部以中心為一半球型的測點。在沉降板測桿接高時，同時測量接高前后的測桿高程。按測量精度要求和頻次定期觀測路肩觀測樁頂面測點水準高程。定點式剖面沉降測試壓力計直接采用便攜式工程測試儀讀取數據。

在測量過程中，應使用測量精度不低于±1.0mm（每千米往返測高差中數的偶然中誤差）的自動安平水準儀直接讀數精度為0.1mm，估讀精度為0.01mm。水準標尺應采用與之配套的線條式銦瓦合金標尺（尺長根據現場情況可選擇1m、2m 或3m），以滿足《國家一、二等水準測量規范》有關規定要求，在沉降觀測前和沉降觀測過程中的規定時間段應對儀器和標尺進行檢定，成果合格才可以進行觀測點的測量；每次觀測采用相同的觀測路線和觀測方法；使用同一儀器和設備；固定觀測人員；在基本相同的環境和條件下進行作業。

沉降觀測點的高程測量采用從鄰近水準基點測至沉降觀測點，再閉合至鄰近另一水準基點的附合水準路線法。附合水準路線法往返測的高差之差及附合路線閉合差均小于≤ ±4 Lmm（L 為兩相鄰水準基點間的水準路線長度，單位km），當高差之差或閉合差超限時，必須分析原因，且進行補測，直至滿足要求。

2.3 路基沉降測量點位設計

根據《建筑沉降變形測量規程》的規定在點位布設中各部位觀測點設在同一橫斷面上，便于集中觀測，統一觀測頻率，更重要的是便于各觀測項目數據的綜 合分析。

沉降變形觀測水準網的建立按照聯測和觀測方便的原則沿線左右進行了布設，且該地視野廣闊，沒有遮擋，利于觀測。在保證滿足沉降觀測的精度要求的基礎上，該路基沉降測量點位的設計，應結合施工方案與監測主斷面的條件且應盡量保證不浪費資源。路基沉降監測斷面根據不同的地基條件，不同的結構部位等具體情況設置。沉降監測斷面的間距不大于50m，對于地勢平坦、地基條件均勻良好、高度小于5m 的路堤或路塹可放寬到100m；對于地形、地質條件變化較大地段適當加密。路堤與不同結構物的連接處應設置沉降監測斷面，每個路橋過渡段在距離橋頭5m、15m、35m 處分別設置一個沉降監測斷面，每個橫向結構 物每側各設置一個監測斷面。

通過對該客運專線的實地考察并結合觀測的精度要求與施工技術決定對該客運專線路堤地段采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型監測斷面，Ⅱ型斷面僅在橋頭布置，一般每間隔3 個Ⅰ型監測斷面設置一個Ⅲ型監測斷面。這樣既保證了觀測精度又避免了資源的浪費，更重要的是便于各觀測項目數據的綜合分析。

圖2.1 路堤沉降監測剖面元件布置示意圖（Ⅰ型）

圖2.1 所示Ⅰ型監測斷面包括沉降監測樁和沉降板。沉降監測樁每斷面設置5 個，施工完105 基床底層后，預壓土填筑前，距左、右線中心4.7m處于基床底層頂面埋設2個沉降監測樁,。其余3 個于基床表層施工完成后布置于雙線路基中心及距兩側路肩1m 處的基床表層頂面上；沉降板位于路堤中心，基底鋪設碎石墊層的地段埋設于墊層頂面，基底設混凝土板地段置于板頂面，隨填土增高而逐漸接高測桿及保護套管。

圖2.2 路堤沉降監測剖面元件布置示意圖（Ⅱ型）

圖2.2所示Ⅱ型監測斷面包括沉降監測樁和定點式剖面沉降測試壓力計。沉降監測樁每斷面設置5 個，埋設方法同Ⅰ型監測斷面；定點式剖面沉降測試壓力計位于路堤中心,基底鋪設碎石墊層的地段埋設于墊層頂面，基底設混凝土板地段置于板頂面。

圖2.3 路堤沉降監測剖面元件布置示意圖（Ⅲ型）

圖2.3 所示Ⅲ型監測斷面包括沉降監測樁、沉降板和剖面管。沉降監測樁每斷面設置3個，布置于雙線路基中心及距兩側路肩1m 處的基床表層頂面上；沉降板位于路堤中心，底板埋設于基床底層頂面上，隨填土增高而逐漸接高測桿及保護套管，橫剖面管埋設于路堤基底碎石墊層頂面處。路堤與橫向結構物過渡段，于橫向結構物頂部沿橫向結構物的對角線方向鋪設剖面沉降管。橫向結構物兩側外邊緣各2m處設置一個I型觀測斷面，平面布置見圖2.4（Ⅳ型）。

圖2.4 路堤沉降監測剖面元件布置示意圖（Ⅳ型）

路塹地段均采用堆載預壓，見圖2.5 采用(Ⅴ型)監測斷面，分別于路基中心，距兩側路肩1m 處各設1 根沉降監測樁，路基中心設沉降板，底板至于基床底層頂面，觀測路基面的沉降。

圖2.5 路堤沉降監測剖面元件布置示意圖（Ⅴ型）

2.4 精密測量在解決路基沉降中的作用

預測鐵路線的后續沉降量對鐵路路線的施工和運營安全至關重要。地基沉降是鐵路客運專線沉降變形觀測評估的基本內容，但由于對地基沉降的規律及其工程意義認識不足，觀測成果的運用存在一些不足之處。測量在預測鐵路線的后續沉降量和解決地基沉降中起著非常重要的作用，測量的精確度和準確性直接影響預測的結果。高精度儀器和適宜的工作方法在布設控制網中的應用盡可能地消除了部分誤差，為高速鐵路施工提供了必要的精度保障。自由設站在高鐵測量中的應用 自由設站測量至少使用兩個點，最多點沒有限制，通過邊角交會測量求得測站點的坐標。操作者只需粗略照準觀測點，全站儀能夠自動精確照準目標，并自動進行水平角、天頂距和距離測量，完成數據的自動采集。最后結果是獲得測站點的三維坐標，同時提供精度評定。

3.1自由設站軌道精調測量步驟(見圖3.1)

圖3.1自由設站軌遭精調測量步驟

15(1)新建工程，輸入工程名。

(2)測站設置。設置主要包括設置限差和測站兩個方面。限差值是根據需要測量的精度要求輸入一定的限差。如果計算出的限差值超限，會出現警

告，可以據此判定是否采用自由設站結果。同時輸入測站的點名和儀器高。(3)輸入已知點坐標。在開始采集數據前，先把周圍所要觀測的CPHI控制點坐標輸入全站儀，供觀測完成后計算使用。

(4)開始測量。在測量過程中，對一個點只測盤左或盤左盤右都測均可；對同一點的盤左盤右測量完成后自動計算2C(盤左盤右互差)值，如果2C值超限，程序將自動重測該點，取最后一次觀測數據參與計算。測量開始前需選擇目標點的點名和輸入棱鏡高。盤左盤右都測時，對同一目標而言，棱鏡高不能改變。(5)查看已知點坐標和觀測數據。為了避免人為輸入坐標時出錯，可以查看輸入的已知點坐標。如果有錯誤，可以刪除點或重新輸入點坐標。

