工学土木工程测量建筑施工测量

工学土木工程测量建筑施工测量

1. 了解建筑施工测量概述； 2. 熟悉施工测设的基本工作 ( 重点 ) ； 3. 掌握建筑场地施工控制测量的方法 ( 重点 ) ； 4. 掌握工业与民用建筑施工放样的方法 ( 难点 ) ； 5. 熟悉高层建筑垂直测量控制的方法； 6. 掌握建筑物变形观测的方法。 学习要点 第十章 建筑施工测量 §10-1 建筑施工测量概述 Ñ 主要指工程建设阶段的 施工测量 ( 施工放样、测设 ) 。 Ñ 基本任务： 建筑物轴线、标高的现场 放样定位 ； Ñ 要求： 设置轴线、标高的现场标志，满足所设计的 位置和精度要求。 一 . 建筑工程测量的基本任务和要求 二 . 施工测量的主要特点 Ñ 精度要求高 Ñ 责任重 ( 多复核 ) Ñ 配合施工，现场计算多 Ñ 施工控制网布置难度大 ( 通视，使用方便，点位保存 ) §10-2 施工测设的基本工作 一 . 设计长度的测设 二 . 设计角度的测设 三 . 设计平面点位的测设 四 . 设计高程的测设 五 . 设计坡度的测设 六 . 铅垂线的测设 施工测量的基本工作： Ñ 测设三个基本量： 水平距离 D 水平夹角 b 高 差 h 通过测设 D 、 b 来放样点的 平面位置 X 、 Y ； 通过测设 h 来放样点的高程 H 。 1. 钢尺法测设： 经纬仪定线； 钢尺测设 D AB ； 用大木桩标定 B 。 已有 ：起点 A 、和 AB 方向 已知 ：水平距离 D AB ( 设计已知 ) 定：终点 B 注： 测设精度要求较高时，考虑距离的 改正数，实际测设的距离为 (P173 例 ) ： D ¢ =D- D D k - D D t - D D h (10-2) 一 . 设计长度的测设 D AB D AB A B 2. 测距仪法测设 : 测距仪 反光棱镜 ◆ 在 A 安置测距仪 ( 或全站仪 ) ； 在 B 附近安置反光棱镜； ◆ 观测 AB 距离、调整棱镜位 置，直至与设计距离相等， 定 B 标志。 ● 测距仪观测斜距时，应读 竖直角，改正成平距； ● 全站仪直接读取平距。 已有 ： 测站 A 、后视方向 B 已知 ： 水平角数据 b ( 设计已知 ) 定： C 方向 C C C CC b 测站 A 后视 B 待定点 C 1. 一般方法放样 b 角 ( 经 纬仪正倒镜分中法 ) 。 C C C CC 二 . 设计角度的测设 —— 放样已知数据的水平角 2. 精确方法放样 b 角 ( 多测回修正法 ) ¥ 用 “ 正倒镜分中法 ” 测设 b 角 ( 实际得 b 1 、 C 1 ) ； ¥ 多测回观测 Ð BAC ，取平均得 b 1 ； ¥ 计算改正值 C 1 C ，修正得精确位置 C 。 例： 已知 AC 1 =85.00 米，设计值 b =36 ， 设测得 b 1 =35 59 ¢ 42 N ，计算 修正值 C 1 C 。 解： Db = b - b 1 =18 N C 1 C=85tan0 0 ¢ 18 N =0.0074m ≈7mm 得： 点位修正值为 7mm( 向外 ) 待定点 C 1 测站 A 后视 B b1 Db b C ° ° Ñ 现场至少有一条基线 ( 两个相互通视的已知点 ) 测设方法 测设数据 直角坐标法 角度 b ( 直角 ) 、 距离 D 极坐标法 角度 b 、距离 D 距离交会法 距离 D 1 、距离 D 2 角度交会法 角度 b 1 、角度 b 2 三 . 设计平面点位的测设 —— 将设计的平面点位测设到实地上。 72.000m( 检核 ) ( 一 ). 直角坐标法 ( 多用于建筑物轴线的放样 ) A B X M =600.000m Y M =700.000m X M =600.000m Y M =900.000m 建筑基线 Ñ 现场有控制基线，且待测设的轴线与基线平行。 待建房屋 ① ② A B X M =698.000m Y M =832.000m X M =650.000m Y M =760.000m 60.000m 68.000m 50.000m 48.000m 50.000m 48.000m ( 二 ). 极坐标法 1. 计算放样数据 A B (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) P (X P ,Y P ) 设计 2. 用经纬仪测设 b ，用钢尺测设 D ，得 P 点设计位置。 