第 1 章 工程放样的基本方法

1、第四讲 工程放样的基本方法,本章主要内容及要求,1.了解施工放样工作的任务及内容； 2.掌握建筑限差的定义； 3.理解等影响原则和忽略不计原则； 4.掌握全站仪放样距离的基本方法； 5.掌握极坐标法放样点位；理解全站仪、gps-rtk法放样点位。 6.掌握水准仪法放样高程；理解全站仪无仪高法放样高程； 7.了解铅垂线放样。,4 工程施工放样的基本方法,4.1工程建设施工放样的任务及内容,4.2 建筑限差及放样的精度要求,4.3 传统的放样方法,4.4 全站仪、gps-rtk在工程放样中的应用,4.1 工程建设施工放样的 任务及内容,施工放样的任务：将图纸上设计的建（构）筑物的平面位置和高程按设

2、计要求，以一定的精度在实地上标定出来，作为施工的依据。施工放样又称测设。,施工放样的主要内容,包括： （1）建立施工控制网； （2）建（构）筑物的施工放样； （3）检查、验收工作； （4）变形监测工作。,6.2 建筑限差及放样的精度要求,6.2.1 建筑限差,6.2.2 建筑限差与精度要求的关系,6.2.3 放样的精度要求,4.2.1 建筑限差,1、建筑限差定义 是指工程建 (构)筑物竣工之后实际位置相对于设计位置的极限偏差。,通常对其偏差的规定是随建筑材料、施工方法等因素而改变。,b,4.2.2 建筑限差与精度要求的关系,a、按精度要求的高低排列为:钢结构、钢筋混凝土结构、毛石混凝上结构、土

3、石方工程。 b、按施工方法分，预制件装配式的方法较现场浇灌式的精度要求高一些， c、钢结构用高强度螺栓连接的比用电焊连接的精度要求高。,b,423放样的精度要求,在精度分配处理中，一般先采用“等影响原则”、“忽略不计原则”处理，然后把计算结果与实际作业条件对照。或凭经验作些调整（即不等影响）后再计算。如此反复直到误差分配比较合理为止。,建筑限差按不同的建筑结构和用途，应遵循我国现行标准执行，如混凝土结构工程施工及验收规范、钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程、建筑安装工程施工及验收技术规范等。 特殊要求的工程项目，应根据设计对限差的要求，确定其放样精度。,b,4.3 传统的放样方法,1.3.1

4、 光电测距仪放样距离,1.3.2 方向与角度放样,1.3.3 直接放样平面点位的方法,1.3.4 归化法放样平面点位,1.3.5 高程与坡度放样,4.3.1 光电测距仪放样距离,如图所示，全站仪安置于a点，瞄准位于b点附近的棱镜后，反光镜沿已知方向ab移动，仪器能够直接显示出全站仪与棱镜之间的水平距离d，通过前后移动棱镜使其水平距离d等于待测设的已知水平距离d时，即可定出b点。 为了检核，将反光镜安置在b点，测量ab的水平距离，若不符合要求，则再次改正，直至在允许范围之内为止。,b,全站仪利用可见光指示放样,432 方向与角度放样,测设已知水平角就是根据一已知方向测设出另一方向，使它们的夹角等

5、于给定的设计角值。 如图1-3所示，设oa为地面上已有方向，欲测设水平角。 在o点安置经纬仪，以盘左位置瞄准a点，其水平度盘读数为1。转动照准部使水平度盘读数恰好为1十值，在视线方向定出b1点。然后用盘右位置，重复上述步骤定出b2点，取b1和b2中点b，则aob即为测设的角。,b,4.3.3直接放样平面点位的方法,工程建筑物的形状和大小，常通过其特征点在实地表示出来，如矩形建筑的四个角点、线形建筑的转折点等。 放样点位时应有两个以上的控制点，且已知待定点坐标，通过距离和角度来放样待定点,或用坐标放样。,1,2,d1,d2,1,2,方法有：,极坐标法 角度交会法 距离交会法 直角坐标法等,1、极