(6)查看自由設站結果。結果顯示測站的三維坐標和坐標標準差，以查看是否符合測量精度要求，并確定是否采用測量成果。

3.2 自由設站的站點設置

在高速鐵路軌道精調測量中，一般都要測8個CPIII控制點，為了適應這一需求，可測量多余8個以上點。為了保證高速鐵路的平順性和整體性，軌道精調測量非常重要。因此，希望在我國中長期規劃的高速鐵路建設中可以采用此方法進行軌道精調測量。高鐵中的控制網

4.1 程控制網的布設 4.1.1 高程控制網的布設

高程控制點按基巖點、深埋水準點和加密水準點3種類型，且在線路施工的影響范圍之外布設。根據沿線地質條件，基巖點埋設深度一般為300--400m，深埋水準點埋設深度一般為3000m，密埋水準點埋設深度一般為3_5m。

表1線路施工所用控制網的技術指標

控制網級別 精度要求 控制網說明

點距約Ikm，相鄰點位 基礎網 相對平面精度lOmm、高程精度2mm。

點距約每150-_250m，用于測設軌道設標點、線路導線網 相鄰點位相對平面精度 對線各階段的施工提供

5mm、高程精度1mm。放樣和驗收的依據。點距約60m有2個點，相 用于放樣基準點、軌道 鄰點位相對平面精度 鋪設輔助錐，并做為測

軌道設標網： 1mm、高程精度0、5mm。設基準點的依據。如在

（特大橋梁點距可放寬至 承載層施工時已存在，150—180mm，平面精度 也用來進行承載層的放 3mm、高程精度lmm。)樣和驗收。每塊板接縫處有一個點，軌道基準網 相鄰點位相對平面精度 用于精調粗鋪了的軌道

0.2mm、高程精度0/1mm。板。

為了確保軌道鋪設，基礎網的加密水準點高程要求達到2mm／km的精度。根據文獻[5]中二等水準測量觀測中誤差的限差要求，附合于深埋水準點上的加密水準路線，其最弱點中誤差應為：

Mb=m√L∫/2(1)式中：m——水準測量每公里高差觀測中誤差；

L----附合水準路線長度。

若深埋水準點間的路線長度為5一6km，則由(1)式可得加密水準最弱點的精度為±0．84一±0．92mm。因此．以4-5km的間距布設深埋水準點，其間布設加密水準點，并以國家二等水準測量的精度要求施測，便能確保加密最弱點的精度優于2mm。

深埋水準點的高程按一等水準測量的要求施測，并附合于基巖水準點。根據文獻[4]中一等水準測量觀測中誤差的限差要求，每公里高差觀測的中誤差為±O．45mm。若基巖點之間的水準路線長度為25—35km，則由(1)式可求得其最弱點的精度為±1．0l一±1．23mm；因此，每隔30km埋設一個基巖點，一等水準路線的長度一般不會超過35km，就能確保最弱點精度優于2mm。

由于基巖點與深埋水準點的造價高，根據前面的精度分析每30km設置一個基巖點、5km設置一個深埋水準點是比較適宜的。按此埋設規則，全線應布設基巖點5座，深埋水準點25個。

線路導線網點問距為180--200m，其高程的精度是Imm。點位應均勻療布在線路中線左右40--60m處，按國家二等水準測量的要求進行。

4.1.2平面控制網的布設

平面控制網按首級GIS網(見圖4.1)、次級GPS基礎網、GPS和精密導線網的形式布設。

首級GPS網、次級GIS基礎網點分別與水準基巖點、深埋點的埋設共同考慮，設計基巖點和深埋水準點時，應在其上建成觀測墩，并建立強制歸心標志。首級、次級GIS網構成三角形和四邊形獨立閉合環，以保證控制網的可靠性，GPS加密網點間距為I．5km，約100個，沿線布設時以便于加密布線路導線和施工需要為原則，并盡量使點間通視(鄰點保證通視率不小于2／3)，困難地段需增加方向輔助點。首級、次級、加密GIS網的技術要求分別以文獻[5]中的B、C、D級網的技術指標為參考；同時，根據工程實際需要，各級GPS網的平面坐標點位精度應優于1cm。

線路導線在加密GPS網的基礎上布設，其平均邊長為180--200m，點數約500個，點位布設以便于施工需要為原則.各導線點都采用強制對中觀測墩，其埋設標準與加密GPS點相同。根據導線最弱點精度應小于5mm的工程需要，導線的測角中誤差應為2″，測距相對誤差為1／10萬。

4.2 工程控制網的施測與數據處理

4.2.1 高程控制網的施測與數據處理

根據前面分析，深埋、淺埋水準點分別按文獻[4]中的一等、二等水準測量的精度要求觀測，水準路線主要指標：一等各測段往返測高差較差的限差為±1．8 √Lmm(L---測段長度，km)，每公里水準測量的偶然中誤差限差為3=0。45mm；--等相應為±3．0√Lmm和±O．75mm。數據處理按嚴密間接平差法，計算各水準點的高程、精度及相鄰水準點的精度等。

4.2.2 GPS控制網的施測 GPS控制網采用LEICA 1230雙頻GIS接收機或相同精度指標的GPS接收機觀測，采用廣播星歷，由商用軟件解算的GPS基線向量，其標稱精度為5mm+lppm。若采用精密星歷和精密基線解算軟件，只要有充足的觀測時間。可將30km基線的相對精度提高到0．1ppm m。

首級GIS平面控制網共有5點，點位與基巖水準點重合，間距約30km；次級GPs網共布設25點，點位與深埋水準點重合，間距為4—5km。

在30個首級、次級GPS網點的基礎上布設加密GPS網，點間距約2km，約100個點，均成對布設，并采用8臺精度為5mm+lppm的雙頻GPS接收機進行同步觀測，采樣間隔為15s，衛星截止高度角為15°，觀測PDOP<6，觀測時段均為3h。

4.2.3 GPS網的數據處理

4.2.3.1 GPS網的基線解算與成果檢核

在進行外業GPS測量過程中，對當天的觀測數據進行初處理，以及時發現問題，確保觀測數據的質量。數據的初處理主要是用廣播星歷和商用軟件解 算當天觀測的基線，用于解算基線的起算點在WGS一84坐標系中的絕對坐標精度不低于3m，可通過單點定位得到。4.2.3.2 GPS網的平差計算

數據后處理采用同濟大學測量系的TGPPSWin32軟件進行平差計算。包括：(1)GPs網的無約束平差；(2)GPS網的約束平差

4.3 軌道控制網的施測

4.3.1 軌道設標網

軌道設標網點一般是固定在鐵路兩側的接觸網支柱、邊墻、擋土墻等上面，約每60m設一對點，且關于線路對稱，相鄰點位平面精度lmm，高程精度0．5mm。

軌道設標網的平面坐標采用伺服型全站儀(測角精度≤±l″，測距精度≤2mm+2ppm×S)按自由設站和后方交會方法測定。在每個自由測站，以2×3對設標點為測量目標，2測回觀測，每次測量應保證每個點被測量3次。在觀測時，應注意與靠近線路的GPS點、導線點聯測，并且聯測點應為2--3個測站共用，聯測長度應控制在150m之內。當受觀測條件限制，僅有一個自由站點和GPS點、線路導線點通視時，應設置輔助點。

