建筑场地施工测量方案设计与实施

1、建筑场地施工测量方案设计与实施武汉大学测绘学院本科生毕业论文摘 要在工作的两年生活中，主要根据南川安置房工程，成教中心文化传媒工程、及重庆市渝北区两路公租房工程的施工测量过程中对测量知识的论述和总结，本文主要通过前期的土石方平场工程到后期的竣工验收工程一个综合测量工程的论述。本文的目的就是使读者能够了解工程施工测量的当今的发展趋势，重点讲述的是施工测量的内容与方法、平整场地的方法与步骤，通过具体实践进行野外数据采集，分别采用了全站仪、经纬仪和水准仪进行场地整平，并且介绍了场地整平的几种基本方法。通过具体实例的研究，使我们了解到南方cass7.1场地整平方面快捷的应用。在没有全站仪的情况下，通过

2、经纬仪、水准仪采集到的数据，使用Excel表格编写一个小程序对其数据进行处理计算，再将其放样到实地，也是比较方便的。关键词：施工测量；场地整平；南方cass7.1；方格网法；等高线法；断面法 目 录摘要I第1章 绪论11.1 施工测量概述11.2 施工测量的特点11.3 施工测量的原则21.4 施工测量前的准备工作21.5 施工测量工作过程2第2章 施工测量的内容与方法42.1 平面控制网的测设42.1.1 施工坐标系与测图坐标系的转换42.1.2 建筑方格网52.1.3 建筑基线72.2 高程控制网的测设82.3施工放样的基本方法82.3.1 定位元素的测设82.3.2 平面点位的测设方法1

3、22.3.3 测设已知坡度线142.4 本章小结15第3章 平整场地的方法与步骤163.1 方格网法163.1.1 平整为水平场地163.1.2 将场地平整成倾斜平面193.2 等高线法203.3 断面法213.4 面积测定223.4.1 几何图形法233.4.2 坐标计算法233.4.3 透明方格法233.4.4 透明平行线法243.4.5 电子求积仪法243.5 本章小结25第4章 全站仪和经纬仪的实例及数据采集与整理264.1 用全站仪进行场地整平为平面264.2 用经纬仪、水准仪将场地平整平面294.3 将场地平整为一定坡度的倾斜场地314.4 用全站仪将场地整平为一定坡度的倾斜场地3

4、34.5本章小结37第五章 结论38致谢39参考文献40武汉大学测绘学院本科生毕业论文第1章 绪 论伴随着我国国民经济的发展，各式各样、用途各异的各种建筑已屡见不鲜，在这些建筑的建设过程中，无论是在其设计阶段，还是在其施工阶段，都需要测量人员的配合。在设计阶段,一般需要测绘1:2000或1:1000或1:500甚至1:200比例尺的地形图,以作为设计的底图；在施工阶段,测绘人员应根据设计要求及施工现场的实际情况,首先布设放样所需控制点,按设计图纸,进行建筑物轴线及可能需要的增加地基承载力的诸如挖孔桩、粉喷桩等各种桩位的放样。本文重点介绍施工测量中平整场地的实测方法与步骤，并且通过具体事例来演示

5、其过程。1.1 施工测量概述施工测量是把设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求以一定的精度测设在地面上，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序间的施工。施工测量贯穿于整个施工过程中。从场地平整、建筑物定位、基础施工，到建筑物构件的安装等，都需要进行施工测量，才能使建筑物、构筑物各部分的尺寸、位置符合设计要求。有些工程竣工后，为了便于维修和扩建，还必需测绘出竣工图。有些高大或特殊的建筑物建成后，还要定期进行变形观测，以便积累资料，掌握变形的规律，为今后建筑物的设计、维护和使用提供资料。1.2 施工测量的特点测绘地形图是将地面上的地物、地貌测绘在图纸上，而

6、施工放样则和它相反，是将设计图纸上的建筑物、构筑物按其设计位置测设到相应的地面上。测设精度的要求取决于建筑物或构筑物的大小、材料、用途和施工方法等因素。一般高层建筑物的测设精度应高于低层建筑物，钢结构厂房的测设精度应高于钢筋混凝土结构厂房，装配式建筑物的测设精度应高于非装配式建筑物。施工测量工作与工程质量及施工进度有着密切的联系。测量人员必须了解设计的内容、性质及其对测量工作的精度要求，熟悉图纸上的尺寸和高程数据，了解施工的全过程，并掌握施工现场的变动情况，使施工测量工作能够与施工密切配合。另外，施工现场工种多，交叉作业频繁，并有大量土、石方填挖，地面变动很大，又有动力机械的振动，因此各种测量

