15第十五章管道工程測量(鄧)

1、第十五章管道工程測量第一節(jié) 概述管道工程屬地下工程。 在城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)中， 地下管道工程包括給水、 排水、 暖氣、煤氣、電纜、輸油管等等。這些管道大多修建在建筑密集的城建區(qū)和礦區(qū)，縱橫交錯，上下穿插，有時在很狹窄的地段，常敷設多種管道。管道工程測量的任務，是嚴格按照圖紙上的設計位置， 正確地將管道測設于地面，便于施工人員隨時掌握管道的走向和坡度。管道工程測量的主要工作包括踏勘選線，中線測量、縱橫斷面測量、管道施工測量和竣工測量， 本章僅介紹傳統(tǒng)測量方法， 數(shù)字地圖在管道工程中的應用見十四章第七節(jié)。第二節(jié) 管道中線測量根據(jù)地下管道的規(guī)劃設計、圖上定線，結(jié)合現(xiàn)場勘察，可以在地形圖上初步確定管道的位

2、置。管道的起點、終點和轉(zhuǎn)折點稱為主點。管道中線測量的任務包括兩個方面：一是將圖上確定的主點測設于地面；二是沿管道中線方向進行中線測設。由于管線的轉(zhuǎn)折方向都用彎管來控制，所以管道工程測量中一般都不測設圓曲線。一、主點的測設將圖上設計好的主點位置測設于地面， 通常包括兩方面的工作： 主點測設數(shù)據(jù)的準備和現(xiàn)場測設。主點的測設數(shù)據(jù)可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況（如控制點的分布等） 、管道的類型和精度要求的不同而采用解析法或圖解法求得。依據(jù)測設數(shù)據(jù)在現(xiàn)場測設主點，可應用第九章所敘述的極坐標法、 角度交會法、 直角坐標法和距離交會等方法進行。 為防止出現(xiàn)差錯，各主點在實地測設以后，需用相應的方法進行校核。1 、 解

3、析法當管道附近布設有控制點， 且規(guī)劃設計圖上已給出了管道主點的坐標時，可用解析法來求測設數(shù)據(jù)。 ，如圖151 所示。管道附近已布設有導線點 1、 2、 3, 等點，各導線點的坐標是已知的，管道起點、轉(zhuǎn)折點和管道終點的設計坐標可從規(guī)劃設計圖上求得。導觀點之導馥點3圖151解析法確定主點由導線點測設各主點的測設數(shù)據(jù)可以根據(jù)坐標進行反算。例如管道起點與轉(zhuǎn)折點l是用極坐標法放樣的，其測設數(shù)據(jù)為3 1、D、2、D2;轉(zhuǎn)折點2是由導線點2、3利用角度交會法進行的，其測設數(shù)據(jù)為交會角3、4,并丈量導線點2和轉(zhuǎn)折點2的距離與坐標計算白距離D3校核；管道終點是由導線點 3、4利用角度交會法測設的，由于在規(guī)劃 設

4、計圖上用圖解法可求得原有建筑物墻角A、B至管道終點的距離，故用距離交會法可以校核管道終點的位置。2 、圖解法當管道規(guī)劃設計圖的比例尺較大，且管道主點附近有可靠的地物時，則可用圖解法 計算測設數(shù)據(jù)。如圖152(a)所示，1、2為原有管道檢查井位置，A、B、C,等點是規(guī)劃圖上設計的管道各主點。測設以前，先在大比例尺規(guī)劃設計圖上用圖解法求得測設數(shù)據(jù)D、D2、D3、D4、D5和D6等距離。管道起點 A的測設是由檢查井1沿原有管道12的方向，丈 量長度Di得A點，并量取長度D2進行校核；轉(zhuǎn)折點B是用長度D3、D以距離交會法測 設的，轉(zhuǎn)折點B之所以用距離交會法，是因為 D3、的長度未超過一個尺段；管道轉(zhuǎn)折

