实例详解建筑工程测量控制网的监理复核

实例详解建筑工程测量控制网的监理复核1、 工程实例情况介绍杭州奥体博览中心位于杭州萧山区，桩基工程于2009年11月初开工，我公司负责监理第4、第5标段，这两标段分别由两家施工单位施工。2009年11月6日上午，笔者对这两标段桩基工程的平面测量控制网进行了复核。笔者就以该工程为例讲解监理复核过程。2、 工程测量坐标系的基础知识在讲解工程测量实例之前，有必要先向读者介绍测量坐标系的基础知识。如果监理人员不了解工程测量坐标系的基础知识，就没有测量语言，复核施工单位的测量控制网就无从谈起。建筑坐标系：即坐标轴与建筑物主轴线成某种几何关系的平面直角坐标系。建筑坐标系由施工单位为了方便测量放线而自行建立，通常以建筑物西南角①轴线和㊇轴线的交点为原点，其坐标轴通常平行于建筑物主轴线。测量坐标系：系平面直角坐标系，一般有国家坐标系、城市坐标系。公路、铁路、地铁、市政管线等工程通常不须建立建筑坐标系，而直接采用城市坐标系。坐标方位角：即坐标系的正纵轴与测线间顺时针方向的水平夹角，取值区间为［0°〜360°］。倾角：直线向上的方向与x轴正方向所成的最小正角，取值区间为［0°〜180°］，倾角的正切值即为直线的斜率，但斜率的反正切函数未必是倾角。坐标方位角和倾角的区别：坐标方位角是测量术语，倾角则是纯粹的几何概念，两者有时相等，有时相差180度。特别提醒：无论建筑坐标系还是测量坐标系，它们的X轴和Y轴与我们数学教材中常见的坐标系相反，即x轴指向北，y轴指向东（未必指向正北和正东）。坐标变换：就是将某点的坐标从一种坐标系换算到另一种坐标系的过程。建筑工程最常见的就是把建筑坐标系和城市坐标系互相转换。坐标转换的方法通常有三种：1） 公式法，即用坐标转换的现有公式代入相应数值直接转换。后面将结合工程实例讲解此法。2） CAD查询法，即通过Autocad绘图软件来查询各点坐标值。CAD查询法被施工单位测量人员广泛采用，这种方法通过移动、旋转、查询等几个cad命令来完成坐标系的转换和查询，非常方便快捷，但需要2个前提：有cad电子图，还需要一定的CAD绘图知识和技巧。这种方法本文不做重点介绍，有兴趣的读者可以参考Cad教程。3）解析几何法，即用平面解析几何的方法转换各点坐标值，这个方法只需具备高中的解析几何知识，不用记忆繁琐的公式，即使没有电脑、没有cad也可完成坐标转换。3、内业复核（坐标转换计算实例）奥体中心的建设单位提供了两个测量控制点K1和K2；为了方便测量放线，两个标段的施工单位都自建了建筑坐标系。现以第4标段为例讲解笔者的复核过程。第4标段的建筑坐标系，极轴Y’为建筑物的B轴线，极轴X’为①轴线，原点0’是①轴线和B轴线的交点，根据奥体中心的总平面图可查出原点0’以及①轴和D轴交点在杭州坐标系中的坐标值。上述4点的杭州坐标值以及两个坐标系的示意图如下：Y861.689)K20.701,86K1(78283.889,8704Y861.689)K20.701,86K1(78283.889,87045.876)DY’IB"I*32、。O(78717.172,87008.320)78546.360,86.891.392)在施工单位自建的建筑坐标系内，各轴线交点的坐标值可以根据施工图中标注的尺寸进行简单的加减计算而得，这项工作比较简单，不容易出错。但是要把测量控制点K1和K2的杭州坐标值转换为建筑坐标值就有些难度。如果测量控制点的坐标转换出错，那么整个工程的桩位都将偏移，后果非常严重，所以我们监理人员要重点检查施工单位坐标转换的内业成果。下面，笔者先用“解析几何法”将点K1的坐标转换过程演算如下：设建筑坐标系的极轴X’在杭州坐标系中的倾角为a，根据斜率公式可得，极轴X’的斜率：K=(Yi-Y2)/(X1—X2)=(87008.32-86891.392)/(78717.172—78546.36)=0.6845421a=arctan0.6845421=34.393282°可知建筑坐标系和杭州坐标系相比，顺时针旋转了34.393282°。设直线％0'在杭州坐标系中的倾角为6，在建筑坐标系的倾角为Y，根据直线倾角求夹角的公式，Y=P-a，示意图如下：直线KO’在杭州坐标系中的斜率:1K=(丫厂Y2)/(X1—X2)=(87045.876—86891.392)/(78283.889—78546.36)=—0.5885755p=180+arctan(-0.5885755)=149.519976°Y=p-a=149.519976-34.393282=115.126694°直线KO’的长度1d=[(X1—X2)2+(.—Y2)2]0.5=[(78283.889—78546.36)2+(87045.876—86891.392)2]0.5Y=304.559mY1 Y，Y=304.559mY1 Y，O’X1K1根据上面建筑坐标系的示意图，不难得出测量控制点K1的建筑坐标值:X1=dcosY=304.559Xcos115.126694°=-129.322Y1=dsinY=304.559Xsin115.126694°=275.739所以测量控制点％的建筑坐标值为(-129.322,275.739)。