7、标志必须稳固埋设在不易破坏的位置。还应做到妥善保护，经常检查，如有破坏，应及时恢复。1.3 施工测量的原则施工现场上有各种建筑物、构筑物，且分布较广，往往又不是同时开工兴建。为了保证各个建筑物、构筑物在平面和高程位置都符合设计要求，互相连成统一的整体，施工测量和测绘地形图一样，也要遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网，然后以此为基础，测设出各个建筑物和构筑物的位置。施工测量的检核工作也很重要，必须采用各种不同的方法加强外业和内业的检核工作。1.4 施工测量前的准备工作在施工测量之前，应建立健全测量组织和检查制度，并核对设计图纸，检查总尺寸和分

8、尺寸是否一致，总平面图和大样详图尺寸是否一致，不符之处要向设计单位提出，进行修正。然后对施工现场进行实地踏勘，根据实际情况编制测设详图，计算测设数据。对施工测量所使用的仪器、工具应进行检验、校正，否则不能使用。工作中必须注意人身和仪器的安全，特别是在高空和危险地区进行测量时，必须采取防护措施。在勘测时期已建立有控制网，但是由于它是进行控制测量时建立的，未考虑施工的要求，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，由于平整场地控制点大多被破坏，因此在施工之前，建筑场地上要重新建立专门的施工控制网。1.5 施工测量工作过程施工测量是指把图纸上设计好的建（构）筑物位置（包括平面和高程位

9、置）在实地标定出来的工作，即按设计的要求将建（构）筑物各轴线的交点、道路中线、桥墩等点位标定在相应的地面上。这项工作又称为测设或放样。这些待测设的点位是根据控制点或已有建筑物特征点与待测设点之间的角度、距离和高差等几何关系，应用测绘仪器和工具标定出来的。施工测量贯穿于工程的全过程，其主要工作包括以下几个方面：1、施工前进行的测量工作(1)建立施工场地的施工测量控制网。(2)施工场地的平整测量。(3)建（构）筑物的定位与放线测量。2、施工期间进行的测量工作(1)配件安装时的定位测量，包括平面与高程测量。(2)施工中工程质量的检测工作，如垂直度、平整度等。(3)有关重要建（构）筑物的基础沉降观测。

10、(4)为编制竣工图所进行的测量工作。3、竣工后进行的测量工作(1)全面进行一次竣工图的测量。(2)全面检查工程质量的测量。(3)对重要建（构）筑物定期进行的变形观测。第2章 施工测量的内容与方法建筑施工测量必须遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则，因此在施工前，需要在建筑场地上建立统一的施工控制网。施工控制网主要用于建筑物的施工放样和变形监测。在勘测阶段所建立的测图控制网，在施工放样时仍可以使用，但勘测阶段所建立的控制网，主要是为满足测图的需要。这时建筑物的设计位置尚未确定，测图控制网无法考虑满足施工的测量要求，而且由于施工现场的施工，原来布置的测图控制点往往会被破坏或因建筑物的修建而

11、无法通视，因此在施工以前，应在建筑场地重新建立施工控制网，以供建筑物施工阶段和运行管理阶段使用。相对于测图控制网来说，施工控制网具有控制范围小、精度要求高、控制点密度大、使用频繁等特点。施工控制网分为平面控制网和高程控制网。2.1 平面控制网的测设施工控制网一般布设成正方形或矩形的网格，称为建筑方格网。当建筑物的结构比较简单时只需布设一条或几条基线作为平面控制，即建筑基线。当建筑物比较复杂时，可布设成导线。2.1.1 施工坐标系与测图坐标系的转换施工坐标系（也称建筑坐标系）是供建筑物施工放样时使用的直角坐标系，其坐图2.1 施工坐标系与测图坐标系的转换标轴与建筑物的主轴线一致或平行。当施工坐标

12、系与测量坐标系不一致时，两者之间需要进行坐标换算。如图2.1所示：设xoy为测量坐标系，为施工坐标系，为施工坐标系的原点在测量坐标系中的坐标，为施工坐标系的纵轴在测量坐标系中的方位角。设施工坐标系中点的坐标为（），则可按下式将其换算为测量坐标（）： （2.1）若已知p点的测量坐标，则可按下式将其换算为施工坐标。 (2.2)2.1.2 建筑方格网1、建筑方格网的设计 建筑方格网的布设方案应根据建筑物设计总平面图上的建（构）筑物、道路及各种管线的布设情况，并结合现场的地形情况拟定。设计时先选定建筑方格网的主轴线，后设计其他方格点。方格网可设计成正方形或矩形，当场区面积较大时，常分两级。首级可采用“

13、十”字形、“口”字形或“田”字形，然后再加密方格网（如图2.2所示）。当场区面积不大时，可布置成全面网。方格网布设时应考虑以下几点： (1)方格网的主轴线应布设在场区的中部，并与拟建主要建筑物的基本轴线平行。主轴线的定位点应不少于3个，有一个应是纵、横轴线的交点。图2.2 建筑方格网(2)方格网的边长一般为100200，并尽可能为50的整数倍，边长的相对精度一般为1/100001/20000。(3)纵横轴线要正交，交角为90°，纵、横轴线的长度以能控制整个建筑场地为度。 (4)方格网的边长应保证通视且便于测距和测角，放样后的主轴线点位应进行角度测量，检查直线度，测定交角的测角中误差，