軌道設標網的高程測定采用高精度電子水準儀，測量精度±lmm，讀數至0．1mm。方法為：每一測段應至少與3個二等水準點聯測，往測時以軌道一側的設標網點為主線，另一側的設標網點就近測站觀測；返測時以另一側的設標網點為主線，對側的水準點在擺站時就近觀測。

4.3.2 軌道基準網

軌道基準網點在每2個博格板接縫處布設，主要用于精調博格板。一般是在承載層施工完成后，根據預先設計的坐標粗放到實地，待軌道板鋪設完成后，再予精確測定實際位置，待平差后，使相鄰點位相對平面精度至0．2mm，高程精度至0．1mm。這種精度主要依賴全站儀極高的測角精度來實現，因此，使用全能全站儀，測角精度應高于l″，測距精度應不低于2mm+2ppm，處理米制數值(距離，高度，坐標)時，應精確到0．1mm，為保證高程精度，觀測時鏡站必須采用強制對中底座裝置。

測量方法仍采用自由設站的方式，方法與設標點類似。儀器架設盡量靠近待定點的連線上，以軌道設標點作為后視起算數據，每組觀測10--16塊板，每組中至少有5個重合點，觀測不少于3個測回，如遇特大橋梁時，略做調整，適當放寬要求。當每站觀測結束后，根據赫爾默特轉換原理將每站中未知點的坐標轉換到國家坐標系中．然后再利用軟件對各組成果統一起來進行平差，這樣可以使各組數據緩和銜接，達到要求的精度。結束語

精密測量在高速鐵路中的發展將來肯定會越來越精確，越來越先進，隨著科學技術的不斷發展與創新，精密測量肯定會在各個領域中取得突破，得到更加廣泛的應用！接下來的幾年，我國還要對高速鐵路進行投資，精密測量在高速鐵路中的應用必定會得到更加廣泛的，取得更好的發展！致 謝

感謝中鐵十五局一公司京滬鐵路第四項目部測量隊長張占森的實際指導，對實習指導老師馬老師致以誠摯的敬意。感謝這三年來我們所有專業老師的辛勤栽培，沒有老師們的悉心指導，我們不可能學習到這方面的深層次知識。同時也感 20 謝河南工業職業技術學院給我們師生建立的這樣一個學習的的平臺，感謝學校對我們的培養，相信我們大家將來可以做得更好！

參考文獻：

[1]鐵建設[2006]189號．客運專線無踏軌道鐵路工程測量技術暫行規定[Z]．北京：中國鐵道出版社，2006．

[2] 丁建華.高速鐵路工程測量特點［J］.鐵道勘察，2009,05（4）：1-4.[3] 門學剛.高速鐵路沉降變形觀測精度控制實踐與分析［J］.建筑與工程，2009,35:737-738.[4] GB 12897-1991.國家一、二等水準測量規范 1991.[5]劉成.京津城際客運專線精密工程控制測量方案 2006(z1)

第二篇：《互換性和測量技術》課程教學中標準貫徹應用和精度論文

論文摘要摘要：本文針對《互換性和測量技術》教學中標準的貫徹、應用和精度設計的關系提出看法，指出在強調精度設計的同時不能淡化互換性和標準化的意義；目前本課程有多種教學模式，為保持本學科的系統性和完整性，筆者認為本課程仍應單獨設置；實驗課應加強學生精度設計和標準應用能力的培養。

近年來，圍繞《互換性和測量技術》課程內容和體系的改革，不少高校已將《互換性和測量技術》課程改為《幾何精度設計和檢測》，其目的在于培養學生的綜合設計能力。基于這一思路，不少教材壓縮和淡化了互換性標準的相關內容，力圖改變過去傳統教學中以貫徹標準為主線的灌輸式教學方式。筆者認為這種思路應充分肯定，但對如何處理好互換性標準貫徹和提高學生精度設計能力的關系，筆者想就此談一些自己的看法。

一、有關互換性和精度設計在課程中的定位新問題

互換性和精度設計確實是兩個完全不同的概念。互換性是指同一規格的零部件按規定的技術要求制造，不需經過任何挑選或修配就能夠互相替換使用，而且替換后能達到規定的功能要求。精度設計則要求經濟地滿足零件的功能要求，無論零件是否要求互換，必須規定一定的公差。公差大，精度低，則加工輕易，公差小，精度高，則加工難度大。

互換性是對重復生產零件的要求，只要按照統一的設計生產，就可實現互換性，互換性要靠公差來保證。互換性給定公差強調的是統一，精度設計給定公差強調的則是合理。由于現代工業生產具有互換性高的特征，公差必須標準化，標準化是互換性生產的基礎。而精度設計不論從設計還是制造角度也都需要遵循標準化的原則。所以，以標準化為基礎的互換性和精度設計是很難分開的。

《互換性和測量技術》的主要內容是尺寸公差、外形和位置公差、表面粗糙度。工程應用的目標是在機械圖上合理標注。合理標注的實質是合理的精度設計，所以本課程的核心還是精度設計，新的教學體系應該加強精度設計的概念，提高學生的綜合設計能力。不過我們在強調精度設計的時候不能淡化互換性和標準化的重要意義。由于互換性在產品設計制造和使用維修過程中的巨大功能，已成為現代制造業中一個普遍運用的原則。精度設計在很大程度上是在滿足零件的功能要求的前提下對互換性標準的選擇和應用，即使不要求互換的場合，在設計制造等各種環節，也需要遵循互換性和標準化的原則。

《互換性和測量技術》課程具有很強的應用性，尤其有關互換性和標準化方面的內容，在生產實際中有著大量的運用，但在其他課程中鮮有介紹，學生普遍缺乏這方面知識。隨著全球經濟一體化的到來，我國各項標準逐步和國際接軌，把握標準化知識已成為時代的需要。這有利于開闊學生的眼界和知識面，對將來從事工程技術和管理工作非常有益，符合企業對人才知識結構的要求。所以筆者認為摘要：在本課程的教學中，不應將互換性和精度設計人為地分割開來，應讓學生在充分了解互換性原則和各項基礎標準的前提下合理地進行精度設計。當然筆者并不贊同把《互換性和測量技術》課程變成純粹的標準宣講課，而應重在培養學生的綜合設計能力和標準應用能力，對原來的教學模式應當進行改革。

二、有關新的教學模式

目前《互換性和測量技術》課程的教學改革有幾種不同的模式摘要：一是在原課程內容基礎上拓展提高、組合后仍單獨設課；二是將課程提高到機械精度設計的高度組合、拓展設置成一門課程；三是把教學內容分成幾塊，穿插到《機械制圖》、《金工實習》、《機械設計》等課程中合作完成教學任務[1。在這個新問題上筆者以為摘要：

第一種模式基本保持了原《互換性和測量技術》課程體系主要內容，系統闡述了互換性和測量技術的基本知識，分析介紹了我國極限和配合的新標準、工程應用以及測量技術的基本原理。這種課程體系把標準化和計量學領域有關知識緊密結合在一起，具有學科化特征，形成了自身的系統性和完整性[2。但隨著新的教學要求的提出及課程教學學時的減少，原來模式中認知性內容多、創造性內容少、以介紹基礎公差標準為主的教學體系已不能完全適應發展要求，應該進行改革和創新。目前本課程一般只有30多學時，其中還包括幾次實驗。在有限的學時內要想獲得良好的教學效果，必須優化教學內容，改進教學方法，采用多種教學手段。筆者認為標準方面的內容可主要從應用的角度去講，其構成原理可適當簡略，重點還是互換性和精度設計的基本概念和方法，其中又以尺寸公差、形位公差、表面粗糙度為主。有了這些基礎，其它章節均可略講，學生可通過練習、實驗和綜合實踐環節進一步提高精度設計能力。

