土木工程测量第十章 施工测量的基本方法

土木工程测量第十章施工测量的基本方法第1页，课件共40页，创作于2023年2月施工测量也以地面控制点为基础，根据图纸上的建筑物的设计尺寸，计算出各部分的特征点与控制点之间的距离、角度（或方位角）、高差等数据，将建筑物的特征点在实地标定出来，以便施工，这项工作又称“放样”。§10.1施工测量概述10.1.1施工测量的目的和内容按照设计和施工的要求将设计的建筑物、构筑物的平面位置在地面上标定出来，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序之间的施工。施工测量的主要内容有：①建立施工控制网②建筑物、构筑物的详细放样。③检查、验收。④变形观测。第2页，课件共40页，创作于2023年2月§10.1施工测量概述10.1.2施工测量的特点施工测量与一般测图工作相比具有如下特点：①目的不同——将图上设计的建筑物放样到实地。②精度要求不同——高层＞低层，钢结构＞钢混结构，装配式＞非装配式，细部放样＞整体放样③施工测量工序与工程施工的工序密切相关。④受施工干扰——工程多、交叉频、地面变动大，测量标志易破坏。由整体到局部，先控制后细部”的原则。检核是测量工作的灵魂。10.1.3施工测量的原则第3页，课件共40页，创作于2023年2月§10.1施工测量概述取决于工程的性质、规模、材料、施工方法等因素。由工程设计人员提出的建筑限差或按工程施工规范来确定。建筑限差一般是指工程竣工后的最低精度要求——容许误差。设建筑限差为Δ，工程竣工后的中误差M应为Δ的一半，即

M＝Δ/210.1.4施工测量的精度工程竣工后的中误差M由测量中误差m10和施工中误差m20组成，而测量中误差又由控制测量中误差m11和细部放样中误差m12两部分组成，则 M2=m112+m122+m202

(10-1)测量精度要比施工精度高。它们之间的比例关系为：(10-2)第4页，课件共40页，创作于2023年2月§10.1施工测量概述10.1.4施工测量的精度工业场地：施工测量的细部放样精度高于控制测量，取：(10-3)桥梁和水利枢纽：应使控制点误差所引起的放样点误差，相对于施工放样来说小到可忽略不计的程度。若上式括号中第二项＝0.1，即控制点误差的影响占测量误差总影响的10%，即可忽略不计，则第5页，课件共40页，创作于2023年2月§10.1施工测量概述10.1.4施工测量的精度综上所述，对于工业场地：(10-4)(10-5)(10-6)(10-7)对于桥梁和水利枢纽工程：第6页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量⑴建筑基线的布设建筑基线是建筑场地的施工控制基准线，即在场地中央放样一条长轴线或若干条与其垂直的短轴线。它适用于建筑设计总平面布置比较简单的小型建筑场地。布设形式根据建筑物的分布、场地地形等因素来确定。常见形式有“一”、“L”、“十”、“T”字形，如图10－1。10.2.1建筑基线第7页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量⑴建筑基线的布设10.2.1建筑基线建筑基线的布设要求①主轴线位于场地中央，与主要建筑物轴线平行，定位点≥3，以便相互检核。②基线点位应通视良好、不易被破坏、设置成永久性控制点。⑵建筑基线的放样方法①根据建筑红线或中线放样（图10－2）DAP定P点DAQ定Q点过B点作AB垂线量取DAQ得2点过C点作AC垂线量取DAP得3点边P3和Q2直线交出1点,1、2、3点即为基线点，角为直角≤±20″第8页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.1建筑基线⑵建筑基线的放样方法②利用测量控制点放样利用建筑基线的设计坐标和附近已有测量控制点的坐标，按照极坐标放样方法计算出放样数据（β和D），然后放样。施工坐标与测量坐标往往不一致，在计算放样数据时，应将放样数据统一到同一坐标系中。