施工放样方法和精度分析

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 AB2 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270 00 00 0 转动至盘63 26 05 8 1 点方向2 另站P2点 后视B 置度盘270 00 00 0 转动至盘296 33 54 2 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 umd1 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 87 28 36 初步测设的角 BAP 87 27 54 AP边长S 50m 角差为 87 27 54 87 28 36 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0 010m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BB 根据相似三角形原理 计算O O 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 aB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 910mB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D 150m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 GPSRTK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HAAB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 30000 1 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1 2mm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50m 100m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 各种放样方法之间的精度差别也是很