《建筑工程测量》-第13章

13.1建筑施工测量概述１３.１.１建筑施工测量的定义各种工程建设，都要经过规划设计、建筑施工、经营管理等几个阶段，每一阶段都要进行有关的测量工作，在施工阶段所进行的测量工作，称为施工测量。施工测量（测设，俗称放样）是把图纸上设计好的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求拟定的精度测设到地面上，作为施工依据，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。下一页返回13.1建筑施工测量概述１３.１.２建筑施工测量的主要内容施工测量是直接为工程施工服务的，它既是施工的先导，又贯穿于整个施工过程。它的主要内容为：（１）施工场地平整测量。各项工程建设开工时，首先要进行场地平整。平整时可以利用勘测阶段所测绘的地形图来求场地的设计高程并估算土石方量（详见第１２．３节的内容）。如果没有可供利用的地形图或计算精度要求较高，也可采用方格水准测量的方法来计算土石方量。（２）建立施工控制网。施工测量也按照“从整体到局部”、“先控制后碎部”的原则进行。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述为了把规划设计的建（构）筑物准确地在实地标定出来，以及便于各项工作的平行施工，施工测量时要在施工场地建立平面控制网和高程控制网，作为建（构）筑物定位及细部测设的依据。（３）施工放样与安装测量。施工前，要按照设计要求，利用施工控制网把建（构）筑物和各种管线的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工依据；在施工过程中，要及时测设建（构）筑物的轴线和标高位置，并对构件和设备安装进行校准测量。（４）竣工测量。每道工序完成后，都要通过实地测量检查施工质量并进行验收，同时根据检测验收的记录整理竣工资料和编绘竣工图，为鉴定工程质量和日后维修与扩（改）建提供依据。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述（５）建（构）筑物的变形观测。对于高层建筑、大型厂房或其他重要建（构）筑物，在施工过程中及竣工后一段时间内，应进行变形观测，测定其在荷载作用下产生的平面位移和沉降量，以保证建筑物的安全使用，同时也为鉴定工程质量、验证设计和施工的合理性提供依据。１３.１.３建筑施工测量的特点施工测量具有如下特点：（１）施工测量是直接为工程施工服务的，它必须与施工组织计划相协调。测量人员应与设计、施工部门密切联系，了解设计内容、性质及对测量的精度要求，随时掌握工程进度及现场的变动，使测设精度与速度满足施工的需要。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述（２）施工现场各工序交叉作业，运输频繁，地面情况变动大，受各种施工机械振动影响，因此测量标志从形式、选点到埋设均应考虑便于使用、保管和检查，如标志在施工中被破坏，应及时恢复。（３）施工测量人员在施工现场工作，也应特别注意人员和仪器的安全。确定安放仪器的位置时，应确保下面牢固、上面无杂物掉下、周围无车辆干扰。进入施工现场，测量人员一定要佩戴安全帽，同时要保管好仪器、工具和施工图纸，避免丢失。现代建筑工程规模大，施工速度快，精度要求高，所以施工测量前应做好一系列准备工作，认真核算图纸上的尺寸、数据；检校好仪器、工具；编制详尽的施工测量计划和测设数据表。施工测量过程中，应采用不同方法加强外业、内业的校核工作，以确保施工测量质量。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述１３.１.４建筑施工测量的精度建筑物测设的精度可分两种：（１）测设整个建筑物（也就是测设建筑物的主要轴线）对周围原有建筑物或与设计建筑物之间相对位置的精度。（２）建筑物各部分对其主要轴线的测设精度。对于不同的建筑物或同一建筑物中的各个不同部分，这些精度要求并不一致。测设的精度主要取决于建筑物的大小、性质、用途、建材、施工方法等因素。１３.１.５建筑施工测量的坐标换算１．坐标系统上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述（１）施工坐标系。设计图纸中所有建（构）筑物的坐标都是建立在施工坐标系统中的。施工坐标系的坐标原点，通常建立在整个测区的西南角，使所有建（构）筑物的设计坐标都为正值，轴线通常与建筑物主轴线或主要道路管线平行或垂直，便于采用直角坐标法进行建筑物的放样。施工坐标系是一个独立的坐标系，也称为建筑坐标系，纵轴用A字母表示，横轴用B字母表示。