施工测量的基本方法.docx

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施工测量的基本方法

10施工测量的基本方法

一、概述

由于在勘探设计阶段所建立的控制网，是为测图而建立的，有时并未考虑施工的需要，所以控制点的分布、密度和精度，都难以满足施工测量的要求；另外，在平整场地时，大多控制点被破坏。

因此施工之前，在建筑场地应重新建立专门的施工控制网。

1．施工控制网的分类

施工控制网分为平面控制网和高程控制网两种。

（1）施工平面控制网施工平面控制网可以布设成三角网、导线网、建筑方格网和建筑基线四种形式。

①三角网对于地势起伏较大，通视条件较好的施工场地，可采用三角网。

②导线网对于地势平坦，通视又比较困难的施工场地，可采用导线网。

③建筑方格网对于建筑物多为矩形且布置比较规则和密集的施工场地，可采用建筑方格网。

④建筑基线对于地势平坦且又简单的小型施工场地，可采用建筑基线。

（2）施工高程控制网施工高程控制网采用水准网。

2．施工控制网的特点

a．与测图控制网相比，施工控制网具有控制范围小、控制点密度大、精度要求高

b．受干扰大，使用频繁。

二、施工场地的平面控制测量

1．施工坐标系与测量坐标系的坐标换算

施工坐标系亦称建筑坐标系，其坐标轴与主要建筑物主轴线平行或垂直，以便用直角坐标法进行建筑物的放样。

施工控制测量的建筑基线和建筑方格网一般采用施工坐标系，而施工坐标系与测量坐标系往往不一致，因此，施工测量前常常需要进行施工坐标系与测量坐标系的坐标换算。

如图所示，设xoy为测量坐标系，x′o′y′为施工坐标系，xo、yo为施工坐标系的原点O′在测量坐标系中的坐标，α为施工坐标系的纵轴o′x′在测量坐标系中的坐标方位角。

设已知P点的施工坐标为（x′P、y′P），则可按下式将其换算为测量坐标（xP、yP）：

如已知P的测量坐标，则可按下式将其换算为施工坐标：

2．建筑基线

建筑基线是建筑场地的施工控制基准线，即在建筑场地布置一条或几条轴线。

它适用于建筑设计总平面图布置比较简单的小型建筑场地。

（1）建筑基线的布设形式建筑基线的布设形式，应根据建筑物的分布、施工场地地形等因素来确定。

常用的布设形式有“一”字形、“L”形、“十”字形和“T”形，如下图所示。

（2）建筑基线的布设要求

1）建筑基线应尽可能靠近拟建的主要建筑物，并与其主要轴线平行，以便使用比较简单的直角坐标法进行建筑物的定位。

2）建筑基线上的基线点应不少于三个，以便相互检核。

3）建筑基线应尽可能与施工场地的建筑红线相连系。

4）基线点位应选在通视良好和不易被破坏的地方，为能长期保存，要埋设永久性的混凝土桩。

（3）建筑基线的测设方法根据施工场地的条件不同，建筑基线的测设方法有以下两种：

1）根据建筑红线测设建筑基线由城市测绘部门测定的建筑用地界定基准线，称为建筑红线。

在城市建设区，建筑红线可用作建筑基线测设的依据。

如下图所示，AB、AC为建筑红线，1、2、3为建筑基线点，利用建筑红线测设建筑基线的方法如下：

首先，从A点沿AB方向量取d2定出P点，沿AC方向量取d1定出Q点。

然后，过B点作AB的垂线，沿垂线量取d1定出2点，作出标志；过C点作AC的垂线，沿垂线量取d2定出3点，作出标志；用细线拉出直线P3和Q2，两条直线的交点即为1点，作出标志。

最后，在1点安置经纬仪，精确观测∠213，其与90˚的差值应小于±20″。

2）根据附近已有控制点测设建筑基线在新建筑区，可以利用建筑基线的设计坐标和附近已有控制点的坐标，用极坐标法测设建筑基线。

如下图所示，A、B为附近已有控制点，1、2、3为选定的建筑基线点。

测设方法如下：

首先，根据已知控制点和建筑基线点的坐标，计算出测设数据β1、D1、β2、D2、β3、D3。

然后，用极坐标法测设1、2、3点。

由于存在测量误差，测设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也不完全相符，因此，需要精确测出已测设直线的折角β′和距离D′，并与设计值相比较。