第二種模式是針對《互換性和測量技術》課程的教學內容改革而重新拓展設置成一門課程《幾何精度設計和檢測》。該課程已有多種版本的教材，從筆者了解到的一些版本來看，大多在緒論中已強化了幾何精度設計的相關內容，并增加一些典型零件幾何精度設計綜合應用實例，但大部分章節和原教材體系沒有實質變化。也有的版本對原教材體系進行了大刀闊斧的改革，基本擺脫了以介紹基礎公差標準為主的教學體系，但這種形式目前無論從教學還是學生自學角度看都還有些難度，幾何精度設計離不開公差標準的應用，脫離互換性標準講授幾何精度設計，不利于標準化的貫徹和應用。

第三種模式把教學內容分成幾塊，穿插到《機械制圖》、《金工實習》、《機械設計》等課程中合作完成教學任務。筆者感覺這種模式雖然避免了原來模式中各相關課程之間的交叉和重復，但打破了本學科的系統性和完整性，同時也增加了各相關課程之間的協調和配合難度，較難保證分塊教學后的內容銜接和教學質量。

三、實踐性環節的改革

《互換性和測量技術》課程的應用性很強，機械類圖紙中大部分符號都和本課程有關，對學生今后從事機械設計和制造尤為重要。本課程必須很好地把握理論和實際的關系，在講清基本概念的前提下，應非凡注重理論聯系實際，強調學生的實際應用能力。

從本課程的教學效果看，學生對精度設計和互換性標準的實際應用能力普遍較弱。在課程設計、畢業設計中，不知道怎樣正確地運用國家標準進行精度設計；圖樣標注五花八門、漏洞百出，或者照葫蘆畫瓢，知其然不知其所以然。造成這種狀況的一個重要原因是摘要：課程教學內容缺乏應用性實踐環節，學習內容沒有通過相應實踐環節消化、鞏固。受學時數限制，課堂教學只能講一些精度設計和標準運用的基本原則，學生對所學知識綜合應用能力的鍛煉，主要靠課程設計、畢業設計等后續課程。而后續課程隨著教學內容和重點的轉移，無論后續課程教師還是學生都難以對先開課程給予非凡關注。

針對這一新問題，已有高校探索本課程專門增設實踐性教學環節——精度設計檢測一條龍課程設計[3，但上述方案存在時間布置和課時的矛盾。因此筆者贊同把機械零件課程設計和幾何精度設計內容結合起來，作為一個綜合性的課程設計。機械零件的課程設計題目一般是減速器設計，這類課題包含了很多典型零件精度設計的內容，是理想的精度設計課題。但在單純的零件課程設計中學生往往忽視這部分內容，不求甚解。如作為綜合性的課程設計，明確提出精度設計的具體要求，學生可通過一個課題，得到完整的設計能力的鍛煉。

《互換性和測量技術》課程中，實驗課占有較大的比重。目的是使學生進一步把握和鞏固課堂上所學的公差理論，初步熟悉某些計量器具的正確使用方法。這些實驗可使學生較快獲得有關內容的感性熟悉，加深對課堂上所學的基礎理論的理解，并鍛煉了學生的動手能力。不足的是，目前這些實驗和精度設計的聯系還較少，主要是學生聽老師介紹儀器，閱讀實驗指導書，按規定的實驗步驟操作，從而獲得測量結果。這種驗證式實驗，沒有很好發揮學生的主觀能動性，缺乏設計能力的鍛煉。

為了適應本課程的教學改革，應對實驗課程進行改革，加強學生實際應用能力的鍛煉。在原來實驗的基礎上可設計一些綜合性實驗項目，讓學生通過實際觀察、裝拆、測繪、精度設計等，得到相關標準應用和設計能力的綜合鍛煉。

以上是筆者對《互換性和測量技術》課程教學改革中有關標準的貫徹應用和提高學生精度設計能力關系的一些看法。如何更好的處理兩者之間的關系，還需要在今后的教學實踐中不斷進行探索。

參考文獻

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第三篇：高速鐵路測量監理工作

高速鐵路測量監理工作監理測量工作內容總體來說就是所有施工單位涉及要做的測量工作我們都需要參與、檢查復核。其中分三個階段，施工前、施工中和竣工后的測量工作。

施工前的工作，包括熟悉圖紙，核對原始數據。檢查和核實施工單位測量人員資質、上崗證，檢查測量儀器設備的鑒定證書。參加建設單位組織的控制網交樁和精密控制測量技術文件交接，監理對現場交樁全過程進行旁站見證。接著督促施工單位及時上報控制網測量方案，并按測量技術要求開展復測，監理進行外業旁站見證，填寫旁站監理記錄表，必要的時候要對重點部位做換手測量，到最后審查施工單位的控制網復測成果，檢查精度要求，保證可靠地數據資料。控制網復測內容包括：CPI基礎平面控制網、CPII線路控制網、高程控制網。

對于那些特長隧道和特大橋要還要建立獨立控制網。

上面這些工作，也就是監理和施工單位對設計單位提供的控制樁的精度、限差進行一次復核，復核完成后，施工單位申請使用這些工程控制樁，監理復核、確認、同意使用的一個過程。

控制網復測完成后，是施工加密測量工作。施工單位要制定施工加密測量技術方案，設置加密控制樁，我們的工作就是要進行方案的審核，測量過程的旁站、見證，檢查內容與那個精測網復測一樣，也就是檢查數據的精度、限差，真實性，準確性，為以后的施工放樣提供支持。施工單位申請使用，監理單位復核、確認、同意使用。1

下面就到施工中，施工放樣測量階段了，監理主要負責審核施工工區上報的施工放樣測量技術方案，合格后，同意進行測量，監理檢測施工測量放樣記錄表中測量數據，這個過程需要熟悉圖紙，監理對放樣點要進行檢測，進行數據計算，合格了，同意使用，進行施工。檢測方法是換手測量。這里面分橋涵、路基和隧道工程。其中涵洞工程主要檢測涵洞基坑的開挖軸線，一般結構橋梁檢測：

a.橋梁樁基（檢測10%）；

b.承臺（模板頂面四角）；

c.墩身（模板頂面四角）；

d.墊石（中心2點，頂面標高四點）；

e.架梁（墩臺縱、橫向中心線；梁端線及錨栓孔十字線）。

有些特殊結構橋梁，像懸臂澆注預應力混凝土連續梁（剛構）要檢測：零號塊、零號塊預壓；各T構；邊跨和中跨合攏段；加載和卸載的過程。框架橋要對預壓、預壓中和預壓后的水準測量進行檢測，其他的檢測項目都一樣。

路基施工放樣測量包括：路堤、地基加固工程、樁板結構路基。監理主要對路基填筑寬度、填筑高度、及坡度比計算，進行極坐標放樣檢測。地基加固工程中的各類群樁基礎的樁位檢測。監理抽檢按施工單位放樣斷面總數的10%～20%。

