施工放样方法和精度分析.ppt

第四章 施工放样方法和精度分析,4.1 概述 4.2 坐标法放样与精度精度分析* 4.3 其它放样方法* 4.4 归化法放样* 4.5 高程放样方法* 4.6 铅垂线放样* 4.7 施工放样新技术 4.8 铅垂线放样 4.9 特殊的施工放样方法 4.10施工放样方法的选择,4.1 概述,1. 概念 放样将图上设计建筑物的位置、形状、大小和高低（4要素）在实地上标定出来，作为施工的依据。 放样基础：熟悉建筑物设计的总体布置图、细部结构图 找出放样几何数据： 1）主要轴线的位置； 2）主要点（特征点）的位置； 3）建筑物各部间的几何关系。 结合已有控制点和现场条件，研究确定放样的方案和方法。,2. 放样的分类,按放样点的不同空间特征分为： 1）平面位置放样即长度和角度的放样，包 括：极坐标法、直角坐标法、方向交会 法等。 2）高程放样几何水准法。 综合为放样元素：角度、长度、高度,3. 放样仪器,测角（方向）仪器经纬仪、全站仪 测距仪器测距仪、全站仪 测高仪器水准仪（普通、静力）、经纬仪 准直仪器指向仪、投点仪、引张线等 其它特殊觇标、强制归心装置、辅助工具 4. 放样方案与方法确定： 在控制网设计中统一设计，不可临时确定放样方案和方法。,5. 放样误差的特点,与测图相比较，放样使用相同的仪器和设备，但放样与测量误差所产生的影响并不一样。 以测角对中误差为例： 右图：测角影响 e使A至A，但仍照准B、C点 影响结果：角度值不等,右图：放样影响： e使A至A，但放样前反算的角度、距离是相等的，故在A点上仍使用反算的角度、距离放样。 影响结果：在A处旋转了角，其大小与e及其方向相关，最终使p点位移动。,4.2 坐标法放样,一、极坐标法放样 1. 放样数据准备： 2. 放样： 1)设站A点，后视B点，并设度盘度数为AB 2)转动照准部，使度盘度数 为AP ， 3）在AP方向上测设距离S， 得P1， 4) 倒镜重复1)-3)部得P2， 5）曲P1P2平均位置作为P。,二、极坐标法放样精度,由误差椭圆在坐标轴上的投影可得到Mx ,My ,或得到任意方向上的误差大小误差曲线。 由几何定理可知：椭圆的任意共轭半径平方和是常数。即：,极坐标的误差椭圆 其测角和测距影响 半径相互垂直。,三、直角坐标放样 直角坐标放样：极坐标放样的一种特殊形式。其中，等于90度，A点由o点沿x轴量距c确定。,4.3 其他直接放样方法,一、角度交会法 放样元素：交会 角度或方向根 据待定点的坐标 （设计）和控制点 的坐标计算求得。 为提高精度，常采用三方向交会，产生示误三角形，取重心或将一角点投影到对应方向上以其垂足作为最后点位。 精密放样时，采用角差图解法，主要适用于动态和快速定位。,放样数据计算： 方向计算： 检核： 距离：已知点至测点中心的距离 编制放样数据表,现场放样 1）设站P1点，后视A（置度盘27000000） 转动至盘632605.8 1点方向 2）另站P2点，后视B（置度盘27000000） 转动至盘29633542 1点方向 3）另站B点，设轴线方向 三站在1位置得示误三角形。 其它非轴线交点垂直投到主轴方向上即为1点位。,二、角度交会法精度,点位误差：,精度分析 两角度交会放样：假设角度放样精度均为m，由角度放样所引起的点位放样误差分别为u、v，则放样点的最终点位精度为：,讨论交会图形问题,将： 代入M式： 当m、b定值时，则M取决于 Q表示图形对点位精度的影响。 讨论： 当一定时，M随1 ，2变化 取：,当1=2时，即对称交会时，M有极值。 ?极大 ？极小 对称交会时: 结论： 1）90度时，2为锐角，y”0，y极小，对称交会最有利； 2）=90度时，=45度，cos2 =0，y”=0，y=0，y无极值； 3）90度时，2为钝角，y”0，y极大，对称交会最不利；,二、距离交会法,距离误差对点位的影响： md2 pp u md1 pp v,如图，角度交会（左）与距离交会 （中）误差椭圆在精度匹配时， 长轴方向相差90度。