14、不应超过，直线度的限差应在180°±以内。2、建筑方格网主轴线的测设 建筑方格网主轴线的点位是根据测图控制点来测设的。首先应将测图控制点的测量坐标换算成施工坐标。如图2.3所示，M1、M2、M3为测量控制点，A、O、B为主轴点。用坐标反算算出放样元素，然后用极坐标法放出三主点的概略位置、，并标定下来。图2.3 测量坐标与施工坐标换算由于存在误差，致使三点不在同一条直线上（如图2.4所示），因此在中间点安置经纬仪（或全站仪），精确测定角。如果它和180°之差不超过±，则认为此三点成一条直线；否则，应进行调整。调整时，各主轴线点应在A、O、B的垂线方向移动同

15、一改正值，使三点成一条直线。ab（180°）/2(a+b) (2.3)图2.4 换算误差图2.5 测设误差式（2.3）中，a为OA的长度，b为OB的长度。定好A、O、B三个主点后（如图2.5所示），将仪器安置在O点，瞄准A点，分别向左、右转90°，测设出另一主轴线COD，同样定出其概略位置和，再精确测出和，分别算出它们与90°之差和，并计算出改正值和，调整的位置。 (2.4)式中，是或的距离。C、D两点定出后，还应观测改正后的COD，它与180°之差也应在限差范围之内。然后精密丈量出OA、OB、OC、OD的距离，若超过限差，应进行调整，最后标出各点点位。

16、3、建筑方格网的详细测设主轴线测设好后，分别在主轴线端点上安置仪器，均以O点为起始方向，分别向左、右测设出90°角，这样就交会出田字形方格网点。为了进行校核，还要安置仪器于方格网点上，测量其角值是否为90°，并测量各相邻点间的距离，看它是否与设计边长相等，误差均应在允许范围之内。此后再以基本方格网点为基础，按测角交会或导线测量的方法加密方格网中其他各点。2.1.3 建筑基线 建筑基线是施工控制的基准线。通常建筑基线可布置成直线形、L字形、十字形和T字形（如图2.6所示）。建筑基线应靠近建筑物并与其主要轴线平行，建筑基线主点间应相互通视，边长为100400，基线点应不少于三个

17、，点位应便于保存。建筑基线的测设方法一般采用直角坐标法。基线点间距离与设计值相比较，其不符值不应大于1/10000，否则应进行必要的点位调整。图2.6 建筑基线的布设形式2.2 高程控制网的测设建筑场地上的高程控制采用水准网，一般布设成两级，首级为整个场地的高程基本控制，应布设成闭合路线，尽量与国家水准点联测，水准点应布设在不受施工影响、无振动、易于永久保存的地方，并埋设成永久性标志。以首级控制为基础，布设成闭合、附合水准路线的加密控制，加密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点，其点可埋设成临时标志，也可在方格网点桩面上中心点旁边设置一个突出的半球标志。在一般情况下，首级网采

18、用四等水准测量方法建立，而对连续生产的车间、下水管道或建筑物间高差关系要求严格的建筑场地上，则需采用三等水准测量的方法测定各水准点的高程。加密水准网根据测设精度的不同要求，可采用四等水准或图根水准的技术要求进行施测。2.3施工放样的基本方法2.3.1 定位元素的测设1、测设已知水平距离 （1）一般方法如图2.7，从已知点A沿已知方向用钢尺量出已知距离，得端点。为校核，同法再测设一次得点，若两点之差在限差内，则取两次端点的平均位置B作为终点位置。 如图2.7 一般方法测设水平距离图2.8 精确方法测设已知距离（2）精确方法当测设精度要求较高时，可采用如下方法。如图2.8，从已知点A沿给定方向AC

19、用钢尺量出已知距离D，得端点的概略位置。然后用精密量距方法往返丈量距离得，则点的改正值，最后根据D定出B点位置。D为正，向外量D；D为负，则向内D。如使用光电测距仪或全站仪，见图2.9，安置仪器于A点，瞄准已知方向，启动跟踪测量功能，沿此方向移动棱镜位置，使仪器显示距离略大于应测设的距离D，定出点。在点安置棱镜，测出竖角及斜距，计算出的水平距离，同样求得点位置的改正值。根据D的符号在实地用钢尺沿已知方向改正至B点。用测距仪放样距离，应进行加常数、乘常数和气象改正。图2.9 光电测距仪测设已知距离2、测设已知水平角（1）一般方法如图2.10，A为角顶点，AB为已知方向，为已知角值，欲在A点测设角