（图10－3）若将P点的施工坐标转化为测图坐标，换算公式为：若将P点的测图坐标转化为施工坐标，换算公式为：(10-8)(10-9)施工坐标测图坐标APcosαBPsinαAPsinαBPcosα第9页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.1建筑基线⑵建筑基线的放样方法②利用测量控制点放样以“一”字形建筑基线为例，说明利用测量控制点放样建筑基线点的方法。图10-4所示，A、B为附近已有的测量控制点，1、2、3为选定的建筑基线点。首先，将1、2、3点的施工坐标换算成测量坐标，再根据其坐标反算放样数据β1、β2、β3和D1、D2、D3(式6-9、6-10)；然后，用经纬仪和钢尺按极坐标法放样1、2、3点。第10页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.1建筑基线⑵建筑基线的放样方法②利用测量控制点放样由于测量误差不可避免，放样的基线点往往不在同一直线上，且点与点之间的距离与设计值不完全相符。需精确测出已放样直线的折角β’和距离D’，并与设计值相比较。若Δβ=β’-180°超限(＞±15″），则应对1′、2′、3′点在横向进行等量调整，图10-5所示。调整量按下式计算：(10-10)若放样距离超限，则以2点为准，按设计长度在纵向调整1′、3′点。第11页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.2建筑方格网⑴建筑方格网的布设建筑方格网场的布设应根据总平面图上各种已建和待建的建筑物、道路及各种管线的布设情况，结合现场的地形条件来确定。方格网的形式有正方形、矩形两种，常分两级布设。用直角坐标法进行定位，放样较为方便，且精度较高。但工作量大、不够灵活、易毁坏，有全站仪的条件下，正逐步被导线网或三角网代替。如图10－6，先确定方格网的主轴线C-C和3-3，然后再布设方格网。第12页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.2建筑方格网⑵建筑方格网的放样①主轴线放样——与建筑基线放样方法相似。首先，准备放样数据，然后实地放样两条相互垂直的主轴线C-C、3-3，如图10-6所示。主轴线实质上是由5个主点C1、C3、C5、A3、和E3点所组成。最后精确检测主轴线点的相对位置关系，并与设计值相比较。若角度较差大于±10″，则需要横向调整点位，使角度与设计值相符；若距离较差大于1/15000,则纵向调整点位使距离与设计值相符。1/1000016″1/200005″100～300Ⅱ级1/1500010″1/300005″100～300Ⅰ级边长检测限差测角检测限差边长相对中误差测角中误差边长(m)等级建筑方格网的主要技术要求第13页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.2建筑方格网⑵建筑方格网的放样②方格网点放样——如图10-6所示主轴线放样后，分别在主轴线端点C1、C5、A3、E3上安置经纬仪，后视主点C3，向左右分别拨角90°，这样就可交会出田字形方格网点。随后再作检核，测量相邻两点间的距离，看是否与设计值相等，测量其角度是否为90°，误差均应在允许范围内，并埋设永久标志。此后，再以田字形方格网为基础，加密方格网的其余各点。第14页，课件共40页，创作于2023年2月§10.2建筑施工控制测量10.2.3施工场地高程控制测量在一般情况下，施工场地平面控制点也可兼作高程控制点。高程控制网可分首级网格和加密网，相应的水准点称为基本水准点和施工水准点。基本水准点——四等水准测量；为连续性生产车间、地下管道放样的基本水准点——三等水准测量。场地高程控制网应布设成闭合路线、附合路线或结点网形。施工水准点——直接放样建筑物的高程。应靠近建筑物。为放样方便，每栋较大的建筑物附近，要布设±0.000水准点。第15页，课件共40页，创作于2023年2月§10.3放样的基本工作10.3.1放样已知水平距离测量的基本工作是测距离、测角度和测高差。放样的基本工作与之相似——放样已知的水平距离、已知的水平角和已知的高程。