a AB =tg -1 Y B - Y A X B - X A a AP =tg -1 Y P - Y A X P - X A b = a AP - a AB D= Ö ( X P - X A ) ª +( Y P - Y A ) ª a AB a AP b D 例： 右图中 J 、 K 为已知导线点， P 为 某设计点位。按图中数据计算 在 J 点用极坐标法测设 P 点的放样 数据 b 、 D 。 K J P X K =746.202m Y K =456.588m X J =502.110m Y J =496.225m X P =450.000m Y P =560.000m b D 解： D X JP =X P -X J =-52.110 D Y JP =Y P -Y J =+63.775 D X JK =X K -X J =+244.092 D Y JK =Y K -Y J =- 39.637 ① D= 82.357m ② a JK =tg -1 =360 ° - 9 ° 13 ′ 25 ″ =350 ° 46 ′ 35 ″ -39.637 +244.092 b = a JP - a JK = 129°15′07″ - 350°46′35″ = 138 ° 28 ′ 32 ″ a JP =tg -1 =180 ° -50 ° 44 ′ 53 ″ =129 ° 15 ′ 07 ″ +63.775 -52.110 ( 三 ). 角度交会法 A B P (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) (X P ,Y P ) 设计 1. 计算 a AB 、 a AP 、 a BP ， 则： b 1 = a AP - a AB b 2 = a BP - a AB b 1 b 2 2. 在测站 A 测设 b 1 ，得 AP 方向； 在测站 B 测设 b 2 ，得 BP 方向， 相交得 P 点，定 P 点标志。 Ñ 测设时，通常先沿 AP 、 BP 的方向线打 “ 骑马桩 ” ， 然后交会出 P 点位置。 Ñ 注意交会角 30 ° < g < 150 ° g ( 四 ). 距离交会法 A B P (X A ,Y A ) (X B ,Y B ) (X P ,Y P ) 设计 1. 计算 D AP 、 D BP D AP D BP 2. 在测站 A 用钢尺测设 D 1 ； 在测站 B 用钢尺测设 D 2 ， 相交得 P 点，定 P 点标志 Ñ 通常待定点 P 离已知点 A 、 B 不超过一尺段，地 面平坦，便于钢尺作业。 1. 测设设计高程 已有 水准点 A 已知 B 点设计标高 H B 定 H B 标志 例： 已知水准点 A 的高程 H A =24.376m ，要测 设某设计地坪标高 H B =25.000m 。测设 过程如下： 在 A 、 B 间安置水准仪，在 A 竖水准尺，在 B 处设木桩； 对水准尺 A 读数，设为 a=1.534m ，则： 水平视线高 H i =H A +a=24.376+1.534=25.910m B 点应读数 b=H i -H B =25.910-25.000=0.910m H A =24.376 H B =25.000 大地水准面 A B (P306 图 11-10) a H i b 调整 B 尺高度，至 b=0.910 时，沿尺底做标记即设计标高 H B 。 四 . 设计高程的测设 2. 高程的传递放样 待测设高差大，用钢尺代替水准尺。 A B 钢尺 H A H B h AB b 1 a 1 b 2 a 2 ① ② ∵ h AB =H B -H A =(a 1 -b 1 )+(a 2 - b 2 ) b 2 =(a 1 -b 1 )+a 2 -h AB Ñ 同样方法也可向高处传递高程。 五 . 设计坡度的测设 道路、管道等施工中，须测设斜坡线，可用经 纬仪或水准仪进行测设。 i i 设计斜坡线 A B 当水准尺读数为 i 时，尺底位于设计斜坡线上。 i i i 六 . 铅垂线的测设 Ñ 挂垂球得铅垂线 精度差，稳定性差 ( 易受风力影响 ) ，操作费力。 Ñ 用专用仪器 —— 铅垂仪 投测铅垂线 能向上、下瞄出精确的铅垂视线 能向上、下投射出精确的铅垂激光束 ～ 1/30000 1/200000 生产厂 型号 铅垂线精度 日本 SOKKIA 公司 PD3 1/40000 瑞士 leica 公司 WILD NZL WILD NL WILD ZL 部分铅垂仪及型号： Ñ 特点 精度要求高； 采用建筑坐标系 ( 坐标轴方向与建筑群主轴线平行 或垂直 ) ； 各边相互平行或垂直，且为整数； 点位便于保存 ( 布置于设计的通道位置 ) ； 测设控制点，然后调整。 