精度测量在高速铁路中的应用[5篇范例]

第一篇：精度测量在高速铁路中的应用

精度测量在高速铁路中的应用

河南工业职业技术学院建筑工程系

毕

业

设

计

任 务 书 及 指 导 书

工 程 测 量 技 术

班级

建筑工程系工程测量080

1学号

0703080108

姓名

库强胜

指导老师

马淑英

2010 年 12 月9日 精密测量在高速铁路中的应用

库强胜

（建筑工程系工程测量0801,河南工业职业技术学院,0703080108）

摘 要：根据高速铁路无砟轨道要求的高标准性，轨道几何尺寸要求以及轨道精调强调精度测量在高速铁路建设中的作用。高速铁路最大的特点是快，而快的同时必须保证高平顺性、高稳定性、高安全性、高舒适性。要达到这样的目标，必须提高测量精度。因此，高精度测量成为高铁建设中的一项关键技术。

关键字：高速铁路；无砟轨道；精调；精度测量；关键技术

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

高速铁路轨道精度测量一直是影响轨道平顺的关键问题之一，特别是因为无咋轨道的整体性和连续性，使得轨道调整更加困难，精度要求更高。目前无咋轨道定位测量方法，基本上都采用过在CPⅢ控制网[1]的控制下，先用全站仪自由设站后方边角交会的方式确定全站仪三维坐标，再按极坐标测量的方法测量轨道上轨检小车棱镜点的坐标，最后与轨道点的设计坐标进行比较，计算该轨道点测量坐标和设计坐标的差值，从而逐步把轨道调整到位的方法。高速铁路建设要求

1.1 无砟轨道概况

无砟轨道是以整体道床代替碎石道床的一种新型轨道，其平顺性、稳定性、精度和标准要求高，传统的施工技术和工艺已不能满足设计和运营的要求。这种新型的轨道结构，其静态几何状态中线为2mm，高程2mm，轨距±1mm，检测方法为全站仪配合轨道几何状态测量仪检测。

对于无砟轨道要求的高标准性，施工中一般是采用全站仪配合静态轨检小车对已铺设成型的线路轨道进行测量，人工配合进行线路调整。使用全站仪配合轨检小车进行轨道几何状态测量是一项费时细致的工作，再加上没有成熟的调整顺序和方法，会出现调整过一遍后，再进行复测时又出现线路的几何状态不能满足规范要求，需进行反复测量反复调整。不仅影响铺轨精调的整体进度，而且给钢轨和扣件带来一定的影响，最大的问题是不能保证联调联试的正常进行。在现有的施工技术条件下，如何在保证精调精度的同时提高铺轨精调的速度，本文对此进行探讨，寻求一种快速的精调作业方法，提高铺轨精调的速度。

合武铁路的大别山隧道位于墩义堂至麻城之间，采用双块式无砟轨道，全长13.256km。在隧道两端分别设置25m的过渡段，设计线间距4.6m。隧道终点有 一半径7000m的曲线伸入隧道内，伸入长度799.93m。隧道内无砟轨道正线采用专用的双块式轨枕，按1600根/km布置。正线铺设60kg/m U75V无螺栓孔新耐腐蚀钢轨，隧道内正线采用pandrol直列式扣件。

1.2 轨道几何尺寸要求

1.2.1 轨道动态几何尺寸要求

轨道动态几何尺寸的检测是通过大型轨检车进行的，利用轨检车试运营来检测轨道在负重情况下的几何状态参数，依列车运营时的平稳性和乘坐舒适度为标准来衡量。为此，在进行静态轨道调整时，也要以线路的平顺性和相对关系为重点对线路进行静态调整。轨检车在时速160km情况下的轨道动态检测指标如表1所示。

1.2.2 轨道静态几何尺寸要求

轨道静态几何尺寸是指在线路不受外力的作用下，通过检测手段得到的线路平面位置、高程与设计值之间的差值，静态测量值可以显示出建成结构物的绝对位置。由于各种原因，施工后的轨道结构物不一定完全达到设计线路平顺性的要求，规范要求的轨道实际位置与设计位置偏差允许值如表2所示。

轨道静态情况下要满足线路平顺性要求，就需要检测各点在某一线路方向或高程方向左右的游离，这个方向就是需要拟合的线路正确方向，轨道各检测点相对于拟合方向的线路偏差的限差，规范中做了规定如表3所示。

在进行轨道精调时着重控制的技术指标是轨道静态几何尺寸。轨道绝对位置的正确是线路符合设计要求的保证，而轨道的相对位置是行车安全和乘车舒适度的保证。在此基础上进行轨道静态相对位置的调整，才能保证列车运行时的安全与乘车舒适性。

1.2.3 现场实施控制的轨道静态几何尺寸要求

合武铁路大别山隧道无砟轨道设汁速度为250km/h，规范规定的静态检核尺寸的限差为：10m弦长的高低和轨向为2mm，水平为1mm，轨距为±1mm。精调后 进行列车动态检核时又发现轨距、轨顶面的高低存在一定的误差。这说明进行列车动态检核更能体现出轨道的相对位置关系和轨道的几何尺寸的变化率。规范规定的10m弦长对轨道高低和轨向的控制实际上是对这2项指标的变化率的控制，故对轨道水平和轨距也应该用变化率来进行控制。大别山隧道无砟轨道每2根轨枕间距为0.625m，对于每根轨枕都作为静态几何尺寸的检查点，相邻2检查点的数据与设计值之差作为这2点的变化率。从现场的检测情况看：无论是轨向、高低，还是水平、轨距这个变化率都应控制在0.5mm以内，且这个变化率应该在某一个定值上游离。

1.3 轨道精调

1.3.1 确定基本轨

在轨道的2根钢轨中选择1条作为基本轨，一般在一段线路中选择没有曲线超高的一条钢轨作为高低基本轨；在曲线地段的外轨作为轨向基本轨。基本轨是轨道几何尺寸调整的基础轨，也是轨道调整的基本线，轨向基本轨的确定标志着线路中心线的确定，在合武铁路大别山隧道中选择左轨作为高低基本轨，右轨作为轨向基本轨。因为在隧道出口处有一左转曲线，右轨具有曲线超高。

1.3.2 轨距的调整

轨距是轨道的重要几何尺寸之一，也是最基础的控制要素，在钢轨铺完后就应对轨距进行检测。轨距的检测方法采用带有毫米刻度的道尺，读数应读至0.1mm，并做好记录，为下一步调整做好准备。

调整按照1435.5mm的标准轨距进行，2根轨枕间的轨距变化不应超过0.5mm，对已经调整过的地段重新进行轨距检测，保证在1435～1436mm之间，其变化率不应大于0.5mm。

1.3.3 精测与调整

轨距调整完成后即可用轨检小车进行轨道静态几何尺寸的测量，测量是进行轨向、轨顶面高程调整的基础和依据。静态测量数据的精确与否直接影响到线路的精调质量，测量时要严格按照轨道几何状态测量仪测量的顺序和步骤进行。在大别山隧道无砟轨道精调测量中采用德国的GEDO CE轨道几何状态测量仪和天宝全站仪以及配套的GEDO CE测量软件。1.3.3.1 精测方法（1）CPⅢ控制网布设形式

大别山隧道无砟轨道CPⅢ平面控制测量采用后方交会法施测，其测量布网形式如图1所示。

CPⅢ控制测量完成后利用铁道第三勘察设计院集团有限公司编程的后处理软件进行平差，平差后的相邻点位中误差应小于1mm。

CPⅢ控制点水准测量按精密水准测量的要求施测，CPⅢ控制点高程测量在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段不应少于3个水准点。

（2）GEDO CE测量系统原理

采用全站仪自由设站，利用后方交会的测量方法和多对CPⅢ联测得到点位精度小于1mm的全站仪设点三维坐标；全站仪测量利用轨检小车上的棱镜得到高精度的棱镜坐标，通过小车的固定棱镜得到坐标值和高度值，计算得出线路的倾斜数据。将得到的测量数据结合小车传感器数据，计算得出线路中线数据、超高值(测量)和倾斜高(测量)；再将计算出的中线数据、超高值、倾斜高和线路设计值进行比较得到差值并通过显示器显示出来。轨检小车计算原理如图2所示。

