工程测量--施工放样基本方法课件.pptx

2022-5-111第十二章 施工放样基本方法 把设计图纸上的建筑物的平面位置和把设计图纸上的建筑物的平面位置和高程以高程以定的精度测设到地面上的测量定的精度测设到地面上的测量工作称为施工放样。工作称为施工放样。 原则：原则：“由整体到局部由整体到局部”、“先控制先控制后细部后细部”。 2022-5-112第十二章第十二章 施工放样基本方法施工放样基本方法 第一节第一节 工程控制网的布设工程控制网的布设第二节第二节 距离、水平角和高程的放样距离、水平角和高程的放样第三节第三节 平面位置放样平面位置放样 2022-5-113第一节第一节 工程控制网的布设述工程控制网的布设述一、工程控制网的特点一、工程控制网的特点 1.控制点精度要求高；控制点精度要求高； 2.控制点使用频繁；控制点使用频繁； 3.控制网投影到特定的平面；控制网投影到特定的平面； 4.采用独立的建筑坐标系。采用独立的建筑坐标系。 2022-5-114第一节第一节 工程控制网的布设述工程控制网的布设述 当施工控制网坐标系与建筑坐标系相联系时，应进行坐标换算，换当施工控制网坐标系与建筑坐标系相联系时，应进行坐标换算，换算方法如图算方法如图12-1所示。所示。 设设xoy为第一坐标系统，为第一坐标系统，xoy为第二坐标系统，则为第二坐标系统，则P点在两个坐标系统中点在两个坐标系统中的坐标分别为：的坐标分别为：图图12-1 坐标系的换算坐标系的换算 yxbayxcossinsincosbyaxyxcossinsincos式中：式中：a、b坐标平移量；坐标平移量； 坐标系旋转角。坐标系旋转角。（12-1）（12-2）2022-5-115第一节 工程控制网的布设述二、平面控制网的建立二、平面控制网的建立 大型工程的施工控制网一般分两级布设，以首级控制网点控制整大型工程的施工控制网一般分两级布设，以首级控制网点控制整体工程及与之相关的重要附属工程，以二级网对工程局部位置进行施体工程及与之相关的重要附属工程，以二级网对工程局部位置进行施工放样。工放样。 控制网点位的确定主要取决于其控制的范围和便于施工放样，此控制网点位的确定主要取决于其控制的范围和便于施工放样，此外，还应注意所选点位的通视、安全和施工干扰小等要求。另外，在外，还应注意所选点位的通视、安全和施工干扰小等要求。另外，在控制网选点前，应了解工程区域的地质情况，尽量将点位布设在稳固控制网选点前，应了解工程区域的地质情况，尽量将点位布设在稳固的区域，以保证点位的稳定性。的区域，以保证点位的稳定性。 大型工程常用的控制网点宜建造混凝土观测墩，并埋设强制归心大型工程常用的控制网点宜建造混凝土观测墩，并埋设强制归心设备。混凝土观测墩的基本构造见图设备。混凝土观测墩的基本构造见图12-2。 图图12-2 平面控制点观测墩结构平面控制点观测墩结构2022-5-116第一节 工程控制网的布设述二、平面控制网的建立二、平面控制网的建立 平面施工控制网的建立方法有多种，如三角网、导线网、平面施工控制网的建立方法有多种，如三角网、导线网、GPS网网等。等。 三角网布网：应考虑通视条件，且避免大于三角网布网：应考虑通视条件，且避免大于120的钝角和小于的钝角和小于30的锐角，以保证控制网有较好的图形强度。的锐角，以保证控制网有较好的图形强度。 GPS建网：应保证点位附近天空开阔，且没有电波辐射源和反射建网：应保证点位附近天空开阔，且没有电波辐射源和反射源。源。 图图12-3 芜湖大桥芜湖大桥GPS平面施工控制网平面施工控制网2022-5-117第一节 工程控制网的布设述三、建筑方格网三、建筑方格网 其最大优点是可采用直角坐标法进行细部点放样。其最大优点是可采用直角坐标法进行细部点放样。 极坐标法布网原理极坐标法布网原理：如图：如图12-4所示的建筑方格网主轴线所示的建筑方格网主轴线AOB，三点，三点通过极坐标法测设出其概略位置，由于误差的存在，这三点一般不在通过极坐标法测设出其概略位置，由于误差的存在，这三点一般不在一条直线上，因此，需要进行调整，使其严格在一直线上。在放样了一条直线上，因此，需要进行调整，使其严格在一直线上。在放样了主轴线主轴线AOB线后，仪器架于线后，仪器架于O点并转点并转90 即可定出即可定出C、D。 