楼群连廊工程测量实训方案设计

楼群连廊工程测量实训方案设计

1新型仪器及教学内容测绘工程专业是实践方面的一门较强的专业。主干课程的教育效果主要取决于实践教育的优缺点。多年来在测绘工程专业主干课的教学安排中,实训学时数一直占教学总时数的1/3以上。工程测量学(包括地下工程测量)是测绘工程专业的主干专业课。非测绘类的规划、土建、水利、电力、地质、地理、矿山、交通、规划、国土、房产、市政、港口、航海、农林、资源、环保、防灾、安全等专业也设有工程测量学或测量学课程。工程测量学的教学需要进行地下工程测量实训。河南工程学院教学区位于郑州新郑龙湖开发区,占地2600余亩,在校生2万余人。为了满足土木工程、地质工程、工程监理、工程造价与管理、矿山地质、矿山通风与安全特别是测绘工程和矿山测量专业进行教学及科学研究的需要,我院测量实验中心2000年以来,向学院申报并添置了新型仪器设备,其中包括:SMART静态GPS6套,因泰克RTK2台套,徕佧全站仪2台,拓普康全站仪1台,索佳全站仪1台,南方全站仪5台,苏光全站仪5台,徕佧电子水准仪1台,拓普康电子水准仪1台,苏光电子经纬仪10台,南方S3自动安平水准仪20台,电子计算机100台,喷墨绘图机1台,全数字摄影测量工作站2套,GIS、RS、GPS、测量平差、工程测量等各种测绘软件1批。加之上一世纪80年代设立测绘专业初期采购和调拨的测距仪2台,光学经纬仪30台,光学水准仪50台和其他常规仪器工具,设备总值185万元。学院测绘仪器设备已初步实现了电子化、自动化、信息化、数字化。由于测绘类专业全部在校生规模保持在150人左右,生均仪器设备资源充足。为了充分利用这些教学资源,培养学生的动手能力。我们提出了利用学院教学区1-6号教学楼楼群连廊(如图1所示)建立校内多功能地下工程测量实训教学基地的计划和具体实施的方案。2模拟的生产矿井测量测绘专业实训根据场地有三种不同形式:一是根据实训内容在校外固定实训场地进行,这种形式真实性比较强,能收到较好的实训效果,但会受到实训经费不足等条件限制,实施起来,有一定的难度;二是把实训内容与生产单位具体工程项目相结合进行生产实训,这种形式真实性强,能收到较好的效果,学生能得到真正的锻炼,同时也能为生产单位提供合格的产品,但其弊端是实训内容不一定与教学计划和教学大纲相吻合,而且由于地下工程测量的特殊性,联系测量需要长时间占用井筒,地下导线测量又需要在巷道中进行,出于安全方面的原因,现有生产矿井很难安排,即使靠人情勉强安排,也很难满足实践教学的要求;三是在校内建立实训基地,模拟现场环境进行教学,该形式能根据教学大纲和实训大纲设计实训项目,能充分利用学校的资源设备,而且可节省大批的实训经费,具有很强的针对性,实训效果良好。郑州经济管理干部1-9号教学楼楼群,连廊宽3m,高两层,局部3层,全长近620m,现已建成1-6号教学楼连廊长402m。连廊整体北低南高,中有台阶6处,在于东西干道交会处有1处50m的中断。连廊为园环形,曲率半径为131.5m,围绕图书馆把全部教学楼连为一体。矿山测量专业利用连廊可模拟生产矿井,测绘工程和非测绘专业利用连廊可模拟水利、公路、地上铁路、地下铁路等工程隧道(为叙述方便,本文不严格区分矿山测量和工程测量,隧道、隧洞、巷道和坑道等概念的不同)。一物多用,完全满足了建立模拟地下工程测量实训基地的要求。实训时楼群连廊顶面模拟为生产矿井的地面。将教学楼群连廊的端点和中断处模拟为立井井筒。连廊2层模拟为井下第一水平,连廊底层模拟为井下第二水平,由廊道连接着的6栋教学楼一、二层可看成地下峒室或地下厂房。由连廊顶面通过连廊的中断处进行几何定向和导入标高;通过一、二层连廊进行导线测量和高程测量;形成一个模拟的生产矿井测量系统。利用楼群连廊可开发出的实训项目如表1所示。实训时,各实训小组由4～5人组成,在教师指导下,在规定的时间内独立完成每一实训项目。