20、，定出该角的另一边AC，可采用正倒镜分中法。即在A点安置经纬仪，先用盘左照准B点，读取水平度盘读数L。转动照准部使度盘读数为（L+）值，在视线方向上定出点。然后用盘右重复上述操作，定出点。取连线的中点C，标定C点，得AC方向。检核时，用测回法测量BAC，若与值之差符合要求，则BAC为测设的角。图2.10 一般方法测设水平角（2）精确方法如图2.11，先用一般方法按已知角值测设出AC方向上的C点，然后对BAC进行多测回水平角观测，测得角值为，则=-。其垂距CC0应为CC0=AC·tan=AC·/从C点沿AC边垂线方向向外（>0）或向内（<0）量出垂距CC0，定出C

21、0点。BAC0为要测设的角；AC0即为测设角值设定的方向。检核时，再用测回法测出BAC0，其值与角值之差应小于限差。图2.11 精确方法测设水平角3、测设已知高程 如图2.12，已知水准点A的高程HA=49.358m，测设于B桩上的设计高程HB =50.450m。在水准点与B桩之间安置水准仪，在A点上的后视读数a=1.965m，按视线高法求得B桩上的前视读数为 =（49.358m+1.965m）-50.450m=0.873 （2.5）测设时，将水准尺沿B桩侧面上下移动，当前视读数b刚好为0.873m时，紧靠尺底在B桩上划一水平线，此线高程即为50.450m（在施工现场，如果以HB为施工的

22、77;0，则该线即为±0位置）。图2.12 测设已知高程当向深基坑内或较高的建筑物上测设已知高程时，还可悬挂钢尺进行高程上、下传递。如图2.13，欲在较深基坑内设置B桩，其高程HB为38.400m。已知水准点A的高程HA为46.235m，在基坑上架设吊杆，从杆顶悬挂一根零点在下端的钢尺，并挂一相当于钢尺检定时拉力的重锤。施测时，先在地面上安置水准仪，设后视读数a1=1.508m，钢尺上的前视读数b1=9.642m。然后将水准仪置于基坑内，后视钢尺读数a2=1.357m，前视B点应读水准尺读数b2为（由图上直接看出） =1.058m （2.6）图2.13 深基坑高程测设将水准尺沿坑壁上

23、下移动，当读数b2=1.058m时，紧贴尺底向坑壁水平钉入木桩，木桩顶面高程即为HB。当测设高程大于视线高程，如图2.14，向高建筑物B处测设时，可在该处悬吊钢尺，钢尺零端在上（倒尺）。前视读数时，上下移动钢尺，使水准仪前视读数恰为，则钢尺零分划线的高程即为所需测设的高程HB。图2.14 向高处测设高程2.3.2 平面点位的测设方法测设平面点位的常用方法有多种，采用哪种方法，应根据控制点分布、仪器设备、放样精度和现场条件等因素确定。图2.15 直角坐标法测设点的平面位置（单位：m）1、直角坐标法如图2.15，0A、0B是两条相互垂直的建筑基线，它与待测建筑物相应两轴线平行。根据图上1、3点坐标

24、，即可测设建筑物1、2、3、4点：在0点安置经纬仪，瞄准A点，由0点起沿视线方向测设距离40m定出a点。再向前测设距离80m定出b点。然后在a点安置经纬仪，瞄准A点，向左测设90°角，由a点沿视线方向测设25m，定出4点，再向前测设35m，定出1点。同法在b点定出3和2点。为检核点位是否正确，应检查各边长是否等于设计长度，四角是否等于90°，误差在允许范围内即可。图2.16 极坐标法测设点的平面位置2、极坐标法如图2.16，A、B为控制点，P为待定点，其坐标均为已知；根据坐标反算公式即可算出P点的测设数据；极距、极角。 （2.7）式（2.7）中：测设时，在A点安置经纬仪，以

25、B为后视方向测设角，定出AP方向，然后沿AP方向测设距离定出P点位置。3、角度交会法又称方向交会法，它适用于待定点离控制点较远或量距困难的地方。如图2.17，A、B、C为控制点，P为待定点，其坐标均为已知。根据坐标反算求出测设数据。测设时，在A、B两点同时安置经纬仪，分别测设出1和2角，定出AP、BP，两方向线交点即为P。为保证交会点的精度，还应从第三个控制点C测设角定出CP方向。由于测设角度的误差影响，三方向线将不交于一点，而形成一个示误三角形。当示误三角形的边长在限差内时，可取示误三角形的重心作为P点的位置。为了保证交会点的精度，应选择适当位置的控制点进行测设，以保证交会角在30°

26、;150°之间。图2.17 角度交会法测设点的平面位置图2.18 距离交会法测设点的平面位置4、距离交会法这种方法适用于待定点离控制点的距离不超过一整尺段长、地面平坦、便于量距的地方。如图2.18，A、B、C为控制点，1、2为待定点，其坐标均为已知。根据坐标可反算距离D1、D2、D3、D4。测设时，用钢尺分别从控制点A、B测设距离D1、D2，并使D1、D2交于一点，即为1点位置。同法以D3、D4交会出2点。最后应测量12长度，与设计长度比较作检核。5、自由设站法全站仪的广泛应用，给放样工作带来了很多方便。在两个以上已知点的情况下，置全站仪于任一未知点上，观测到已知点的距离、方向，即可

