03机电工程测量技术

机电工程测量技术

工程测量是指遵照施工图纸的要求，使用精密的测量仪器和工具，将工程项目的建(构)筑物、机电工程工艺生产线上的设备、系统管线等的坐标位置、几何形状、相关数据等准确地测量、放样到实地，并在施工全过程中进行测量控制。工程测量直接影响着工程 项目的质量等级、结构性能、建(构)筑物的使用安全及机电工程系统的安全运行等。本目重点是：机电工程的测量要求和方法，测量仪器的功能和使用。

1测量要求和方法

一、工程测量的原理

施工测量包括对建(构)筑物施工放样、建(构)筑物变形监测、工程竣工测量等。施工测量的首要工作是做好控制点布测，保证将设计的建(构)筑物位置正确地测设到地面上，作为施工的依据。

（一）水准测量原理

水准测量原理是利用水准仪和水准标尺，根据水平视线原理测定两点高差的测量方法。测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。

1.高差法

采用水准仪和水准尺测定待测点与已知点之间的高差，通过计算得到待定点的高程的方法。

2.仪高法

采用水准仪和水准尺，只需计算一次水准仪的高程，就可以简便地测算几个前视点的高程。

例如：当安置一次仪器，同时需要测出数个前视点的高程时，使用仪高法是比较方便的。所以，在工程测量中仪高法被广泛地应用。

（二）基准线测量原理

基准线测量原理是利用经纬仪和检定钢尺，根据两点成一直线原理测定基准线。测定待定位点的方法有水平角测量和竖直角测量，这是确定地面点位的基本方法。每两个点位都可连成一条直线（或基准线）。

1.保证量距精度的方法

返测丈量，当全段距离量完之后，尺端要调头，读数员互换，按同法进行返测往返丈量一次为一测回，一般应测量两测回以上。量距精度以两测回的差数与距离之比表示。

2.安装基准线的设置

安装基准线一般都是直线，只要定出两个基准中心点，就构成一条基准线。平面安装基准线不少于纵横两条。

3.安装标高基准点的设置

根据设备基础附近水准点，用水准仪测出标高具体数值。相邻安装基准点高差应在0.5mm以内。

4.沉降观测点的设置

沉降观测采用二等水准测量方法。每隔适当距离选定一个基准点与起算基准点组成水准环线。

例如，对于埋设在基础上的基准点，在埋设后就开始第一次观测，随后的观测在设备安装期间连续进行。

二、工程测量的程序和方法

（一）工程测量的程序

无论是建筑安装还是工业安装的测量，其基本程序都是：建立测量控制网→设置纵横中心线→设置标高基准点→设置沉降观测点→安装过程测量控制→实测记录等。（一建三设控制记录）

（二）平面控制测量

1.平面控制测量的要求

（1）平面控制网布设的原则：应因地制宜，既从当前需要出发，又适当考虑发展。

（2）平面控制网建立的测量方法有三角测量法、导线测量法、三边测量法等。

（3）平面控制网的等级划分：三角测量、三边测量依次为二、三、四等和一、二级小三角、小三边；导线测量依次为三、四等和一、二、三级。各等级的采用，根据工程需要，均可作为测区的首级控制。

（4）平面控制网的坐标系统，应满足测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。

（5）平面控制网的基本精度，应使四等以下的各级平面控制网的最弱边边长中误差不大于0.1mm。

2.平面控制网布设的要求

（1）导线测量法的主要技术要求：

1）当导线平均边长较短时，应控制导线边数。

2）导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大。

3）当导线网用作首级控制时，应布设成环形网，网内不同环节上的点不宜相距过近。

4）各等级三边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。

（2）三边测量的主要技术要求:

各等级三边网的边长宜近似相等，其组成的各内角宜符合规定。

3）三角测量的网(锁)布设，应符合下列要求：

1）各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁），其三龟形的内角不应小于30°，当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于25°。

2）加密的控制网，可采用插网、线形网或插点等形式，各等级的插点宜采用加强图形布设，一、二级小三角的布设，可采用线形锁，线形锁的布设，宜近于直伸。

（三）高程控制测量

1.高程控制点布设的原则

（1）测区的高程系统，宜采用国家高程基准。在已有高程控制网的地区进行测量时，可沿用原高程系统。当小测区联测有困难时，亦可采用假定高程系统。

（2）高程测量的方法有水准测量法、电磁波测距三角高程测量法、常用水准测量法。

（3）高程控制测量等级划分：依次为二、三、四、五等。各等级视需要，均可作为测区的首级高程控制。

2.高程控制点布设的方法

（1）水准测量法的主要技术要求：

1）各等级的水准点，应埋设水准标石。水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。墙水准点应选设于稳定的建筑物上，点位应便于寻找、保存和引测。