1.3.3.2 测量

大别山隧道无砟轨道铺轨精调采用6～8个CPⅢ控制点的后方交会法进行全站仪设站，设站所测点残值都应满足小于2mm的系统要求，站点的坐标中误差应小于1mm。

全站仪架设在4对CPⅢ(左右线各4个)中间并保持与小车棱镜在同一条钢轨上方；全站仪架设要最低，保持小车从小里程到大里程运动(也可以从大里程到小里程运动)，小车棱镜安置方向应与固定端相对应，固定端安置在轨向参考轨上。设站时全站仪与小车的距离在80m以内，每次精调测设范围最好控制在10-80m。每测设完1站后移动1对CPⅢ，重新设站，全站仪倒退，每2次设站必须保持一定的重叠段(以10m为宜)，测量布设如图3所示。

1.3.3.3 数据整理

《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》要求轨道线路平顺性指标主要用10m弦控制，轨向和高低10m弦的最大偏差为2mm。10m弦的含义为：在线路上任意选取(或测量)3个点，组成一条弦最大偏差不应大于2mm。在大别山隧道无砟轨道测量中，GEDO CE测量系统的后处理软件也列出了这几项指标，该系统能自动生成一个包含这几项指标在内的实测数据文件表格，生成的数据文件中有10m弦和30m弦2种(可根据实际情况进行定义)，大别山隧道主要以30m弦2mm这项指标控制。铁道部最新颁布的铁建函[2009]674号文件《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》中规定轨道静态平顺度高低、轨向30m弦均为2mm。

现场测量中根据实测形成的数据文件，对线路上的超限部分进行数据分析，并重新对线路轨向、高低进行拟合，形成一条满足线路平顺性要求的内业拟合方向线，再依据这条拟合的方向线对各实测点的轨向和高低确定调整量，对测量点的钢轨进行调整。下面以表4为例具体说明。

以表中60～53测量点来说明具体数据分析调整方法：首先看轨顶高低的30m弦数据(测量数据可以形成10m、30m弦，为保证数据的可靠性这里采用30m弦 2mm的限值)，在整个30m弦轨顶高低偏差值项没有大于2mm的检核点，这说明该段线路在轨顶高低平顺性中是平顺的，满足规范对线路高低平顺性的要求，所以对本段轨顶面高程不需要进行调整。而在本段的轨向(中心线)上可以看出对应的30弦偏差出现了不同程度的超限(表中的加黑方框部分)，不难发现这几点的水平中线与前后相比有明显的偏离(前后的中线方向都在一1之上)，调整时需要将这部分轨道中心线调整到相对平顺的位置上(表4中加黑方框内粗线数据即为具体调整数据)，才能使弦差不超限，保证线路的平顺性。1.3.3.4 轨道调整

轨道调整在轨距调整完成后的段落进行，减少因轨距调整对方向和高程的影响，有效避免反复测量和调整。

首先调整轨向：根据软件形成的资料，由专人复核，并到现场按里程将需要调整的数据标记在钢轨对应的轨枕上(注意调整方向)。调整时需有技术人员指导对钢轨进行调整，首先用道尺量出调整处的轨距，并做好记录；松开扣件按照要调整的方向和数据将基本轨调整到位；再用道尺按照记录好的轨距将另一根钢轨调整到位。

基本轨轨顶面高低的调整：根据整理的测量资料由技术人员到现场将调整数据标记在钢轨对应的轨枕处，并指导工作人员对钢轨进行抬升或降低。对于既存在超高又需调整基本轨的测量点，首先将高低基本轨调整到位，再根据超高调整另一根钢轨到位。

无论是曲线地段还是直线地段都应该按照里程前进方向进行测量调整(保证调整方向的一直性)。在进行轨顶面高程调整的同时对调整部分的前后进行空掉板项的检查，发现空掉板应即时进行处理，保证线路几何状态在重力作用下的稳定性。做完第一遍调整后，重新对轨道数据进行测量，作为第二遍轨道调整的依据，依次类推。轨道路基沉降与测量

近几年来, 随着我国客运专线和高速铁路项目的建设,因路基的工后沉降已成为高速铁30 路和客运专线施工控制的重点, 控制路基沉降已成为路基施工控制的关键和重点, 也是今后影响高速铁路行车速度、平稳、舒适和安全的重要技术指标。然而，行车速度达200km/h以上的高速铁路与普通铁路具有本质上的差 异，其路基的列车动力作用远大于普通铁路。且无砟轨道建成后不可调整的特点[2]，要求线下工程沉降基本稳定或达到无砟轨道铺设条件后才能开始进行无砟轨道的铺设工作，这就要求在客运专线建设中必须对线下工程进行沉降变形35 观测工作。沉降观测应在墩台建成后立即埋设沉降观测标志进行不间断的观测，以得到墩台的沉降曲线，并预测墩台的最终沉降量，满足设计要求后进行无砟轨道的铺设工作。线下工程沉降变形观测成为控制工程进度的关键工序。为获得有效的沉降数据，在对铁路专用线沉降监测的特点进行分析后研究成果为无砟轨道铁路专用线的沉降监测提供了一种新的方法。

2．1 路基沉降观测精度要求及监测频度

2.1.1 路基沉降观测频度

表1 路基沉降观测频次

监测阶段 监测频次

一般 1次/天

填筑或堆载 沉降量突变 2～3 次/天

两次填筑间隔时间较长 1次/3 天

第1 个月 1次/周

堆载预压或路基施 第2、3 个月 1次/2 周 工完毕 3 个月以后 1次/月

第1 个月 1次/2 周

无砟轨道铺设后 第2、3 个月 1 次/月

3～12 个月 1次/3 月

客运专线的路基沉降应结合该工程的实际情况以及不同的阶段确定其观测频度。其施工阶段分为填筑或堆载阶段、堆载预压或路基施工完毕阶段、无砟轨道铺设后共三个阶段。其各阶段的观测频次应不低于表1的规定。

2.1.2 路基沉降观测精度

根据《建筑变形测量规程》[3]，路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的精度应不低于8mm/30m，横剖面沉降测试仪最小读数不大于0.1mm。

2.2路基沉降监测方法

路堤沉降观测首先应满足精度要求，每测站高差中误差≤±0.5mm；每测段往返较差或附合路线允许闭合差：≤ ±1 n（mm）或≤ ±4 L（mm）（注：n 为测站数；L 为水准路线长度，以km 计）；65 沉降观测点相对于水准基点高差中误差≤±1.0mm。

根据路堤沉降监测的点位布置，为满足精度要求确定在整个沉降监测过程中采用横剖仪

和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪按二等水准精度测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后将横剖仪放入横剖管内测量各测点。

其水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。沉降板观测时在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时，同时测量接高前后的测杆高程。按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点水准高程。定点式剖面沉降测试压力计直接采用便携式工程测试仪读取数据。

在测量过程中，应使用测量精度不低于±1.0mm（每千米往返测高差中数的偶然中误差）的自动安平水准仪直接读数精度为0.1mm，估读精度为0.01mm。水准标尺应采用与之配套的线条式铟瓦合金标尺（尺长根据现场情况可选择1m、2m 或3m），以满足《国家一、二等水准测量规范》有关规定要求，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定，成果合格才可以进行观测点的测量；每次观测采用相同的观测路线和观测方法；使用同一仪器和设备；固定观测人员；在基本相同的环境和条件下进行作业。

沉降观测点的高程测量采用从邻近水准基点测至沉降观测点，再闭合至邻近另一水准基点的附合水准路线法。附合水准路线法往返测的高差之差及附合路线闭合差均小于≤ ±4 Lmm（L 为两相邻水准基点间的水准路线长度，单位km），当高差之差或闭合差超限时，必须分析原因，且进行补测，直至满足要求。

2.3 路基沉降测量点位设计

根据《建筑沉降变形测量规程》的规定在点位布设中各部位观测点设在同一横断面上，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综 合分析。

沉降变形观测水准网的建立按照联测和观测方便的原则沿线左右进行了布设，且该地视野广阔，没有遮挡，利于观测。在保证满足沉降观测的精度要求的基础上，该路基沉降测量点位的设计，应结合施工方案与监测主断面的条件且应尽量保证不浪费资源。路基沉降监测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。沉降监测断面的间距不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m 的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头5m、15m、35m 处分别设置一个沉降监测断面，每个横向结构 物每侧各设置一个监测断面。

通过对该客运专线的实地考察并结合观测的精度要求与施工技术决定对该客运专线路堤地段采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型监测断面，Ⅱ型断面仅在桥头布置，一般每间隔3 个Ⅰ型监测断面设置一个Ⅲ型监测断面。这样既保证了观测精度又避免了资源的浪费，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。

图2.1 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅰ型）

图2.1 所示Ⅰ型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。沉降监测桩每断面设置5 个，施工完105 基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m处于基床底层顶面埋设2个沉降监测桩,。其余3 个于基床表层施工完成后布置于双线路基中心及距两侧路肩1m 处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。