主轴线主轴线AOB、COD经调整后，便可加密经调整后，便可加密E、F、G、H各点。在各点。在A、C两点架设经纬仪，后视两点架设经纬仪，后视O点，分别测设点，分别测设90 角，两方向线之交点即为角，两方向线之交点即为E点。实量点。实量AE、CD边长进行检核。用同样方法可以交会边长进行检核。用同样方法可以交会F、H、G点。在点。在建立了建立了“田田”字形方格网后，还需以此加密字形方格网后，还需以此加密116各点，如：可在各点，如：可在C点点架设经纬仪照准架设经纬仪照准E点，按设计要求沿视线精密量距，即可定出点点，按设计要求沿视线精密量距，即可定出点1。 高精度归化法布网原理：高精度归化法布网原理：首先按直接法放样各方格点，再采用三角首先按直接法放样各方格点，再采用三角测量、导线测量、交会测量等方法，对方格网点进行精密测量，并进测量、导线测量、交会测量等方法，对方格网点进行精密测量，并进行平差处理，以精确计算出各点的实际坐标。将各点的实际坐标和设行平差处理，以精确计算出各点的实际坐标。将各点的实际坐标和设计坐标比较，求得各方格点的归化改正量，从而把各方格点归化到设计坐标比较，求得各方格点的归化改正量，从而把各方格点归化到设计位置。计位置。 图图12-4 建筑方格网建筑方格网 2022-5-118第一节 工程控制网的布设述四、高程控制网的建立四、高程控制网的建立 为高程放样建立的控制网称高程控制网，其主要作用是建立统一的高程基准为高程放样建立的控制网称高程控制网，其主要作用是建立统一的高程基准面，并为工程的细部放样和沉降监测服务。常用方法有：水准测量、三角高程面，并为工程的细部放样和沉降监测服务。常用方法有：水准测量、三角高程测量和测量和GPS测量等。测量等。 高程基准点应稳定可靠，且能长期保存。高程基准点应稳定可靠，且能长期保存。 高程控制网应采用该工程设计所采用的相同的高程系统，在收集已有高程高程控制网应采用该工程设计所采用的相同的高程系统，在收集已有高程控制资料时，应对资料的来源等进行认真的认证和复核。控制资料时，应对资料的来源等进行认真的认证和复核。 1m0.5m标志标志头橡胶环橡胶环芯管芯管套管套管3m粗砂砾层粗砂砾层图图12-5 钢管标结构图钢管标结构图2022-5-119第一节 工程控制网的布设述四、高程控制网的建立四、高程控制网的建立 水准测量是建立高程控制网的主要方法。在进行水准测量时，首先应根据工程的实水准测量是建立高程控制网的主要方法。在进行水准测量时，首先应根据工程的实际情况和需要，确定水准测量的精度等级，拟定水准测量的线路和作业方案。际情况和需要，确定水准测量的精度等级，拟定水准测量的线路和作业方案。 三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的，其精度一三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的，其精度一般低于水准测量。三角高程测量可采用单一路线、闭合环、结点网或高程网的形式布设般低于水准测量。三角高程测量可采用单一路线、闭合环、结点网或高程网的形式布设。 GPS测量。测量。GPS测量获得的观测量测量获得的观测量 (X,Y,Z)为世界坐标系为世界坐标系WGS-84椭球体上的空椭球体上的空间直角坐标，而我们常用的平面坐标系是北京间直角坐标，而我们常用的平面坐标系是北京54或西安或西安80坐标系，高程坐标系为正高坐坐标系，高程坐标系为正高坐标系，因此，数据处理的目的是将标系，因此，数据处理的目的是将WGS-84的空间坐标转换到当地参考系的平面坐标和的空间坐标转换到当地参考系的平面坐标和高程坐标，在这个处理过程中，要完成平差、转换、投影三个环节。目前常用的数据处高程坐标，在这个处理过程中，要完成平差、转换、投影三个环节。目前常用的数据处理方法有空间强制附合法、空间平差空间转换法等。理方法有空间强制附合法、空间平差空间转换法等。图图12-6 某水利工程高程施工控制网某水利工程高程施工控制网2022-5-1110第十二章 施工放样基本方法 第一节第一节 工程控制网的布设工程控制网的布设第二节第二节 距离、水平角和高程的放样距离、水平角和高程的放样第三节第三节 平面位置放样平面位置放样 2022-5-1111第二节 距离、水平角和高程的放样 一、水平距离的测设一、水平距离的测设 水平距离是指地面上两点之间的水平长度。