第六章1 工程建设中的地形图与应用.docx

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第六章1工程建设中的地形图与应用

第六章工程建筑物的施工放样

§6.1施工测量概述

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”。

6.1.1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。

6.1.2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。

6.1.3施工测量的原则

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。

6.1.4施工测量的精度

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/2

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

测量精度要比施工精度高。

它们之间的比例关系为：

工业场地：

施工测量的细部放样精度高于控制测量，取：

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

，

综上所述，对于工业场地：

对于桥梁和水利枢纽工程：

§6.2施工控制测量

6.2.1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。

6.2.2施工场地平面控制测量

§6.3放样的基本工作

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。

6.3.1放样已知水平距离

⑴用钢尺放样已知水平距离:

测设已知水平距离是从地面一已知点开始，沿已知方向测设出给定的水平距离以定出第二个端点的工作。

根据测设的精度要求不同，可分为一般测设方法和精确测设方法。

①一般方法——用钢尺直接丈量，为检核应往返丈量，取平均或在地面上，由已知点A开始，沿给定方向，用钢尺量出已知水平距离D定出B点。

为了校核与提高测设精度，在起点A处改变读数，按同法量已知距离D定出B′点。

由于量距有误差，B与B′两点一般不重合，其相对误差在允许范围内时，则取两点的中点作为最终位置。

⑵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

用光电测距仪测设已知水平距离与用钢尺测设方法大致相同。

（1）如图10-2所示，光电测距仪安置于A点，反光镜沿已知方向AB

移动，使仪器显示的距离大致等于待测设距离D，定出B′

点，测出B′点反光镜的竖直角及斜距，计算出水平距离D′。

（2）再计算出D′与需要测设的水平距离D之间的改正数ΔD=D-D′。

（3）根据ΔD的符号在实地沿已知方向用钢尺由B′点量ΔD定出B点，AB即为测设的水平距离D。

现代的全站仪瞄准位于B点附近的棱镜后，能够直接显示出全站仪与棱镜之间的水平距离D′，因此，可以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ABH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。

6.3.2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。

按测设精度要求不同分为一般方法和精确方法。

⑴一般方法——如图10-8所示。

1.当测设水平角精度要求不高时，可采用此法，即用盘左、盘右取平均值方法。

2.如图10-8所示，设OA为地面上已有方向，欲测设水平角β，在O点安置经纬仪，以盘左位置瞄准A点，置水平度盘读数为0。

3.转动照准部使水平度盘读数恰好为β值，在视线方向定出B1点。

4.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β角。

该方法也称为盘左盘右分中法。

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。

例：

已知AC1=85.00米，设计值=36。

，设测得1=35。

5942”，计算修正值C1C。

解：

=-1=18”

C1C=85tan0。

018”

=0.0074m

≈7mm

得：

点位修正值为7mm（向外）

6.3.3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。

1.水准仪法放样

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。

③计算：

视线高　　Hi=HA+a=20.950+1.675=22.625m

B点的地面高程HB＝Hi-b=22.625-1.332

放样点的高程位置　　C=设计高程－HBC＝21.500-（22.625-1.332）=0.207m

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。

●在地下坑道施工中，高程点位通常设置在坑道顶部。

通常规定当高程点位于坑道顶部时，在进行水准测量时水准尺均应倒立在高程点上。

如图10-6所示，A为已知高程HA的水准点，B为待测设高程为HB的位置，由于HB=HA+a+b，则在B点应有的标尺读数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，在尺底画出设计高程HB的位置。

同样，对于多个测站的情况，也可以采用类似分析和解决方法。

如图10-7所示，A为已知高程HA的水准点，C为待测设高程为HC的点位，由于HC=HA-a-b1+b2+c，则在C点应有的标尺读数C=HC-（HA-a-b1+b2）。

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：

HB＝HA＋a1-（b1-a2）-b2（10-12）

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。

2.全站仪无仪器高作业法放样

对一些高低起伏较大的工程放样，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，这时用全站仪无仪器高作业直接放样高程。

如下图，为了放样B、C、D…..目标点的高程，在O处架设全站仪，后视已知点A（设目标高为l，当目标采用反射片时l=0），测得OA的距离S1和垂直角α1，从而计算O点全站仪中心的高程为：

H0=HA+l-△h1

然后测得OB的距离S2和垂直角α2，并顾及上式，从而计算出B点的高程为：

HB=H0+△h2–l=HA-△h1+△h2

将测得的HB与设计值比较，指挥并放样出高程B点。

从上式知：

此方法不需要测定仪器高，因而用无仪器高作业法同样具有很高的放样精度。

注：

当测站与目标点之间的距离超过150时，以上高差就应该考虑大气折光和地球曲率的影响，即

△h=D×tanα+（1-k）D2/2R

其中，D为水平距离；α为垂直角；k为大气垂直折光系数0.14；R为地球曲率半径R=6370Km。

6.5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、排水管道施工和敷设地下管线等项工作中经常涉及到该问题。

●如图10-15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δ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δ。

具体测设时，先根据设计坡度δ和水平距离D计算出B点的高程。

HB=HA-δ×D

计算B点高程时，注意坡度δ的正、负，在图10-15中δ应取负值。

然后，按照前面10-3节所述测设已知高程的方法，把B点的设计高程测设到木桩上，则AB两点的连线的坡度等于已知设计坡度δ。

为了在AB间加密1、2、3、4等点，在A点安置水准仪时，使一个脚螺旋在AB方向线上，另两个脚螺旋的连线大致与AB线垂直，量取仪器高i，用望远镜照准B点水准尺，旋转在AB方向上的脚螺旋，使B点桩上水准尺上的读数等于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，这样的各桩桩顶的连线就是测设坡度线。