5、 點C根據(jù)圖上圖解的長度D5、D6以直角坐標法測設，并以長度 D7進行校核。*期o043500+3J 9+3Cffi口。+21用 0*1 世01050*01000(b)圖152圖解法確定主點圖153里程樁手薄二、中線測量將管道的起點、轉(zhuǎn)折點和終點等主點測設于地面，僅表示了管道的走向，為便于計 算管道的長度和繪制縱斷面圖，須通過量距和測角把管道中心線的平面位置在地面上用 一系列木樁表示，這項工作稱為中線測量。從管道的起點開始，每隔某一整數(shù)距離在管道的中心線上打一個標明里程的柱，稱 為里程樁。根據(jù)不同管線的要求，里程樁之間的距離。可以為 20m 30ml但最長不超過 50ml距離的丈量一般使用鋼尺

6、；在精度要求不高時，也可用皮尺。如每隔50m打一個里程樁，則管道起點樁的里程(又稱樁號)為0 + 000;第二個樁的樁號為 0十050,即表示該樁離起點的距離為 0公里又050米。各樁離管道起點的里程，即樁號，用紅油漆 寫在木樁的側(cè)面。當管道穿越鐵路、公路、原有管道等重要地物或管道轉(zhuǎn)折處、或遇地形坡度變化處， 需增設加樁。如圖153增設樁號為0 + 172加樁，是因為管線在此處的地面坡度有變 化。管道在轉(zhuǎn)折點處要改變方向，改變后的方向與管道原方向之間的夾角稱為轉(zhuǎn)角。如圖15-2 (b)所示，A為管道起點，R G D,等為轉(zhuǎn)折點，亦即相鄰兩直線的交 點。轉(zhuǎn)角a右表木管線在B處向右偏轉(zhuǎn)，a左表木管

7、線在C處向左偏轉(zhuǎn)， 1表水管線 在各轉(zhuǎn)折點處的右角。測角時，用測回法測量轉(zhuǎn)折點右角3 1,以計算各轉(zhuǎn)角a ,如圖15-2 (b),管道在B處向右偏轉(zhuǎn)時右 =180當管道在C處向左偏轉(zhuǎn)時E左=3 2180沿管線量距的同時， 還要在現(xiàn)場繪出管線兩側(cè)的地物和地貌，以供斷面圖的繪制和設計管道之用， 這種圖稱為里程樁手薄。 如圖15 4 所示， 圖中直線表示管道的中心線，直線上的黑點表示里程樁的位置，黑點旁分別注上各樁的樁號， 0 172 和 0 311 表示地面坡度變化處的加樁， 同時， 0 311 處也是管線的轉(zhuǎn)折點， 轉(zhuǎn)向后的管線仍以原直線畫之，箭頭表明管線從 0十311m以后的走向，30表示管線

8、的偏角，箭頭畫在中心線的左側(cè)，說明左偏，反之為右偏。加樁0 470 表示有一道路穿越該處。第三節(jié) 管道縱橫斷面測量一、管道縱斷面測量管道縱斷面測量又稱管道水準測量。它的目的是：測定中線上各中樁的地面高程，繪制中線縱斷面圖， 用以反映管道縱向地面起伏的情況， 作為設計管道坡度和計算中樁填挖高度的依據(jù)。管道水準測量分兩步進行：首先沿管道方向布設水準點，作為高程控制點，測定這些高程控制點的方法， 稱為基平測量； 然后根據(jù)各高程控制點， 分段進行中樁水準測量，稱為中平測量。1 基平測量基平測量也稱為高程控制測量。 其高程控制點分為永久性和臨時性兩種。永久性水準點一般每隔2530km布設一點；在管道的起