测设水平距离是从地水平距离是指地面上两点之间的水平长度。测设水平距离是从地面上某一已知起点，沿某一已知方向，根据设计长度用钢尺、或激光面上某一已知起点，沿某一已知方向，根据设计长度用钢尺、或激光测距仪等工具，将另一端点测设到地面上。测距仪等工具，将另一端点测设到地面上。 测设水平距离的常用方法有两种，即往返测设法和归化测设法。测设水平距离的常用方法有两种，即往返测设法和归化测设法。 1往返测设法往返测设法 先在已知起点上沿标定方向，用钢尺等工具直接量取设计长度，先在已知起点上沿标定方向，用钢尺等工具直接量取设计长度，并在地面上临时标出其端点，这一过程称为往测。而后，从终点向起并在地面上临时标出其端点，这一过程称为往测。而后，从终点向起点再量取其长度，称为返测。往测长度与返测长度之差称为较差。放点再量取其长度，称为返测。往测长度与返测长度之差称为较差。放样的水平距离一般是根据控制点和待定点的坐标反算而得到，在用钢样的水平距离一般是根据控制点和待定点的坐标反算而得到，在用钢尺放样时，应考虑钢尺的尺长改正。尺放样时，应考虑钢尺的尺长改正。 2022-5-1112第二节 距离、水平角和高程的放样 一、水平距离的测设一、水平距离的测设 2归化测设法归化测设法 测设时，先确定欲测设距离的方向，并在该方向的起点上用钢尺量取设测设时，先确定欲测设距离的方向，并在该方向的起点上用钢尺量取设计长度，大致确定终点计长度，大致确定终点B的位置，作为临时点标定在地面上。而后反复丈量的位置，作为临时点标定在地面上。而后反复丈量多次，取其平均值作为多次，取其平均值作为S的精确值的精确值(参看图参看图12-7)。根据设计值。根据设计值S与实量值与实量值S计计算距离归化值：算距离归化值： (12-3) SSS 根据根据S的大小和符号，将的大小和符号，将B点移到点移到B点上，并在实地进行标定。点上，并在实地进行标定。 图图12-7 归化法测设水平距归化法测设水平距离离 3测距仪放样测距仪放样 采用激光测距仪或全站仪测设水平距离时，应备有带杆的反光棱镜，以便于在测采用激光测距仪或全站仪测设水平距离时，应备有带杆的反光棱镜，以便于在测设方向上前后移动。另外，放样时，可先在设方向上前后移动。另外，放样时，可先在AB方向线上，目估安置反光棱镜，用测方向线上，目估安置反光棱镜，用测距仪测出的水平距离设为距仪测出的水平距离设为S。若。若S与欲测设的距离与欲测设的距离S相差相差S ，则可前后移动反光棱，则可前后移动反光棱镜，直到测出的水平距离为镜，直到测出的水平距离为S为止。若测距仪有自动跟踪功能，可对反光棱镜进行跟为止。若测距仪有自动跟踪功能，可对反光棱镜进行跟踪，直到需测设的距离为止。踪，直到需测设的距离为止。2022-5-1113第二节 距离、水平角和高程的放样二、水平角的测设二、水平角的测设 测设水平角通常是在某一控制点上，根据某一已知方向及水平角的设计值测设水平角通常是在某一控制点上，根据某一已知方向及水平角的设计值，用仪器找出另一个方向，并在地面上标定出来。水平角的测设通常采用盘左，用仪器找出另一个方向，并在地面上标定出来。水平角的测设通常采用盘左盘右分中法和归化法两种。盘右分中法和归化法两种。 图图12-8 盘左盘右分中法盘左盘右分中法 1盘左盘右分中法盘左盘右分中法 如图如图12-8所示，先把经纬仪安置于所示，先把经纬仪安置于A点上，点上，用盘左瞄准用盘左瞄准P点并读数，接着将望远镜沿顺时针点并读数，接着将望远镜沿顺时针方向转过方向转过角，视准线指向角，视准线指向AB方向，随即将方向，随即将B点点标定在地面上。而后用盘右重新瞄准标定在地面上。而后用盘右重新瞄准P点，并用点，并用同样的方法将同样的方法将B点标定在地面上。最后取点标定在地面上。最后取B和和B”的中点作为的中点作为B点的最终位置，此时点的最终位置，此时pAB即为测即为测设到地面上的设到地面上的角。角。 优点：优点：测设水平角可以消除或减弱经纬仪的视准轴、水平轴和度盘偏心等测设水平角可以消除或减弱经纬仪的视准轴、水平轴和度盘偏心等仪器误差的影响，测设简单、速度快，但精度较低。