在=90度时，两椭圆重合。（右图中实线为角度交会误差椭圆，虚线为距离交会误差椭圆） 精度匹配：,角度交会与距离交会比较,4.3 其他直接放样方法,三、自由设站定位法 用于快速确定待定点坐标； 通常采用边长测量来解算， 精度要求高时，可以边角同测，增加多余观测进行平差； 特点明显：提高精度、方便、灵活、工作量小；,4.4 归化法放样,归化法放样由直接放样得到初始点位（精度较低）精密测量计算归化改正数现场归化改正得到最终点位（精度符合要求） 一、归化法放样角度 1）直接放样角，定出p点； 2）测量BAP=，和AP距 离S； 3）计算角度差=-， 和归化量： 4）在AP垂直方向上归化出p点位置。,二、归化法放样点位,（一）角度交会归化法：1设计位置，1初步位置 1）放样初步点位任意方法。 2）精密测量 在初步点位1 上设标志，在P1、 B、P2上用经纬仪 测定出P11、B1、 P21方向角。 3）计算横向位移量 与设计方向角比较后得差值：、称为角差，用表示。,根据各点至1点（设计）的距离Si及 ，得位移： （横向位移） Si控制点至放样点间距离 因Si相对Si很小，认为 Si为垂直交会方向的一段 长度。由的正负得出 移位方向。 4）绘制归化图 由S1 、 S2 、 S3 绘原方向平行线。,5）实地归化改正： 用归化图上的P点对准实地上的临时点P位置旋转图纸，使图纸上三个已知方向上的任一方向对准相应的已知点将秒差图上的P点透刺在实地上即得到最终P点的精确位置。 反复测定。 由上述可知，其精度主要 取决于P点测定精度。,例：放样的角值 =872836”，初步测设的角 =BAP=872754，AP边长S=50m，角差为 = - =872754-872836”= -42 故P点的横向改正数为:,因角差为负值，应自P点起向角外量取0010m得到P点.,（二）距离交会归化法,1）放样初步点位任意方法。 2）精密测量 在初步点位1 上设标志，在P1、 B、P2上用测距仪 测定出P11、B1、 P21距离。 3）计算距离差 与设计距离比较后 得差值： Si。,4）实地归化改正,三、构网联测归化法放样 适用于需要严格位置的控制网点位置归化。 即先放样全部需要的控制网点初始位置全网数据观测控制网平差计算计算各点x,y差值实地按x,y方向进行归化改正得到归化后的严格点位。,4.5 方向线交会法及其精度分析,一、放样方法： 利用两条直线 相互垂直的方向线 相交定出放样点。 问题： A、A、B、B不能同时设站时，设临时测站点S， 定出b、b或a、a，S用逐次趋近法设定。,误差来源： 1）设置端点误差（起始数据误差） 2）设置方向线误差 3）标定c点误差,步骤： 设置方向线端点； 经纬仪安置在离放样点较远的端点上， 标定两方向线，在放样点周围，每一方向线上定出两点：a、b和c、d； 施工时，采用拉线方法得ab线和cd线的交点， 交点即为放样点的平面位置。,方向线交会法程序及误差来源,利用正倒镜投点法确定S点,仪器不存在误差时,仪器存在误差时,特殊情况下已经AO、BO距离时,实际操作时：AO距离不能精确确定，O点实际位置需要经过多次趋近；,步骤： 1）根据A、B两点的位置，将仪器大致安装在AB连线上，设在程 序O处，将仪器大致整平。 2）盘左瞄准A点，倒镜在B点附近定出B1点；盘右瞄准A点，倒镜在B点附近定出B2点；取B1、B2中点为B。 3）量取AO和B B，根据相似三角形原理，计算OO： 4）移动仪器至O位置，整平仪器。 5）重复2、3、4步，直至仪器位于方向线AB上。 6）当仪器位于方向线AB上后，再按方向线交会法进行放样。,误差来源： 架设仪器的误差 包括端点误差、目标偏心误差及瞄准误差。 按方向线交会法进行放样的误差 包括设置方向线端点的误差、目标偏心误差、瞄准误差。 