网球馆工程复杂建筑平面控制测量技术.doc

网球馆工程复杂建筑平面控制测量技术于玉贵 刘明 韩群林 蒋华 黄金其江苏中兴建设有限公司一分公司 摘 要 本文概要简述如何运用建立建筑测量控制方格网，采用极坐标法、偏角法及计算机辅助计算等各种测量方法，对网球馆工程大面积、多圆心、大半径复杂建筑平面控制测量放线的施工技术。 关键词 平面控制方格网 偏角法 全站仪1 工程概况 南京奥林匹克体育中心为第十届全国运动会主赛场，省政府重点工程，地处南京市河西新区，网球馆工程位于奥体中心的北侧，东邻游泳馆，南接主体育场，北面以一河之隔邻纬八路。工程由主决赛场、室内馆、准决赛场和室外训练场四部分组成，总建筑面积66531m2。其中主决赛场外形为折线形龟壳式，分内、外两道环，最大半径为53m；室内馆平面呈扇形，最大外弧半径为596.174米，室外训练场暂未施工。大面积、大半径、多半径、不同心、有圆弧、有折线、有斜线，平面形状十分复杂。网球馆工程平面示意图如图1。 图1 网球馆工程平面示意图2 测量方法的确定2.1 测量仪器及测量方法 根据网球馆工程独特的设计特点、质量和工地要求，并结合施工现场的实际情况，项目部研究编制了较为切实可行的施工测量方案，确定采用两台苏光J2经纬仪和日本索佳SET210电子全站仪，并以轴线法、布网法、方向观测法、极坐标法、偏角法等建立测区首级控制网（建筑方格网），坐标系统与奥体中心坐标系统一致。测量仪器均经检定合格。2.2 测量精度评定根据现行工程测量规范（GB50026-93）第7.2.4条和7.2.7条的技术要求，评定测量精度，由于网球馆工程的特殊性，确定工程精度要求为一级。 测角中误差5，测距中误差1/30000。 采用日本索佳SET210电子全站仪进行测放。全站仪测角精度为2，测距精度为：2mm+2PPmD。 PPm气象改正值，全站仪自动改正；D测距，J2经纬仪精度为2。 精度符合规范要求。3 平面控制方格网的建立3.1 平面控制方格方案确定 根据甲方提供的三个控制点，即主体育场中心点、主北一(即-AT2)点和AT8点来建立本工程平面控制方格网，方格网应沿建筑物的周边布设。按照工程规模、平面特点和现场实际，确定本控制方格网东西长为230m，南北宽为223m，并按主轴线分成四个区块，每个区块各有四个控制点。控制网由起测点W-AT2（主北1），待定点W-AT1、W-AT3、W-AT4、W-AT5、W-AT6、W-AT7和W-AT8共9个点构成，其中W-AT2和W-AT5坐标已知，其余各点坐标均经过计算确定，W-AT5为网球馆工程中心坐标点亦为主决赛场的圆心设计坐标（x=43327.268，y=23997.370）。方格网如图2示。图2 平面控制方格网示意图3.2 平面控制网主轴线测设：图2中AT8、主北1(W-AT2)和主体育场中心O三点坐标均已知，施测前，先利用极坐标法对三个控制点进行检测，确认该控制点无位移现象方可使用。将三点连线成三角形，通过检测，其三角形三个内角之和为1795957，测角误差为35、距离误差1/30000 满足精度要求，可以使用。设全站仪于W-AT2，后视主体育场中心点O，根据设计坐标计算好尺寸、角度，将全站仪顺时针转3595953，确定方向线，设三棱镜于O- W-AT2方向线上，强制对中，全站仪十字丝对准三棱镜十字丝进行水平测距（全站仪液晶屏上直接自动显示角度、水平距），将W-AT8定到地面上。定好W-AT8点后，用直线定点法直接测距定W-AT5点。南北主轴线上三点确定后，按图3方法进行校核。设全站仪于W-AT5点上，采用方向观测法，精确测出b的角度值，若b值与180之差5，则对W-AT2、W-AT5和W-AT8点位进行微调（注意，W-AT5点移动方向与W-AT2、W-AT8两点的移动方向相反），直至误差在容许范围内为止。图3 主轴线控制点校验图 当W-AT2、W-AT5、W-AT8三点定位后，设全站仪于W-AT5点，对准W-AT2点，顺时针转90角，根据主控点间的距离，准确标定出W-AT6点。再后视W-AT2点，顺时针转270，全站仪测距，标定出W-AT4点。同上校验方法，对东西主轴线上三点进行校验。3.3 矩形方格网测设 平面控制方格网两条主轴线确定后，分别设仪器于十字控制轴线的四个顶点，采用盘左、盘右测回法，准确地测设出矩形方格网其它控制点。设全站仪于W-AT2点，后视W-AT8点，角度归0，顺时针转90，设三棱镜强制对中测距，标定出点W-AT1；继续后视W-AT8点，顺时针转270，测距，标定出W-AT3点。同法，标定出W-AT7、W-AT8点。3.4 埋石 平面控制方格网的9个控制点，均在地面上埋设强制对中观测墩，观测墩为混凝土基座，基座面上埋置2020cm不锈钢板，钢板上刻十字，十字中心交叉点即为控制点，并对测量控制点加以有效围挡保护。