隧道施工放樣測量包括：隧道中線，軌頂高程，隧道開挖斷面輪廓線，主要就這些。其他的像結構物厚度，臺車尺寸的校核，這些都是質量控制測量工作，監理抽檢按施工單位放樣斷面總數的10%。

施工中的最后一項就是沉降變形觀測，監理要組織參與沉降變形觀測及評估方案的制定。組織參與和配合建設單位或評估單位組織的沉降變形觀測評估工作。審核施工單位沉降變形觀測技術方案。符合要求后，進入方案實施，沉降變形觀測由測量組負責統一組織實施。監理負責對施工單位沉降變形監測網的建立及其保護、沉降變形觀測標的布設與埋置進行檢查。負責對施工單位用于沉降變形觀測的各種監測設備、儀器、管線的購置進行檢查。負責對參與沉降觀測的人員資格進行檢查負責對沉降變形觀測全過程進行監理，并應進行平行觀測。平行觀測的方法要求：由專業監理人員采用與施工單位觀測人員“換手復測”的方式同步進行。平行觀測的數量，一般地段為施工單位總測數的10%，地質復雜、沉降變化大以及過渡段為總測數的20%。測量監理對監理工作和平行觀測數據的真實性負責。負責做好監理過程的旁站記錄（TB2表），并對施工單位的觀測記錄進行簽認。按照觀測頻次完成觀測后七天內，審核施工單位提交的評估申請（附沉降變形觀測報告）。簽認后，由施工單位上報指揮部及設計單位。在我的理解，所有的沉降變形觀測都是為指導性施工提供依據和支持的一項測量工作。

沉降變形觀測內容主要分兩部分，一個是水平位移觀測，一個是垂直位移測量，主要是垂直位移測量。沉降變形測量點分為基準點、工作基點和沉降變形觀測點。在施工單位線下工程沉降變形監測工作的基礎上，還要委托咨詢單位或專業隊伍全過程對沉降變形進行平行觀測。平行觀測的數量，一般地段應不少于其沉降變形監測工作總量10%，對于地質復雜、沉降變化大以及過渡段等區段，平行觀測的數量不應少于20%，主要是為了確保線下工程沉降變形監測工作質量滿足無砟軌道評估技術要求。

路基，橋涵和隧道 路基中包括無砟軌道路基工后沉降，橋臺臺尾過渡段路基工后沉降，路基與橋梁或隧道過渡段沉降，觀測的主要內容有：路基面的沉降變形觀測;

路基基底沉降觀測;

過渡段沉降觀測;

路基穩定性觀測;

地基土深層沉降監測。

橋涵中包括無砟軌道鋪設前，對橋涵沉降、變形作系統的評估，確認橋涵基礎沉降、梁體變形等是否符合技術標準要求，通過各施工階段對墩臺沉降的觀測，驗證和校核設計理論、設計計算方法，并根據沉降資料的分析預測總沉降和工后沉降量，進而確定橋梁工后沉降是否滿足鋪設無砟軌道要求。測量的內容包括梁部的徐變變形，橋梁墩臺基礎的沉降，框構、旅客地道及涵洞的地基沉降。

還有一個就是隧道，主要是圍巖監控量測，工作主要包括：洞內、外觀察（地質素描），拱頂下沉，凈空變化，也就是收斂，還有一個

地表沉降，主要是隧道淺埋段（覆土厚度小于等于50m）。監理需要旁站、見證，取得監測數據后，進行整理分析監測數據。圍巖穩定，正常施工，不穩定，采取加強支護，圍巖進入危險狀態，就要停止施工，采取措施。預測變形發展是否趨向圍巖及隧道結構的安全狀況，要及時向總監匯報。

下來就是軌道控制網（CPIII）平面測量，監理督促施工單位進行加密基樁的測設，對加密基樁的測量工作進行監控，并對測量資料進行審查。

最后一個是竣工測量，監理負責審核施工單位竣工測量技術方案，負責審核施工單位提交的竣工測量成果資料及檢查記錄。負責組織專項測量組和監理測量組實施竣工測量，監理要全過程按設計圖紙要求對完成的工程進行平行檢測。負責組織專項測量組和監理測量組檢查竣工測量的永久性控制樁、水準點設置和保護情況。

竣工測量的目的：一是為工程驗收提供必要的基礎資料，二是為高鐵工程交付運營后，竣工測量成果將作為運營維護管理的基礎資料。其中有一個就是把設計中和施工中產生的斷鏈進行消除，為運營提供一個準確地里程。

監理測量工作到這里就算全部完成了。

第四篇：礦山測量中精度控制的技術措施

礦山測量中精度控制的技術措施

摘要：礦山測量是礦山建設時期與生產過程中最重要的工作，它對礦山的開發具有重要意義，是對礦山施工安全性的考察，從而保證施工的順利進行。正所謂“安全第一”、“防患于未然”大概就是礦山測量的宗旨和初衷。然而，在礦山測量過程中不可避免的會發生一些意想不到的問題，對于這些問題的預防有利于更好地開展測量工作，為之后的正式施工做充足的準備。

關鍵詞：礦山測量；測量精度；技術措施

引言

本文主要首先從礦山測量的概念出發，介紹礦山測量的目的及重要性，接著對礦山測量所使用的測量工具做具體的介紹，然后是礦山測量的過程概述，再然后針對礦山測量中常常出現的問題提出預防措施，最后，重點說明加強礦山測量中精度控制的措施，為以后礦山的精準測量提供了依據。

一、礦山測量的概念

礦山測量的含義是：礦山測量，在礦山建設和采礦過程中，為礦山的規劃設計、勘探建設、生產和運營管理以及礦山報廢等進行的測繪工作。礦山測量是開發礦業過程中不可或缺的一項重要的基礎技術工作。

礦山測量學是采礦科學的一個分支科學，是采礦科學的重要組成部分。它是綜合運用測量、地質及采礦等多種學科的知識，來研究和處理礦山地質勘探、建設和采礦過程中由礦體到圍巖、從井下到地面的靜態和動態下的各種空間幾何問題。為了安全、有效地進行采礦工作和充分地回收礦產資源，運用數學、測量學等所提供的理論、方法和手段，以完成生產工程中各階段從勘探、開采、到報廢和生產過程的環境變化從礦體、復巖到地表中所發生的各種幾何問題。礦山測量是一個系統的完整的涉及不同學科的科學技術，掌握這一技術對于礦工和管理人員具有極其重要的意義。

二、礦山測量的目的

礦山測量工作在礦山的安全生產中起著舉足輕重的作用，這些作用主要表現在以下幾個方面：

第一方面是：在均衡生產方面起到一定的保證作用。其保證作用主要表現為可以及時提供反映生產狀況的各種圖紙數據資料，從而可以準確把握各種工業儲量的變化情況，以保證參與采礦計劃的編制，實現檢查其執行情況。

第二方面是：對于地下資源的充分開采和采掘工程的質量方面有監督的作用。礦山開發的最主要目的便是開采地下豐富的資源以保障社會生產生活的需要，而礦山的測量時礦山開發的準備環節，測量所得出的結果有利于保障采掘工程的質量，并進行監督工作。

第三方面是：在安全生產方面起著重要的指導作用。可以充分利用測繪的各種礦圖，較全面地發展熟悉采掘工程的特點，進行及時正確的指導，保證巷道不掘入危險地區內。與此同時，對地下采空區所引起的巖層與地表移動的范圍作出準確的預測，以避免出現建筑物的毀壞和人身安全事故。