9、點、終點、以及需長期觀測高程的地方，均應布設。臨時性水準點的布設密度視具體情況而定，在較短管道上，一般每隔300500m布設一個；在山區(qū)，每隔0.51km布設一個；在平原地區(qū)，每隔12km布設一個。高程控制點應與附近國家水準點相連， 形成一條附合的水準路線。水準點高程的測定，應采用四等水準測量或全站儀三角高程測量的方法進行觀測和計算。2中平測量中平測量即為縱斷面水準測量。 一般是以相鄰兩水準點為一測段， 從一水準點開始，逐點施測中樁的地面高程， 附合于下一個水準點上。相鄰兩水準點間形成一條附合水準路線。測量時，采用視線高法。如圖15 4 所示，從水準點BMl 為已知高程，依次逐點測出管道各中樁

10、0+000、0+050、0+100，等的高程，然后附合到相鄰一個水準點BM,以校核該段觀測成果是否符合要求。 中樁水準測量一般采用等外水準測量的精度要求，其閉合差不得超過土 10 jn (n為測站數(shù))或 40 JL mmL為千米數(shù))。若閉合差超過容許誤差，則該段必須重測圖15-4視線高法管道縱斷面水準測量的觀測結(jié)果分別記入表15-1中。表中“前視讀數(shù)”欄內(nèi)分為“中間點”和“轉(zhuǎn)點”。由于轉(zhuǎn)點起著傳遞高程的作用，因此，轉(zhuǎn)點要放尺墊，讀至毫米；中間點直接將水準尺立在緊靠樁邊的地面上，讀至厘米即可。每一站的計算按式(15 1)、式(152)、式(15 3)進行：視線高程=后視點高程+后視讀數(shù)，即Hi

11、=H 后 + a(15-1)測點高程=視線高程-前視讀數(shù)，即乩點=乩b(15-2)計算校核：后視讀數(shù) 一匯轉(zhuǎn)點的前視讀數(shù)=終點的計算高程 一起點高程，即Z a - Z慍點=H終計一H始 (15- 3)表15 - 1管道縱斷面水準測量記錄測點后視讀數(shù)(m)視線高差(m)前視讀數(shù)(m)測點高程(m)備注中間點轉(zhuǎn)點BM2.19114.50512.314已知高程0+0001.6212.890+0501.9012.610+1000.6213.890+1081.0313.480+1200.9113.60TP2.16215.6611.00613.4990+1400.5015.160+1600.5215.14

12、0+1800.8214.840+2001.2014.460+2211.0114.650+2401.0614.60TP21.42115.5611.52114.1400+2601.4814.080+2801.5514.010+3001.5614.000+3201.5713.990+3351.7713.790+3501.9713.59TP31.72415.8971.38814.1730+3841.5814.320+3911.5314.370+4001.5714.33BM1.28114.616(14.618)E7.4985.196校核計算3.縱斷面圖的繪制管道縱斷面圖是反映中線方向地面起伏情況、設計縱

13、坡大小、填挖高度等重要資料的線狀圖?？v斷面圖一般繪在印有厘米和毫米的方格紙上或利用專門的軟件繪制。以道路中樁的里程為橫坐標，以高程為縱坐標。為了在圖中能明顯地表示出地面起伏的變化，一般高程比例尺（縱向比例尺）是距離比例尺（橫向比例尺）的1020倍。為了節(jié)省紙張和便于閱讀，高程一般不從零開始，而是選擇一個能使繪出的地面線處在圖上適當位置 的高程作為起點。如圖155中的高程是以10m為起點。在圖155的上半部，細線表示管道中線的實際地面線，是根據(jù)樁距和中樁高程按比例繪制的；粗線是設計縱坡線，是按設計要求繪制的。止匕外，還要繪制：(1)樁號和地面高程，其數(shù)據(jù)在縱斷面水準測量記錄表中獲得。樁號欄中，從