4 特殊部位测量放线方法4.1 主决赛场圆环部位定位测量放线主决赛部位最大半径为53m，分为中间平台、内环和外环等几部分。在施工设计图上，主决赛场圆环部分仅标注圆心到折线的垂直距离及各放射轴线间20圆心角，四圈圆环的半径、折线长、弦长和折点坐标均需通过计算确定。 测量方法：如图4，架设全站仪于主决赛场中心W-AT5点上，对中、整平，后视W-AT2点，角度归零，顺时针转20角，根据计算好的半径尺寸三棱镜强制对中，全站仪自动测距，将圆环一顶点定位。全站仪不动在此轴线上，逐一定出内中外环各交点。同法，每转20确定一轴线，并定出轴线与折线的各交点。当仪器转至90、180、270、360时所放轴线必须与主控网W-AT6、W-AT8、W-AT4、W-AT2（起始点）重合，且每放测四条轴线须回视起测点，进行校核。（所有轴线定好后，用直线定线法进行轴线外移控制）。图4 主决赛场轴线布置图4.2 室内馆定位测量放线4.2.1 工程设计概况 室内馆位于主决赛场北侧并与主决赛场相连接，平面形状呈扇形，外弧最大半径达596.174米，主要部位设计范围为轴/轴，各轴之间的弧度角为1.32，总弧度为10.56，在施工现场无法确定圆心位置，定位放线工作相当困难，其轴线布置如图5示。图5 室內馆轴线布置图4.2.2 内业计算 鉴于室内馆工程半径超大，现场不能确定圆心位置，且工程方位与主决赛场主方位置不一致，图纸标注数据偏少等多方面复杂因素，因此，各轴线交点坐标及有关定位数据均须通过内业计算得出后，才能进行定位放线工作。 计算时，利用施工图给出的数据，1交N轴坐标、9交N轴坐标以及A至N轴各轴线间的尺寸，首先采用坐标计算，计算出19轴的直线（弦线）距离，后采用三角形有关计算原理计算出该圆的最大半径，根据圆心角以及计算出的弦长，取1/2弦长和1/2圆心角连线构成直角三角形，已知两角一边求斜长（斜长即为该圆的最大半径）。然后再根据坐标增量以及坐标方位角计算出各轴线交点的坐标。通过艰苦细致的内业计算，共计算出室内馆工程各项定位数据320多个，代表性的六个轴线交点坐标计算结果见表一（由于计算工作的复杂性，本文计算步骤未作详细介绍）。表一交点座标/X43444.35443432.23143415.23143402.07143390.82143375.046y23955.25024008.81524061.03823947.70923997.41524045.8754.2.3 测量方法：采用极坐标法和偏角法进行定位测设。4.2.3.1 极坐标法测量设主轴线交点设全站仪于W-AT2点，对中整平，后视W-AT1点，角度归零，在全站仪上直接输入测站坐标、后视点坐标及放样点坐标后，操作全站仪使之显示待定点方向角度，转动全站仪到该方向，设棱镜于全站仪方位线上，初测量定位在地面上打入100100木桩，在木桩上划出方位线，棱镜强制对中，全站仪精确测距，将轴线点位用小铁钉固定到木桩上。按此种方法逐一测定出室内馆主轴线各交点（四角及中间轴线交点）。4.2.3.2 偏角法测设其它各轴线交点室内馆工程各相邻轴间弧度角为1.32，且每轴间又分为三等分每等分弧度角为0.44，点多，量大，决定采用偏角法进行测设，根据几何原理，偏D应等于弧长l或弦长c所对圆心角的一半。经计算，每轴线间的弦长为13.735m（596.174m半径，1.32弧所对的弦）。首先设仪器于/上，精确对中、整平，后视/点，角度归零，将仪器顺时针转360-10.56/2+0.66=355.38(3552248)。确定方向，用检定过的钢卷尺，使用适当的拉力，由/点向轴沿仪器视线方向拉第一弦长13.735m（因距离较近，未使用全站仪测距），打一木桩，接着仪器定方向线于木桩上，然后精确地拉13.735m至木桩方向线上，木桩上钉小钉确定/点；然后继续转354336+0.66=356224确定/点方向，由/点沿仪器视线方向再拉13.735m，按上述方法精确定出/点。就这样依次测放出其它各点。需要注意的是，当测设至轴时，必须与所放主轴点重合且需回视起始点，这样第一减少误差，第二起到校核作用，由于偏角法测设弧线各点，所量距离为弦长而非弧长，因此，必须顾及弦弧差d，一般差值应小于10mm，故各轴线间1.32再分三等分进行加密测设。轴间部分弧弦差值列于表二。表二12轴间部分弧弦差表弧长（m）曲线半径R(m)596.174570.174553.22413.7353.03810-43.32010-43.52810-413.1362.65710-42.90510-43.08610-412.7452.43010-42.65010-42.81810-45 测量体会5.1通过以上科学的测量方法，运用先进的仪器，以及合理的测量方法，在测量放线小组共同努力下，确保了工程测量放线的顺利进行。经南京市青联技术工