除此之外，由于地下礦山地質條件很復雜，會經常遇到含水層、溶洞、斷層等地質狀況，因此礦山測量工作要求必須及時提供準確的井下巷道位置，繪制出準確的采掘工程平面圖，及時反映掘進巷道與采場的位置的相互關系，防止在開采過程中穿透原來采空區、含水層、溶洞或者透過相鄰巷道從而造成安全事故。尤其是對相鄰巷道的測量工作更要注意。由于相鄰巷道之間的保安礦柱較薄，一般為5米，如果測量不準確而穿透相鄰巷道，那么開拓及回采作業過程當中將會存在極大的安全隱患。特別是在頂板比較松軟的地段，因為測量的原因而相鄰進路相互打通造成頂板跨度大，于是就增加了巷道支護和維護的難度，而且頂板、邊邦容易脫落，從而容易發生安全事故。

三、礦山測量的重要性

礦山的測量關乎礦山的開發建設工程的命脈，在開發過程中扮演者重要的角色，它關乎施工人員的人身安全和施工進度的快慢程度，因此，對礦山測量的研究顯得格外重要。

四、礦山測量精度的含義及測量儀器的介紹

4.1測量精度的含義

測量的結果相對于被測量真值的偏離程度。在測量中，任何一種測量的精密程度高低都只是相對的，都不可能達到絕對精確，總會存在各種原因導致的誤差。為了使測量結果準確可靠，盡量減少誤差，提高測量精度，必須充分認識到測量可能出現的誤差，以便采取必要的措施來加以克服。

4.2測量儀器的介紹

（1）全球定位技術（GPS）：GPS全球衛星定位系統由三部分組成：空間部分；地面控制部分；用戶設置部分。

（2）地理信息系統（GIS）：它由若干個相互關聯的子系統構成，空間數據的最根本特點是每一個數據都按統一的地理坐標進行編碼，實現對其定位、定性和定量的描述。

（3）遙感技術（RS）：遙感是以航空攝像技術為基礎，利用遙感器從空中來探測地面物體物質的，根據不同的物體對波譜的反映不同的原理，識別地面上的各類地物，具有遙遠感知事物的意思。

五、礦山測量的過程概述

礦山測量的工作主要包括：井下平面控制測量；井下高程測量；礦井聯系測量；巷道及回采工作面測量；貫通測量；煤礦測繪資料與地質測量信息系統；井下導線測量的精度分析；井下高程測量的誤差；礦井定向的精度分析；貫通測量方案的選擇和誤差預計；立井施工測量與露天礦測量。

礦山測量通常被譽為礦山的“眼睛”。礦山測量在安全生產方面有兩個方面大的應用：使采礦巷道不掘入危險區和預測地下采空后所引起的巖層與地表移動的范圍，避免建筑物的破壞和人身安全事故的發生。

六、礦山測量中常出現的問題及預防措施

6.1測量儀器的不正確操作

一般來說，施工測量所使用的測量儀器都是屬于精密儀器，價格相對較昂貴，但由于測量人員的專業素質不高，實踐經驗不足，又對儀器不太熟悉，因此在儀器的使用過程中，沒有嚴格按照使用手冊來規范操作，這樣就導致測量儀器的靈敏度在每使用一次都就降低一次，加上有些建筑企業的測量員根本就不愛護儀器，更別提去維修儀器或及時維修儀器，通常都是放置停用，這樣久而久之，儀器的精度越來越低，即便是換做熟練的測量人員在進行測量時也會出現錯誤，而非誤差。

6.2儀器管理不規范

在現有的建筑市場中，在施工過程中沒有專職的測量人員，絕大多數都是技術員和材料員等其他人員兼職管理，而且這些兼職人員中由很大一部分測量員是剛畢業的大學畢業生，并沒有實踐的工作經驗，從而造成管理的不規范。這些所謂的專職人員和業余愛好者都不懂得常規測量儀器的使用和維護，還有操作、性能及測量方法也一無所知，由此可見這些人根本無法完成檢測工作。

6.3施工過程中存在溝通不和諧的狀況

傳統的施工管理中，測量人員以及設計還有施工人員就不是很順暢，但隨著大型的建筑項目的出現，設計建筑工程師已不可能獨立完成一項工程，這時就需要各部門的協調配合。于是，施工過程中間就出現了施工方、建筑方和設計方三方的不和諧。因此要協調好三方的關系對施工過程具有重要意義。

七、加強礦山測量中精度控制的措施

7.1 GPS RTK測量技術在礦區控制網的布設

GPS RTK測量技術具有方便、高效、可靠等特點，RTK系統由精度、初始化速度、環境限制性、抗干擾性等方面的功能。運用這一測量技術能有效地控制精度。

7.2加強測量輔助設施的應用

由于井下的環境要比地面的復雜得多，因此要開發適用于井下的、便于瞄準的發射棱鏡系統以及井下防爆的無線電通訊系統的等輔助設施，來提高工作效率和測量精度。

7.3加強測量管理制度的規范和實施

及時的制定、執行有效的管理制度，反復在測量過程中檢查，從而保證成果的精度。

八、結論

礦山測量是一份項目中最重要的部分，因為它的精度直接影響著這個項目的成敗，但由于市場的原因，個人的原因還有使用過程中的保護和維修等過程都影響測量的精度。因此，在礦山測量中應采取合適的技術措施保證精度的準確，從而促進礦山的開發與利用。

參考文獻：

[1]周秋生，郭明建.土木工程測量[M].北京：高等教育出版社，2004-02-12.[2]李彬.論述市政工程的控制測量精度問題[J].城市建設理論研究，2011-02-28.[3]張正祿.工程測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2005-11-12.[4]劉成群，如何對工程測量精度進行有效控制[J].城市建筑理論研究，2011-05-10.

第五篇：淺談工程測量在水利樞紐工程中的應用

淺談工程測量在水利樞紐工程中的應用

魏焰展(福建省漳州市水利水電勘測設計研究院,郵編363000)

摘要:隨著測繪技術的迅猛發展,工程測量的方法和技術也在不斷地進步和更新。結合工程測量在水利樞紐工程中的應用,本文概括了工程測量的相關理論,并闡述了工程測量在水利樞紐工程應用中的特點。關鍵詞:工程測量;水利樞紐工程

1概述

水利工程源遠流長。公元前21世紀禹奉命治理洪水，已有“左準繩，右規矩”，用以測定遠近高低。20世紀50年代以后，測量工作吸收各種新興技術，發展更加迅速，出現許多先進的測量儀器，為工程測量在水利樞紐工程中提供了先進的技術和工具，向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利條件。2流域規劃階段的測量

由于流域規劃是在整個流域地區進行，因此，不僅要對河流中徑流的水利資源進行規劃，同時也要對該區域地下水源進行規劃。流域規劃的主要內容之一是制定河流的梯級開發方案，合理地選擇樞紐的位置和分布。在進行梯級布置時，不僅需要在地形圖上確定合適的位置，而且還應確定各水庫的正常高水位。為此，測量人員應提供該流域內的地形圖、河流縱橫斷面圖以及河谷地形圖。可收集國家基本圖或其他勘測單位的現有圖提供設計使用。在收集資料時，除具體成果、成圖外，還應收集下列資料：施測單位、時間、作業規范，標石耐久程度和保存情況，實測結果所達到的各項精度指標，所采用的坐標系統等。根據需要有時還要測定河流水面高程，測定局部地區河流的橫斷面及水下地形圖。