14、左至 右按距離比例尺注入各中樁的樁號；在地面高程一欄中，注上對應于各樁號的地面高程。 并在縱斷面圖上按各中樁的地面高程依次繪出其相應的位置，用細直線連接相鄰各點， 即得地面線。(2)坡度與距離欄中，注明的是設計值，用符號/、一”分別表示上坡、下坡和平坡，坡度線上方注明坡度值，以百分率表示，下方注明坡長，不同的坡段以豎線隔開(3)設計高程欄中：設計高程=起點高程一設計坡度x起點到該點的距離(4)填挖高程欄中：填挖高度=地面高程一設計高程。1511 11011111L1111IE111111111 1|1 11 11 1坡度與距寓1 40 1.25018080140設計高程金同茶3藝季工w&g?；

15、 w曰自碧國望 So E*川毋句*-4 4 q if守11 paaMMw-11-I=1Rl T-a -1地面高程66 8 O Pp910g -OR6689oq 寸 g 一附 pq9qc；.川7泊品叢5百 畸H 工 兇二 HH填挖上填帶三大攜瞥帛SS3SWOO OOOOCbO掖餐犯享三常出篙揖工QO O_ci C O曰二 g樁號1-_Q08。 O OO O OOQ O =苴一魚+等通二二三 丁育舄再再吊出丹般胃 我就春口斗+*+*力十 +十一+ +彳+ +圖15-5 縱斷面圖、管道橫斷面測量橫斷面測量的目的是在各中樁處測出垂直于管道中線方向的地面起伏情況，繪制橫斷面圖是管道設計時計算土方量和施工

16、時確定斷面填挖邊界的依據(jù)。橫斷面測量的寬度應根據(jù)工程具體要求而定，一般在中線左、右兩側(cè)各測1050m左、右側(cè)規(guī)定是：面向管道的前進方向，左手為左側(cè)，右手為右側(cè)。橫斷面的方向可以用十字形方向架或全 站儀確定。直線段橫斷面的方向與管道中線相垂直，橫斷面測量的精度要求較低，一般 高程測至厘米，距離測至分米。1 .橫斷面測量的方法（1）水準儀皮尺法。適用范圍：地面平坦，且橫斷面較寬的地段。施測方法：如圖15-6所示，水準儀安置后，以中樁地面高程點為后視，中樁兩側(cè) 橫斷面方向的地形特征點為前視，分別讀出水準尺讀數(shù)（至厘米位）；再用皮尺分別量出各特征點至中樁的平距，讀數(shù)至分米。并將觀測數(shù)據(jù)記入表152中。

17、表中每一個分式代表橫斷面上一個測點， 分子系各測點的前視讀數(shù)，分母表示各測點相對于中樁的水 平距離。圖15-6 水準儀皮尺法表15-2橫斷面測量記錄表（水準儀皮尺法）前視讀數(shù)（左側(cè)） 距離后視讀數(shù) 樁號前視讀數(shù)（右側(cè)） 距離2.491.741.532012.77.41.48 0+0501.290.7811.220（2）全站儀法。適用范圍：任何地段，尤其是地形復雜、橫坡較陡的地段，采用此法非常方便。施測方法：將全站儀安置于中樁上，量取儀器高至中樁地面，用全站儀測出橫斷面上各特征點至中樁的水平距離和高差(3)花桿皮尺法。適用范圍：精度較低、地形起伏多變的低等級管道工程。施測方法：如圖157所示，將

18、一根花桿立于中樁地面上，另一根花桿立于橫斷面 方向的某特征點上，拉平皮尺量出中樁至該點的距離；讀出皮尺截于花桿的高度，即為 兩點間的高差，上坡為+、下坡為一。同法連續(xù)測出相鄰兩點間的平距和高差，直至達 到所需測量寬度為止。測量數(shù)據(jù)記入表153中。表中所記數(shù)據(jù)為相鄰兩點間的水平距 離和高差，其中水平距離記在橫線以下，高差記在橫線以上。圖15-7 花桿皮尺法表153橫斷面測量記錄表(花桿皮尺法)左側(cè)中樁號右側(cè) 1.7+ 0.8-1.90+000+ 1.8-1.26.27.36.512.27.82 .橫斷面圖的繪制根據(jù)橫斷面測量數(shù)據(jù)，可在毫米方格紙上或?qū)Ｓ密浖侠L出各樁號的橫斷面。為了便于計算各橫斷