6、坐标法,方法特点：灵活方便，安置一次仪器可测设多个点，适用于复杂形状的建筑物定位。,一、极坐标法,极坐标法是根据一个水平角和一段水平距离，测设点的平面位置。,极坐标法适用于量距方便，且待测设点距控制点较近的场地。,方法特点：灵活方便，安置一次仪器可测设多个点，适用于复杂形状的建筑物定位。,什么样的施工场地适宜用极坐标法测设点的平面位置？,p,s,r,q,a,b,x,1计算测设数据,（1）计算ab、 ap边的坐标方位角。,（2）计算ap与ab之间的夹角。,（3）计算a、p两点间的水平距离。,(xp,yp),(xa,ya),(xb,yb),dap,例 已知,试计算测设数据和dap。,解：,dap,

7、a,b,p,q,r,s,2点位测设方法,用一个测回复测角，与规定的限差值进行比较；复测边长s与计算值比较，看其是否满足规定。,测设距离和角度时，可根据精度要求分别采用一般方法或精密方法。,das,dbq,dbr,极坐标操作步骤,如下图所示，设a、b为已知点，p为待放样点。其设计坐标为已知。在a处架设经纬仪，用盘左、盘右放样一个角度，在放样出的方向上标定一个p 点，在从a出发，沿ap方向放样距离s，即得待定点p的位置，用某种标志在实地表示出p的位置。,极坐标法放样点位,检核：用一个测回复测角，与规定的限差值进行比较；复测边长s与计算值比较，看其是否满足规定。,角度交会法是在两个或多个控制点上安置

8、经纬仪，通过测设两个或多个已知水平角角度，交会出点的平面位置。,二、角度交会法,角度交会法适用于待测设点距控制点较远，且量距较困难的建筑施工场地。,什么样的施工场地适宜用角度交会法测设点的平面位置？,p,a,b,c,x,x,x,1计算测设数据,（1）按坐标反算公式，分别计算出ab、ap、bp、cb和cp。,（2）计算水平角1、2和3。,2点位测设方法,a,b,c,示误三角形,p,若示误三角形边长在限差以内，则取示误三角形重心作为待测设点p的最终位置。,测设1、2和3时，视具体情况，可采用一般方法和精密方法。,三、距离交会法,距离交会法是由两个控制点测设两段已知水平距离，交会定出点的平面位置。,

9、距离交会法适用于待测设点至控制点的距离不超过一尺段长，且地势平坦、量距方便的建筑施工场地。,什么样的施工场地适宜用距离交会法测设点的平面位置？,1计算测设数据,p,s,r,q,a,b,dap,dbp,根据a、b、p三点的坐标值，分别计算出dap和dbp。,2点位测设方法,a,b,dap,dap,dbp,dbp,p,q,r,s,丈量p、q两点间的水平距离，与设计长度进行比较，其误差应在限差以内。,四、直角坐标法,直角坐标法是根据直角坐标原理，利用纵横坐标之差，测设点的平面位置。,直角坐标法适用于施工控制网为建筑方格网或建筑基线的形式，且量距方便的建筑施工场地。,什么样的施工场地适宜用直角坐标法测

10、设点的平面位置？,x:600.00m,y:500.00m,x:700.00m,x:650.00m,x:620.00m,y:600.00m,y:580.00m,y:530.00m,a,b,c,d,1计算测设数据,建筑物的长度,建筑物的宽度,测设a点的测设数据（点与a点的纵横坐标之差）：,30.00m,30.00m,m,n,50.00m,20.00m,a,b,d,c,20.00m,30.00m,检查建筑物四角是否等于90，各边长是否等于设计长度，其误差均应在限差以内。,测设距离和角度时，可根据精度要求分别采用一般方法或精密方法。,4.3.4 归化法放样平面点位,为了提高放样的精度，在放样过程中，可

11、以按下述方法组织工作:先放样一个点作为过渡点(埋设临时桩);接着测量该过渡点与已知点之间的关系 (边长、夹角、高差等);把测算得的值与设计值比较得差数;最后从过渡点出发修正这一差数，把放样点归化到更精确的位置上去。这种比较精确的放样方法叫归化法。,1.放样距离,如图1-8所示，设a为已知点，放样距离为s。 a、先设置一个过渡点b； b、选用适当的丈量工具或仪器及测回数精确丈量ab的距离， c、经加上各项改正数后可以求出ab的精确距离s。 d、把s与设计距离s比较，得差数s(s+s-s)。 从b点向前 (s0)或向后(s0)修正s值就得到所求之b点。,2放样角度,设a、b为已知点，待放样的角度为