2.1河流水面高程的測定

盡管在河流上每隔一定的間距設有水文站，但要詳細了解河流水面的變化特征，僅靠水文站的觀測是不夠的。因此，還必須沿河流布設一定數量的水位點，以測定水面高程及其變化，水位點應盡可能位于河流水面變化的特征處。水位點的密度應根據河流的比降、落差、橫斷面形態變化等來確定，同時也要考慮各設計階段的要求。為了測定水面高程，首先沿河流建立統一的高程控制，然后再設立水位點進行水位觀測。建立高程控制時，通常是在河流沿線布設一定數量的高程控制點，它們應盡可能布設在靠近河岸但又不致被洪水淹沒、較為穩定的地點，且最好與待測水位點位于同岸；它們的分布盡量與水位點的位置相對應。控制點的高程一般采用等級幾何水準法測定，其精度要求要視地形條件、水面比降和路線長度而定。

2.2橫斷面測量

對垂直于路線中線方向的地面高低所進行的測量工作稱為橫斷面測量。橫斷面的位置一般可根據設計用途由設計人員會同測量人員先在地形圖上選定，然后再現場確定。橫斷面應盡量選在水流比較平緩且能控制河床變化的地方。為方便于水深測量，橫斷面應盡可能避開急流、險灘、懸崖、峭壁，斷面方向應垂直于河槽。橫斷面的間距視河流大小和設計要求而定，一般在重要的城鎮附近、支流入口，水工建筑物上、下游和河道大轉彎處等都應加設橫斷面；而對于河流比降變化和河槽形態變化小、人口稀少和經濟價值低的地區，可適當放寬黃斷面的間距。橫斷面的位置在實地確定后，應在斷面兩端設立斷面基點或在一端設立一個基點并同時確定斷面線的方位角。斷面基點應埋設在最高洪水位以上，并與控制點聯測，以確定其平面位置和高程。斷面基點平面位置的測定精度不低于編制縱斷面圖使用的圖根控制精度；高程一般應以等外水準測定。當地形條件限制無法測定斷面點的平面位置和高程時，可布設成平面基點和高程基點，分別確定其平面和高程。橫斷面的編號可以從某一建筑物的軸線或支流入口處由上游向下游或下游向上游的順序統一編號，并在序號前冠以河流名稱或代號，還應注出橫斷面的里程樁號。橫斷面常用的方法有：斷面索法、交會法、GPS(RTK)法等。

橫斷面測量的精度要求：橫斷面地形點的精度，包括地形點對中心線樁的平面位置中誤差：平地、丘陵地應≤±1.5m，山地、高地應≤±2.0m；地形點對鄰近基本高程控制點的高程中誤差應≤±0.3m。

橫斷面測量的測設要求：

1、中心線與河道、溝渠、道路等交*時，應測出中心線與其交角。當交角大于85°、小于95°時，可只沿中心線施測一條所交渠、路的的橫斷面；當交角小于85°或大于95°時，應垂直于所交渠、路和沿中心線方向各測一條斷面。2橫斷面通過居民地時，一側測至居民地邊緣，并注記村名，另一側應適當延長。橫斷面遇到山坡時，一側可測至山坡上1~2點，另一側適當延長。3橫斷面上地形點密度，在平坦地區最大點距不得大于30m。地形變化處應增加測點，提高橫斷面的精度。

外業工作結束后，應對觀測成果進行整理，檢查和計算各測點的起點距，由觀測時的工作水位和水深計算各測點的高程，然后將河道橫斷面圖按一定的比例通過cass等軟件在計算機上繪制并打印。

2.3縱斷面編繪

河道縱斷面是指沿著河流深泓點（即河床最低點）剖開的斷面。用橫坐標表示河長，縱坐標表示高程，將這些深泓點連接起來，就得到河底的縱斷面形狀。在河流縱斷面圖上應表示出河底線、水位線以及沿河主要居民地、工礦企業、鐵路、公路、橋梁、水文站等的位置和高程。

河流縱斷面圖一般是利用已有的水下地形圖、河流橫斷面圖及有關水文資料進行編繪的，其基本步驟如下：

1、量取河道里程

2、換算同時水位，按距離成正比計算各點水位改正數的方法（由上游水位計算：△Hm=△HA-(△HA-△HB)/L*l1，由下游水位計算：△Hm=△HB+(△HA-△HB)/L*l2，hm= Hm-△Hm。式中△Hm中間點的水位改正數、Hm中間點處的觀測水位、hm中間點處的同時水位、△HA上游水位改正數、△HB下游水位改正數、L上下游間水平距離、l1上游到中間點的水平距離、l2下游到中間點的水平距離）

3、編制河道縱斷面表

4、繪制河道縱斷面圖

3水利樞紐工程設計階段的測量

水利樞紐工程設計階段的測量工作主要包括：各種比例尺的地形圖測繪、水庫淹沒界線測量、地質勘察測量和控制測量等。

3.1控制測量

為保證工程設計階段各項測繪工作的順利進行，需在工程設計區域建立精度適當的控制網。控制測量的目的就是為了地形圖測繪和各種工程測量提供控制基礎和起算基準。控制網具有控制全局、限制測量誤差累積的作用，是各項測量工作的依據。控制測量應遵循從高級到低級、由整體到局部、逐級控制、逐級加密的原則。控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。平面控制網常用三角測量、導線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立，目前，由于GPS技術的推廣應用，利用GPS建立平面控制網已成為主要方法。高程控制網主要用水準測量和三角高程測量方法建立。

3.2數字化測圖

3.2.1 數字化地形測量的儀器設備硬件條件數字化地形測量的儀器設備從控制測量到成果成圖輸出大致需要GPS接收機、全站儀、計算機、繪圖儀以及與之相關的平差計算成圖軟件、數據傳輸、交換附件、通訊器材等。儀器設備配置水平較常規地形測量是一個質的飛躍。

3.2.2 數字化地形測量工作的人員素質條件數字化地形測量的技術人員應當熟練掌握測量專業技術、熟練掌握計算機及測繪軟件的應用技術,這對測量人員的技術素質提出了更高的要求。

3.2.3 作業方法

在生產工序上,數字化地形測量不一定要遵守“先控制、后測圖”的原則,控制測量、碎部測圖可以同時進行,甚至可以是先測圖后控制,只是后者需將碎部成圖以控制點為基準借助成圖軟件進行測站(圖形)糾正。在控制點點之記的制作上,數字化地形測量不一定要將其作為一個專門工作來進行,可依據最終成圖編繪點之記。碎部測圖在數字化地形測量中只是個數據采集的過程,成圖大量的工作量從外業轉移到了內業,目前,碎部成圖作業方法較多,因人而異。筆者認為較為成熟的方法是簡碼法,特點是成圖數學精度好、地物地貌要素詳盡、作業效率較高。