27、按最小二乘法求得测站点坐标，此法称自由设站法。在求得测站点坐标的同时也完成了测站定向，再根据测站点、已知点和放样点的坐标，采用极坐标法可测设各放样点。自由设站加极坐标法是实现施工放样测量一体化的主要方法。2.3.3 测设已知坡度线直线坡度i是直线两端点间的高差h与其水平距离D之比，即i=h/D。如图2.19，已知=50.512m，AB距离D=80.000m。如将AB测设为坡度i=-1%的直线，则B点的设计高程为：=50.512m-0.01×80.000m=49.712m然后按测设高程的方法，将HB测设到B桩上，即可使AB为i=-1%的坡度线。这时，如需在AB间测设同坡线的1、2、3桩

28、，可在A点安置水准仪，使一脚螺旋置于AB方向线上，量取仪器高i，在B点竖立标尺，旋转AB方向的脚螺旋，直至视线在标尺上的读数为i时，仪器视线即平行于坡度线。然后在中间1、2、3点打入木桩，木桩打至桩上标尺读数为i时为止，桩顶连线即为测设的坡度线。若测设坡度较大，可改用经纬仪进行测设。图2.19 测设已知坡度线2.4 本章小结本章主要讲述了施工控制网建立的一般原则，其重点是掌握施工放样的基本方法，目的是为以后场地整平中放样方格网做好基础。第3章 平整场地的方法与步骤土建工程开工前，需要进行“三通一平”,即要求做到“水通、电通、道路通”和“平整场地”。因施工场地的自然地貌常常是起伏不平的，不能满足

29、建设要求，如不先平整，施工机具、材料进场也不方便。而当工程接近收尾时，配合绿化还要进行一次场地平整。场地平整的概念：场地平整就是将高程不同的自然地面设计成水平地面或者具有一定坡度的倾斜地面，通过土石方量计算、面积计算等再将其放样到实地并用红布条标明填挖量，然后利用一定器械按照设计要求将其进行整平。场地平整测量的主要内容有：实测场地地形，按土方平衡原则进行竖向设计，最后进行现场放线作为施工依据。通常采用方格网法，等高线法，断面法等进行场地平整测量。3.1 方格网法方格网法适用于地形起伏不大的方圆地区，一般要求在填土和挖土的土石方基本平衡的条件下平整成水平场地，先求出水平场地的合理的设计高程，再以

30、此高程为基准计算各点的挖、填深度和挖、填方量。场地平整有两种情形，其一是平整为水平场地，其二是整理为倾斜面。3.1.1 平整为水平场地图3.1所示为某场地的地形图，假设要求将原地貌按照挖填平衡的原则改造成水平面，土方量的计算步骤如下：1、在地形图上绘制方格网方格网大小取决于地形的复杂程度、地形图比例尺的大小和土方计算的精度要求，一般地，方格边长为图上2cm。各方格顶点的高程用线性内插法求出，并注记在相应顶点的右上方，如图3.1所示。2、计算填、挖平衡的设计高程先将每一方格顶点的高程相加除以4，得到各方格的平均高程，再将每个方格的平均高程相加除以方格总数，就得到挖填平衡的设计高程，其计算公式为：

31、 （3.1）将图3.1中各方格顶点的高程代入式（3.1）中，即可计算出设计高程。在图3.1中内插出的等高线（图中虚线）即为挖填平衡的边界线。图3.1 平整为水平场地方格法土方计算3、计算挖、填高度将各方格顶点的高程减去设计高程即得其挖、填高度，其值注明在各方格顶点的右上方，如图3.1所示。4、计算挖、填土方量可按角点、边点、拐点和中点分别计算，计算公式1如下：角点：挖（填）高×1/4方格面积边点：挖（填）高×2/4方格面积拐点：挖（填）高×3/4方格面积中点：挖（填）高×4/4方格面积挖、填土方量的计算一般在表格中进行，使用Excel计算的填挖土方量,后

32、面我们会用实例作详细说明。5、计算总的填、挖方量将所有方格的填方量和挖方量分别求和，即得总的填、挖土石方量。如果设计高程H0是各方格的平均高程值，则最后计算出来的总填方量和总挖方量基本相等。用方格法计算场地填、挖土方量,为了使土方量计算更为准确一般分为四种形式,如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示,设相应地面方格边长为a ,±为第i方格点的填(-)、挖(+)高度。对照图3.2(a)、图3.2(b)、图3.2(c)和图3.2(d)四种形式,分别列出相应填(挖)土方量计算公式如下: （3.2）图3.2 方格角点填(挖)高度的四种形式上列式中:a2为方格相应地面正方形面积,为相应地面三