图2.2 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅱ型）

图2.2所示Ⅱ型监测断面包括沉降监测桩和定点式剖面沉降测试压力计。沉降监测桩每断面设置5 个，埋设方法同Ⅰ型监测断面；定点式剖面沉降测试压力计位于路堤中心,基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面。

图2.3 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅲ型）

图2.3 所示Ⅲ型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及距两侧路肩1m 处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层顶面处。路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个I型观测断面，平面布置见图2.4（Ⅳ型）。

图2.4 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅳ型）

路堑地段均采用堆载预压，见图2.5 采用(Ⅴ型)监测断面，分别于路基中心，距两侧路肩1m 处各设1 根沉降监测桩，路基中心设沉降板，底板至于基床底层顶面，观测路基面的沉降。

图2.5 路堤沉降监测剖面元件布置示意图（Ⅴ型）

2.4 精密测量在解决路基沉降中的作用

预测铁路线的后续沉降量对铁路路线的施工和运营安全至关重要。地基沉降是铁路客运专线沉降变形观测评估的基本内容，但由于对地基沉降的规律及其工程意义认识不足，观测成果的运用存在一些不足之处。测量在预测铁路线的后续沉降量和解决地基沉降中起着非常重要的作用，测量的精确度和准确性直接影响预测的结果。高精度仪器和适宜的工作方法在布设控制网中的应用尽可能地消除了部分误差，为高速铁路施工提供了必要的精度保障。自由设站在高铁测量中的应用 自由设站测量至少使用两个点，最多点没有限制，通过边角交会测量求得测站点的坐标。操作者只需粗略照准观测点，全站仪能够自动精确照准目标，并自动进行水平角、天顶距和距离测量，完成数据的自动采集。最后结果是获得测站点的三维坐标，同时提供精度评定。

3.1自由设站轨道精调测量步骤(见图3.1)

图3.1自由设站轨遭精调测量步骤

15(1)新建工程，输入工程名。

(2)测站设置。设置主要包括设置限差和测站两个方面。限差值是根据需要测量的精度要求输入一定的限差。如果计算出的限差值超限，会出现警

告，可以据此判定是否采用自由设站结果。同时输入测站的点名和仪器高。(3)输入已知点坐标。在开始采集数据前，先把周围所要观测的CPHI控制点坐标输入全站仪，供观测完成后计算使用。

(4)开始测量。在测量过程中，对一个点只测盘左或盘左盘右都测均可；对同一点的盘左盘右测量完成后自动计算2C(盘左盘右互差)值，如果2C值超限，程序将自动重测该点，取最后一次观测数据参与计算。测量开始前需选择目标点的点名和输入棱镜高。盘左盘右都测时，对同一目标而言，棱镜高不能改变。(5)查看已知点坐标和观测数据。为了避免人为输入坐标时出错，可以查看输入的已知点坐标。如果有错误，可以删除点或重新输入点坐标。

(6)查看自由设站结果。结果显示测站的三维坐标和坐标标准差，以查看是否符合测量精度要求，并确定是否采用测量成果。

3.2 自由设站的站点设置

在高速铁路轨道精调测量中，一般都要测8个CPIII控制点，为了适应这一需求，可测量多余8个以上点。为了保证高速铁路的平顺性和整体性，轨道精调测量非常重要。因此，希望在我国中长期规划的高速铁路建设中可以采用此方法进行轨道精调测量。高铁中的控制网

4.1 程控制网的布设 4.1.1 高程控制网的布设

高程控制点按基岩点、深埋水准点和加密水准点3种类型，且在线路施工的影响范围之外布设。根据沿线地质条件，基岩点埋设深度一般为300--400m，深埋水准点埋设深度一般为3000m，密埋水准点埋设深度一般为3_5m。

表1线路施工所用控制网的技术指标

控制网级别 精度要求 控制网说明

点距约Ikm，相邻点位 基础网 相对平面精度lOmm、高程精度2mm。

点距约每150-_250m，用于测设轨道设标点、线路导线网 相邻点位相对平面精度 对线各阶段的施工提供

5mm、高程精度1mm。放样和验收的依据。点距约60m有2个点，相 用于放样基准点、轨道 邻点位相对平面精度 铺设辅助锥，并做为测

轨道设标网： 1mm、高程精度0、5mm。设基准点的依据。如在

（特大桥梁点距可放宽至 承载层施工时已存在，150—180mm，平面精度 也用来进行承载层的放 3mm、高程精度lmm。)样和验收。每块板接缝处有一个点，轨道基准网 相邻点位相对平面精度 用于精调粗铺了的轨道

0.2mm、高程精度0/1mm。板。

为了确保轨道铺设，基础网的加密水准点高程要求达到2mm／km的精度。根据文献[5]中二等水准测量观测中误差的限差要求，附合于深埋水准点上的加密水准路线，其最弱点中误差应为：

Mb=m√L∫/2(1)式中：m——水准测量每公里高差观测中误差；

L----附合水准路线长度。

若深埋水准点间的路线长度为5一6km，则由(1)式可得加密水准最弱点的精度为±0．84一±0．92mm。因此．以4-5km的间距布设深埋水准点，其间布设加密水准点，并以国家二等水准测量的精度要求施测，便能确保加密最弱点的精度优于2mm。

深埋水准点的高程按一等水准测量的要求施测，并附合于基岩水准点。根据文献[4]中一等水准测量观测中误差的限差要求，每公里高差观测的中误差为±O．45mm。若基岩点之间的水准路线长度为25—35km，则由(1)式可求得其最弱点的精度为±1．0l一±1．23mm；因此，每隔30km埋设一个基岩点，一等水准路线的长度一般不会超过35km，就能确保最弱点精度优于2mm。

由于基岩点与深埋水准点的造价高，根据前面的精度分析每30km设置一个基岩点、5km设置一个深埋水准点是比较适宜的。按此埋设规则，全线应布设基岩点5座，深埋水准点25个。

线路导线网点问距为180--200m，其高程的精度是Imm。点位应均匀疗布在线路中线左右40--60m处，按国家二等水准测量的要求进行。

4.1.2平面控制网的布设

平面控制网按首级GIS网(见图4.1)、次级GPS基础网、GPS和精密导线网的形式布设。

首级GPS网、次级GIS基础网点分别与水准基岩点、深埋点的埋设共同考虑，设计基岩点和深埋水准点时，应在其上建成观测墩，并建立强制归心标志。首级、次级GIS网构成三角形和四边形独立闭合环，以保证控制网的可靠性，GPS加密网点间距为I．5km，约100个，沿线布设时以便于加密布线路导线和施工需要为原则，并尽量使点间通视(邻点保证通视率不小于2／3)，困难地段需增加方向辅助点。首级、次级、加密GIS网的技术要求分别以文献[5]中的B、C、D级网的技术指标为参考；同时，根据工程实际需要，各级GPS网的平面坐标点位精度应优于1cm。

线路导线在加密GPS网的基础上布设，其平均边长为180--200m，点数约500个，点位布设以便于施工需要为原则.各导线点都采用强制对中观测墩，其埋设标准与加密GPS点相同。根据导线最弱点精度应小于5mm的工程需要，导线的测角中误差应为2″，测距相对误差为1／10万。

4.2 工程控制网的施测与数据处理

4.2.1 高程控制网的施测与数据处理

根据前面分析，深埋、浅埋水准点分别按文献[4]中的一等、二等水准测量的精度要求观测，水准路线主要指标：一等各测段往返测高差较差的限差为±1．8 √Lmm(L---测段长度，km)，每公里水准测量的偶然中误差限差为3=0。45mm；--等相应为±3．0√Lmm和±O．75mm。数据处理按严密间接平差法，计算各水准点的高程、精度及相邻水准点的精度等。

4.2.2 GPS控制网的施测 GPS控制网采用LEICA 1230双频GIS接收机或相同精度指标的GPS接收机观测，采用广播星历，由商用软件解算的GPS基线向量，其标称精度为5mm+lppm。若采用精密星历和精密基线解算软件，只要有充足的观测时间。可将30km基线的相对精度提高到0．1ppm m。

首级GIS平面控制网共有5点，点位与基岩水准点重合，间距约30km；次级GPs网共布设25点，点位与深埋水准点重合，间距为4—5km。

在30个首级、次级GPS网点的基础上布设加密GPS网，点间距约2km，约100个点，均成对布设，并采用8台精度为5mm+lppm的双频GPS接收机进行同步观测，采样间隔为15s，卫星截止高度角为15°，观测PDOP<6，观测时段均为3h。

