第15章管道工程测量

同学们好！课堂！欢迎来到第15章管道工程测量在本章，您将要学到管道工程测量的基本内容，管道中线测量，纵、横断面测量，管道施工测量15.1管道工程测量概述管道测量的内容一般包括：踏勘选线、中线测量、纵横断面测量、土方计算和断面的放样等。管道工程测量的任务是：在设计前为管道工程设计提供地形图和断面图；在施工时按设计的平面位置和高程将管道位置测设于实地。管道工程的特点是：种类繁多，纵横交错，上下穿插，分布面广。施工测量的精度要求取决于工程性质、所在位置和施工方法等因素。15.1管道工程测量概述管道工程测量的内容：(1）收集规划设计区域的已有地形图以及原有管道平面图和断面图等资料；(2）现场踏勘，进行纸上定线和规划；(3）带状地形图的测绘；(4）管道中线测量；(5）纵横断面图测量；(6）管道施工测量；(7）管道竣工测量15.1.1踏勘选线应考虑的几个因素：(1）渠线或者管线尽量短而直，避开障碍物，以减少工程量和水流损失；(2）渠道应尽量选在稍高的地方，以便实现自流灌、排水；（3）选线位置的土质要好，坡度要适宜，以防渗漏、淤塞、冲刷和坍塌；（4）线路选择要避免经过大填方和大挖方及修建建筑物的地段，渠线选择要尽量利用现有沟渠。1.实地查勘查勘前最好先在地形图（比例尺一般为1:1万~1:10万）上初选几条比较方案，然后依次对所经地带进行实地查勘，了解和搜集有关资料（如土壤、地质、水文、施工条件等），并对所选路线中某些控制性的点（如渠首、沿线沟谷、跨河点等）进行简单测量，了解其相对位置和高程，以便分析比较。2.室内选线在室内进行图上选线，即在适合的地形图上选定渠道或管道中心线的平面位置，并在图上标出渠道或管道转折点到附近明显地物点的距离和方向（由图上量得）。如该地区没有适用的地形图，则应根据查勘时确定的渠道或管道线路，测绘沿线宽约100~200m的带状地形图，其比例尺一般为1:5000或1:10000。3.外业选线

将室内选线的结果转移到实地上，标出渠道或管道的起点、转折点和终点。外业选线也还要根据现场的实际情况，对图上所定渠线或管线作进一步研究和补充修改，使之完善。实地选线时，一般应借助仪器选定各转折点的位置。对于平原地区的渠线或管线应尽可能选成直线，如遇转弯时，则在转折处打下木桩。在丘陵山区选线时，为了较快地进行选线，可用经纬仪按视距法测出有关渠段或转折点间的距离和高差。由于视距法的精度不高，对于较长的渠线或管线为避免高程误差累积过大，最好每隔2~3km与已知水准点校核一次。如果选线精度要求高，则用水准仪测定有关点的高程，探测渠线或管线位置。15.1.2水准点的布设与施测为了满足渠线或管线的探高测量和纵断面测量的需要，在渠道或管道选线的同时，应沿渠线或管线附近每隔l~2km左右在施工范围以外布设一些水准点，并组成附合或闭合水准路线，当路线不长（15km以内）时，也可组成往返观测的支水准路线。水准点的高程一般用四等水准测量的方法施测（大型渠道或管道工程有的采用三等水准测量）15.2管道中线测量管道的起点、终点和转向点统称为管道的主点，主点的位置和管道方向是设计时确定的。管道中线测量的任务就是根据选线所定的起点、转折点及终点，通过量距测角把渠道或管道中心线的平面位置在地面上用一系列的木桩标定出来。15.2.1主点测设数据的准备和测设方法

主点的位置是设计时确定的，主点测设数据根据测设方法的不同而不同，采用何种测设方法，应根据实际情况和精度要求而定。根据管线的起点、转向点和终点的设计坐标与附近地面已有控制点或固定地物点的坐标，可用解析法或图解法求出测设数据，然后进行定线测量。1.解析法

当管道规划设计图上已给出主点坐标（或在图上求出主点的坐标），而且主点附近有控制点时，可以用解析法求测设数据。如图13-1所示，A、B、C等为管道点，1、2、3、4等为控制点。根据控制点坐标和管道主点的坐标，按坐标反算计算公式即可得到测设数据。