33、角形面积,为相应地面梯形面积,+号表示挖方,-号表示填方。由图3.2 (b)、(c)、(d)形式看出,这些方格的土方量计算属于既有填方又有挖方的方格,故在计算土方量前,应先确定此方格边上不填不挖点(零点),相应零点连线则为此方格中不填不挖线(零线),从而使填、挖土方量分开计算。方格边上零点的确定可按下列公式计算: （3.3）式中:d填(挖)为方格边上零点至填高角点(至挖深角点)的距离;h填(挖)为方格边上两个角点的填高值(挖深值);a为方格地面边长。3.1.2 将场地平整成倾斜平面对于地形复杂、大面积范围的建筑群,其场地平整应尽可能按地形条件平整为倾斜平面,这样既经济又利于排水。将原地形整理成

34、某一坡度的倾斜面，一般可根据挖、填平衡的原则，绘制出设计倾斜面的等高线。绘制这组等高线必备的条件是：等高距、平距、平行等高线的方向（或最大坡度线方向）以及高程的起算值。它们都是通过具体的设计要求直接或间接提供的。绘出倾斜面等高线后，通过内插即可求出每个方格角点的设计高程值。这样，便可以计算各方格网点的填、挖高度，并计算出每个方格的填、挖方量及总填、挖方量。但是，有时要求所设计的倾斜面必须包含某些不能改动的高程点（称设计倾斜面的控制高程点），例如已有道路的中线高程点，永久性或大型建筑物的外墙地坪高程等。如图3-3所示，设A，B，C三点为控制高程点，其地面高程分别为54.6，51.3和53.7。要

35、求将原地形整理成通过A，B，C三点的倾斜面，其土方量的计算步骤如下：1、确定设计等高线的平距过A，B两点作直线，用比例内插法在AB直线上求出高程为54，53，52各点的位置，也就是设计等高线应经过AB直线上的相应位置，如d，e，f，g，点。2、确定设计等高线的方向在AB直线上比例内插出一点k，使其高程等于C点的高程53.7。过kC连一直线，则kC方向就是设计等高线的方向。3、插绘设计倾斜面的等高线过d，e，f，g各点作kC的平行线（图3.3中的虚线），即为设计倾斜面的等高线。过设计等高线和原同高程的等高线交点的连线，如图中连接1，2，3，4，5等点，就可得到挖、填边界线。图中绘有短线的一侧为填

36、土区，另一侧为挖土区。4、计算挖、填土方量与前面的方法相同，首先在图上绘制方格网，并确定各方格顶点的挖深和填高量。不同之处是各方格顶点的设计高程是根据设计等高线内插求得的，并注记在方格顶点的右下方。其填高和挖深量仍注记在各顶点的左上方。挖方量和填方量的计算和前面的方法相同。图3.3 平整为倾斜面场地方格法土方计算23.2 等高线法如果地形起伏较大时，可以采用等高线法计算土石方量。但是，等高线法其存储数据量大，数据结构复杂和难以建立。首先从设计高程的等高线开始计算出各条等高线所包围的面积，然后将相邻等高线面积的平均值乘以等高距即得总的填挖方量。如图3.4，地形图的等高距为5m，要求平整场地后的设

37、计高程为492m。首先在地形图中内插出设计高程为492m的等高线（如图3.4中虚线），再求出492m、495m、500m三条等高线所围成的面积、，即可算出每层土石方的挖方量为=·（+）·3=·（+）·5=··3 （3.4）则，总的土石方挖方量为= =+ （3.5）图3.4 等高线法计算填挖方量3.3 断面法断面法是在施工场地范围内，利用地形图以一定间距绘出地形断面图，并在各个断面图上绘出平整场地后的设计高程线。然后，分别求出断面图上地面线与设计高程线所围成的面积，再计算相邻断面间的土石方量，求其和即为总土石方量。在地形起伏变化较大的地

38、区，或者如道路、管线等线状建设场地，则宜采用断面法来计算填挖土方量。图3.5 断面法场地整平如图3.5所示，ABCD是某建设场地的边界线，拟按设计高程85m对建设场地进行平整，现采用断面法计算填方和挖方的土方量。根据建筑场地边界线ABCD内的地形情况，每隔一定间距（图3.5为图上距离1cm）绘一垂直于场地左、右边界线AD、BC的断面图。图3.6为A-B、I-I的断面图。由于设计高程定为85m，在每个断面图上，凡低于85m的地面与85m设计等高线所围成的面积即为该断面的填方面积，如图3-6中，凡高于85m的地面与85m设计等高线所围成的面积即为该断面的挖方面积，如图3.6中的，。图3.6 断面的