如图11-5所示，如果Δβ=β′-180˚超过±15″，则应对1′、2′、3′点在与基线垂直的方向上进行等量调整，调整量按下式计算：

式中δ——各点的调整值（m）；

a、b——分别为12、23的长度（m）。

如果测设距离超限，如

，则以2点为准，按设计长度沿基线方向调整1′、3′点。

2．建筑方格网

由正方形或矩形组成的施工平面控制网，称为建筑方格网，或称矩形网，如下图所示。

建筑方格网适用于按矩形布置的建筑群或大型建筑场地。

（1）建筑方格网的布设布设建筑方格网时，应根据总平面图上各建（构）筑物、道路及各种管线的布置，结合现场的地形条件来确定。

如图11-6所示，先确定方格网的主轴线AOB和COD，然后再布设方格网。

（2）建筑方格网的测设测设方法如下：

1）主轴线测设主轴线测设与建筑基线测设方法相似。

首先，准备测设数据。

然后，测设两条互相垂直的主轴线AOB和COD，如上图所示。

主轴线实质上是由5个主点A、B、O、C和D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，如果超限，则应进行调整。

建筑方格网的主要技术要求如表11-1所示。

表11-1建筑方格网的主要技术要求

等级

边长/m

测角中误差

边长相对中误差

测角检测限差

边长检测限差

Ⅰ级

100～300

5″

1/30000

10″

1/15000

Ⅱ级

100～300

8″

1/20000

16″

1/10000

2）方格网点测设如上图所示，主轴线测设后，分别在主点A、B和C、D安置经纬仪，后视主点O，向左右测设90˚水平角，即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，并埋设永久性标志。