⑴用钢尺放样已知水平距离①一般方法——用钢尺直接丈量，为检核应往返丈量，取平均②精确方法三项改正D设＝D－ΔDL－ΔDt-ΔDh⑵用光电测距仪放样已知水平距离先用跟踪法放出另外一端点，再精确测定其长度，最后进行改正。图10－7第16页，课件共40页，创作于2023年2月§10.3放样的基本工作10.3.2放样已知水平角根据水平角的已知数据和一个已知方向，把该角的另一个方向放样在地面上。⑴一般方法——如图10-8所示。⑵精确方法①如图10－9所示，先按一般方法放样出B1点。②反复观测水平角∠AOB1若干个测回，准确求其平均值β1，并计算出Δβ=β-β1。③计算改正距离：④从B1点沿OB1的垂直方向量出BB1，定出B点，则∠AOB应是要放样的已知水平角。如Δβ为正，则沿OB1垂直方向向外量取；反之向内量取。第17页，课件共40页，创作于2023年2月§10.3放样的基本工作10.3.3放样已知高程根据已知水准点，在地面上标定出某设计高程的工作，称为高程放样。如图10-10所示。设计室内地坪高程为21.500m，HA＝20.950m，将室内地坪高程放样到B桩上。①安置水准仪于A、B之间，在A点竖立水准尺，测得后视读数为a=1.675m。②在B点处设置木桩，在B点地面上竖立水准尺，测得前视读数为b=1.332m。④与水准尺0.207m处对齐，在木桩上划一道红线，此线位置就是室内地坪的位置。③计算：视线高Hi=HA+a=20.950+1.675=22.625mB点的地面高程HB＝Hi-b=22.625-1.332放样点的高程位置C＝21.500-(22.625-1.332)=0.207mHi=HA+a=20.950+1.675=22.625mHB＝Hi-b=22.625-1.33220.950m21.50mC＝21.500-(22.625-1.332)=0.207mC=设计高程－HB第18页，课件共40页，创作于2023年2月§10.3放样的基本工作10.3.3放样已知高程在深基坑内或在较高的楼层面上放样高程时，水准尺的长度不够，这时，可在坑底或楼层面上设置临时水准点，然后将地面高程点传递到临时水准点上，再放样所需高程。如图10-11所示。B点的标高为：测设B点的高程HB－HA＝hAB=(a1-b1)+(a2-b2)得b2=a2+(a1-b1)-hAB用逐渐打入木桩或在木桩上划线的方法，使立在B点的水准尺上读数为b2,即可确定B点的设计高程。检核。HB＝HA＋a1-(b1-a2)-b2(10-12)HB＝HA＋a1-(b1-a2)-b2(10-12)HB－HA＝hAB=(a1-b1)+(a2-b2)b2=a2+(a1-b1)-hABHAb1-a2a第19页，课件共40页，创作于2023年2月§10.4点的平面位置放样10.4.1直角坐标法点的平面位置放样常用方法有极坐标法、角度交会法、距离交会法和直角坐标法。当在施工现场有相互垂直的主轴线或方格网线时，可用直角坐标法放样点的平面位置。2后视3→2－3方向线，量20m和100m得P、M两点；置经纬仪于P点，后视2或3点中的较远点，正倒镜转动90°取平均值，得P－C方向线，沿此方向量20m和40m，得A、C两点；…检测。直角坐标法只量距和直角，数据直观，计算简单，工作方便，因此，应用较广泛。（20,20）（20,100）（40,100）（40,20）第20页，课件共40页，创作于2023年2月§10.4点的平面位置放样10.4.2极坐标法根据水平角和水平距离来放样点的平面位置。当已知点与放样点之间的距离较近，且便于量距时，常用极坐标法放样点的平面位置。如图10－13所示。计算放样数据DAP和β（∠BAP）。（1000.00，1000.00）αAB＝305°48′32″（1033.64，1028.76）（10－13）第21页，课件共40页，创作于2023年2月§10.4点的平面位置放样10.4.3角度交会法当放样地区地形限制或量距困难时，常采用角度交会法放样点位。如图10-14所示。根据控制点A、B、C和放样点P的坐标计算β1、β2、β3、β4角值。在A点安置经纬仪，后视B点根据β1盘左盘右取平均放样出AP方向线，在AP方向线P点附近打两小木桩，桩顶钉小钉，如1、2两点。…将每的小钉用细线拉紧，拉出三条线，得三个交点，这三个交点构成误差三角形。