（２）测量坐标系。在进行现场施工测量时，原有的施工控制点是建立在测量坐标系统中的，可能是２０００国家大地坐标系或测区独立平面直角坐标系，坐标原点位置虽有不同，但纵轴均指向正北方，用X表示；横轴指向正东方，用Y表示。施工坐标系和测量坐标系的位置关系可用图１３-１表示。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述２．坐标换算设计人员习惯于用独立坐标系进行设计。坐标原点通常选在工业场地以外的西南角上，这样场地范围内点的坐标都是正值。坐标轴平行或垂直于主轴线，因此同一矩形建筑物相邻两点间的长度可以方便地由坐标差求得，用西南角和东北角两个点的坐标就可确定矩形建筑物的位置和大小。同样，建筑物的间距也可由坐标差求得。这种便于设计的坐标系称为建筑坐标系或施工坐标系。放样要用到控制点，这些控制点或许已具有国家或城市系统的大地坐标。因施工坐标系与测量坐标系往往不一致，为了放样就必须把待放样点的施工坐标换算成大地坐标或者把控制点的大地坐标换算为施工坐标。总之，在施工测量过程中经常会遇到坐标换算工作。上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述如图１３-１所示，设（xp，yp）为犘点在测量坐标系内的坐标；（Ap，Bp）为犘点在施工坐标系内的坐标；（x′o、y′o）为施工坐标系的原点O′在测量坐标系内的坐标；α为施工坐标系的坐标纵轴A在测量坐标系的坐标方位角。则两个系统的坐标可按下式相互变换：或上一页下一页返回13.1建筑施工测量概述有时坐标值的数字较大，应用上述公式计算不便，此时，可用下列公式换算i、j两点之坐标差：或上一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作１３.２.１测设已知水平距离根据给定的直线起点和水平长度，沿已知方向确定出直线另一端点的测量工作，称为已知水平距离的测设。１．测设的一般方法按一般方法进行测设时，可由给定的起点，沿给出的方向直接用钢尺量取所测设的距离，且应进行往返丈量，丈量误差若在容许范围之内，则取平均值作为最后结果，从而确定出直线的另一端点。如测设的长度超过钢尺长度，则应分段测设。２．测设的精密方法当测设精度要求较高时，应按精密方法进行测设。此时，应对所测设的距离进行尺长改正、温度改正和倾斜改正。下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作１３.２.２测设已知水平角测设已知水平角就是根据一已知方向测设出另一方向，使它们的夹角等于给定的设计角值。按测设精度要求不同，分为一般方法和精确方法。１．一般方法如图１３-３所示，已知地面上OA方向，从OA向右测设水平角β，定出OB方向，步骤如下：（１）在O点安置经纬仪，以盘左位置瞄准A点，并使度盘读数为０°００′００″。上一页下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作（２）松开水平制动螺旋，旋转照准部，使度盘读数为β角值，在此方向上定出B′点。（３）倒镜成盘右位置，以同样方法测设β角，定出点B″，取B′、B″的中点B，则∠AOB就是要测设的角度。２．精确方法当测设精度要求较高时，可按如下步骤进行，如图１３-４所示。（１）先按一般方法测设出B′点。（２）用测回法对∠AOB′观测若干个测回（测回数根据要求的精度而定），求出其平均值β′，并计算出Δβ＝β－β′。上一页下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作（３）计算改正距离。４）自B′点沿OvB′的垂直方向量出距离BB′，定出B点，则∠AOB就是要测设的角度。量取改正距离时，若Δβ为正，则沿OB′的垂直方向向外量取；若Δβ为负，则沿垂直方向向内量取.１３.２.３测设已知高程已知高程的测设，是根据已知高程的水准点将设计高程在实地标定出来。上一页下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作当测设的高程与水准点之间的高差较大时，例如在深基坑内或在较高的楼层面上测设高程时，可以用悬挂的钢尺来代替水准尺。如图１３-６所示，为了要在楼层面上测设出设计高程HB，可在楼层上架设吊杆，杆顶吊一根零点向下的钢尺，尺子下端挂一重约１０ｋｇ的重锤。在地面和楼层面上各安置一台水准仪，设地面水准仪在已知水准点A点尺上读数为a1，在钢尺上读数为b1；楼层上安置的水准仪在钢尺上读数为a2，则B点尺上应有读数为由b2即可标出设计高程HB。