第8章施工测量的基本工作

８．１施工测量概述工程施工阶段所进行的测量工作称为施工测量。施工测量和地形测量一样，也应遵循程序上“由整体到局部”，步骤上“先控制后碎部”，精度上“由高级至低级”的基本原则，即必须先进行总体的施工控制测量，再以此为依据进行建筑物主轴线和细部的施工放样。除施工控制测量、建筑物的放样而外，施工测量一般还包括建筑物结构构件和设备的安装测量、沉降、位移、倾斜等变形监测，以及施工完成后的竣工测量。8．2基本测设施工测量的实质就是依据测量控制点，将设计建筑物特征点的空间位置在实地测设出来，而点位的测设一般需要通过角度、距离或高程的测设得以实现。因此水平角测设、距离测设和高程(包括坡度)的测设为施工测量中的基本测设。８．２．１水平角测设水平角测设就是将设计所需的角度在实地标定出来。此时，一般首先需要有一已知边作为起始方向，然后使用经纬仪(或全站仪)在实地标出角度的终边方向。一、一、经纬仪测设水平角如图8-1()所示，要求自控制点、起始，设测＝（已知角值），常用的方法为盘左、盘右取平均法。即在点安置经纬仪，盘左，照准点，置水平度盘读数为，然后转动照准部，使水平度盘读数为角值，即可在其视线方向上标定点；倒转望远镜成盘右，照准点，读其平盘读数为，再转动照准部，使水平度盘读数为+，又可在其视线方向上标定点，由于仪器和测量误差的影响，、二点一般不重合，取其中点，即为所需的角。８．２．２水平距离测设水平距离测设就是将设计所需的长度在实地标定出来。一般需要从一已知点出发，沿指定方向量出已知距离，从而标定出该距离的另一端点。如图8-3()所示，设为已知点，需在地面方向上，将设计的水平距离测设出来。其方法是将钢尺的零点对准点，沿方向拉平钢尺，在尺上读数为处插下测钎或吊垂球，定出点，再重复测设2~3次，取其平均位置点，即得为测设距离。８．２．３８．２．３高程测设高程测设就是将设计所需的高程在实地标定出来。一般采用的仍是水准测量的方法。一、一、视线高程测设法如图8-4所示，为测设点的设计高程，安置水准仪，以水准点为后视，由其标aOAAOBOA00000BAaaBBBBAOBaAABDAABDBBBA~BBHA尺读数，得视线高程，则前视点标尺的读数应为=，然后在点木桩侧面上下移动标尺，直至水准仪视线在尺上截取的读数恰好等于，在木桩侧面沿尺底画一横线，即为点设计高程的位置。若此时点标尺的读数与前视应有读数相差较大时，应实测该木桩顶的高程，然后计算桩顶高程与设计高程的差值(若差值为负，相当于桩顶应上填的高度；反之相当于桩顶应下挖的深度)，在木桩上加以标注说明。二、二、上下高程传递法在需要测设建筑物上部的标高，或测设基坑底部的标高时，就需要进行上下高程的传递。高程传递一般是使用两架水准仪，再借助吊挂的钢尺，在上下部同时进行水准测量。图8-5()所示为将地面水准点的高程传递到基坑底面的临时水准点上。在坑边的支架上悬挂经过检定的钢尺，零点在下端，尺端挂有10kg重锤。在地面和坑内同时安置水准仪，分别对、二点上的标尺和钢尺读取读数、、、，则点高程为（8-2）测定后，即可再以为后视点，测设坑底其它待测高程点的设计高程。图8-5()所示为将地面水准点的高程传递到高层建筑物的各层楼板上，方法与上述相似，但可在吊挂钢尺长度允许的范围内，同时测定不同层面临时水准点的标高。其第层临时水准点的高程为(8-3)aaHHAIBbBIHHBbBBHBbBHaABAB1a1b2a2bB2211babaHHABBHBbAiiBdcbaHHiiABi测定后，即可再以为后视点，测设该层楼面上其它待测高程点的设计高程。８．２．４８．２．４坡度测设在道路、管线等工程中，往往需要测设路面或管道底部的设计坡度线。若设计坡度不大，可采用水准仪水平视线法；若设计坡度较大，可采用经纬仪倾斜视线法。