4.2.3 GPS网的数据处理

4.2.3.1 GPS网的基线解算与成果检核

在进行外业GPS测量过程中，对当天的观测数据进行初处理，以及时发现问题，确保观测数据的质量。数据的初处理主要是用广播星历和商用软件解 算当天观测的基线，用于解算基线的起算点在WGS一84坐标系中的绝对坐标精度不低于3m，可通过单点定位得到。4.2.3.2 GPS网的平差计算

数据后处理采用同济大学测量系的TGPPSWin32软件进行平差计算。包括：(1)GPs网的无约束平差；(2)GPS网的约束平差

4.3 轨道控制网的施测

4.3.1 轨道设标网

轨道设标网点一般是固定在铁路两侧的接触网支柱、边墙、挡土墙等上面，约每60m设一对点，且关于线路对称，相邻点位平面精度lmm，高程精度0．5mm。

轨道设标网的平面坐标采用伺服型全站仪(测角精度≤±l″，测距精度≤2mm+2ppm×S)按自由设站和后方交会方法测定。在每个自由测站，以2×3对设标点为测量目标，2测回观测，每次测量应保证每个点被测量3次。在观测时，应注意与靠近线路的GPS点、导线点联测，并且联测点应为2--3个测站共用，联测长度应控制在150m之内。当受观测条件限制，仅有一个自由站点和GPS点、线路导线点通视时，应设置辅助点。

轨道设标网的高程测定采用高精度电子水准仪，测量精度±lmm，读数至0．1mm。方法为：每一测段应至少与3个二等水准点联测，往测时以轨道一侧的设标网点为主线，另一侧的设标网点就近测站观测；返测时以另一侧的设标网点为主线，对侧的水准点在摆站时就近观测。

4.3.2 轨道基准网

轨道基准网点在每2个博格板接缝处布设，主要用于精调博格板。一般是在承载层施工完成后，根据预先设计的坐标粗放到实地，待轨道板铺设完成后，再予精确测定实际位置，待平差后，使相邻点位相对平面精度至0．2mm，高程精度至0．1mm。这种精度主要依赖全站仪极高的测角精度来实现，因此，使用全能全站仪，测角精度应高于l″，测距精度应不低于2mm+2ppm，处理米制数值(距离，高度，坐标)时，应精确到0．1mm，为保证高程精度，观测时镜站必须采用强制对中底座装置。

测量方法仍采用自由设站的方式，方法与设标点类似。仪器架设尽量靠近待定点的连线上，以轨道设标点作为后视起算数据，每组观测10--16块板，每组中至少有5个重合点，观测不少于3个测回，如遇特大桥梁时，略做调整，适当放宽要求。当每站观测结束后，根据赫尔默特转换原理将每站中未知点的坐标转换到国家坐标系中．然后再利用软件对各组成果统一起来进行平差，这样可以使各组数据缓和衔接，达到要求的精度。结束语

精密测量在高速铁路中的发展将来肯定会越来越精确，越来越先进，随着科学技术的不断发展与创新，精密测量肯定会在各个领域中取得突破，得到更加广泛的应用！接下来的几年，我国还要对高速铁路进行投资，精密测量在高速铁路中的应用必定会得到更加广泛的，取得更好的发展！致 谢

感谢中铁十五局一公司京沪铁路第四项目部测量队长张占森的实际指导，对实习指导老师马老师致以诚挚的敬意。感谢这三年来我们所有专业老师的辛勤栽培，没有老师们的悉心指导，我们不可能学习到这方面的深层次知识。同时也感 20 谢河南工业职业技术学院给我们师生建立的这样一个学习的的平台，感谢学校对我们的培养，相信我们大家将来可以做得更好！

参考文献：

[1]铁建设[2006]189号．客运专线无踏轨道铁路工程测量技术暂行规定[Z]．北京：中国铁道出版社，2006．

[2] 丁建华.高速铁路工程测量特点［J］.铁道勘察，2009,05（4）：1-4.[3] 门学刚.高速铁路沉降变形观测精度控制实践与分析［J］.建筑与工程，2009,35:737-738.[4] GB 12897-1991.国家一、二等水准测量规范 1991.[5]刘成.京津城际客运专线精密工程控制测量方案 2006(z1)

第二篇：《互换性和测量技术》课程教学中标准贯彻应用和精度论文

论文摘要摘要：本文针对《互换性和测量技术》教学中标准的贯彻、应用和精度设计的关系提出看法，指出在强调精度设计的同时不能淡化互换性和标准化的意义；目前本课程有多种教学模式，为保持本学科的系统性和完整性，笔者认为本课程仍应单独设置；实验课应加强学生精度设计和标准应用能力的培养。

近年来，围绕《互换性和测量技术》课程内容和体系的改革，不少高校已将《互换性和测量技术》课程改为《几何精度设计和检测》，其目的在于培养学生的综合设计能力。基于这一思路，不少教材压缩和淡化了互换性标准的相关内容，力图改变过去传统教学中以贯彻标准为主线的灌输式教学方式。笔者认为这种思路应充分肯定，但对如何处理好互换性标准贯彻和提高学生精度设计能力的关系，笔者想就此谈一些自己的看法。

一、有关互换性和精度设计在课程中的定位新问题

互换性和精度设计确实是两个完全不同的概念。互换性是指同一规格的零部件按规定的技术要求制造，不需经过任何挑选或修配就能够互相替换使用，而且替换后能达到规定的功能要求。精度设计则要求经济地满足零件的功能要求，无论零件是否要求互换，必须规定一定的公差。公差大，精度低，则加工轻易，公差小，精度高，则加工难度大。

互换性是对重复生产零件的要求，只要按照统一的设计生产，就可实现互换性，互换性要靠公差来保证。互换性给定公差强调的是统一，精度设计给定公差强调的则是合理。由于现代工业生产具有互换性高的特征，公差必须标准化，标准化是互换性生产的基础。而精度设计不论从设计还是制造角度也都需要遵循标准化的原则。所以，以标准化为基础的互换性和精度设计是很难分开的。

《互换性和测量技术》的主要内容是尺寸公差、外形和位置公差、表面粗糙度。工程应用的目标是在机械图上合理标注。合理标注的实质是合理的精度设计，所以本课程的核心还是精度设计，新的教学体系应该加强精度设计的概念，提高学生的综合设计能力。不过我们在强调精度设计的时候不能淡化互换性和标准化的重要意义。由于互换性在产品设计制造和使用维修过程中的巨大功能，已成为现代制造业中一个普遍运用的原则。精度设计在很大程度上是在满足零件的功能要求的前提下对互换性标准的选择和应用，即使不要求互换的场合，在设计制造等各种环节，也需要遵循互换性和标准化的原则。

《互换性和测量技术》课程具有很强的应用性，尤其有关互换性和标准化方面的内容，在生产实际中有着大量的运用，但在其他课程中鲜有介绍，学生普遍缺乏这方面知识。随着全球经济一体化的到来，我国各项标准逐步和国际接轨，把握标准化知识已成为时代的需要。这有利于开阔学生的眼界和知识面，对将来从事工程技术和管理工作非常有益，符合企业对人才知识结构的要求。所以笔者认为摘要：在本课程的教学中，不应将互换性和精度设计人为地分割开来，应让学生在充分了解互换性原则和各项基础标准的前提下合理地进行精度设计。当然笔者并不赞同把《互换性和测量技术》课程变成纯粹的标准宣讲课，而应重在培养学生的综合设计能力和标准应用能力，对原来的教学模式应当进行改革。

二、有关新的教学模式

目前《互换性和测量技术》课程的教学改革有几种不同的模式摘要：一是在原课程内容基础上拓展提高、组合后仍单独设课；二是将课程提高到机械精度设计的高度组合、拓展设置成一门课程；三是把教学内容分成几块，穿插到《机械制图》、《金工实习》、《机械设计》等课程中合作完成教学任务[1。在这个新问题上笔者以为摘要：

第一种模式基本保持了原《互换性和测量技术》课程体系主要内容，系统阐述了互换性和测量技术的基本知识，分析介绍了我国极限和配合的新标准、工程应用以及测量技术的基本原理。这种课程体系把标准化和计量学领域有关知识紧密结合在一起，具有学科化特征，形成了自身的系统性和完整性[2。但随着新的教学要求的提出及课程教学学时的减少，原来模式中认知性内容多、创造性内容少、以介绍基础公差标准为主的教学体系已不能完全适应发展要求，应该进行改革和创新。目前本课程一般只有30多学时，其中还包括几次实验。在有限的学时内要想获得良好的教学效果，必须优化教学内容，改进教学方法，采用多种教学手段。笔者认为标准方面的内容可主要从应用的角度去讲，其构成原理可适当简略，重点还是互换性和精度设计的基本概念和方法，其中又以尺寸公差、形位公差、表面粗糙度为主。有了这些基础，其它章节均可略讲，学生可通过练习、实验和综合实践环节进一步提高精度设计能力。