图13-1解析法计算测设数据2．图解法图解法就是在规划设计图上直接量取测设所需数据。如图15-2所示：A、B使原有管道检修井位置，1、2、3点时设计管道的主点。欲在地面上测设出1、2、3点，可根据比例尺在图上直接量出d1、d2、d3、d4和d5，即得测设数据。主点测设的方法有直角坐标法、极坐标法、距离交会法、角度交会法等。主点测设完毕必须进行检核，检核方法通常用钢尺丈量两相邻主点间的水平距离，看其是否与设计长度相符。15.2.2中桩的测设为了测定管道长度和测绘纵、横断面图，从管道起点开始，沿管道中心线在地面上设置整桩和加桩，这项工作成为中桩测设。从管道起点开始，按规定每隔某一整数设一桩，这个桩叫整桩。如图15-3中的1+185、1+233及1+266为路线跨过小沟边及沟底的加桩。15.2.3转向角测量管道转变方向时，转变后的方向与原方向之间的夹角称为转向角。测角和测设曲线，距离丈量到转折点，渠道或管道从一直线方向转向另一直线方向，此时，将经纬仪安置在转折点，测出前一直线的延长线与改变方向后的直线间的夹角I，称为偏角，在延长线左的为左偏角，在右的为右偏角，因此测出的I角应注明左或右。如图11.2中IP1处为右偏角，即I右=23°20′。根据规范要求：当I＜6º时，不测设曲线；当I=6°~12°及I＞12°，且曲线长度L＜l00m时，只测设曲线的三个主点桩；在I＞12°，同时曲线长度L＞100m时，需要测设曲线细部。在量距的同时，还要在现场绘出草图，如图15-4所示。图15-4渠道测量草图示意图15.3纵断面测量渠道或管道纵断面测量的任务，是测出中心线上各里程桩和加桩的地面高程，了解纵向地面高低的情况，并绘出纵断面图，其工作包括外业和内业。15.3.1水准点的布设为了满足纵断面测量和施工需要，应沿管道方向布设一定密度的水准点。通常1-2km设置一个永久性水准点，300-500m设置一个临时水准点。水准点可设在稳固的建（构）筑物上以红漆标绘，也可埋设混凝土标桩或木桩。水准测量的任务是测量各水准点的高程，精度要求根据管道设计要求而定。15.3.2纵断面水准测量图15-5纵断面测量示意图如图15-5所示，从BM1（高程为76.605m）引测高程，依次对0+000，0+100，进行观测，由于这些桩相距不远，按渠道或管道测量的精度要求，在一个测站上读取后视读数后，可连续观测几个前视点（水准尺距仪器最远不得超过150m），然后转至下一站继续观测。这样计算高程时采用“视线高法”较为方便。其观测与记录及计算步骤如下：(1)读取后视读数，并算出视线高程视线高程=后视点高程+后视读数（15-1）在第1站上后视点BM1，读数为1.245，则视线高程为：76.605m+1.245m=77.850m。（2）观测前视点并分别记录前视读数由于在一个测站上前视要观测好几个桩点，其中仅有一个点是起着传递高程作用的转点，而其余各点只需读出前视读数就能得出高程，为区别于转点，称为中间点。中间点上的前视读数精确到cm即可，而转点上的观测精度将影响到以后各点，要求读至mm，同时还应注意仪器到两转点的前、后视距离大致相等（差值不大于20m）。用中心桩作为转点，要置尺垫于桩一侧的地面，水准尺立在尺垫上，若尺垫与地面高差小于2cm，可代替地面高程。观测中间点时，可将水准尺立于紧靠中心桩旁的地面，直接测算得地面高程。(3)计算测点高程测点高程=视线高程－前视读数（15-2）例如，表13-1中，0+000作为转点，它的高程=77.850－0.544（第一站的视线高程-前视读数）=77.306m，凑整成77.31m为该桩的地面高程。0+100为中间点，其地面高程为第二站的视线高程减前视读数：H=78.239-1.56=77.679m，凑整为77.68m。（4）计算校核和观测校核15.3.3纵断面图的绘制15.4横断面测量横断面测量的任务，是测出各中心桩处垂直于渠线方向或管线方向的地面高低情况，并绘出横断面图。其工作分为外业和内业。进行横断面测量时，以中心桩为起点测出横断面方向上地面坡度变化点间的距离和高差。测量的宽度随渠道大小而定，也与挖（或填）的深度有关，较大的渠道或管道、挖方或填方大的地段应该宽一些，一般以能在横断面图上套绘出设计横断面为准，并留有余地。其施测的方法步骤如下：15.4.1确定横断面方向在中心桩上根据渠道或管道中心线方向，用木制的十字直角器或其他简便方法即可定出垂直于中线的方向，此方向即是该桩点处的横断面方向。15.4.2测出坡度变化点间的距离和高差测量时以中心桩为零起算点，面向渠道或管线下游分为左、右侧。对于较大的渠道或管道可采用经纬仪视距法或水准仪测高配合量距（或视距法）进行测量。15.4.3横断面图的绘制绘制横断面图仍以水平距离为横轴、高差为纵轴在方格纸上。为了计算方便，纵横轴比例尺应一致，一般取1:100或1:200，小型渠道或管道也可采用1:50。绘图时，首先在方格纸适当位置定出中心桩点，如图13-8中的0+100点，从表13-2中可知，由该点向左侧按比例量取3.0m，再由此向下（高差为正时向上）量取0.5m，即得左侧第1点，同时绘出其它各点，用实线连接各点得地面线，即为：0+100桩号的横断面图。图15-8渠道横断面以中心桩为坐标原点，平距为横坐标，高差为纵坐标，把图画在透明毫米方格纸上，平距和高差的比例尺应相同。15.5管道施工测量15.5.1准备工作1.收集和熟悉管道的设计图纸收集和熟悉管道的设计图纸，了解管道的性质和敷设方法对施工的要求，以及管道与其他建筑物的相互关系。认真核对设计图纸，了解精度要求和工程进度安排等。深入施工现场，熟悉地形，找出各桩点的位置。

