第4章 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27000000）转动至盘632605.81点方向2）另站P2点，后视B（置度盘27000000）转动至盘296335421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”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1/300001/200000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,各种放样方法之间的精度差别也是很大的。,4.10放样方法的选择,从传统的放样方法发展到坐标放样方法，放样工序简化了，精度提高了，但是由于工地现场环境的复杂性，例如：堆料、不通视等因素的影响，降低了劳动效率，而且放样一个设计点往往需要来回移动目标，须23人参加操作。RTK技术是实时处理两个测站载波相位观测的差分方法，即是将基准站采集的载波相位传给用户接收机进行求差解算坐标。RTK技术的出现使施工放样有了突破性的发展，不但克服了传统放样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精度高、无须通视、现场给出精确坐标等优点、经现场检测、在距离参考站约3公里处，平面定位误差小于5cm，高程误差小于10cm。GPS接收机只要13min就能进入RTK工作状态，在此状态下1min内即可得到厘米级的点位精度。,作业：1、简述用角度交会法测设点位的测设方法并说明用角差图解法调整点位的过程。2、画图说明按规定坡度放样直线的放样过程。3、A、B为已知平面控制点，坐标分别为（1000.00，1000.00）、（1200.00，1100.00）,P点为设计点，P点的设计坐标为（1145.00,1135.00）。今以极坐标法放样P点，以A为测站点，B为后视点。试（1）计算放数据；（2）说明测设过程；（3）放样时用J6经纬仪测设水平角一测回，距离用标称精度为5mm+5ppmD的测距仪观测一测回，试分析放样点P的点位