第二种模式是针对《互换性和测量技术》课程的教学内容改革而重新拓展设置成一门课程《几何精度设计和检测》。该课程已有多种版本的教材，从笔者了解到的一些版本来看，大多在绪论中已强化了几何精度设计的相关内容，并增加一些典型零件几何精度设计综合应用实例，但大部分章节和原教材体系没有实质变化。也有的版本对原教材体系进行了大刀阔斧的改革，基本摆脱了以介绍基础公差标准为主的教学体系，但这种形式目前无论从教学还是学生自学角度看都还有些难度，几何精度设计离不开公差标准的应用，脱离互换性标准讲授几何精度设计，不利于标准化的贯彻和应用。

第三种模式把教学内容分成几块，穿插到《机械制图》、《金工实习》、《机械设计》等课程中合作完成教学任务。笔者感觉这种模式虽然避免了原来模式中各相关课程之间的交叉和重复，但打破了本学科的系统性和完整性，同时也增加了各相关课程之间的协调和配合难度，较难保证分块教学后的内容衔接和教学质量。

三、实践性环节的改革

《互换性和测量技术》课程的应用性很强，机械类图纸中大部分符号都和本课程有关，对学生今后从事机械设计和制造尤为重要。本课程必须很好地把握理论和实际的关系，在讲清基本概念的前提下，应非凡注重理论联系实际，强调学生的实际应用能力。

从本课程的教学效果看，学生对精度设计和互换性标准的实际应用能力普遍较弱。在课程设计、毕业设计中，不知道怎样正确地运用国家标准进行精度设计；图样标注五花八门、漏洞百出，或者照葫芦画瓢，知其然不知其所以然。造成这种状况的一个重要原因是摘要：课程教学内容缺乏应用性实践环节，学习内容没有通过相应实践环节消化、巩固。受学时数限制，课堂教学只能讲一些精度设计和标准运用的基本原则，学生对所学知识综合应用能力的锻炼，主要靠课程设计、毕业设计等后续课程。而后续课程随着教学内容和重点的转移，无论后续课程教师还是学生都难以对先开课程给予非凡关注。

针对这一新问题，已有高校探索本课程专门增设实践性教学环节——精度设计检测一条龙课程设计[3，但上述方案存在时间布置和课时的矛盾。因此笔者赞同把机械零件课程设计和几何精度设计内容结合起来，作为一个综合性的课程设计。机械零件的课程设计题目一般是减速器设计，这类课题包含了很多典型零件精度设计的内容，是理想的精度设计课题。但在单纯的零件课程设计中学生往往忽视这部分内容，不求甚解。如作为综合性的课程设计，明确提出精度设计的具体要求，学生可通过一个课题，得到完整的设计能力的锻炼。

《互换性和测量技术》课程中，实验课占有较大的比重。目的是使学生进一步把握和巩固课堂上所学的公差理论，初步熟悉某些计量器具的正确使用方法。这些实验可使学生较快获得有关内容的感性熟悉，加深对课堂上所学的基础理论的理解，并锻炼了学生的动手能力。不足的是，目前这些实验和精度设计的联系还较少，主要是学生听老师介绍仪器，阅读实验指导书，按规定的实验步骤操作，从而获得测量结果。这种验证式实验，没有很好发挥学生的主观能动性，缺乏设计能力的锻炼。

为了适应本课程的教学改革，应对实验课程进行改革，加强学生实际应用能力的锻炼。在原来实验的基础上可设计一些综合性实验项目，让学生通过实际观察、装拆、测绘、精度设计等，得到相关标准应用和设计能力的综合锻炼。

以上是笔者对《互换性和测量技术》课程教学改革中有关标准的贯彻应用和提高学生精度设计能力关系的一些看法。如何更好的处理两者之间的关系，还需要在今后的教学实践中不断进行探索。

参考文献

[1许菊若，沈爱红.《几何精度设计和检测》新教学体系的探索和实践[J.无锡教育学院学报，2004，（1）摘要：85-86.[2杜文华，郑江.机械基础系列课程教改中机械精度设计的实现[J.华北工学院学报，2004，（3）摘要：89-91.[3付凤兰等.培养互换性标准应用能力的一项有效办法——精度设计和检测课程设计[J.标准化报道，1999，（4）摘要：35-36.[4高晓康.几何精度设计和检测[M.上海摘要：上海交通大学出版社，2003.

第三篇：高速铁路测量监理工作

高速铁路测量监理工作监理测量工作内容总体来说就是所有施工单位涉及要做的测量工作我们都需要参与、检查复核。其中分三个阶段，施工前、施工中和竣工后的测量工作。

施工前的工作，包括熟悉图纸，核对原始数据。检查和核实施工单位测量人员资质、上岗证，检查测量仪器设备的鉴定证书。参加建设单位组织的控制网交桩和精密控制测量技术文件交接，监理对现场交桩全过程进行旁站见证。接着督促施工单位及时上报控制网测量方案，并按测量技术要求开展复测，监理进行外业旁站见证，填写旁站监理记录表，必要的时候要对重点部位做换手测量，到最后审查施工单位的控制网复测成果，检查精度要求，保证可靠地数据资料。控制网复测内容包括：CPI基础平面控制网、CPII线路控制网、高程控制网。

对于那些特长隧道和特大桥要还要建立独立控制网。

上面这些工作，也就是监理和施工单位对设计单位提供的控制桩的精度、限差进行一次复核，复核完成后，施工单位申请使用这些工程控制桩，监理复核、确认、同意使用的一个过程。

控制网复测完成后，是施工加密测量工作。施工单位要制定施工加密测量技术方案，设置加密控制桩，我们的工作就是要进行方案的审核，测量过程的旁站、见证，检查内容与那个精测网复测一样，也就是检查数据的精度、限差，真实性，准确性，为以后的施工放样提供支持。施工单位申请使用，监理单位复核、确认、同意使用。1

下面就到施工中，施工放样测量阶段了，监理主要负责审核施工工区上报的施工放样测量技术方案，合格后，同意进行测量，监理检测施工测量放样记录表中测量数据，这个过程需要熟悉图纸，监理对放样点要进行检测，进行数据计算，合格了，同意使用，进行施工。检测方法是换手测量。这里面分桥涵、路基和隧道工程。其中涵洞工程主要检测涵洞基坑的开挖轴线，一般结构桥梁检测：

a.桥梁桩基（检测10%）；

b.承台（模板顶面四角）；

c.墩身（模板顶面四角）；

d.垫石（中心2点，顶面标高四点）；

e.架梁（墩台纵、横向中心线；梁端线及锚栓孔十字线）。

有些特殊结构桥梁，像悬臂浇注预应力混凝土连续梁（刚构）要检测：零号块、零号块预压；各T构；边跨和中跨合拢段；加载和卸载的过程。框架桥要对预压、预压中和预压后的水准测量进行检测，其他的检测项目都一样。

路基施工放样测量包括：路堤、地基加固工程、桩板结构路基。监理主要对路基填筑宽度、填筑高度、及坡度比计算，进行极坐标放样检测。地基加固工程中的各类群桩基础的桩位检测。监理抽检按施工单位放样断面总数的10%～20%。

隧道施工放样测量包括：隧道中线，轨顶高程，隧道开挖断面轮廓线，主要就这些。其他的像结构物厚度，台车尺寸的校核，这些都是质量控制测量工作，监理抽检按施工单位放样断面总数的10%。

施工中的最后一项就是沉降变形观测，监理要组织参与沉降变形观测及评估方案的制定。组织参与和配合建设单位或评估单位组织的沉降变形观测评估工作。审核施工单位沉降变形观测技术方案。符合要求后，进入方案实施，沉降变形观测由测量组负责统一组织实施。监理负责对施工单位沉降变形监测网的建立及其保护、沉降变形观测标的布设与埋置进行检查。负责对施工单位用于沉降变形观测的各种监测设备、仪器、管线的购置进行检查。负责对参与沉降观测的人员资格进行检查负责对沉降变形观测全过程进行监理，并应进行平行观测。平行观测的方法要求：由专业监理人员采用与施工单位观测人员“换手复测”的方式同步进行。平行观测的数量，一般地段为施工单位总测数的10%，地质复杂、沉降变化大以及过渡段为总测数的20%。测量监理对监理工作和平行观测数据的真实性负责。负责做好监理过程的旁站记录（TB2表），并对施工单位的观测记录进行签认。按照观测频次完成观测后七天内，审核施工单位提交的评估申请（附沉降变形观测报告）。签认后，由施工单位上报指挥部及设计单位。在我的理解，所有的沉降变形观测都是为指导性施工提供依据和支持的一项测量工作。