12、。 a、用直接放样方法放样角度角后得过渡点p b、然后选用适当的仪器和测回数精确测量，并概量ap的长度，设为s。 c、计算与设计值的差数， d、按 和s计算归化值。从p点开始在ap的垂直方向上归化一个值，即可得待求的p点。,3放样直线,1）测小角归化法 a、如图1-10所示，先用直接放样方法设置过渡点p，并大概量测距离ap=s1。 b、然后把经纬仪架在a点，测量 ，计算归化值 。并于实地归化，求得p点。,2)测大角法,经纬仪不架设在a点上测小角，而架设在过渡点p上测量大角，然后利用该角计算归化值。 面积可以用下面两式计算:,由于,是小角，所以上式可写为,b,归化时，由p向ab线垂直量取归化值即

13、可。,135高程与坡度放样,1高程放样 概念：高程放样就是根据已知点的高程，通过引测，把设计高程标定在固定的位置上。 如图1-12所示，已知高程点a，其高程为ha，需要在b点标定出已知高程为hb的位置。 1)一般方法 在a点和b点中间安置水准仪，读取a点的标尺读数为a,则仪器的视线高程为hi=ha+a，待放样点上b点的水准尺读数应为 b=hi-hb (1-15) 将水准尺紧靠b点木桩的侧面上下移动，直到尺上读数为b时，沿尺底画一横线，此线即为设计高程hb的位置,2）地下坑道施工高程放样,在地下坑道施工中，高程点位通常设置在坑道顶部。 用“倒尺法”放样，即把水准尺倒立在高程点上。 如图所示，a为

14、已知高程ha的水准点，b为待测设高程为hb的点位，则b点应有的水准尺的读数应为 b=hb-(ha+a)。 因此，将水准尺倒立并紧靠b点木桩上下移动，直到尺上读数为b时，在水准尺底标出设计高程hb的位置。,3）向深基坑或高楼传递高程： 当放样的高程点与水准点之间的高差很大时(如向深基坑或高楼传递高程时)，可以用悬挂钢尺代替水准尺，以放样设计高程。悬挂钢尺时，零刻划端朝下，并在下端挂一个重量相当于钢尺鉴定时拉力的重锤，在地面上和坑内各放一次水准仪，如下图所示。设地面水准仪对a点尺上的读数为a1，对钢尺的读数为b1;坑内水准仪对钢尺读数为a2，则对b点尺上的应有读数为b2。由,得,用逐渐打入木桩或在

15、木桩上划线的方法，使立在b点的水准尺上读数为b2，这样，就可以使b点的高程符合设计要求。,2.已知坡度线的测设,已知坡度线的测设就是在地面上定出一条直线，其坡度值等于已给定的设计坡度。在交通线路工程、排管道施工和敷设地下管线等项工作中经常涉及该问题。,如图116所示，设地面上a点的高程为ha,ab两点之间的水平距离为d，要求从a点沿ab方向测设一条设计坡度为的直线ab，即在ab方向上定出1、2、3、4、b各桩点，使其各个桩顶面连线的坡度等于设计坡度,测设方法：,a、先根据设计坡度和水平距离d计算出b点的高程。 hb=ha- d （1-16） 计算b点高程时，注意坡度的正、负，在图1-16中应取

16、负值。 b、然后，按照测设已知高程的方法，把b点的设计高程测设到木桩上，则a、b两点的连线的坡度等于已知设计坡度。,在ab中间加密1、2、3、4、等点时，在a点安置水准仪，量取仪器高i，用望远镜照准b点水准尺，使b点桩上水准尺的读数等于i，此时仪器的视线即为设计坡度线。 在ab中间各点打上木桩，并在桩上立尺使读数皆为i。 当坡度较大时，用经纬仪定出中间各点。,4.4 全站仪、gps在工程放样中的应用,1.4.1 全站仪坐标法放样点位,1.4.2全站仪无仪高法放样高程,1.4.3 gps rtk法(直接坐标法),全站仪坐标法放样点位，就是根据控制点和待测设点的坐标标定出点位的一种方法。 用全站仪