2）一个测区及其周围至少应有3个水准点。水准点之间的距离，应符合规定。

3）水准观测应在标石埋设稳定后进行。两次观测高差较大，超限时应重测。当重测结果与原测结果分别比较，其较差均不超过限值时，应取三次结果的平均数。

（2）设备安装过程中，测量时应注意：最好使用一个水准点作为高程起算点。当厂房较大时，可以增设水准点，但其观测精度应提高。

（3）水准测量所使用的仪器，水准仪视准轴与水准管轴的夹角，应符合规定。水准尺上的米间隔平均长与名义长之差应符合规定。

三、工程测量竣工图的绘制

（一）工程测量竣工图的作用

1.机电工程测量竣工图是进行交竣工验收时的重要资料之一。

2.测量竣工图绘制的内容及深度反映出机电工程施工质量是否符合设计和规范的要求。竣工图既是机电工程施工过程及结果的真实记录，也是机电工程投产后是否能达产达标的重要保障内容之一。

例如，某汽轮发电机组在负荷运行时，其振幅严重超标导致无法正常运行，对比情况进行分析时，将依据安装测量竣工图及数据来复测汽轮机底座及发电机底座的纵横中心线和标髙以及联轴器的径向和轴向的同心度，以此来判定安装质量是否符合设计和规范的要求。

（二）测量竣工图的绘制

1.测量图的绘制

机电工程测量竣工图的绘制包括安装测量控制网的绘制、安装过程及结果的测量图的绘制。

例如，长输给水管线测量竣工图的绘制；长输动力管线(热力管线、燃气管线等)测量竣工图的绘制；工艺管线(各种化学液体管道、气体管道)测量竣工图的绘制等。

2.绘制测量竣工图要求

（1）实测数据与竣工图上的坐标点必须是一一对应的关系。

（2）竣工图中所采用的坐标、图例、比例尺、符号等一般应与设计图相同，以便设计单位、建设单位使用。

四、机电工程中常见的工程测量

1.设备基础施工的测量

设备基础的测量工作大体包括以下步骤：

（1）测量设置大型设备内控制网。

（2）进行基础定位，绘制大型设备中心线测设图。

（3）进行基础开挖与基础底层放线。

（4）进行设备基础上层放线。

2.设备安装基准线和标高基准点测设

（1）安装基准线的测设：中心标板应在浇灌基础时，配合土建埋设，也可待基础养护期满后再埋设。放线就是根据施工图，按建筑物的定位轴线来测定机械设备的纵、横中心线并标注在中心标板上，作为设备安装的基准线。设备安装平面基准线不少于纵、横两条。

（2）安装标高基准点的测设: 标高基准点一般埋设在基础边缘且便于观测的位置。标

高基准点一般有两种：一种是简单的标高基准点；另一种是预埋标高基准点。采用钢制标高基准点， 应是靠近设备基础边缘便于测量处，不允许埋设在设备底板下面的基础表面。

例如，简单的标高基准点一般作为独立设备安装的基准点；预埋标高基准点主要用于连续生产线上的设备在安装时使用。

3.管线工程的测量

（1）测量内容：

管线工程测量包括：给水排水管道、各种介质管道、长输管道等的测量。

（2）测量步骤：

1）根据设计施工图纸，熟悉管线布置及工艺设计要求，按实际地形作好实测数据，绘制施工平面草图和断面草图。

2）按平、断面草图对管线进行测量、放线并对管线施工过程进行控制量。

3）在管缚施工完毕后，以最终测量结果绘制平、断面竣工图。

（3）测量方法

1）管线中心定位的测量方法：定位时可根据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根

据控制点进行管线定位。

例如，管线的起点、终点及转折点称为管道的主点。其位置已在设计时确定，管线中心定位就是将主点位置测设到地面上去，并用木桩标定。

2）管线高程控制的测量方法：为了便于管线施工时引测高程及管线纵、横断面测量，应设管线敷设临时水准点。其定位允许偏差应符合规定。

例如，水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处。如无适当的地物，应提前埋设临时标桩作为水准点。

3）地下管线工程测量：地下管线工程测量必须在回填前，测量出起、止点，窨井的坐标和管顶标高，应根据测量资料编绘竣工平面图和纵断面图。

4.长距离输电线路钢塔架（铁塔）基础施工的测量

（1）长距离输电线路定位并经检查后，可根据起、止点和转折点及沿途障碍物的实际情况，测设钢塔架基础中心桩，其直线投点允许偏差和基础之间的距离丈量允许偏差应符合规定。中心桩测定后，一般采用十字线法或平行基线法进行控制，控制桩应根据中心桩测定，其允许偏差应符合规定。