沉降变形观测内容主要分两部分，一个是水平位移观测，一个是垂直位移测量，主要是垂直位移测量。沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点。在施工单位线下工程沉降变形监测工作的基础上，还要委托咨询单位或专业队伍全过程对沉降变形进行平行观测。平行观测的数量，一般地段应不少于其沉降变形监测工作总量10%，对于地质复杂、沉降变化大以及过渡段等区段，平行观测的数量不应少于20%，主要是为了确保线下工程沉降变形监测工作质量满足无砟轨道评估技术要求。

路基，桥涵和隧道 路基中包括无砟轨道路基工后沉降，桥台台尾过渡段路基工后沉降，路基与桥梁或隧道过渡段沉降，观测的主要内容有：路基面的沉降变形观测;

路基基底沉降观测;

过渡段沉降观测;

路基稳定性观测;

地基土深层沉降监测。

桥涵中包括无砟轨道铺设前，对桥涵沉降、变形作系统的评估，确认桥涵基础沉降、梁体变形等是否符合技术标准要求，通过各施工阶段对墩台沉降的观测，验证和校核设计理论、设计计算方法，并根据沉降资料的分析预测总沉降和工后沉降量，进而确定桥梁工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求。测量的内容包括梁部的徐变变形，桥梁墩台基础的沉降，框构、旅客地道及涵洞的地基沉降。

还有一个就是隧道，主要是围岩监控量测，工作主要包括：洞内、外观察（地质素描），拱顶下沉，净空变化，也就是收敛，还有一个

地表沉降，主要是隧道浅埋段（覆土厚度小于等于50m）。监理需要旁站、见证，取得监测数据后，进行整理分析监测数据。围岩稳定，正常施工，不稳定，采取加强支护，围岩进入危险状态，就要停止施工，采取措施。预测变形发展是否趋向围岩及隧道结构的安全状况，要及时向总监汇报。

下来就是轨道控制网（CPIII）平面测量，监理督促施工单位进行加密基桩的测设，对加密基桩的测量工作进行监控，并对测量资料进行审查。

最后一个是竣工测量，监理负责审核施工单位竣工测量技术方案，负责审核施工单位提交的竣工测量成果资料及检查记录。负责组织专项测量组和监理测量组实施竣工测量，监理要全过程按设计图纸要求对完成的工程进行平行检测。负责组织专项测量组和监理测量组检查竣工测量的永久性控制桩、水准点设置和保护情况。

竣工测量的目的：一是为工程验收提供必要的基础资料，二是为高铁工程交付运营后，竣工测量成果将作为运营维护管理的基础资料。其中有一个就是把设计中和施工中产生的断链进行消除，为运营提供一个准确地里程。

监理测量工作到这里就算全部完成了。

第四篇：矿山测量中精度控制的技术措施

矿山测量中精度控制的技术措施

摘要：矿山测量是矿山建设时期与生产过程中最重要的工作，它对矿山的开发具有重要意义，是对矿山施工安全性的考察，从而保证施工的顺利进行。正所谓“安全第一”、“防患于未然”大概就是矿山测量的宗旨和初衷。然而，在矿山测量过程中不可避免的会发生一些意想不到的问题，对于这些问题的预防有利于更好地开展测量工作，为之后的正式施工做充足的准备。

关键词：矿山测量；测量精度；技术措施

引言

本文主要首先从矿山测量的概念出发，介绍矿山测量的目的及重要性，接着对矿山测量所使用的测量工具做具体的介绍，然后是矿山测量的过程概述，再然后针对矿山测量中常常出现的问题提出预防措施，最后，重点说明加强矿山测量中精度控制的措施，为以后矿山的精准测量提供了依据。

一、矿山测量的概念

矿山测量的含义是：矿山测量，在矿山建设和采矿过程中，为矿山的规划设计、勘探建设、生产和运营管理以及矿山报废等进行的测绘工作。矿山测量是开发矿业过程中不可或缺的一项重要的基础技术工作。

矿山测量学是采矿科学的一个分支科学，是采矿科学的重要组成部分。它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面的静态和动态下的各种空间几何问题。为了安全、有效地进行采矿工作和充分地回收矿产资源，运用数学、测量学等所提供的理论、方法和手段，以完成生产工程中各阶段从勘探、开采、到报废和生产过程的环境变化从矿体、复岩到地表中所发生的各种几何问题。矿山测量是一个系统的完整的涉及不同学科的科学技术，掌握这一技术对于矿工和管理人员具有极其重要的意义。

二、矿山测量的目的

矿山测量工作在矿山的安全生产中起着举足轻重的作用，这些作用主要表现在以下几个方面：

第一方面是：在均衡生产方面起到一定的保证作用。其保证作用主要表现为可以及时提供反映生产状况的各种图纸数据资料，从而可以准确把握各种工业储量的变化情况，以保证参与采矿计划的编制，实现检查其执行情况。

第二方面是：对于地下资源的充分开采和采掘工程的质量方面有监督的作用。矿山开发的最主要目的便是开采地下丰富的资源以保障社会生产生活的需要，而矿山的测量时矿山开发的准备环节，测量所得出的结果有利于保障采掘工程的质量，并进行监督工作。

第三方面是：在安全生产方面起着重要的指导作用。可以充分利用测绘的各种矿图，较全面地发展熟悉采掘工程的特点，进行及时正确的指导，保证巷道不掘入危险地区内。与此同时，对地下采空区所引起的岩层与地表移动的范围作出准确的预测，以避免出现建筑物的毁坏和人身安全事故。

除此之外，由于地下矿山地质条件很复杂，会经常遇到含水层、溶洞、断层等地质状况，因此矿山测量工作要求必须及时提供准确的井下巷道位置，绘制出准确的采掘工程平面图，及时反映掘进巷道与采场的位置的相互关系，防止在开采过程中穿透原来采空区、含水层、溶洞或者透过相邻巷道从而造成安全事故。尤其是对相邻巷道的测量工作更要注意。由于相邻巷道之间的保安矿柱较薄，一般为5米，如果测量不准确而穿透相邻巷道，那么开拓及回采作业过程当中将会存在极大的安全隐患。特别是在顶板比较松软的地段，因为测量的原因而相邻进路相互打通造成顶板跨度大，于是就增加了巷道支护和维护的难度，而且顶板、边邦容易脱落，从而容易发生安全事故。

三、矿山测量的重要性

矿山的测量关乎矿山的开发建设工程的命脉，在开发过程中扮演者重要的角色，它关乎施工人员的人身安全和施工进度的快慢程度，因此，对矿山测量的研究显得格外重要。

四、矿山测量精度的含义及测量仪器的介绍

4.1测量精度的含义

测量的结果相对于被测量真值的偏离程度。在测量中，任何一种测量的精密程度高低都只是相对的，都不可能达到绝对精确，总会存在各种原因导致的误差。为了使测量结果准确可靠，尽量减少误差，提高测量精度，必须充分认识到测量可能出现的误差，以便采取必要的措施来加以克服。

4.2测量仪器的介绍

（1）全球定位技术（GPS）：GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分；地面控制部分；用户设置部分。

（2）地理信息系统（GIS）：它由若干个相互关联的子系统构成，空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述。

（3）遥感技术（RS）：遥感是以航空摄像技术为基础，利用遥感器从空中来探测地面物体物质的，根据不同的物体对波谱的反映不同的原理，识别地面上的各类地物，具有遥远感知事物的意思。

五、矿山测量的过程概述

矿山测量的工作主要包括：井下平面控制测量；井下高程测量；矿井联系测量；巷道及回采工作面测量；贯通测量；煤矿测绘资料与地质测量信息系统；井下导线测量的精度分析；井下高程测量的误差；矿井定向的精度分析；贯通测量方案的选择和误差预计；立井施工测量与露天矿测量。

矿山测量通常被誉为矿山的“眼睛”。矿山测量在安全生产方面有两个方面大的应用：使采矿巷道不掘入危险区和预测地下采空后所引起的岩层与地表移动的范围，避免建筑物的破坏和人身安全事故的发生。