17、坐标放样法，不需要事先计算放样元素，只要提供坐标就行，而且操作十分方便。,4.4.1 全站仪坐标法放样点位,操作方法步骤：,（1）全站仪架设在已知点a上，瞄准后视点b，使仪器置于放样模式，然后输入测站点a、后视点b以及待放样点p的三点坐标，并给予核对，再瞄准控制点予以检测其正确性； （2）一人持棱镜立于估计的ap方向上，用仪器测出该点坐标，按下放样功能键，仪器自动在屏幕上用左右箭头和前后提示，指挥棱镜的左右和前后的移动，直到坐标差值等于零，棱镜位置即为放样的点位；,（3）检查 每个放样点位放样后，再复测放样点位的坐标与设计坐标值比较，检查其是否符合要求。,b,工测基础,对一些高低起伏较大的工程

18、放样，如大型体育馆的网架、桥梁构件、厂房及机场屋架等，用水准仪放样就比较困难，这时可用全站仪无仪器高法直接放样高程,4.4.2 全站仪无仪高法放样高程,问题：放样b，c，d，目标点的高程 方法：在o处架设全站仪，后视已知点a(设目标高为v，测得0a的距离s1和垂直角1，从而计算o点全站仪中心的高程为,(a),v,v,然后测得ob的距离s2和垂直角2，并顾及式（a），从而计算出b点的高程为,（b）,式中,v,v,工测基础,将测得的hb与设计值比较，指挥并放样出高程b点。,v,v,工测基础,从式(b)可以看出:此方法不需要测定仪器高，因而用无仪器高法同样具有很高的放样精度。,注意:当测站与目标点之

19、间的距离超过i50m时，以上高差就应该考虑大气折光和地球曲率的影响，即,式中：d为水平距离； 为垂直角； k为大气垂直折光系数0.14； r为地球曲率半径,r6370km。,（c）,工测基础,4.4.3 gps rtk法(直接坐标法),工测基础,在公路工程测量领域里，测量工作者已不满足于只将gps用于控制测量。特别是近几年来高精度gps实时动态定位技术rtk的快速发展，由于它能够实时地提供任意坐标系中的三维坐标数据，对于公路线路测量利用gps rtk直接坐标放样已很普遍。,基本原理： rtk定位技术是将基准站的相位观测数据及坐标信息通过数据链方式及时传送给动态用户，动态用户将收到的数据链连同自

20、采集的相位观测数据进行实时差分处理，从而获得动态用户的实时三维位置。动态用户再将实时位置与设计值相比较，进而指导放样。 在10km范围内流动站可以得到厘米级的实时定位精度。,设备： 它需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机以及用于数据传输的电台,工测基础,gps rtk的作业方法和作业流程为:,收集测区的控制点资料 包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系等。 求定测区转换参数 gps rtk测量是在wgs-84坐标系中进行的，而有些工程测量和定位是在当地坐标或我国的北京54坐标系下进行的，这之间存在坐标转换的问题。gps静态测量中，坐标转换是在事后处理时进行的，而gps rtk是用于

21、实时测量的,必须及时进行坐标转换。,工测基础,坐标转换的必要条件:至少3个以上的大地点分别有wcs-84地心坐标和北京54坐标或当地坐标，解得7个转换参数。 坐标转换的数学模型：布尔莎(bursa)模型为,式中：,是两个坐标系的平移参数；,是两个坐标系的旋转参数；,是两个坐标系的尺度参数。,计算转换参数时注意的问题:,已知点最好选在四周及中心分布均匀，且能有效控制的测区。 为了提高精度，可利用最小二乘法选3个以上的点求解转换参数。 为了检验转换参 数的精度和正确性，还可以选用几个点不参加计算，而代入公式起检验作用，经过检验满足要求的转换参数认为是可靠的。,工测基础,工程项目参数设置,根据gps

22、实时动态差分软件的要求，应输入下列参数: a、当地坐标系(如北京54坐标系)的椭球参数:长轴和偏心率; b、中央子午线;测区西南角和东北角的大致经纬度; c、测区坐标系间的转换参数; d、根据测量工程的要求，可输入放样点的设计坐标，以便野外实时放样。,工测基础, 野外作业,a、基准站设置 将基准站gps接收机安置在参考点上，打开接收机，将设置的参数读入gps接收机，输入参考点的当地施工坐标和天线高，基准站gps接收机通过转换参数将参考点的当地施工坐标化为wgs-84坐标，同时连续接收所有可视gps卫星信号，并通过数据发射电台将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。,工测基础,