标定误差,4.6 高程放样方法,高程放样方法 几何水准的方法 三角高程测量 在向高层建筑物和井下坑道放样高程时还要借助于钢尺和测绳来完成高程放样,4.6 高程放样方法,高程放样方法 几何水准的方法 应用几何水准测量方法放样高程时，首先应将高程控制点以必要的精度引测到施工区域，建立临时的水准点。临时水准点应相对固定，有利保存及便于放样。临时水准点的密度应保证只架设一次仪器就可以放样出所需要的高程。,高程放样 水准仪法 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,a,A,b,B,4.6 高程放样方法,高程放样 水准方法 A、B点间安置水准仪，精平后读取A尺读数为a 计算仪器视线高程：Hi=HA+ a B点标尺读数应为：b=Hi - HB 水准尺紧靠B点木桩上下移动，直到尺上读数为b时，沿尺底画一横线，此线为设计高程HB的位置,a,A,b,B,4.6 高程放样方法,高程放样 水准方法 标定放样点的方法很多，可根据工程要求及现有条件来定。例如：土石方工程一般是用木桩固定放样高程，或标定在柱顶，或用红线标定在木桩的侧面；混凝土工程一般是用油漆标定的混凝土墙壁或模板上；为了工作方便，有时在标志旁边注记高程。,4.6 高程放样方法,高程放样 水准仪法示例 已知水准点A的高程HA=24.376m，要测设某设计地坪标高HB=25.000m 测设过程： A、B间安置水准仪，A竖水准尺，B处设木桩 对水准尺A读数，为a=1.534m，则水平视线高： Hi=HA+a=24.376+1.534=25.910m B点应读数 b=Hi-HB=25.910-25.000=0.910m 调整B尺高度，至读数b=0.910时，沿尺底做标记即设计标高HB,高程放样 水准仪法倒尺法放样 当待放样的高程HB高于仪器视线时(如放样地铁隧道管顶标高时)，可以把尺底向上，即用“倒尺”法放样，这时，b=HB-(HA+a),4.6 高程放样方法,高程放样 高程传递放样 待测设点与已知点高差较大时,采用悬挂钢尺的方法进行测设,4.6 高程放样方法,高程放样 HA为A点已知高程，HB为B点待测设高程 钢尺悬挂在支架上，零端向下挂重物 在地面和待测设点位附近安置水准仪，分别读数a1、b1和a2 由于HB=HA+a-(b1-a2)-b2，则b2=HA+a-(b1-a2)-HB 测设：尺上读数为b2时，在尺底画出设计高程HB标志线,4.6 高程放样方法,高程放样 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，这时可用全站仪无仪器高作业法直接放样高程,4.6 高程放样方法,全站仪放样大高差,1）安置仪器。量取仪器高i及反射镜高l。 2）放样准备。将HA、HB（设计值）、仪高i和棱镜高l等输入存储器中。 3）高差放样。启动 放样模式，照准反射 镜，并观察显示高差 之差；指挥升降反射 镜高度，直至所显示 高差之差等于0为止。,全站仪无仪器高作业法放样高差,如图：A为后视一直高程点，B为放样点，l 为棱镜高，则 注意：全站仪放样高程点时，当距离D150m时，应考虑加入大气折光和地球曲率改正。,高程放样 全站仪垂直测高法 原理：在全站仪的视准轴处在铅直方向时，两点间高差是全站仪所测的距离与仪器高和常数之和,4.6 高程放样方法,高程放样 全站仪垂直测高法 安置全站仪，精确整平对中，在楼顶事先做一个水平框架，用于安置棱镜 调整全站仪的竖直角，使视准轴处在铅直方向上，测量全站仪中心到棱镜的距离并进行气象改正和常数改正，全站仪到点的高差为：,4.6 高程放样方法,高程放样 全站仪垂直测高法 将水准尺架设于已知高程为的水准点上，将全站仪的竖直角调整为0，视准轴处于水平状态，照准水准尺读数i，该读数i即为全站仪的仪器高 利用水准仪将点的高程引测到点B。B点高程为：,4.6 高程放样方法,GPS RTK放样 基准站、流动站 放样步骤 收集控制点资料 求测区转换参数 工程项目参数设置 野外作业 野外实施,4.6 高程放样方法,设计坡度放样 定义 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、管线等项工作中经常涉及该问题 地面A点的高程为HA AB间的水平距离为D 要求从A点沿AB方向测设 设计坡度为的直线AB。 