当误差三角形边长不超过4cm时，取其重心作为所求P点的位置，若误差三角形的边长超限，则应重新放样。第22页，课件共40页，创作于2023年2月§10.4点的平面位置放样10.4.4距离交会法当建筑场地平坦，量距方便，且控制点离放样点不超过一整尺段长度时，可用距离交会法。首先根据P点的设计坐标和控制点A、B的坐标，先计算放样数据D1、D2。放样时，用钢尺分别以控制点A、B为圆心，以D1、D2为半径，在地面上画弧，交出P点。距离交会法的优点是不需要仪器，但精度较低，在施工中放样细部时，常用此法。本质是极坐标法，适合于种类地形，且精度高，操作简便，在生产中已被广泛采用。10.4.5全站仪坐标放样法放样前，将全站仪置于放样模式，向全站仪输入测站点坐标、后视点坐标（或方位角），再输入放样点坐标。准备工作完成后，用望远镜照准棱镜，按坐标放样功能键，则可立即显示当前棱镜位置与放样点位置的坐标差。根据坐标差值，移动棱镜位置，直至坐标差值为零，这时，棱镜所对应的位置就是放样点的位置。第23页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样圆曲线是道路工程、管道工程以及水利工程中常用的一种曲线。当线路方向转折时，常用圆曲线进行连接，应先进行圆曲线要素的计算，再放样出圆曲线的主点，最后放样圆曲线的加密点。（图10-15）中，线路在转折点JD处（也称交点）改变方向，转折角为α（偏角），现设置一半径为R的圆曲线。圆曲线要素及其计算公式：10.5.1圆曲线要素及其计算(10-14)第24页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样①在JD点安置经纬仪，以线路方向（亦即切线方向）定向，自JD沿两线路方向分别量出切线长T，即得线路起点ZY或终点YZ。②后视YZ点，以YZ为零方向，测设水平角（180°-α）/2，得分角线方向，沿此方向自JD点量出外矢距E，得轴线中点QZ。10.5.2圆曲线主点的放样10.5.3圆曲线详细放样在施工时，还需要放出曲线上除主点之外的若干点，称为轴线的详细放样。常用的方法有偏角法和直角坐标法等。⑴偏角法——利用偏角（弦切角）和弦长交会的方式来放样轴线。（图10-6）圆曲线起点为B，终点为E，转点为P。为把曲线上各放样点里程凑成整数，曲线长度分为首尾两段零头弧长S1、S2和n段相等的弧长之和，即：L＝S1+nS+S2(10-15)L＝S1+nS+S2(10-15)第25页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样10.5.3圆曲线详细放样⑴偏角法S1、S2所对圆心角为φ1、φ2，S所对圆心角为φ。放样数据按下式计算：（10－16）第26页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样10.5.3圆曲线详细放样⑴偏角法相应于弧长S1、S2、S的弦长计算公式：（10－17）第27页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样10.5.3圆曲线详细放样⑴偏角法圆曲线上各点的偏角（弦切角等于弦长所对圆心角的一半）为：（10－18）第28页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样10.5.3圆曲线详细放样⑴偏角法放样时，将仪器安置于圆曲线起点ZY(即B点）上，后视JD（P）点，并将水平度盘置于零，拨角∠PB1，在此方向上量取d1，得1点；然后，再拨角∠PB2，钢尺零点对准1点，以d为半径，摆动钢尺到经纬仪方向线上，得2点；再拨角∠PB3，钢尺零点对准2点，以d为半径，摆动钢尺到经纬仪方向线上，得3点；依此类推…当拨角∠PBE时，视线应当通过圆曲线的终点YZ点。YZ点至圆曲线上最后一个细部点的距离应为d2。以此检查放样质量。第29页，课件共40页，创作于2023年2月§10.5圆曲线放样10.5.3圆曲线详细放样⑵直角坐标法——切线支距法，以曲线起点ZY或终点YZ为坐标原点，以切线为x轴，切线的垂线为y轴，如图10-17所示。