上一页下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作按同样方法可在深基坑内测设出已知高程。如图１３-７所示，A是地面上的已知水准点，其高程为HA，将其传递到坑底的临时水准点B上，其测设方法如下。(1)在基坑边上搭支架，将鉴定过的钢尺悬挂在支架上，零点朝下，并在零点端挂一重锤，为减少摆动，重锤放入盛有水或废机油的桶内。（２）在地面和坑内各安置一台水准仪，地面水准仪读取水准尺和钢尺上的读数分别为a、b，坑内水准仪读取钢尺和水准尺上的读数分别为c、d。上一页下一页返回１３．２建筑施工测量的基本工作（３）根据A点的已知高程HA和利用水准仪读取到的读数a、b、c、d，计算出待测水准点B的高程为（４）犎B求出后，即可以水准点B作为已知的临时后视点，测设其他各点的设计高程。在建筑物设计、施工中，为了使设计高程与图纸上的竖向尺寸相配合，一般以建筑物底层（地面层）室内地坪高为标高±０．０００ｍ，称为±0.000标高。高程等于底层室内地坪高的水准点，称为±０．０００水准点。在底层室内地坪以上，设计标高为正；在底层室内地坪以下，设计标高为负，如基础、地下室等的设计标高均为负值。上一页返回１３．３测设点位的方法１３.３.１测设点的平面位置的方法点的测设，是建（构）筑物放样的基础。测设点的平面位置常用的方法有直角坐标法、极坐标法、角度交会法和距离交会法等，测设时应根据施工控制网的形式、控制点的分布以及现场地形情况与已有仪器设备条件进行选择。１．直角坐标法直角坐标法是建立在直角坐标原理基础上测设点位的一种方法。当建筑场地已建立有相互垂直的主轴线或建筑方格网时，一般采用此法。如图１３-８所示，A、B、C、D为建筑方格网或建筑基线控制点，１、２、３、４点为待测设建筑物轴线的交点，建筑方格网或建筑基线分别平行或垂直待测设建筑物的轴线。下一页返回１３．３测设点位的方法根据控制点的坐标和待测设点的坐标，可以计算出两者之间的坐标增量。下面以测设１、２点为例，说明测设方法。首先，计算出A点与１、２点之间的坐标增量，即测设１、２点平面位置时，在A点安置经纬仪，照准C点，沿此视线方向从A沿犆方向测设水平距离ΔyA１定出１′点。再安置经纬仪于１′点，盘左照准C点（或A点），转９０°给出视线方向，沿此方向分别测设出水平距离ΔxA１和Δx１２，定１、２两点。用同样的方法以盘右位置定出，再定出１、２两点，取１、２两点盘左和盘右的中点，即为所求点位置。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法采用同样的方法，可以测设３、４点的位置。检查时，可以在已测设的点上架设经纬仪，检测各个角度是否符合设计要求，并丈量各条边长。如果待测设点位的精度要求较高，可以利用精确方法测设水平距离和水平角。２．极坐标法极坐标法是根据控制点、水平角和水平距离测设点平面位置的方法。在控制点与测设点间便于使用钢尺量距的情况下，采用此法较为适宜；而利用测距仪或全站仪测设水平距离，则没有此项限制，且工作效率和精度都较高。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法３．角度交会法角度交会法是在两个控制点上分别安置经纬仪，根据相应的水平角测设出相应的方向，根据两个方向交会定出点位的一种方法。此法适用于测设点离控制点较远或量距有困难的情况。如图１３-１０所示，根据控制点A、B和测设点１、２的坐标，反算测设数据βA１、βA２、βB１和βB２的角值。将经纬仪安置在A点，瞄准B点，利用βA１、βA２角值按照盘左盘右分中法，定出A１、A２方向线，并在其方向线上的１、２两点附近分别打上两个木桩（俗称骑马桩），桩上钉小钉以表示此方向，并用细线拉紧。然后，在B点安置经纬仪，同法定出B１、B２方向线。根据A１和B１、A２和B２方向线，可以分别交出１、２两点，即为所求待测设点的位置。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法当然，也可以利用两台经纬仪分别在A、B两个控制点同时设站，测设出方向线后标定出１、２两点。检核时，可以采用丈量实地１、２两点之间的水平边长，并与１、２两点设计坐标反算出的水平边长进行比较。４．距离交会法距离交会法是从两个控制点利用两段已知距离进行交会定点的方法。当建筑场地平坦且便于量距时，用此法较为方便。如图13-11所示，A、B为控制点，１点为待测设点。首先，根据控制点和待测设点的坐标反算出测设数据DA和DB；然后，用钢尺从A、B两点分别测设两段水平距离DA和DB，其交点即为所求１点的位置。