3利用该方法，模拟地下工程的实训成本效益1混凝土浇筑控制利用在6号教学楼东北200m位置埋设的二个控制点D01-7,D01-8,在1号教学楼东南埋设的二个控制点GL07、GL08,作为水平和高程控制的高级起算点。在混凝土道路上控制点用大号膨胀螺钉顶面刻十字做中心标志,钻孔固定于路面;其他位置的控制点采用螺栓顶面刻十字做中心标志,现场按规范挖坑浇注混凝土。该场地可同时用于10组学生进行测角、测距,导线测量,水准测量和三角高程测量等实训。2连廊接章程要求下的大井专设模拟场景把1、3号和4、6号教学楼连廊的中断处模拟为立井井筒,接规范要求选择近井点,把连廊的一、二层看为井下隧道,接规程要求选择井下起算点,在连廊的中断处按规范要求下放钢丝,可构成了3层4对12处模拟的井上、下联系场景,可同时供12组学生进行两井定向实训。解决了学生不能到实际生产矿井实训的难题,达到了联系测量实践教学的目的。31模拟纵井输入高度在模拟两井几何定向的同时,学习利用钢尺或钢丝导入标高的方法。4控制测量导线布设模拟地下平面控制测量必须在廊道内进行,控制导线采用复测支导线的形式布设。根据《规范》要求,模拟隧道内平面控制测量宜布设光电测距导线或钢尺测距导线。实际测量中把导线布设在模拟隧道的中央,把控制点做在底板上或顶板上。底板上的点模拟了部分隧道测量的场景,顶板上的点部分模拟了煤矿测量的场景。5正、倒尺的概念导线点同时做水准点,有些点在底板上、有些点在顶板上,巩固了学生正、倒尺的概念。模拟地下高程控制测量要求每组提交水准测量和三角高程测量两套成果,6生上下对照的能力模拟竖直方向的贯通测量的目的是为了提高学生上下对照的能力,要求每一学生均能根据底层的点位,找到其顶层对应的位置;或者根据顶层的点位,找到其底层对应的位置。7廊道中部中断点把廊道的中部中断处看作是未开挖隧道。若从同层廊道两端直接进入,则每层廊道均模拟了通过平峒的贯通测量;若一端从高层进入,另一端从廊道直接进入,则模拟了通过竖井和平峒的贯通测量;若两端均从廊道高层进入,则模拟了通过两竖井的贯通测量。若把廊道的中部中断处某点看作是开挖隧道的相遇点,则每组在相遇点都可以实测相遇偏差,并进行偏差调整。为避免各组冲突,老师应为各组指定不同的相遇点位置。8拱顶下沉监测整个连廊和1-6号教学楼柱基在建设初期均安装有变形监测标志,这些可以供进行民用建筑沉降观测实训使用。为了更真实地模拟水利和交通隧道,应把部分拱顶控制点看成拱顶下沉监测点。拱项下沉监测可以应用精密水准测量方法,水准测量时应倒立水准尺;为了模拟拱项较高的情况,还可用长杆把钢尺倒挂在拱顶的测点上,监测点端部应事先设计吊钩。拱项下沉监测还可用三角高程测量方法,由于拱顶较高,测量时不便于放置棱镜,监测点应贴反光片,测量时前视使用反光片,后视使用棱镜或者水准尺。为了模拟观测隧道围岩在施工中的位移变化状况,在廊道立柱位置横向布置多个监测断面,在每个断面边墙底面以上0.5m、2m处的两个部位各埋设一组测点。隧道收敛监测可以应用相对位移观测法或者绝对三维位移观测法。由于真实的廊道变形很小,监测时间很短,不能产生合格的监测成果。但各人、各组和全班对同一目标的监测成果可以看作是多个监测周期监测的结果。相互对比除了可以反映观测误差的大小外,还可学习变形数据处理和分析的方法。91隧道施工的模拟隧道在直线段放样轴线采用串线法。由于廊道为环形,要求学生掌握圆弧隧道的放样方法。101准备模拟隧道的平面和断面图要求学生根据其导线测量成果进行碎部测量,每人提交一幅连廊断面图,每组提交一幅单层的包括连廊和1-6号教学楼走廊在内的平面图。4学生实训的规范化为了保证利用楼群连廊模拟地下工程测量实训的顺利进行,我们根据国家测量规范、教学计划和教学大纲制订了实训大纲和实训指导书,对实训的项目、实训的内容和进度等能进行严格控制。整个系统很好地模拟了地下工程测量的过