（2）当釆用钢尺量距时，其丈量长度不宜大于80m，同时，不宜小于20m。

（3）考虑架空送电线路钢塔之间的弧垂综合误差不应超过确定的裕度值，一段架空送

电线路，其测量视距长度，不宜超过400m。

（4）大跨越档距测量。在大跨越档距之间，通常采用电磁波测距法或解析法测量。

2测量仪器的功能与使用

在机电工程项目施工中，常用的测量仪器有：水准仪、经纬仪、全站仪、激光准直仪等。测量仪器必须经过检定且在检定合格周期内方可投入使用。

一、水准仪

（一）水准仪的功能

1.水准仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作，是测量两点间高差的仪器。由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。

2.按构造分为：定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪。中国水准仪的系列标准有：DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型号（“DS”表示“ 大地测量水准仪”，“05、1、 3·”分别为该类仪器以毫米为单位表示的每公里水准测量髙差中数的偶然中误差）。在水准仪上附有专用配件时，可组成激光水准仪。

（二）水准仪的应用

1.用来测量标高和高程。主要应用于建筑工程测量控制网标高基准点的测设及厂房、

大型设备基础沉降观察的测量。

2.用于连续生产线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。

3.标高测量主要分两种：绝对标高测量和相对标高测量。

（1）绝对标高是指所测标高基准点、建（构）筑物及设备的标高相对于国家规定的±0.00标高基准点的高程。

（2）相对标高是指建(构）筑物之间及设备之间的相对高程或相对于该区域设定的±0.00标高基准点的高程。

例如：DS3光学水准仪主要应用于建筑工程测量控制网标高基准点的测设及厂房、大型设备基础沉降观察的测量。在设备安装工程项目施工中用于连续生产线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。

二、经纬仪

（一）经纬仪的功能

1.经纬仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量，是测量水平角和竖直角的仪器。由望远镜、水平度盘与垂直度盘和基座等部件组成。

2.按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。经纬仪系列有：DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15、DJ60六个型号(“DJ”表 示 “ 大地测量经纬仪” ,“07、1、2……”分别为该类仪器以秒为单位表示的一测回水平方向的中误差)在经纬仪上附有专用配件时，可组成: 激光经纬仪、坡面经纬仪等。

（二）经纬仪的应用

1.用来测量纵、横轴线(中心线)以及垂直度的控制测量等。

2.光学经纬仪（如苏光12经纬仪等）主要应用于建立安装测量控制网并在安装全过程进行测量控制。

例如，机电工程建(构)筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）柱安装铅垂度的控制测量，用于测量纵向、横向中心线。

三、全站仪

1.全站仪的功能

全站仪是一种采用红外线自动数字显示距离的测量仪器。它与普通测量方法不同的是采用全站仪进行水平距离测量时省去了钢卷尺。

2，全站仪的应用

采用全站仪进行水平距离测量，主要应用于建筑工程平面控制网水平距离的测量及测设、安装控制网的测设、建筑过程中水平距离的测量等。

全站仪型号有Nikon DTM-530E等。

四、其他测量仪器

（一）电磁波测距仪

1.应用电磁波运载测距信号测量距离的仪器。测程在5〜20km的称为中程测距仪，测程在5km之内的为短程测距仪。精度一般为5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。

2.电磁波测距仪的应用。已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍地提高了工作效率和量距精度。

（二）激光测量仪器

1.装有激光发器的各种测量仪器。这类仪器较多，其共同点是将一个氦氖激器与望远镜连接，把激光束导入望远镜筒，并使其与视准轴重合。利用激光束方向性好、发射角小、亮度高、红色可见等优点，形成一条鲜明的准直线，作为定向定位的依据。

2.激光测量仪器的应用。在大型建筑施工，沟渠、隧道开挖，大型机器安装，以及变形观测等工程测量中应用甚广。

3.常见的激光测量仪器：激光准直仪和激光指向仪、激光垂线仪、激光经纬仪、激光水准仪、激光平面仪。

（1）激光准直仪和激光指向仪。两者构造相近，用于沟渠、隧道或管道施工、大型机械安装、建筑物变形观测。目前徼光准直精度巳达10-5〜10-6。

（2）激光垂线仪。将激光束置于铅直方向以进行竖向准直的仪器。用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及以后的倾斜观测，精度可达0.5×10—4。

（3）激光经纬仪。用于施工及设备安装中的定线、定位和测设已知角度。通常在200m内的偏差小于1cm。

（4）激光水准仪。除具有普通水准仪的功能外，还可做准直导向之用。如在水准尺上装自动跟踪光电接收靶，即可进行激光水准测量。

（5）激光平面仪。激光平面仪是一种建筑施工用的多功能激光测量仪器，其铅直光束通过五棱镜转为水平光束；微电机带动五棱镜旋转，水平光束扫描，给出激光水平面，可达20°的精度。适用于提升施工的滑模平台、网形屋架的水平控制和大面积混凝土楼板支模、灌注及抄平工作，精确方便、省力省工。