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法同样，２点的位置可以由附近的地形点P、Q交会得出。检核时，实地丈量１、２两点之间的水平距离，并与由１、２两点设计坐标反算出的水平距离进行比较。１３.３２测设点的高程位置的方法１．测设点的高程位置的方法详见１３．２．３节测设已知高程。２．测设设计坡度线在平整场地、铺设管道及修筑道路等工程中，经常需要在地面上测设设计坡度线。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法坡度线的测设是根据附近水准点的高程、设计坡度和坡度端点的设计高程，应用水准测量的方法将坡度线上各点的设计高程标定在地面上。常用两种方法：水平视线法和倾斜视线法。（１）水平视线法。指利用水准仪提供的一条水平视线，按高程测设方法，测设坡度线上各桩点的设计高程位置。如图１３-１２所示，BM5

是地面上已知水准点，其高程为HM，A、B为设计坡度线的两端点，其设计高程为HA和HB，直线AB的设计坡度为i（i为正，表示上坡；i为负，表示下坡），沿AB方向每隔距离d钉设一木桩，要求在A、B两点及中间每一个木桩上测设出坡度为i的坡度线。测设方法如下：上一页下一页返回１３．３测设点位的方法1)沿AB方向，按规定间距d钉设中间点１，２，３，…，n的木桩。２）按设计坡度i，计算钉设的中间各桩点的高程，H1＝HA＋di、H2＝HA＋２di、HB＝HA＋DABi等。３）将水准仪安置在水准点犕附近，读取后视读数犪，则水准仪视线高程Hi＝HV＋a。4)根据仪器视线高程Hi、A、B及中间各桩点的设计高程，按高程测设方法计算出各测设点上水准尺的应读前视读数：b应＝Hi－H没。５）将水准尺紧贴在需要测设高程的各木桩的侧面，上、下移动水准尺，当各自对应的水准尺上的读数为b应时，沿水准尺的底部在木桩上画一条水平横线，此横线即为各桩要测设的设计坡度线位置。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法（２）倾斜视线法。如图１３-１３所示，A、B为设计坡度线的两端点，其设计高程为HA和HB，直线AB的设计坡度为i，沿AB方向每隔距离d钉设一木桩，要求在A、B两点及中间每一个木桩上测设出坡度为i的坡度线。利用倾斜视线法，其测设方法如下。１）先用高程测设的方法，将A、B两点的设计高程测设在木桩上。２）将水准仪（坡度较大时，用经纬仪）安置在A点上，量取仪器高犾。仪器安置时，使一个脚螺旋位于AB连线的方向上，另外两个脚螺旋大致与AB连线的方向垂直。上一页下一页返回１３．３测设点位的方法３）在已测设好的B点木桩上竖立水准尺，转动AB方向上望远镜的脚螺旋，使B点水准尺上的读数恰好为仪器高l，此时水准仪（或经纬仪）的视线与设计坡度为i的坡度平行。４）依次在中间已钉设好的各木桩侧面竖立水准尺，并上下移动水准尺，使各点自望远镜视线读数均为仪器高l时，沿水准尺底部在木桩上画一水平横线，此横线即为各桩设计坡度线的位置。上一页返回１３．４圆曲线的测设１３.４.１圆曲线主点的测设１．圆曲线要素的计算如图１３-１４所示，圆曲线的半径为R，一般在测设前由路线规划设计确定。图中JD即路线“交点”的简称，是路线的转折点。α为路线的转角，指路线由一个方向转向另一个方向时，偏转后的方向与原方向之间的夹角，可由经纬仪测定；在半径R和转角α已知的前提下，圆曲线的测设元素可按下式计算。下一页返回１３．４圆曲线的测设２．圆曲线主点里程的计算为表示桩点至路线起点的里程，在道路工程中还需要根据交点JD的里程和以上曲线元素计算圆曲线主点的里程（桩号）。由图１３-１４可知：在上式的最后一步，若计算出的交点JD里程与实际相同，说明计算无误.上一页下一页返回１３．４圆曲线的测设３．圆曲线主点测设安置经纬仪于JD点上，望远镜照准后一方向线的交点或转点，量取切线长T，得曲线起点ZY，插一测钎。然后，丈量ZY至最近一个直线桩的距离，如两桩号之差等于这段距离或相差在容许范围内，即可用木桩在测钎处打下ZY桩，否则应查其原因，以保证点位的正确性。设置终点YZ时，将望远镜照准前一方向线的交点或转点，往返量取切线长犜，得曲线终点，打下YZ桩。最后，沿（１８０°-α）角的分角线方向量取E值得曲线中点，打下QZ桩。１３.４.２圆曲线碎部点的测设1．偏角法上一页下一页返回１３．４圆曲线的测设偏角法测设圆曲线细部点就是根据已测设至地面的三主点，以相邻两曲线点的长度与经纬仪的视线方向进行交会。如图１３-１５所示，曲线三主点已测设地面，在ZY点设置经纬仪，利用偏角（弦切角）δ１和弦长c1测设细部点１；根据测设偏角δ２得到ZY－２视线方向，与１、２点之间的整桩弦长c0进行交会得到２点，以此类推，可测设出其他细部点。