3.2.4 簡碼法數字化地形測量及其作業流程

簡碼法是數字化地形測量過程中,觀測員給每一個碎部測點賦于一個自定義編碼,并依據這種自定義編

碼編圖成圖的一種數字化地形測量方法。

簡碼法數字化測圖作業流程為:外業數據采集(自定義編碼)→內業概略編圖→草圖外業補充調繪→內業詳細編圖→外業巡回檢查→最終成果成圖。分述如下:

外業數據采集:該環節重點是碎部點三維坐標與自定義編碼采集,強調碎部點的數學精度、采集數量和自定義編碼的可自我識別程度、強調測站與棱鏡之間通訊聯系,而不必過分關注碎部點間的連接關系。在同一個測站上,只要能看到而視線又不是過長,宜及時采集,不必頻繁搬站。自定義編碼不必過于嚴格,只要編圖時作業員自己能夠識別即可,完全根據作業員的習慣和自我條件決定。值得注意的是:由于自定義編碼具有一定的隨便性,在增加了自我識別難度的同時,也使其具有相當的靈活性和可開發性。

內業概略編圖:既然是概略編圖,其原則應該定為能識別多少就編多少,能編到什么程度就編到什么程度,不能識別的在外業補充調繪時處理。這一環節只需要編出有基本輪廓的平面草圖,該草圖只作為外業補充調繪的工作底圖,繪圖輸出時應包括碎部點的簡碼信息,最好先不要繪出等高線。

草圖外業補充調繪:該環節以帶簡碼的基本平面圖為工作底圖,對照實地補充繪圖,加上必要的量測,應理清地物、地貌要素的屬性、各種線條間的連接關系等。外業補充調繪成果圖在內容上已經是詳細的平面圖了。

內業詳細編圖:根據外業補充調繪成果圖修編概略草圖,在此基礎上構高程模型三角網繪等高線生成初步地形圖。繪圖輸出時最好將高程模型三角網和等高線一并繪出,作為外業巡回檢查的工作底圖。外業巡回檢查:重點是高程模型三角網的檢查與修編,以及植被、境界類符號補充調繪與檢查、初步成果地形圖外業最終檢查等。

最終成果成圖:根據外業巡回檢查成果圖再次修編初步成果地形圖,以及圖面整飾圖幗分幅等。人員組織:數字化地形測量的一個作業組采用簡碼法時宜按一名技術員+一名測量工人編制,一個項目由多個作業組施測時需專設一名核心技術人員負責質量檢查、成果資料匯總、電腦維護等。

3.3水庫淹沒界線測量

測設移民線、土地征用線、土地利用線、水庫清理線等各種水庫淹沒、防護、利用界線的工作稱為水庫淹沒界線測量。這些界線以設計正常蓄水位為基礎，結合浸沒、塌岸、風浪影響等因素綜合確定，根據需要測設其中的一種、幾種或全部。邊界線的測設工作通常由測量人員配合水工設計人員和地方政府機關共同進行，其中測量人員的主要任務是用一系列的高程標志點將水庫的設計邊界線在實地標定下來，并委托當地有關部門或村民保管。界樁分為永久樁和臨時樁兩類。界線通過廠礦區或居民點時，在進出處各設一各永久樁，內部若干米測設一個臨時樁，主要街道標出界線通過的實際位置。大片農田及經濟價值較高的林區，一般每隔2～3km測設一個永久樁，再以臨時樁加密到能互相通視。只有少量莊稼的山地，可只測設臨時樁顯示界線通過的位置。經查勘確定不予利用的永久凍土地、大片沼澤地、陡峭坡地等經濟價值很低的地區，可不測設界樁。在通常情況下，一般采用幾何水準法和經緯儀高程導線法進行，目前隨著空間技術的迅速發展，RTK技術定位得到廣泛應用。

3.4地質勘察測量

配合水利工程地質勘察所進行的測量工作稱為地質勘察測量。其基本任務：

1、為壩址、廠址、引水洞、水庫、堤線、料場、渠道、排灌區的地質勘察工作提供基本測量資料；

2、主要地質勘探點的放樣；

3、聯測地質勘探點的平面位置、高程和展繪上圖。具體工作包括：鉆孔測量、井峒測量、坑槽測量、地質點測量、剖面測量等。

3.5河道測量

河道測量主要內容包括：平面、高程控制測量；河道地形測量；河道縱、橫斷面測量；測時水位和歷史洪水位的聯測；某一河段瞬時水面線的測量；沿河重要地物調查或測量。

4水利樞紐工程的施工階段測量

水利樞紐的技術設計批準以后，即可著手編制各項工程的施工詳圖。水利樞紐工程施工階段的測量工作主要包括：施工控制測量、大壩的施工放樣、水工隧洞施工測量、水電站廠房施工測量、金屬結構安裝測量等

4.1施工控制測量

建立施工控制網的主要目的是為建筑物的施工放樣提供依據，所以必須根據施工總體布置圖和有關測繪資料來布設。另外，施工控制網業可為工程的維護保養、擴建改建提供依據。施工控制測量分為：平面控制網的建立，一般按兩級布設，即基本網和定線網；高程控制網的建立，由于勘測期間建立的高程控制點在點位分布和密度方面往往不能滿足施工的要求，因此必須進行適當的加密，也分兩級布設基本網和臨時性作業水準點。

4.2大壩的施工放樣

大壩施工放樣的主要步驟有：壩軸線的測設、清基中的放樣工作、壩體分塊控制線的測設、壩體澆筑中的放樣工作

4.3水工隧洞施工測量

水工隧洞按其作用可分為：引水發電洞、輸水洞、支洞、泄洪洞、導流洞等，其中測量精度要求最高的是發電洞及其支洞。隧洞施工測量的主要內容包括：洞外控制測量、洞內控制測量、聯系測量、隧洞中心線放樣、開挖斷面和襯砌斷面的放樣等

4.4水電站施工測量

水電站廠房施工測量的主要內容包括：廠房施工控制網的建立、基礎開挖測量、廠房建筑放樣測量等。在建立廠房控制網時，其點位精度和點位分布都應考慮機組的安裝測量。

4.5金屬結構安裝測量

在水電工程中，閘門、壓力管道、機組設備等都是金屬構件，其安裝測量的精度一般較高，要建立獨立的控制網，須與軸線關系保持一致。

5水利樞紐工程的變形監測

變形監測的主要觀測項目：水平位移觀測、垂直位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測、應力/應變觀測、分層沉降觀測、傾斜觀測、滲流觀測、溫度觀測、檢查觀測、滑坡崩岸觀測。

變形觀測的精度和周期——在制定變形觀測方案時，首先要確定精度要求。對于不同的監測目的所要求的觀測精度不同。觀測周期與工程的大小、測點所在位置的重要性、觀測目的以及觀測一次所需時間的長短有關。及時進行第一周期的觀測有重要的意義。

觀測資料的整編和分析——資料整編的主要內容包括：收集資料、審核資料、填表和繪圖、編寫整編成果說明。觀測資料分析其目的是對水利工程系統和各項水工建筑物的工作狀態做出評估、判斷和預測，達到有效地監視建筑物安全運行的目的。常用的分析方法有：作圖分析、統計分析、對比分析、建模分析。結語

伴隨著測繪新技術的不斷進步,現代水利樞紐工程測量必將朝著測量內外作業一體化、數據獲取及處理自動化、測量過程控制和系統行為智能化、測量成果和產品數字化、測量信息管理可視化、信息共享和傳播網絡化的趨勢發展。

參考文獻

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