19、面的面積和確定管道各樁號的邊坡線，橫斷面的水平距離和高差比例尺一致，一般為1: 100或1: 200。繪圖時，先在圖紙上標定好中樁位置，再由中樁 開始，分左右兩側(cè)逐一按各特征點間的平距和高差點繪于圖紙上，并用直線連接相鄰各 點，即得地面線，如圖15-8所示。然后，套繪設計的標準斷面于圖中。線第中心線0+050圖15-8 橫斷面圖 第三節(jié)管道施工測量根據(jù)縱、橫斷面測繪成果及其它的有關資料，進行管道的技術設計，包括確定管道 的坡度、計算各里程樁、加樁的埋設深度，即可進行管道的施工測量。如經(jīng)設計所確定 的管道中線位置與管道中線測量所定的中線位置一致，而且原在地面上定出的管道起 點、轉(zhuǎn)折點、管道終點以

20、及里程樁和加樁的位置無損壞、丟失，則在施工前，只需進行 一次檢查測量即可。如管線位置有變化，則需要根據(jù)設計資料，在地面上重新定出各主 點的位置，并進行中線測量，確定中線上里程樁、加樁的位置。管道屬地下工程，為了便于檢修，設計時在管道中線的適當位置常設置檢查井。因 此，在施工前，需根據(jù)設計資料用鋼尺在管道中心線上定出檢查井的位置，并用木樁標 aEo由于管道施工過程中，原在中心線上所定出的中線樁、檢查井的木樁都將被挖掉。 為了在施工過程中，能隨時恢復中線樁和檢查井的位置，可以在施工前設置中線控制樁和井位控制樁。如圖159所示，點1為管道的起點，3為轉(zhuǎn)折點，它們均位于管道中 線方向上，挖槽后，點位將

21、不能保存。為此，我們在點1、3的延長線兩端，分別埋設兩個中線控制樁，利用這四個中線控制樁， 可以隨時恢復管道中線的方向；2、4、5, 等點是管道上各檢查井的位置，為了能及時恢復它們的位置，可以在每個檢查井處垂直 于中線方向的兩側(cè)各設置兩個井位控制樁。中線控制樁、井位控制樁應設置在不受施工影響，且容易保存的地方。為了引測的方便，中線控制樁離主點的距離、井位控制樁離 中線的距離最好是一個整米數(shù)。中報控制叫“井位控制拉#45環(huán)控制樁并 中戰(zhàn)控制樁圖159中線控制樁的測設施工前，需根據(jù)管徑大小，管道埋置深度和土質(zhì)情況，決定挖槽寬度，并用石灰線在地面上標明管道開挖邊界線，如圖154中的虛線。施工時，通常

22、采用龍門板來控制管道的中線和高程，稱為龍門板法。下面我們結(jié)合 實例來講述它的具體作法。如圖1510所示，龍門板由坡度板與坡度立板組成。管道中線測量時，里程樁之 間的距離一般較大，當進行管道施工時，需加密中線樁，即每隔1020m設置一個龍門板。管道的施工包括挖槽和埋設管道，相應的測量工作主要是管道中線的測設與高程的 測設。圖1510龍門板法一、管道中線測設當管槽挖到一定深度后，如圖15-10所示，在槽頂上用鋼尺丈量距離，每隔 10m設置一個龍門板，將經(jīng)緯儀安置在一端的中線控制樁上，瞄準另一端的中線控制樁，即 得管道中心線方向，俯下望遠鏡，把管道中線投影到各坡度板及坡度立板上，并用小釘 標明其位置