仪器误差的影响，测设简单、速度快，但精度较低。2022-5-1114第二节 距离、水平角和高程的放样二、水平角的测设二、水平角的测设 图图12-9 归化法测设水平角归化法测设水平角 2归化测设法归化测设法 首先根据首先根据角的设计值初步测设得角的设计值初步测设得B点，用木点，用木桩临时将其标定在地面上。接着采用测回法精确桩临时将其标定在地面上。接着采用测回法精确测定测定角角(参见图参见图12-9)，并量取，并量取AB的水平距离的水平距离S。而后根据而后根据值与设计值值与设计值计算两者之差，并计算计算两者之差，并计算AB的垂距的垂距 由于由于值通常很小，所以值通常很小，所以 tanSeSe（12-4） 最后，沿最后，沿AB的垂线方向用钢尺精确量取水平距离的垂线方向用钢尺精确量取水平距离e，得，得B点，并用标志将它固定在点，并用标志将它固定在地面上。此时地面上。此时pAB即为测设到地面上的即为测设到地面上的角。式中的角。式中的称为角度归化值，称为角度归化值，e称为线性归称为线性归化值。化值。 归化测设法测设水平角的精度取决于归化测设法测设水平角的精度取决于角的测量精度和角的测量精度和e的测设精度。的测设精度。 2022-5-1115第二节 距离、水平角和高程的放样 三、高程放样三、高程放样 原理：设地面有已知水准点原理：设地面有已知水准点A，其高，其高程为程为HA；待定点；待定点B的设计高程的设计高程HB，要求在，要求在实地定出与该设计高程相应的水平线或待实地定出与该设计高程相应的水平线或待定点顶面。如图定点顶面。如图12-10所示，所示，a为水准点上为水准点上水准尺的读数，则待放样点水准尺上的读水准尺的读数，则待放样点水准尺上的读数数b可由下式算得：可由下式算得：BAHaHb)(图图12-10 水准仪高程放样水准仪高程放样 当放样的高程点与水准点之间的高差很大时，可以用悬挂钢尺代替水准尺，当放样的高程点与水准点之间的高差很大时，可以用悬挂钢尺代替水准尺，以放样设计高程。如图以放样设计高程。如图12-11所示，设地面放仪器时对所示，设地面放仪器时对A点尺上的读数为点尺上的读数为a1，对钢，对钢尺的读数为尺的读数为b1；在坑内放仪器时对钢尺读数为；在坑内放仪器时对钢尺读数为a2，则对，则对B点尺上的应有读数为点尺上的应有读数为b2。 由 HB-HA=hAB=(a1-b1)+(a2-b2),得： b2=a2+(a1-b1)-hAB （12-6） 用逐渐打入木桩或在木桩上划线的方法，使立在用逐渐打入木桩或在木桩上划线的方法，使立在B点的水准尺上读数为点的水准尺上读数为b2，这样，就可以使这样，就可以使B点的高程符合设计要求。点的高程符合设计要求。 (12-5) 2022-5-1116第二节 距离、水平角和高程的放样 图图12-11 高程传递高程传递 全站仪是目前施工放样中最常用的测量仪器，在施工放样时，如果全站仪是目前施工放样中最常用的测量仪器，在施工放样时，如果将全站仪的望远镜对准天顶，则测出的距离实际上就是两点的高差，将全站仪的望远镜对准天顶，则测出的距离实际上就是两点的高差，利用这个原理，可以实施高精度的高程传递。利用这个原理，可以实施高精度的高程传递。2022-5-1117第十二章 施工放样基本方法 第一节第一节 工程控制网的布设工程控制网的布设第二节第二节 距离、水平角和高程的放样距离、水平角和高程的放样第三节第三节 平面位置放样平面位置放样 2022-5-1118第三节 平面位置放样 点的平面位置的放样方法有：直角坐标法、极坐标法、角度交会法、距离交会法等点的平面位置的放样方法有：直角坐标法、极坐标法、角度交会法、距离交会法等。目前，由于全站仪和。目前，由于全站仪和GPS的普遍应用，在工程施工中，一般以全站仪坐标法放样和的普遍应用，在工程施工中，一般以全站仪坐标法放样和GPS（RTK）放样为主。）放样为主。 一、极坐标法放样一、极坐标法放样 如图如图12-12所示，所示，A、B为已知点，其坐标为为已知点，其坐标为 图图12-12 极坐标法放样极坐标法放样 BAyx ,BByx ,，测设水平角和水平距离即可得到测设水平角和水平距离即可得到P点的平面位置。点的平面位置。 测设测设P点的具体步骤如下：点的具体步骤如下： 1.计算测设数据计算测设数据S与与。