建筑方格网轴线与建筑物轴线平行或垂直，因此，可用直角坐标法进行建筑物的定位，计算简单，测设比较方便，而且精度较高。

其缺点是必须按照总平面图布置，其点位易被破坏，而且测设工作量也较大。

由于建筑方格网的测设工作量大，测设精度要求高，因此可委托专业测量单位进行。

三、施工场地的高程控制测量

1．施工场地高程控制网的建立

建筑施工场地的高程控制测量一般采用水准测量方法，应根据施工场地附近的国家或城市已知水准点，测定施工场地水准点的高程，以便纳入统一的高程系统。

在施工场地上，水准点的密度，应尽可能满足安置一次仪器即可测设出所需的高程。

而测图时敷设的水准点往往是不够的，因此，还需增设一些水准点。

在一般情况下，建筑基线点、建筑方格网点以及导线点也可兼作高程控制点。

只要在平面控制点桩面上中心点旁边，设置一个突出的半球状标志即可。

为了便于检核和提高测量精度，施工场地高程控制网应布设成闭合或附合路线。

高程控制网可分为首级网和加密网，相应的水准点称为基本水准点和施工水准点。

2．基本水准点

基本水准点应布设在土质坚实、不受施工影响、无震动和便于实测，并埋设永久性标志。

一般情况下，按四等水准测量的方法测定其高程，而对于为连续性生产车间或地下管道测设所建立的基本水准点，则需按三等水准测量的方法测定其高程。

3．施工水准点

施工水准点是用来直接测设建筑物高程的。

为了测设方便和减少误差，施工水准点应靠近建筑物。

此外，由于设计建筑物常以底层室内地坪高±0标高为高程起算面，为了施工引测设方便，常在建筑物内部或附近测设±0水准点。

±0水准点的位置，一般选在稳定的建筑物墙、柱的侧面，用红漆绘成顶为水平线的“▼”形，其顶端表示±0位置。

四．放样的基本工作

一）概述

在进行各种土建工程时，都需要经过勘测、设计、施工这三个阶段。

在施工阶段，按照设计图纸进行的测量工作称为施工测量，又称为测设或放样。

施工测量的任务就是根据图纸的要求，用测量仪器把设计所需要的点的平面位置和高程确定在地面上。

施工测量是施工的先导，贯穿于整个施工过程，内容包括：

施工前的场地平整，施工控制网的建立，建筑物的定位和基础放线；工程施工当中各道程序的细部测设；工程竣工后的变形观测以及工程的竣工平面图。

原则：

从整体到局部，先控制后细部

二）测设的基本工作

1．测设已知水平距离

a．用钢尺测设已知水平距离

、一般方法

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。

、精确方法

当水平距离的测设精度要求较高时，按照上面一般方法在地面测设出的水平距离，还应再加上尺长、温度和高差3项改正，但改正数的符号与精确量距时的符号相反。

即

式中：

S——实地测设的距离；

D——待测设的水平距离；

——尺长改正数，

，

和

分别是所用钢尺的名义长度和尺长改正数；

——温度改正数，

，

为钢尺的线膨胀系数，t为测设时的温度，

为钢尺的标准温度，一般为20°C；

——倾斜改正数，

，h为线段两端点的高差。

b．光电测距仪测设已知水平距离

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。

如下图所示，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′。

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′。

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。

2.测设已知水平角

测设已知水平角就是根据一已知方向测设出另一方向，使它们的夹角等于给定的设计角值。

按测设精度要求不同分为一般方法和精确方法。

a．一般方法

当测设水平角精度要求不高时，可采用此法，即用盘左、盘右取平均值的方法。

如左图所示，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，配置水平度盘读数为0。

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。

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。

b．精确方法

当测设精度要求较高时，可采用精确方法测设已知水平角。

如下图所示，安置经纬仪于O点，按照上述一般方法测设出已知水平角∠AOB′，定出B′点。

然后较精确地测量∠AOB′的角值，一般采用多个测回取平均值的方法，设平均角值为β′，测量出OB′的距离。

按下式计算B′点处OB′线段的垂距B′B。

然后，从B′点沿OB′的垂直方向调整垂距B′B，∠AOB即为β角。

如左图所示，若△β>0时，则从B′点往内调整B′B至B点；若△β<0时，则从B′点往外调整B′B至B点。

3.测设已知高程

测设已知高程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。

如左图所示，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。

方法是：

在A点和B点中间安置水准仪，精平后读取A点的标尺读数为a，则仪器的视线高程为Hi=HA+a，由图可知测设已知高程为HB的B点标尺读数应为：

b=Hi-HB

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。

测设时应始终保持水准管气泡居中。

在建筑设计和施工中，为了计算方便，通常把建筑物的室内设计地坪高程用±0标高表示，建筑物的基础、门窗等高程都是以±0为依据进行测设。

因此，首先要在施工现场利用测设已知高程的方法测设出室内地坪高程的位置。

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。

如左图所示，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。

AC

ab1Bb2cB多个测站高程点测设

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。

如下图所示，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）。