下面笔者再用公式法求出点k2(78440.701,86861.689)的建筑坐标值：公式如下：x’=(X—a)cosa+(y—b)sinay’=±[(x—a)sina—(y—b)cosa]依次代入各值：x=78440.701,即为k2点的杭州坐标x值；y=86861.689,即为k2点的杭州坐标y值；a=78546.360,即为建筑坐标系原点O’的杭州坐标x值；b=86891.392，即为建筑坐标系原点O’的杭州坐标y值；a=34.393282。，即为建筑坐标系相对于杭州坐标系的旋转角度，前文已求出。代入公式求得：x’=(78440.701-78546.36)cos34.3933°+(86861.689—86891.392)sin34.3933=—103.966y’=±[78440.701—78546.36)sin34.3933°-(86861.689—86891.392)cos34.3933]=±35.173根据公式计算y’有两个值，根据点k2和建筑坐标原点O’的位置关系可以看k2点在建筑坐标原点O’以东，故y’应取正值。所以测量控制点k2的建筑坐标值为(-103.966,35.173)。笔者的计算结果和施工单位的转换结果完全一致，证明施工单位坐标转换计算正确。4、 外业复核(现场测量)在确认施工单位的内业成果无误后，笔者开始复核施工单位自行增设的测量控制点(先内业、后外业，然后再进行内业分析偏差，这是监理人员复核施工单位测量放线成果的基本顺序)。笔者让施工单位的测量员把全站仪架设到测量控制点K上，对中整平仪器，选择坐标测量模式，输入测站的建筑坐标值，然后后视1测量控制点K2，并输入后视点K2的建筑坐标值，输入之后按照仪器屏幕提示照准后视点，瞄准棱镜后按键确认照准。然后仪器花很短的时间自动计算直线K1K2的建筑方位角。之后，转动仪器逐一瞄准施工单位增设的二级测量控制点，并测量它们的建筑坐标值。在上述外业测量的操作过程中，监理工程师应重点注意以下四点：1)确保仪器精确对中，对中偏差应控制在1mm之内；2)确保仪器整平效果，应做到无论仪器如何360°转动，其长水准器的气泡偏离值应控制在1格之内；3)测站点和后视点的建筑坐标一定要输入正确；4)必须测量后视点的坐标和距离，以此检验建设单位提供的测量控制点是否可靠。5、 分析偏差、得出结论经过现场测量，该工程桩基平面测量控制网的复核结果和偏差如下表:点八、、编号理论坐标值（m）实测坐标值（m）坐标偏差（m）距离XYXY△X△YD（理论）D（测值）K1-129.322275.739K2-103.96635.173-103.96335.1640.003-0.009241.899241.908Z1-50.695322.706-50.693322.7030.002-0.003Z213.61355.39213.606355.397-0.0040.005Z367.382301.31467.379301.316-0.0030.002Z4121.559337.675121.562337.6810.0030.006Z5177.368302.115177.37302.0890.002-0.026Z6-108.389320.779-108.388320.7810.0010.002Z77.832274.0537.834274.0430.002-0.01复核日期：2009-11-6日上午 复核者：赵海波通过上表可以得出结论如下：1） 建设单位提供的测量控制点K1和K2之间的距离有9mm的偏差（另一标段施工单位用不同仪器测量的结果也可以佐证），此偏差和K1K2两点之间的理论距离241.899m相比，为0.00372%，符合《工程测量规范》的规定，属于可以接受的偏差，％、K2两点可以视为值得信任的测量控制点。2） 该标段施工单位增设的7个二级测量控制点中：点Z5偏差最大，在东西方向偏差达-26mm，原因是经过挖掘机碾压后向西偏移，此点靠近路边容易被扰动，不宜作为测量控制点，施工单位测量人员主动答应废弃该点；点Z7在东西方向偏差-10mm，偏差也较大，建议采纳当天复测的建筑坐标值；其他5个二级测量控制点的偏差都较小，坐标值偏差的绝对值在1〜6mm之间，数据相当理想，监理工程师应认可施工单位这几个点的测量放样结果。3） 该标段施工单位使用的全站仪有产品合格证，且有MC检定书，在测量过程中发现其性能和精度皆能满足合本工程的测量需要。4） 该标段施工单位的测量人员能够建立建筑坐标系，且坐标转换正确，其测量放样成果经监理工程师复核，偏差较小，该测量人员的水平能够胜任本工程。6、经验总结通过上述实例，监理工程师应从以下4方面对施工单位的测量放线成果进行检查、复核：1） 检查承包单位专职测量人员的专业水平是否胜任，按照监理规范规定，监理工程师应该审核测量人员的岗位证书。2） 检查测量仪器的状态，检查其测量精度是否符合要求，按照监理规范规定，监理工程师应该审核测量仪器的检定证书（含MC认证）3） 审核施工单位的测量方法是否科学，测量控制点（桩）是否有可靠的保护措施、自建的建筑坐标系是否合理、测量控制点的坐标转换是否正确……。4） 检查复核测量外业环境是否符合要求：大风、大雾、雨雪天气不宜测量;扬尘很大也影响能见度；是否有障碍物影响通视；架设仪器的四周场地土壤是否松软