23、，稱中線釘，各坡度板上的中線釘?shù)倪B線就是管道中心線的方向。管道施工 時，在各坡度板的中線釘上吊錘球線，即可將中線投影到管槽內(nèi)，以控制管道中線與管 道的埋設。、高程測設為了控制管槽的開挖深度與管道的埋設，必須在龍門板上設置高程標志。高程的測 設包括坡度板板頂高程的測定與坡度釘?shù)臏y設。1、坡度板板頂高程測定安置水準儀于管道中線的一側(cè)，后視附近的水準點BM,讀取后視讀數(shù)1.788m,求得視線高程為39.592m (表154),然后將水準尺立于各坡度板的板頂上，依次讀得各 前視讀數(shù)，即可求得各坡度板板頂?shù)母叱獭?、坡度釘?shù)臏y設在每一坡度板上釘一坡度立板，使立板的一邊正好對齊中線釘。通過測出的各坡度板板

24、頂高程，以及管道起點的管底設計高程、管道坡度和各坡度板之間的距離，可以計算出各坡度板處管底的設計高程。坡度板板頂高程表154板頂高程測定記錄板號后視(m)視線高程(m)前視(m)板頂高程(m)備注中間點轉(zhuǎn)點BM1.78839.59237.8040+0001.02838.5640+0101.13638.4560+0201.22738.3650+0301.27938.3130+0401.39538.1970+0501.48838.104,0+1001.64739.34837.7010+1101.72937.069,與其相應管道處管底的設計高程之差，就是從板頂向下開挖到管底的深度(實際開挖深度還應加

25、上管壁和墊層的厚度)，通常稱為下反數(shù)。下反數(shù)往往不是整數(shù)而是零數(shù)，且各坡度板的下反數(shù)都不一致，因此，施工時以此數(shù)來檢查各坡度板處的挖槽深度是很不方便的。如果能使某一段管線內(nèi)各坡度板的下反數(shù)為一預定的整分米數(shù)，這對施工時控制挖槽深度和埋設管道將方便得多，為此，應對各坡度板加一調(diào)整數(shù)，每一坡度板板頂應向下或向上量的調(diào)整數(shù)可按下式計算：板頂高程調(diào)整數(shù)=選定的下反數(shù) 一(板頂高程 一管底高程)(154)根據(jù)(154)式算得的調(diào)整數(shù)，便可在坡度立板上用小釘定出下反數(shù)的位置，這個釘稱為坡度釘(圖15 11)。計算出的調(diào)整數(shù)有正負，負數(shù)表示應由板頂向下量取的 調(diào)整數(shù)，正數(shù)為向上量取的調(diào)整數(shù)。各坡度釘?shù)倪B線即

26、與設計管底坡度線相平行，且高 差為選定的整數(shù)，這樣，在某一段管道施工時，施工人員只需用一木桿，在木桿上標出 選定的下反數(shù)的位置，便可隨時檢查管槽是否挖到管底的設計高程?，F(xiàn)結(jié)合表15-5說明坡度釘高程的計算方法。表中第3欄系縱斷面圖上第一段的設計坡度，第4欄是根據(jù)管道起點的管底高程、坡度和距離計算的管底高程，第 5欄系用 水準儀測定的各板頂高程。由表 15 5第6欄可知，計算的下反數(shù)為一零數(shù)，且各值不 等，現(xiàn)選定下反數(shù)為1.500m,根據(jù)(154)式即可算得各坡度板板頂高程的調(diào)整數(shù)。以0 +000樁為例，其調(diào)整數(shù)為：0+000 樁板頂高程調(diào)整數(shù) =1.500 (38.564 36.820 ) = 0.244m如圖1511所示，由板頂用鋼尺向下量取 0.244m,釘以小釘，即得坡度釘?shù)奈恢谩８髌露柔數(shù)母叱贪聪率接嬎悖浩露柔敻叱?(管底設計高程)+ (選定的下反數(shù))例：0+000 樁的坡度釘高程 =36.820 + 1.500 = 38.320m表15 5 坡度釘高程計算表板號距離(m)坡度管底高程(m)板頂身程(m)H板頂一H管底(m)下反數(shù)(m)調(diào)整數(shù)(m)坡度釘高程(m)0+0008?36.82038.5641.7441.500-0.24438.320