六、矿山测量中常出现的问题及预防措施

6.1测量仪器的不正确操作

一般来说，施工测量所使用的测量仪器都是属于精密仪器，价格相对较昂贵，但由于测量人员的专业素质不高，实践经验不足，又对仪器不太熟悉，因此在仪器的使用过程中，没有严格按照使用手册来规范操作，这样就导致测量仪器的灵敏度在每使用一次都就降低一次，加上有些建筑企业的测量员根本就不爱护仪器，更别提去维修仪器或及时维修仪器，通常都是放置停用，这样久而久之，仪器的精度越来越低，即便是换做熟练的测量人员在进行测量时也会出现错误，而非误差。

6.2仪器管理不规范

在现有的建筑市场中，在施工过程中没有专职的测量人员，绝大多数都是技术员和材料员等其他人员兼职管理，而且这些兼职人员中由很大一部分测量员是刚毕业的大学毕业生，并没有实践的工作经验，从而造成管理的不规范。这些所谓的专职人员和业余爱好者都不懂得常规测量仪器的使用和维护，还有操作、性能及测量方法也一无所知，由此可见这些人根本无法完成检测工作。

6.3施工过程中存在沟通不和谐的状况

传统的施工管理中，测量人员以及设计还有施工人员就不是很顺畅，但随着大型的建筑项目的出现，设计建筑工程师已不可能独立完成一项工程，这时就需要各部门的协调配合。于是，施工过程中间就出现了施工方、建筑方和设计方三方的不和谐。因此要协调好三方的关系对施工过程具有重要意义。

七、加强矿山测量中精度控制的措施

7.1 GPS RTK测量技术在矿区控制网的布设

GPS RTK测量技术具有方便、高效、可靠等特点，RTK系统由精度、初始化速度、环境限制性、抗干扰性等方面的功能。运用这一测量技术能有效地控制精度。

7.2加强测量辅助设施的应用

由于井下的环境要比地面的复杂得多，因此要开发适用于井下的、便于瞄准的发射棱镜系统以及井下防爆的无线电通讯系统的等辅助设施，来提高工作效率和测量精度。

7.3加强测量管理制度的规范和实施

及时的制定、执行有效的管理制度，反复在测量过程中检查，从而保证成果的精度。

八、结论

矿山测量是一份项目中最重要的部分，因为它的精度直接影响着这个项目的成败，但由于市场的原因，个人的原因还有使用过程中的保护和维修等过程都影响测量的精度。因此，在矿山测量中应采取合适的技术措施保证精度的准确，从而促进矿山的开发与利用。

参考文献：

[1]周秋生，郭明建.土木工程测量[M].北京：高等教育出版社，2004-02-12.[2]李彬.论述市政工程的控制测量精度问题[J].城市建设理论研究，2011-02-28.[3]张正禄.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005-11-12.[4]刘成群，如何对工程测量精度进行有效控制[J].城市建筑理论研究，2011-05-10.

第五篇：浅谈工程测量在水利枢纽工程中的应用

浅谈工程测量在水利枢纽工程中的应用

魏焰展(福建省漳州市水利水电勘测设计研究院,邮编363000)

摘要:随着测绘技术的迅猛发展,工程测量的方法和技术也在不断地进步和更新。结合工程测量在水利枢纽工程中的应用,本文概括了工程测量的相关理论,并阐述了工程测量在水利枢纽工程应用中的特点。关键词:工程测量;水利枢纽工程

1概述

水利工程源远流长。公元前21世纪禹奉命治理洪水，已有“左准绳，右规矩”，用以测定远近高低。20世纪50年代以后，测量工作吸收各种新兴技术，发展更加迅速，出现许多先进的测量仪器，为工程测量在水利枢纽工程中提供了先进的技术和工具，向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利条件。2流域规划阶段的测量

由于流域规划是在整个流域地区进行，因此，不仅要对河流中径流的水利资源进行规划，同时也要对该区域地下水源进行规划。流域规划的主要内容之一是制定河流的梯级开发方案，合理地选择枢纽的位置和分布。在进行梯级布置时，不仅需要在地形图上确定合适的位置，而且还应确定各水库的正常高水位。为此，测量人员应提供该流域内的地形图、河流纵横断面图以及河谷地形图。可收集国家基本图或其他勘测单位的现有图提供设计使用。在收集资料时，除具体成果、成图外，还应收集下列资料：施测单位、时间、作业规范，标石耐久程度和保存情况，实测结果所达到的各项精度指标，所采用的坐标系统等。根据需要有时还要测定河流水面高程，测定局部地区河流的横断面及水下地形图。

2.1河流水面高程的测定

尽管在河流上每隔一定的间距设有水文站，但要详细了解河流水面的变化特征，仅靠水文站的观测是不够的。因此，还必须沿河流布设一定数量的水位点，以测定水面高程及其变化，水位点应尽可能位于河流水面变化的特征处。水位点的密度应根据河流的比降、落差、横断面形态变化等来确定，同时也要考虑各设计阶段的要求。为了测定水面高程，首先沿河流建立统一的高程控制，然后再设立水位点进行水位观测。建立高程控制时，通常是在河流沿线布设一定数量的高程控制点，它们应尽可能布设在靠近河岸但又不致被洪水淹没、较为稳定的地点，且最好与待测水位点位于同岸；它们的分布尽量与水位点的位置相对应。控制点的高程一般采用等级几何水准法测定，其精度要求要视地形条件、水面比降和路线长度而定。

2.2横断面测量

对垂直于路线中线方向的地面高低所进行的测量工作称为横断面测量。横断面的位置一般可根据设计用途由设计人员会同测量人员先在地形图上选定，然后再现场确定。横断面应尽量选在水流比较平缓且能控制河床变化的地方。为方便于水深测量，横断面应尽可能避开急流、险滩、悬崖、峭壁，断面方向应垂直于河槽。横断面的间距视河流大小和设计要求而定，一般在重要的城镇附近、支流入口，水工建筑物上、下游和河道大转弯处等都应加设横断面；而对于河流比降变化和河槽形态变化小、人口稀少和经济价值低的地区，可适当放宽黄断面的间距。横断面的位置在实地确定后，应在断面两端设立断面基点或在一端设立一个基点并同时确定断面线的方位角。断面基点应埋设在最高洪水位以上，并与控制点联测，以确定其平面位置和高程。断面基点平面位置的测定精度不低于编制纵断面图使用的图根控制精度；高程一般应以等外水准测定。当地形条件限制无法测定断面点的平面位置和高程时，可布设成平面基点和高程基点，分别确定其平面和高程。横断面的编号可以从某一建筑物的轴线或支流入口处由上游向下游或下游向上游的顺序统一编号，并在序号前冠以河流名称或代号，还应注出横断面的里程桩号。横断面常用的方法有：断面索法、交会法、GPS(RTK)法等。

横断面测量的精度要求：横断面地形点的精度，包括地形点对中心线桩的平面位置中误差：平地、丘陵地应≤±1.5m，山地、高地应≤±2.0m；地形点对邻近基本高程控制点的高程中误差应≤±0.3m。

横断面测量的测设要求：

1、中心线与河道、沟渠、道路等交*时，应测出中心线与其交角。当交角大于85°、小于95°时，可只沿中心线施测一条所交渠、路的的横断面；当交角小于85°或大于95°时，应垂直于所交渠、路和沿中心线方向各测一条断面。2横断面通过居民地时，一侧测至居民地边缘，并注记村名，另一侧应适当延长。横断面遇到山坡时，一侧可测至山坡上1~2点，另一侧适当延长。3横断面上地形点密度，在平坦地区最大点距不得大于30m。地形变化处应增加测点，提高横断面的精度。

外业工作结束后，应对观测成果进行整理，检查和计算各测点的起点距，由观测时的工作水位和水深计算各测点的高程，然后将河道横断面图按一定的比例通过cass等软件在计算机上绘制并打印。

2.3纵断面编绘

河道纵断面是指沿着河流深泓点（即河床最低点）剖开的断面。用横坐标表示河长，纵坐标表示高程，将这些深泓点连接起来，就得到河底的纵断面形状。在河流纵断面图上应表示出河底线、水位线以及沿河主要居民地、工矿企业、铁路、公路、桥梁、水文站等的位置和高程。

河流纵断面图一般是利用已有的水下地形图、河流横断面图及有关水文资料进行编绘的，其基本步骤如下：

1、量取河道里程

2、换算同时水位，按距离成正比计算各点水位改正数的方法（由上游水位计算：△Hm=△HA-(△HA-△HB)/L*l1，由下游水位计算：△Hm=△HB+(△HA-△HB)/L*l2，hm= Hm-△Hm。式中△Hm中间点的水位改正数、Hm中间点处的观测水位、hm中间点处的同时水位、△HA上游水位改正数、△HB下游水位改正数、L上下游间水平距离、l1上游到中间点的水平距离、l2下游到中间点的水平距离）