当设计坡度较大时，可利用经纬仪定出中间各点。

3．测设坡度线

测设方法有水平视线法和倾斜视线法两种。

⑴水平视线法

①按照下列公式：

计算各桩点的设计高程

第1点的设计高程　

第2点的设计高程　

　B点的设计高程　

或（用于计算检核）

②沿AB方向，按规定间距d标定出中间1、2、3、……n、各点；

③安置水准仪于水准点5附近，读后视读数a，并计算视线高程Hi；

④根据各桩的设计高程，计算各桩点上水准尺的应读前视数。

⑤在各桩处立水准尺，上下移动水准尺，当水准仪对准应读前视数时，水准尺零端对应位置即为测设出的高程标志线。

⑵倾斜视线法

倾斜视线法是根据视线与设计坡度相同时，其竖直距离相等的原理，确定设计坡度线上各点高程位置的一种方法。

当地面坡度较大，且设计坡度与地面自然坡度较一致时，适宜采用这种方法。

①先用高程放样的方法，将坡度线两端点的设计高程标志标定在地面木桩上；

②将水准仪安置在A点上，并量取仪器高i。

安置时，使一对脚螺旋位于AB方向上，另一个脚螺旋连线大致与AB方向垂直；

③旋转AB方向上的一个脚螺旋或微倾螺旋，使视线在B尺上的读数为仪器高i。

此时，视线与设计坡度线平行；

④指挥测设中间1、2、3、……、各桩的高程标志线。

当中间各桩读数均为i时，各桩顶连线就是设计坡度线。

2．测设水平面

测设水平面又称为抄平。

如图7-14所示，设待测设水平面的高程为H设。

测设时，可先在地面按一定的边长测设方格网，用木桩标定各方格网点（进行室内楼地面找平时，常在对应点上做灰饼）。

然后在场地与已知点A之间安置水准仪，读取A尺上的后视读数a，计算出仪器的视线高为：

Hi＝HA＋a

依次在各木桩上立尺，使各木桩顶的尺上读数都等于b＝Hi－H设

此时，各桩顶就构成一个测设的水平面。

§6.4点的平面位置放样

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。

6.4.1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。

6.4.2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）。

6.4.3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。

6.4.4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。

6.4.5全站仪坐标放样法

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。

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。

6.4.6GPSRTK放样法

6.4.7铅垂线放样

挂垂球得铅垂线

精度差，稳定性差（易受风力影响），操作费力。

经纬仪+弯管目镜

用专用仪器——铅垂仪投测铅垂线（P308图）

能向上、下瞄出精确的铅垂视线

能向上、下投射出精确的铅垂激光束

§6.5归化法放样

1.归化法放样点位：

（1）距离交会归化法：

为了放祥P点位置（图5-6（a））．先根据P点设计坐标及控制点坐标计算边长S1、S2。

测设时在A、B量取S1、S2的距离，相交即为放样点P，此时交会点的误差为

式中，为放样距离S1，S2的误差，它们与距离长短有关，为标定特定点时的误差。

用测距仪进行距离交会时，同样先计算放祥数据S1及S2，

并计算交会角

。

放样时测距仪置于过渡点P’上，棱镜置于

巳知点A、B上，测得P’至A、B的距离为S’1、S’2。

然后可计算△S1＝S1—S’1和△S2＝S2—S’2．当△S较大时，可近似地先求一个过渡点，重新测量距离。

当△S较小时，可绘制归化图纸。

其方法是在图纸上适当位置绘制一个过渡点P’，画夹角为的两条直线，并在P’作线段△S1、△S2，然后作平行P’A及P’B的两条平行线，其交点为P点位置，如图5-6（b）所示。

利用归化图纸可在实地上找到P点位置。

2角度交会归化法

用两个方向进行前方交会放样时，应计算放样元素β1、β2及辅助量S1、S2。

在图5-7（a）中，先放样过渡点P’，然后观测

，并计算角度差

当△β较小时，PP’间距小于0.5m，可用图解法由P’点求P点位置。

其方法是在白纸上刺出P’，画两条直线使夹角为γ（图5-7（b）），用箭头指明P’A及P’B方向，并按下式计算位移量ε1及ε2。

然后以1：

1的比例作P’A、P’B的平行线，其间距为εl与ε2，其符号由△β1与△β2决定，它们的交点即为P点点位。

将图纸上的P’点与实地过渡点重合，并使图纸上P’A方向与实地方向重合，另一方向作为校核，这时图上P点的位置就是实地的设计位置，这种方法也称角差—位移图解法。

3.归化法放样直线

1.测小角归化法

在图5-10中，设已知点A、B间长度为L，现要求在距A点为Sl的距离，在方向线上放样P点，即A、P、B在一条直线上。

有两种归化法放样直线：

一是置经纬仪于A点，设过渡点P’到A的概赂距离AP‘＝Sl，观测∠BAP’＝△β，计算得

，在实地移动PP’求得P点，因测角误差而使P点偏离直线的误差为

。

2.测大角归化法：

置经纬仪于P点观测角γ，设△γ＝180o-γ，这时

，因测角误差mγ而使P点偏离AB直线的误差为

。

设mβ＝mγ，则

可见，后一种方法精度较高，宜采用逐点向前搬站的方法进行定线。