根据坐标反算公式得：。根据坐标反算公式得：ABABABxxyytg1ApApApxxyytg1ApABApApApApxxyyScossin（12-7） 2.将经纬仪安置在将经纬仪安置在A点，对中、整平后照准点，对中、整平后照准B点，测设角度点，测设角度得得 Ap方向。方向。3.沿沿Ap方向测设长度方向测设长度S即得即得p点位置。点位置。2022-5-1119第三节 平面位置放样图图12-13 直角坐标法测设点位直角坐标法测设点位二、直角坐标法二、直角坐标法 如图如图12-13所示，已知某矩形控制网的所示，已知某矩形控制网的4个角点个角点A、B、C、D的坐标，现需测设建筑的坐标，现需测设建筑物角点物角点l，其步骤如下：，其步骤如下： 1计算测设数据，即计算计算测设数据，即计算B点与点与l点的坐点的坐标标 BBxxx11BByyy11（12-8） 2在在B点安置经纬仪，对中、整平后照准点安置经纬仪，对中、整平后照准C点，在点，在BC方向上测设长度方向上测设长度 ，得，得E点。点。 3经纬仪移至经纬仪移至E点，对中、整平后照准点，对中、整平后照准C点，测设角度点，测设角度90，得到，得到El方向，在此方向上方向，在此方向上测设长度测设长度 ，即得，即得l点。点。 用同样的方法可以测设出建筑物各角点用同样的方法可以测设出建筑物各角点2、3、4。最后检查。最后检查4个角是否等于个角是否等于90，各边边，各边边长是否等于设计边长，误差在允许范围内即可。长是否等于设计边长，误差在允许范围内即可。1By1Bx2022-5-1120第三节 平面位置放样三、全站仪坐标放样法三、全站仪坐标放样法 用全站仪放样点位，可事先输入气象元素即现场的温度和气压，用全站仪放样点位，可事先输入气象元素即现场的温度和气压，仪器会自动进行气象改正。如图仪器会自动进行气象改正。如图12-14所示，所示，O为测站点，为测站点，P为放样点为放样点，S为斜距，为斜距，Z为天顶距，为天顶距，为水平方向值，则为水平方向值，则P点相对测站点的三维点相对测站点的三维坐标为：坐标为： ZSHZSYZSXcossinsincossin图图12-14 坐标测量原理坐标测量原理 （12-9） 上述计算结果立即显示在全站仪的显示屏上，并可记录在袖珍计算机上述计算结果立即显示在全站仪的显示屏上，并可记录在袖珍计算机中。由于计算工作由仪器的计算程序自动完成，因而减少了人工计算出错中。由于计算工作由仪器的计算程序自动完成，因而减少了人工计算出错的机会，同时提高了速度。的机会，同时提高了速度。 2022-5-1121第三节 平面位置放样四、前方交会法放样四、前方交会法放样 如图如图12-15所示，所示，A、B为已知点，其坐标为为已知点，其坐标为 、 。P为待定点为待定点，其设计坐标为，其设计坐标为 ，则利用三个点的坐标可计算出两个放样水平角，则利用三个点的坐标可计算出两个放样水平角 、 。BAyx ,BByx ,ppyx ,图图12-15 前方交会法前方交会法 实际放样时，可分别在控制点实际放样时，可分别在控制点A、B安置经纬仪，并分别测设水平角安置经纬仪，并分别测设水平角 、 ，在，在P点点的概略位置标示放样出的方向线，则两条方向线的交点即为的概略位置标示放样出的方向线，则两条方向线的交点即为P点的位置。点的位置。 为提高测量精度和成果的可靠性，前方交会一般应在三个方向上进行。控制点的选为提高测量精度和成果的可靠性，前方交会一般应在三个方向上进行。控制点的选取应以交会角的大小而定，一般交会角应以接近取应以交会角的大小而定，一般交会角应以接近 为宜。为宜。 902022-5-1122第三节 平面位置放样图图12-16 距离交会法定点距离交会法定点五、距离交会法五、距离交会法 距离交会法是测设两段距离交会法是测设两段已知距离交出点的平面位置已知距离交出点的平面位置的方法。如图的方法。如图12-16所示，所示，A、B为已知点，其坐标为已知点，其坐标为为 、 。P为待定为待定点，其设计坐标为点，其设计坐标为 ，则利用三个点的坐标可计算则利用三个点的坐标可计算出两个放样的水平距离出两个放样的水平距离a、b。利用两把钢尺分别量距利用两把钢尺分别量距a和和b，则其交点即为待定点则其交点即为待定点P。BAyx ,BByx ,ppyx ,