3、编制河道纵断面表

4、绘制河道纵断面图

3水利枢纽工程设计阶段的测量

水利枢纽工程设计阶段的测量工作主要包括：各种比例尺的地形图测绘、水库淹没界线测量、地质勘察测量和控制测量等。

3.1控制测量

为保证工程设计阶段各项测绘工作的顺利进行，需在工程设计区域建立精度适当的控制网。控制测量的目的就是为了地形图测绘和各种工程测量提供控制基础和起算基准。控制网具有控制全局、限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。控制测量应遵循从高级到低级、由整体到局部、逐级控制、逐级加密的原则。控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立，目前，由于GPS技术的推广应用，利用GPS建立平面控制网已成为主要方法。高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。

3.2数字化测图

3.2.1 数字化地形测量的仪器设备硬件条件数字化地形测量的仪器设备从控制测量到成果成图输出大致需要GPS接收机、全站仪、计算机、绘图仪以及与之相关的平差计算成图软件、数据传输、交换附件、通讯器材等。仪器设备配置水平较常规地形测量是一个质的飞跃。

3.2.2 数字化地形测量工作的人员素质条件数字化地形测量的技术人员应当熟练掌握测量专业技术、熟练掌握计算机及测绘软件的应用技术,这对测量人员的技术素质提出了更高的要求。

3.2.3 作业方法

在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守“先控制、后测图”的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站(图形)纠正。在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记。碎部测图在数字化地形测量中只是个数据采集的过程,成图大量的工作量从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异。笔者认为较为成熟的方法是简码法,特点是成图数学精度好、地物地貌要素详尽、作业效率较高。

3.2.4 简码法数字化地形测量及其作业流程

简码法是数字化地形测量过程中,观测员给每一个碎部测点赋于一个自定义编码,并依据这种自定义编

码编图成图的一种数字化地形测量方法。

简码法数字化测图作业流程为:外业数据采集(自定义编码)→内业概略编图→草图外业补充调绘→内业详细编图→外业巡回检查→最终成果成图。分述如下:

外业数据采集:该环节重点是碎部点三维坐标与自定义编码采集,强调碎部点的数学精度、采集数量和自定义编码的可自我识别程度、强调测站与棱镜之间通讯联系,而不必过分关注碎部点间的连接关系。在同一个测站上,只要能看到而视线又不是过长,宜及时采集,不必频繁搬站。自定义编码不必过于严格,只要编图时作业员自己能够识别即可,完全根据作业员的习惯和自我条件决定。值得注意的是:由于自定义编码具有一定的随便性,在增加了自我识别难度的同时,也使其具有相当的灵活性和可开发性。

内业概略编图:既然是概略编图,其原则应该定为能识别多少就编多少,能编到什么程度就编到什么程度,不能识别的在外业补充调绘时处理。这一环节只需要编出有基本轮廓的平面草图,该草图只作为外业补充调绘的工作底图,绘图输出时应包括碎部点的简码信息,最好先不要绘出等高线。

草图外业补充调绘:该环节以带简码的基本平面图为工作底图,对照实地补充绘图,加上必要的量测,应理清地物、地貌要素的属性、各种线条间的连接关系等。外业补充调绘成果图在内容上已经是详细的平面图了。

内业详细编图:根据外业补充调绘成果图修编概略草图,在此基础上构高程模型三角网绘等高线生成初步地形图。绘图输出时最好将高程模型三角网和等高线一并绘出,作为外业巡回检查的工作底图。外业巡回检查:重点是高程模型三角网的检查与修编,以及植被、境界类符号补充调绘与检查、初步成果地形图外业最终检查等。

最终成果成图:根据外业巡回检查成果图再次修编初步成果地形图,以及图面整饰图帼分幅等。人员组织:数字化地形测量的一个作业组采用简码法时宜按一名技术员+一名测量工人编制,一个项目由多个作业组施测时需专设一名核心技术人员负责质量检查、成果资料汇总、电脑维护等。

3.3水库淹没界线测量

测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作称为水库淹没界线测量。这些界线以设计正常蓄水位为基础，结合浸没、塌岸、风浪影响等因素综合确定，根据需要测设其中的一种、几种或全部。边界线的测设工作通常由测量人员配合水工设计人员和地方政府机关共同进行，其中测量人员的主要任务是用一系列的高程标志点将水库的设计边界线在实地标定下来，并委托当地有关部门或村民保管。界桩分为永久桩和临时桩两类。界线通过厂矿区或居民点时，在进出处各设一各永久桩，内部若干米测设一个临时桩，主要街道标出界线通过的实际位置。大片农田及经济价值较高的林区，一般每隔2～3km测设一个永久桩，再以临时桩加密到能互相通视。只有少量庄稼的山地，可只测设临时桩显示界线通过的位置。经查勘确定不予利用的永久冻土地、大片沼泽地、陡峭坡地等经济价值很低的地区，可不测设界桩。在通常情况下，一般采用几何水准法和经纬仪高程导线法进行，目前随着空间技术的迅速发展，RTK技术定位得到广泛应用。

3.4地质勘察测量

配合水利工程地质勘察所进行的测量工作称为地质勘察测量。其基本任务：

1、为坝址、厂址、引水洞、水库、堤线、料场、渠道、排灌区的地质勘察工作提供基本测量资料；

2、主要地质勘探点的放样；

3、联测地质勘探点的平面位置、高程和展绘上图。具体工作包括：钻孔测量、井峒测量、坑槽测量、地质点测量、剖面测量等。

3.5河道测量

河道测量主要内容包括：平面、高程控制测量；河道地形测量；河道纵、横断面测量；测时水位和历史洪水位的联测；某一河段瞬时水面线的测量；沿河重要地物调查或测量。

4水利枢纽工程的施工阶段测量

水利枢纽的技术设计批准以后，即可着手编制各项工程的施工详图。水利枢纽工程施工阶段的测量工作主要包括：施工控制测量、大坝的施工放样、水工隧洞施工测量、水电站厂房施工测量、金属结构安装测量等

4.1施工控制测量

建立施工控制网的主要目的是为建筑物的施工放样提供依据，所以必须根据施工总体布置图和有关测绘资料来布设。另外，施工控制网业可为工程的维护保养、扩建改建提供依据。施工控制测量分为：平面控制网的建立，一般按两级布设，即基本网和定线网；高程控制网的建立，由于勘测期间建立的高程控制点在点位分布和密度方面往往不能满足施工的要求，因此必须进行适当的加密，也分两级布设基本网和临时性作业水准点。

4.2大坝的施工放样

大坝施工放样的主要步骤有：坝轴线的测设、清基中的放样工作、坝体分块控制线的测设、坝体浇筑中的放样工作

4.3水工隧洞施工测量

水工隧洞按其作用可分为：引水发电洞、输水洞、支洞、泄洪洞、导流洞等，其中测量精度要求最高的是发电洞及其支洞。隧洞施工测量的主要内容包括：洞外控制测量、洞内控制测量、联系测量、隧洞中心线放样、开挖断面和衬砌断面的放样等

4.4水电站施工测量

水电站厂房施工测量的主要内容包括：厂房施工控制网的建立、基础开挖测量、厂房建筑放样测量等。在建立厂房控制网时，其点位精度和点位分布都应考虑机组的安装测量。

4.5金属结构安装测量

在水电工程中，闸门、压力管道、机组设备等都是金属构件，其安装测量的精度一般较高，要建立独立的控制网，须与轴线关系保持一致。

5水利枢纽工程的变形监测

变形监测的主要观测项目：水平位移观测、垂直位移观测、挠度观测、裂缝观测、应力/应变观测、分层沉降观测、倾斜观测、渗流观测、温度观测、检查观测、滑坡崩岸观测。

变形观测的精度和周期——在制定变形观测方案时，首先要确定精度要求。对于不同的监测目的所要求的观测精度不同。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。及时进行第一周期的观测有重要的意义。

观测资料的整编和分析——资料整编的主要内容包括：收集资料、审核资料、填表和绘图、编写整编成果说明。观测资料分析其目的是对水利工程系统和各项水工建筑物的工作状态做出评估、判断和预测，达到有效地监视建筑物安全运行的目的。常用的分析方法有：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。结语

伴随着测绘新技术的不断进步,现代水利枢纽工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。

参考文献

[1]张正禄,李广云,潘国荣等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.[2] 高井祥,肖本林,付培义等.数字测图原理与方法[M].江苏:中国矿业大学出版社,2005.