2.校核中线若设计阶段在地面上标定的中线位置就是施工时所需要的中线位置，且各桩点完好，则仅需校核一次，不重新测设。若有部分桩点丢损或施工的中线位置有所变动，则应根据设计资料重新恢复旧点或按改线资料测设新点。

3.加密水准点为了在施工过程中便于引测高程，应根据设计阶段布设的水准点，于沿线附近每隔约150m增设临时水准点。15.5.2地下管道施工测量1.地下管道放线(1)测设施工控制桩由于管道中线桩在施工时将被挖掉，为了便于恢复中线和附属构筑物的位置，应在不受施工干扰、便于引测和保存点位处测设施工中线控制桩。中线控制桩的位置，一般是测设在管道起终点及各转点处中心线的延长线上，附属构筑物控制桩则测设在管道中线的垂直线上，如图15-9所示。(2)槽口放线管道中线控制桩定出后，就可按设计的开槽宽度，在地面上钉上边桩，沿开挖边线撒出灰线，以作为开挖的界线，如图13-10所示。槽口开挖宽度，视管径大小、埋设深度以及土质情况确定。若地表横断面上坡度比较平缓时，槽口开挖宽度可用下列公式计算：

D=d+2mh(15-4)

式中：d——槽底宽度；

h——中线上的挖土深度；

m——管槽放坡系数。若地表横断面坡度较陡时，如图15.11所示，中线两侧槽中宽度不等，半槽口开挖宽度按下式计算：

D1=d/2+m1h1+m3h3+C(15-5)D2=d/2+m2h2+m3h3+C(15-6)2.地下管道施工测量管道的埋设要按照设计的管道中线和坡度进行，因此在施工前要测设施工测量标志。(1)龙门板法龙门板由坡度板和高程板组成，如图15-11所示。沿中线每隔10—20m以及检查井处应设置龙门板。中线测设时，根据中线控制桩，用经纬仪将管道中线投测到坡度板上，并钉小钉标定其位置，此钉叫中线钉。各龙门板中线钉的连线标明了管道的中线方向。在连线上挂垂球，可将中线位置投测到管槽内，以控制管道中线。(2）平行轴腰桩法

当现场条件不便采用龙门板时，对精度要求较低的管道，可用本法测设施工控制标志。开工之前，在管道中线一侧或两侧设置一排平行于管道中线的轴线桩，桩位应落在开挖槽边线以外，如图13-12所示。平行轴线离管道中线为d，各桩间距以10—20m为宜，各检查井位也相应地在平行线上设桩。为了控制管底高程，在槽沟坡上打一排与平行轴线桩相对应的桩，这排桩称为腰桩，如图15-12所示。先选定腰桩到管底的下反数h为某一整数，并通过管底设计高程计算出各腰桩的高程，然后再用水准仪测设各腰桩，并用小钉标出腰桩的高程位置。施工时只需用水准尺量取小钉到槽底的距离，与下反数h比较，便可检查是否挖到管底设计高程。此时各桩小钉的连线与设计坡度平行，并且小钉的高程与管底设计高程之差为一常数h。为了控制管槽开挖深度，应根据附近的水准点，用水准仪测出各坡度板顶的高程。根据管道设计的坡度，计算该处管道的设计高程。则坡度板顶与管道设计高程之差就是从坡度板顶向下开挖的深度，统称下反数。下反数往往不是一个整数，并且各坡度板的下反数都不一致，施工、检查很不方便。为使下反数成为一个整数C，必须计算出每一坡度板顶向上或向下量的调整数&。其公式为:&=C-(H1-H2)（15-7）式中：H1——坡度板顶高程；

H2——管底设计高程。

15.5.2架空管道施工测量架空管道主点的测设与地下管道相同。架空管道的支架的基础开挖测量工作和基础模板的定位，与厂房柱子基础的测设相同。架空管道安装测量与厂房构件安装测量基本相同。每个支架的中心桩在开挖基础时均被挖掉，为此必须将其位置引测到互为垂直方向的四个定位桩上。根据定位桩就可确定开挖边线，进行基础施工。15.5.3顶管施工测量当地下管道需要穿越铁路、公路、或重要建筑物时，为了保证正常的交通运输和避免重要建筑物拆迁，往往不允许从地表开挖沟槽，此时常采用顶管施工方法。这种方法是在管道一端或两端事先挖好工作坑，在坑内安装导轨，将管筒放在导轨上，用顶镐将管筒沿中线方向顶入土中，然后将管内的土方挖出来。因此，顶管施工测量主要是控制好顶管的中线方向和高程如图15-13