在AB方向定出1、2、3、4、B各桩，使其各个桩顶连线的坡度等于。,4.7 设计坡度放样,设计坡度放样 水准仪测设方法 根据设计坡度和水平距离D计算出B点的高程： HB=HA-D 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。,4.7 设计坡度放样,设计坡度放样 水准仪测设方法 在A点安置水准仪，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。,4.7 设计坡度放样,设计坡度放样 经纬仪测设测设方法 在A点安置经纬仪，量取仪器高i 用望远镜照准B点水准尺，转动望远镜，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。,4.7 设计坡度放样,铅垂线放样 应用范围 高耸建筑或深入地下的建筑物 保证垂直度 放样方法 吊锤球线法 经纬仪法、光学铅垂仪法 激光铅垂仪法,4.8 铅垂线放样,铅垂线放样 吊锤球线法 锤球尖对准轴线标志，以锤球线为 准，在上一层楼面边缘处标记轴线位置。 检核：检查各轴线间的关系是否符合设计要求。 应用在建筑物层数较少（4层以下）的轴线投测。 精度差，稳定性差(易受风力影响)，操作费力。,地面标志,洞口十字架,4.8 铅垂线放样,铅垂线放样 经纬仪法 经纬仪+弯管目镜 高程建筑施工常用 光学铅垂仪法 1/300001/200000 激光铅垂仪法 1/30000,4.8 铅垂线放样,激光铅垂仪法 放样步骤 检查通视情况 安置仪器于轴线交点上，严 格对中整平(经纬仪垂直角为90)，,4.8 铅垂线放样,激光铅垂仪法 放样步骤 接通激光电源，打开激光器，施工层人员看到激光靶上的光斑后，通知仪器操作人员进行调焦，直到光斑直径在12mm左右时，标记出激光斑的中点。 将激光铅直仪依次水平转动90、180 、270，分别标记出光斑的中点。取四点组成的圆形的中点作为投测点。,4.8 铅垂线放样,钢结构施工放样校正 柱顶标高测量 钢柱的标高控制采用测量柱顶标高方法 按设计标高控制柱顶标高，保证整体设计高度 当层间柱高偏差接近限值时，通过加垫板垫高或切割衬板的方法，调整上一节钢柱的标高达到标高控制目的 采用水准仪和水准尺测定钢柱柱顶的标高,4.9 特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正 垂直度的经纬仪校正法 在柱身相互垂直的两方向用经纬仪照准钢柱顶侧面中心点，投影到柱底，投影点与柱底侧面中心点差值，为钢柱此方向垂直度的偏差值。 当视线不通时，可将经纬仪偏离其所在的轴线，但偏离的角度不应过大。 当绝对偏差超过规定时，通过导链进行校正。,4.9 特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正 垂直度的经纬仪校正法,4.9 特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正 垂直度的全站仪校正法 钢柱外形复杂，柱顶和柱底中心点无法比较，钢柱倾斜，利用全站仪校正钢柱的垂直度 在钢柱顶标志出四边中点，并计算中点的理论坐标。在柱顶中点粘贴激光反射片，观测得到构件空间位置的三维坐标，并与理论坐标比较，得出钢柱的轴线偏差，然后通过导链和千斤顶校正钢柱垂直度至规范允许范围内。