一、一、水平视线法如图8-6所示，为设计坡度线的起始点，其设计高程为，欲向前测设设计坡度为的坡度线。自点起，每隔一定距离(如取＝10m)打一木桩。在点附近安置水准仪，读取点标尺读数，然后依次在各木桩(桩号1、2、3．．．)立尺，使各点自水准仪水平视线向下的读数分别为＝－(注意：设计坡度本身有正或负号)，在木桩侧面沿标尺底部标注红线，即为设计坡度线的所在位置。各桩红线位置的设计高程分别为(8-4)二、二、倾斜视线法如图8-7所示，由向点测设设计坡度为的坡度线。首先分别按设计坡度在、二点上测设出设计高程和（，为~的水平距离）的所在位置。在点安置经纬仪，在点立尺，转动经纬仪在方向上的脚螺旋，使点标尺的读数正好等于仪器高，此时经纬仪的视线即与设计坡度线相平行。依次在各木桩(桩号1、2、3．．．，间距均为)立尺，使各点自经纬仪倾斜视线向下的读数均为仪器高，在木桩侧面沿标尺底部标注红线，即为设计坡度线的所在位置。各桩红线位置的设计高程仍见(8-4)式。BiHiBAAHiAddAAajjbajdiiAjHHjdiABiiABAHBHiDHHABABABDABABABBljdl8．3点位测设８．３．１点位测设的常用方法一、直角坐标法――如图8-8所示，、、、为某施工方格网或建筑基线内相邻的角点，其坐标均已知，而１、２、３、４为某车间的特征点，其设计坐标也已知。以测设1点为例，首先计算１点相对点的纵、横坐标增量、：然后在点安置经纬仪，照准点，沿方向丈量定出点；再在点安置经纬仪，作之垂线，沿该垂线方向丈量，即可测设出1点的位置。二、交会法――在不宜到达的场地适于用交会法进行点位的测设。常用的交会法为角度交会，使用测距仪或全站仪也可采用距离交会。１．角度交会图8-9所示为水上建筑施工中的点位测设。采用角度交会法，首先计算交会角。根据控制点、Ｂ、的坐标和水上建筑点的设计坐标，通过坐标反算得方位角、和，再由控制点之间的已知方位角、(及其反方位角、)和方位角、和计算待测设的交会角值：、、、然后，即可在岸上控制点、Ｂ、同时安置经纬仪，分别测设交会角、(或)和，从而在水上建筑施工面板上分别得到三条指向点的方向线。该三条方向线一般会交出一个误差三角形。取内切圆的圆心作为点的测设位置。在进行角度测设时，为了消除仪器的误差，均应采用盘左、盘右取平均的方法，而在拟定测设方案时，应注意使交会角、不得小于或大于。ABCDB1Bx1ByBBxxx11BByyy11BCBC1ByEEBC1BxACPApBpCpABBCBACBApBpCpApAB1BABp1BpBC2CBCp2AC1122Pp1230120２．距离交会如图8-10所示，先根据控制点、Ｂ、的坐标和点的设计坐标计算待测设的交会距离：、、然后，即可在控制点、Ｂ、同时安置测距仪或全站仪，在施工面板上安置反射棱镜，分别测设距离、和，交出误差三角形，同样取其内切圆的圆心即为点的测设点位。三、极坐标法极坐标法就是测设一个水平角和一条水平距离即确定一个点位，对一般施工场地的点位测设均适用。如图8-11所示，以控制点为测站、控制点Ｂ为后视，测设建筑物的特征点。同样首先根据控制点坐标和点的设计坐标，反算方位角，再计算测设的水平角和水平距离，依据的公式为：然后在点安置经纬仪，以Ｂ点为零方向，测设水平角，定出点的方向，再沿方向线测设水平距离，即可定出的点位。需要注意的是在测设水平角时，总是先将后视零方向的平盘读数配置为，然后再转动照准部使读数等于，由于水平度盘的读数为顺时针刻划，所以角总是自零方向起，顺时针转向待测点位方向的角度，即其计算总是，如算得的角为负值，则应加上。８．３．３８．３．３不同坐标系统的坐标转换ACP22ApApApyxD22BpBpBpyxD22CpCpCpyxDACApDBpDCpDPAppABABABxxyy1tanApApApxxyy1tanABAp22)()(ApApyyxxdApApdp00000ABAp360依据控制点坐标和待测点坐标计算测设数据的前提是控制点坐标和待测点坐标必须属于同一坐标系统。