当待测设点于已知水准点的高差较大时，则可以采用悬挂钢尺的方法进行测设。

如右图所示，钢尺悬挂在支架上，零端向下并挂一重物，A为已知高程为HA的水准点，B为待测设高程为HB的点位。

在地面和待测设点位附近安置水准仪，分别在标尺和钢尺上读数a1、b1和a2。

由于HB=HA+a-（b1-a2）-b2，则可以计算出B点处标尺的读数b2=HA+a-（b1-a2）-HB。

同样，如下图所示情形也可以采用类似方法进行测设，即计算出前视读数b2=HA+a+（a2-b1）-HB，再划出已知高程位HB的标志线。

五．测设点的平面位置

点的平面位置测设是根据已布设好的控制点的坐标和待测设点的坐标，反算出测设数据，即控制点和待测设点之间的水平距离和水平角，再利用上述测设方法标定出设计点位。

根据所用的仪器设备、控制点的分布情况、测设场地地形条件及测设点精度要求等条件，可以采用以下几种方法进行测设工作。

一）直角坐标法

直角坐标法是建立在直角坐标原理基础上测设点位的一种方法。

当建筑场地已建立有相互垂直的主轴线或建筑方格网时，一般采用此法。

如左图所示，A、B、C、D为建筑方格网或建筑基线控制点，1、2、3、4点为待测设建筑物轴线的交点，建筑方格网或建筑基线分别平行或垂直待测设建筑物的轴线。

根据控制点的坐标和待测

设点的坐标可以计算出两者之间的坐标增量。

下面以测设1、2点为例，说明测设方法。

首先计算出A点与1、2点之间的坐标增量，即

△xA1=x1-xA，△yA1=y1-yA

测设1、2点平面位置时，在A点安置经纬仪，照准C点，沿此视线方向从A沿C方向测设水平距离△yA1定出1′点。

再安置经纬仪于1′点，盘左照准C点（或A点），转90°给出视线方向，沿此方向分别测设出水平距离△xA1和△x12定1、2两点。

同法以盘右位置定出再定出1、2两点，取1、2两点盘左和盘右的中点即为所求点位置。

采用同样的方法可以测设3、4点的位置。

检查时，可以在已测设的点上架设经纬仪，检测各个角度是否符合设计要求，并丈量各条边长。

如果待测设点位的精度要求较高，可以利用精确方法测设水平距离和水平角。

二）极坐标法

极坐标法是根据控制点、水平角和水平距离测设点平面位置的方法。

在控制点与测设点间便于钢尺量距的情况下，采用此法较为适宜，而利用测距仪或全站仪测设水平距离，则没有此项限制，且工作效率和精度都较高。

如上图所示，A（xA，yA）、B（xB，yB）为已知控制点，1（x1，y1）、2（x2，y2）点为待测设点。

根据已知点坐标和测设点坐标，按坐标反算方法求出测设数据，即：

D1，D2，β1=αA1-αAB，β2=αA2-αAB。

测设时，经纬仪安置在A点，后视B点，置度盘为零，按盘左盘右分中法测设水平角β1、β2，定出1、2点方向，沿此方向测设水平距离D1、D，则可以在地面标定出设计点位1、2两点。

检核时，可以采用丈量实地1、2两点之间的水平边长，并与1、2两点设计坐标反算出的水平边长进行比较。

如果待测设点1、2的精度要求较高，可以利用前述的精确方法测设水平角和水平距离。

三）角度交会法

角度交会法是在2个控制点上分别安置经纬仪，根据相应的水平角测设出相应的方向，根据两个方向交会定出点位的一种方法。

此法适用于测设点离控制点较远或量距有困难的情况。

如左图所示，根据控制点A、B和测设点1、2的坐标，反算测设数据βA1、βA2、βB1和βB2角值。

将经纬仪安置在A点，瞄准B点，利用βA1、βA2角值按照盘左盘右分中法，定出A1、A2方向线，并在其方向线上的1、2两点附近分别打上两个木桩（俗称骑马桩），桩上钉小钉以表示此方向，并用细线拉紧。

然后，在B点安置经纬仪，同法定出B1、B2方向线。

根据A1和B1、A2和B2方向线可以分别交出1、2两点，即为所求待测设点的位置。

当然，也可以利用两台经纬仪分别在A、B两个控制点同时设站，测设出方向线后标定出1、2两点。

检核时，可以采用丈量实地1、2两点之间的水平边长，并与1、2两点设计坐标反算出的水平边长进行比较。

四、距离交会法

距离交会法是从两个控制点利用两段已知距离进行交会定点的方法。

当建筑场地平坦且便于量距时，用此法较为方便。

如左图所示，A、B为控制点，1点为待测设点。

首先，根据控制点和待测设点的坐标反算出测设数据DA和DB，然后用钢尺从A、B两点分别测设两段水平距离DA和DB，其交点即为所求1点的位置。

同样，2点的位置可以由附近的地形点P、Q交会出。

检核时，可以实地丈量1、2两点之间的水平距离，并与1、2两点设计坐标反算出的水平距离进行比较。

五、十字方向线法

十字方向线法是利用两条互相垂直的方向线相交得出待测设点位的一种方法。

如左图所示，设A、B、C及D为一个基坑的范围，P点为该基坑的中心点位，在挖基坑时，P点则会遭到破坏。

为了随时恢复P点的位置，则可以采用十字方向线法重新测设P点。

首先，在P点架设经纬仪，设置两条相互垂直的直线，并分别用两个桩点来固定。

当P点被破坏后需要恢复时，则利用桩点A′A″和B′B″拉出两条相互垂直的直线，根据其交点重新定出P点。

为了防止由于桩点发生移动而导致P点测设误差，可以在每条直线的两端各设置两个桩点，以便能够发现错误。

六、全站仪坐标测设法

全站仪不仅具有测设高精度、速度快的特点，而且可以直接测设点的位置。

同时，在施工放样中受天气和地形条件的影响较小，从而在生产实践中得到了广泛应用。

全站仪坐标测设法，就是根据控制点和待测设点的坐标定出点位的一种方法。

首先，仪器安置在控制点上，使仪器置于测设模式，然后输入控制点和测设点的坐标，一人持反光棱镜立在待测设点附近，用望远镜照准棱镜，按坐标测设功能键，全站仪显示出棱镜位置与测设点的坐标差。

根据坐标差值，移动棱镜位置，直到坐标差值等于零，此时，棱镜位置即为测设点的点位。

为了能够发现错误，每个测设点位置确定后，可以再测定其坐标作为检核。

七、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。

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，在下图中δ应取负值。

然后，按照前面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。