39、挖方面积分别计算出每一断面的总填、挖土方面积后，然后将相邻两断面的总填（挖）土方面积相加后取平均值，再乘上相邻两断面间距L，即可计算出相邻两断面间的填、挖土方量。如在A-B断面与I-I断面间的填、挖土方量计算公式为：挖方：=·(+)×L填方： （3.6）式（3.6）中，相邻断面间的挖、填土方量；S断面处的挖方面积； 断面处的填方面积； L相邻断面间距。 用同样的方法可以分别计算出其他相邻断面间的填挖土方量。汇总后则可以计算出ABCD场地的总填方量和总挖方量。3.4 面积测定面积测量的方法很多，常用的有几何图形法、坐标计算法、透明方格法、透明平行线法和电子求积仪法。3.4.1

40、 几何图形法当欲求面积的边界为直线时，可以把该图形分解为若干个规则的几何图形，例如三角形、梯形或平行四边形等，如图 3.7。然后，量出这些图形的边长，这样就可以利用几何公式计算出每个图形的面积。最后，将所有图形的面积之和乘以该地形图比例尺分母的平方，即为所求面积。3.4.2 坐标计算法如果图形为任意多边形，并且，各顶点的坐标已知，则可以利用坐标计算法精确求算该图形的面积如图3-8，各顶点按照逆时针方向编号，则面积为。 图3.7 几何图形法测算面积 图3.8 坐标计算法测算面积 （3.7）式中，当i=1时，用代替；当i=n时，用代替。3.4.3 透明方格法对于不规则图形，可以采用图解法求算图形面

41、积。通常使用绘有单元图形的透明纸蒙在待测图形上，统计落在待测图形轮廓线以内的单元图形个数来量测面积。透明方格法通常是在透明纸上绘出边长为1mm的小方格，如图3.9(a)，每个方格的面积为1mm2，而所代表的实际面积则由地形图的比例尺决定。量测图上面积时，将透明方格纸固定在图纸上，先数出完整小方格数n1，再数出图形边缘不完整的小方格数n2。然后，按下式计算整个图形的实际面积 （3.8）式（3.8）中M为地形图比例尺分母；S的单位为m2。图3.9 透明纸法测算面积3.4.4 透明平行线法透明方格网法的缺点是数方格困难，为此，可以使用图9.16b透明平行线法。被测图形被平行线分割成若干个等高的长条，

42、每个长条的面积可以按照梯形公式计算。例如，图中绘有斜线的面积，其中间位置的虚线为上底加下底的平均值di，可以直接量出，而每个梯形的高均为 h，则其面积为: （3.9）3.4.5 电子求积仪法电子求积仪是一种用来测定任意形状图形面积的仪器，如图3.10。在地形图上求取图形面积时，先在求积仪的面板上设置地形图的比例尺和使用单位，再利用求积仪一端的跟踪透镜的十字中心点绕图形一周来求算面积。电子求积仪具有自动显示量测面积结果、储存测得的数据、计算周围边长、数据打印、边界自动闭合等功能，计算精度可以达到0.2% 。同时，具备各种计量单位，例如，公制、英制，有计算功能，当数据量溢出时会自动移位处理。由于采

43、用了RS-232接口，可以直接与计算机相连进图3.10 电子求积仪行数据管理和处理。为了保证量测面积的精度和可靠性，应将图纸平整地固定在图板或桌面上。当需要测量的面积较大，可以采取将大面积划分为若干块小面积的方法，分别求这些小面积，最后把量测结果加起来。也可以在待测的大面积内划出一个或若干个规则图形（四边形、三角形、圆等等），用解析法求算面积，剩下的边、角小块面积用求积仪求取。3.5 本章小结本章主要介绍了平整场地的方法与步骤以及土方量的计算、施工面积计算等，伴随着南方cass7.1软件的逐步完善也给测量工作的内业处理带来了极大的方便，尤其是使用cass7.1软件计算场地整平中土石方量以及面积

44、计算方便得更是叫人瞠目结舌，在下一章节里将有具体的实用。在计算土石方量上用Excel表格编一些小的程序也是比较方便的，本章对这些内容都做了较为详细的介绍。第4章 全站仪和经纬仪的实例及数据采集与整理4.1 用全站仪进行场地整平为平面对校园周边地区进行实地测量，主要采集高程点，其采集数据如表4.1：由表4.1的高程数据可以看出相互点之间的高差变化不大，所以采用方格网法进行场地整平。使用南方cass7.1软件进行场地整平，其步骤如下：将野外采集到的数据用数据线传输到cass7.1定的文件夹生成“ywsj.dat”文件。下一步分别点击 “绘图处理”下面的“展野外点点号”和“展高程点”，将“ywsj.