常有的情况是控制点坐标由统一的测量系统测定，属于地方(或测量)坐标系，而待测点的坐标在建筑设计总图上确定，属于建筑(或设计)坐标系，这时就有必要首先进行坐标换算，将待测点的设计坐标化为测量坐标，方能用于依据控制点进行的点位测设。如图8-12所示，为建筑坐标系，设待测点在其中的设计坐标为，；方坐标系中的坐标为，(相当于建筑坐标系原点相对于地方坐标系原点的平移值)，建筑坐标系之纵坐标轴在地方坐标系中的方位角为(相当于建筑坐标系纵轴相对于地方坐标系纵轴的旋转角)，则将待测点的设计坐标化为测量坐标的换算公式为：(8-7)８．４变形监测８．４．１变形监测网的布设变形监测网一般可分三级布设。1．首级基准网―由变形监测的基准点组成。基准点一般埋设于施工区外或不受变形影响的稳固基岩、坚实地物上，应稳定可靠、长期保存。一个施工区域的基准网至少应设有2~3个基准点，构成闭合路线，精确测定它们的平面坐标或高程，以作为整个工程或施工区变形监测的依据。2．二级工作网―由每次观测时的工作点(直接作为位移观测的设站点，或作为沉降观测的始、终点)组成。工作点一般埋设于离观测点较近、地基比较稳定的地方，构成依附于基准点的闭合或附合路线，定期由基准点检测它们的坐标或高程。3．三级观测网―由变形观测点组成。观测点一般布置于建筑物或构筑物最能反映其变形特征的地方。如沉降观测点布置于建筑物四周的屋角、变形缝两侧、承重墙、柱子的基础BOAppApBOxOypsincosppOpBAxxcossinppOpBAyy处以及地质条件不良的位置(图8-13)，位移观测点一般沿建筑物的基础或基坑支护圈梁布置，有时为监测施工区邻近建筑物受影响的变形情况，也可将观测点设置于邻近建筑物的墙基或上部。每次观测时以工作网的工作点为依据，直接测量观测点的平面坐标或高程的变化。８．４．２变形监测的内容和方法建筑物或构筑物的变形监测主要包括沉降、位移、倾斜观测等内容。一、沉降观测沉降观测就是通过测定观测点的高程变化来反映建筑物的沉降状态及其沉降规律，使用的方法主要就是精密水准测量。每次观测时一般应首先依据基准点，检测工作点的高程。然后从工作点出发，将附近建筑物的沉降观测点尽可能连成较小的水准环线，测定它们的高程。二、位移观测位移观测就是通过测定观测点坐标的变化，来反映建筑物平面位置的移动状态和规律。在依据基准点定期检测工作点坐标的基础上。每次观测在工作点上设站，一般使用精密经纬仪或全站仪进行极坐标测量或交会测量，即可精确测定观测点坐标的变化量。三、倾斜观测倾斜观测就是通过测定建筑物倾斜度的变化，来反映建筑物竖向的倾斜状态和规律。测定建筑物倾斜的常用方法是通过在建筑物顶部悬吊垂球，或使用经纬仪进行投影，直接测量上部与下部之间的偏差值。如图8-20(a)所示，设、为高层建筑同一竖直线上之上、下二点，设高度差已知，根据点相对点的偏差值，即可计算建筑物的倾斜度：(8-9)烟囱、水塔等高大的圆形建筑，应用经纬仪在互相垂直的两个方向分别测其上、下部的偏差值和(图8-20(b))，从而算得顶部中心相对底部中心的偏差值(8-10）８．４．４变形监测的成果变形监测的成果主要包括各观测周期变形量及变形速率(即日均变形量)的计算，填写每期监测报表，以便即时对变形加以控制；至监测后期，将各观测点变形资料汇总，并绘制相应的曲线图表示变形量和时间及荷载量的关系等，以便对被测建筑物(构筑物)变形的状态和规律加以分析。图8-22所示为根据沉降观测成果表的数据即可绘制相应的沉降曲线图。ABhABaihaitan1a2a2221aaa８．５竣工测量工程竣工验收阶段，为了检验工程是否按照设计图纸施工，或施工中对设计进行了哪些变更，同时为工程运营后的管理、维护或改建、扩建提供依据，有必要进