,4.9特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正 垂直度的全站仪校正法,4.9 特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正,4.9 特殊的施工放样方法,钢结构施工放样校正,4.9 特殊的施工放样方法,常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 面积大、造型新颖、结构复杂,4.9 特殊的施工放样方法,常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆,4.9 特殊的施工放样方法,常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆,4.9 特殊的施工放样方法,常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 控制网布设，传递基准控制点和高程控制点 三维坐标放样,4.9 特殊的施工放样方法,常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆施工放样 一是在施工场地上定出钢结构主要受力构件的平面投影，用激光铅直仪将主要的点位（方向）投射到施工面上 二是搭设两到三个高出屋顶结构的观测平台，用全站仪三维坐标测量进行控制。先用激光铅直仪或经纬仪控制钢结构的概略位置。然后用全站仪控制其精确位置。在钢结构的节点上，粘贴反光标靶。根据坐标放样，计算实际坐标与安装位置的差值，进行安装过程的调控,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,顶管施工放样,4.9 特殊的施工放样方法,4.10 放样方法的选择,各种方法各有特点（已有分析），不能单一使用来解决所有放样问题。 选择的因素与顺序： 建筑物的特点和要求 控制点的分布与精度 放样方法的特点及精度 测量仪器（设备）特点及精度等。 要求： 不能临时考虑，应在进行施工控制网设计时，将放样方法作为其中的一项涉及内容总体考虑。,工程建筑物放样整体过程,a) 对于直角坐标法而言,它适用于各种类型与大小的建筑,也适用于各种不同的精度。例如,工业企业的建造、城市和市镇建筑物的放样,在工业场地上小型桥梁和小型小工建筑物的放样等。,常用方法比较,b) 极坐标法放样点位时,可采用直接丈量由极点到放样点的距离。适用于各种类型与大小的建筑。,c) 在大型工业企业施工场地上,当建筑物上的某些点离放样控制点很远,不可能直接丈量距离时,则用角度前方交会法进行放样较为有利。,4.10 放样方法的选择,d) 在工业企业的施工放样中,时常用方格网的形式作为施工控制网,控制点均位于边长为50m100m 的方格网顶点上。这样,对于距离较近的建筑物,可以用方向线交会法或直角坐标法来放样。,e) 施工的速度对于放样方法的选择,影响很大。如果建筑物很大,而且是一下子全面施工,则所采用的放样方法必须要保证从建筑物的外面来放样出建筑物的大小。在这种情况下,则采用角度前方交会法能较容易地从建筑物的外面放样所需的各点。,4.10 放样方法的选择,f ) 在施工全面开展的情况下,还可以这样做,即将建筑物的个别部分放样在设计的位置,在这个别部分上从外面标定一些辅助控制点,再由这些辅助控制点直接在建筑物上进行该建筑物其余部分的放样。不过这种放样程序,不是随时都可能的,而且应当很好地与总的施工计划相配合。,g) 施工阶段对放样方法的选择也起着相当大的作用。例如,在水中进行施工时,则起初的一个阶段显然是采用角度前方交会法或方向线交会法进行放样,其它方法是无法进行的。,4.10 放样方法的选择,h) 对于曲线形的大型建筑物的放样,通常采用角度前方交会法。只有连续形式的曲线形建筑物,例如,道路的路基、渠道、挡土墙等,才借助于曲线测设用表,用直角坐标法或其它的方法来放样。,另外， 测量人员的技术条件和施工测量部门所具有的仪器的精度,在一定程度上也影响着放样方法的选择。例如,当具有的仪器精度较低时,就不宜于用角度前方交会法来放样,而要选用其它的方法。同时,根据所用仪器的精度、观测方法及测量人员的技术条件、仔细的程度,各种放样方法