45、dat” 文件打开，这样就将野外采集到的数据成功地展绘到cass7.1软件里了，如图4.1所示图4.1 展野外点点号在下面命令符中输入“pline”用多段线绘制方格网边界。点击“工程应用”中“方格网法土方计算”，输入高程坐标数据文件“ywsj.dat”，选择土方计算边界线，输入方格宽度20m,然后点击“回车”，其中就电脑立刻就可以算出采集的数据中最小高程100.210m与最大高程102.080m（如图4-2）。当设计面是平面并且场地土方的总填、挖量相等时选择“3”数据文件，这样电脑就会自动生成（如图4.2）所示的数据，非常方便。图4.2 cass7.1解算最值高程电脑会自动合理的分配填、挖放量

46、，使得填方量等于挖方量等于零，总面积s=12701.9m2。当然cass7.1也有它的弊端，不能计算测区的最小土方量，不能自动生成设计高程，我觉得可以采用此方法来解决这个问题：表4.1 全站仪采集的野外数据点号坐标X坐标Y高程H1300664.817207756.908100.6802300675.469207733.100100.6303300723.332207757.353100.5004300702.746207749.644100.8005300694.987207741.273100.8606300724.195207696.985100.8107300740.274207723.

47、615100.6708300717.698207712.985100.7809300701.448207705.591100.80010300745.743207749.321100.75011300719.190207731.628100.85012300702.767207738.198100.78013300686.019207718.315100.86014300663.089207712.319100.87015300738.838207658.563100.61016300718.096207651.720100.21017300722.245207662.650100.72018

48、300717.342207669.811100.74019300702.258207690.729100.81020300680.824207758.777101.08021300744.301207666.859100.89022300717.906207710.995100.93023300663.833207687.985101.30024300690.346207676.335102.080首先假设一个设计高程，此高程最好在最小高程100.210m与最大高程102.080m之间，这里输入的是101.000m会自动生成如图所示的方格网，其中每个方格网的左上方的高程为顶点的实际高程，再利用

49、公式： （4.1）计算出场地平均高成H0（即为设计高程）利用公式：V=s×H0 （4.2）计算出填或挖的土石方量即可。算得此例的设计高程为H0=100.91m，总填方=1259.7m3, 总挖方=1259.5m3。根据此数据作出场区的土石方量平衡和土石方量调配方案。然后根据控制点，将设计的方格网点测设到实地上，并钉设桩志，标明填、挖图4.3 cass7.1方格网法土方量计算图4.4 cass7.1解算出的填挖方量高度。然后根据控制点，将设计的方格网点测设到实地上，并钉设桩标，标明填、挖高度。4.2 用经纬仪、水准仪将场地平整平面根据设计用经纬仪将场区布设成一定大小的方格网，用水准仪观

50、测方格网的顶点高程，然后用机械等机具平整至设计值即可。方格网的边长a=20m，其数据采集如表4.2：表4.2使用Excel计算挖、填土方量点号实际高 m所占方格面积m2挖深 m填高 m挖方量m3填方量m3A1（角）55.12100.001.17117.05A2（边）54.73200.000.78156.11A3（边）54.55200.000.60120.11A4（角）54.73100.000.7878.05B1（边）54.14200.000.1938.11B2（中）54.30400.000.35140.21B3（中）54.40400.000.45180.21B4（拐）54.60300.000.

51、65195.16B5（角）54.70100.000.7575.05C1（边）54.20200.000.2550.11C2（中）54.30400.000.35140.21C3（中）53.11400.000.84335.79C4（中）53.71400.000.2495.79C5（边）53.13200.000.82163.89D1（角）53.11100.000.8483.95D2（边）53.00200.000.95189.89D3（边）53.01200.000.94187.89D4（边）53.12200.000.83165.89D5（角）53.08100.000.8786.95求和4400.006.

52、336.331290.371310.05方格面积m2400.00设计高53.95A列为各方格顶点点号；B列为各方格顶点实际测得高程；C列为各方格顶点的所占方格的面积，一个方格网的面积为4002；D列挖深；E列为填高；F列挖方量；G列填方量。其中F2单元的计算公式为“C2*D2”； 挖深D=B2-$B$25; 填高E=$B$25-B2;设计高B25=SUM(B2:B20)/19;其中G2单元的计算公式为“C2*E2”。总挖方量计算结果放在E22单元，其计算公式为“SUM（F2：F21）”；总填方量计算结果放在G22单元，其计算公式为“SUM（G2：G21）”。由图3-2可知，总挖方量与总填方量之差为1290.371310.0519.683。填挖边界的计算，如图5.5所示。设计高程H0=53.95m，在方格的挖方点和填方点之间，必定有一个不填不挖的点，即填挖边界点或称“零点”。把相邻的零点连接起来就是填挖边界线或称“零位线”。零点和填挖边界线是计算填挖方量和施工的重要依据。“零点”的计算公式： （4.3）式（4.3）中，、角点至零点的距离；、相应角点的施工高度，均用绝对值；a方格网的边长。在计算填方量总和与挖方量总和时，两者应基本相等。但因为计算方量中多使用近似公式，所以两者可略有出入；如果相差较大时，说明计算中有错误，