Ñ 优点 计算简单 —— 用加、减法计算直角坐标法放样数据 使用方便 —— 布置在待测设建筑物的就近位置 放样迅速 —— 用直角坐标法放样 一 . 施工平面控制 Ñ 为施工场地建立施工专用控制网 平面控制 建筑基线、建筑方格网 ( 平坦地区 ) 导线网、三角网 ( 山区或条件复杂地区 ) 高程控制 布设水准点 §10-3 建筑场地施工控制测量 ( 一 ) . 建筑基线 —— 建筑场地较小、简单时用。 1. 基本形式 至少三点，可作检核 2. 测设方法 (1). 根据建筑红线测设建筑基线 —— 平行推移法 1 2 3 建筑红线，由拨 地单位标定于现场 A B C d 1 d 1 d 2 d 2 根据 1 、 2 、 3 点平行推移得 A 、 B 、 C 。 调整 A 、 B 、 C 使 B 为直角， AB 、 BC 为整数。 一般精度要求： Ð ABC=90 ° ± 10 ″ AB 、 BC 相对误差 £ 1/10000 b D 根据 1 、 2 点坐标与 A 、 B 、 C 的设 计坐标反算放样数据 b i 、 D i 。 在测站 2 ，用极坐标法测 设 A 、 B 、 C 。 调整 A 、 B 、 C ，满足直角 和距离关系。 (2). 根据测量控制点测设建筑基线 1 2 A B C Ñ 根据导线点 1 、 2 ，测设建筑基线点 A 、 B 、 C 。 ( 二 ) . 建筑方格网 —— 大、中型建筑场地用。 1. 建筑方格网的布置 Ñ 主要特点 分级布置； 采用建筑坐标系； 考虑建筑群布局，边长取整数； 测设精度高，先测设，再归化； 点位须长期保存。 a Ñ 归化公式 ( 三 ) . 建筑坐标与施工坐标的换算 建筑坐标系： X C O C Y C 测量坐标系： XOY 建筑坐标系原点 的测量坐标： X O Y O X C 轴在测量坐标系 中的坐标方位角 a . Y C X C O C a Y O X O X P C Y P C X P Y P Y X O P 1. 建筑坐标换算成测量坐标 X P =X 0 +X P C cos a -Y P C sin a Y P =Y 0 +X P C sin a +Y P C cos a a a Y X O O C a Y O X O X P Y P Y C X C X P C Y P C P 例： 某建筑坐标系如下图， P 点在建筑坐标系中的坐 标为 P(40.000 ， 80.000) ，将其换算成测量坐标。 X P =X 0 +X P C cos a -Y P C sin a Y P =Y 0 +X P C sin a +Y P C cos a A O B P a 40.000 80.000 20 ° 30 ′ X 0 =1218.570 Y 0 =3054.600 解 ： 由坐标转换公式： P 点的测量坐标： X P =1218.570+80cos20 ° 30 ′ -40sin20 ° 30 ′ =1279.495 Y P =3054.600+80sin20 ° 30 ′ +40cos20 ° 30 ′ =3120.083 2. 测量坐标换算成建筑坐标 2. 测量坐标换算成建筑坐标 X P C = (X P -X 0 )cos a +(Y P -Y 0 )sin a Y P C =-(X P -X 0 )sin a +(Y P -Y 0 )cos a Y X O O C a Y O X O X P Y P Y C X C X P C Y P C a a P Ñ 预埋水准点，一个工地至少设 2~3 个点，定期校测； Ñ 点位稳固，便于保存，便于使用； Ñ 布设水准路线，引测新设水准点的高程。精度满足 施工要求。 二 . 高程施工控制网 §10-4 工业与民用建筑施工放样 一 . 民用建筑施工测量 建筑物定位 建筑物详细测设 轴线控制 基础施工测量 二 . 工业建筑施工测量 厂房控制网和柱列轴线测设 基础施工 建筑构件安装 一 . 民用建筑施工测量 1. 建筑物定位 2. 建筑物详细测设 3. 轴线控制 4. 基础施工测量 1. 建筑物的定位 测设建筑物外墙中心线交点，钉角桩。 A F 1 6 B C D E 2 3 4 5 P N Q M 根据规划道路红线进行建筑物定位 当设计建筑物靠近规划道路时，可根据规 划道路红线进行建筑物定位 已有 新建 (b) 直角 坐标法 根据与原有建筑物的关系测设 已有 新建 (a) 延长直线法 ◆ 考虑墙厚度 新建 (c) 平行线法 —— 根据建筑物主轴线测设各内墙 ( 承重墙 ) 轴线，钉中心桩。 A F 1 6 M N Q P B C D E 2 3 4 5 中心桩 2. 建筑物详细测设 —— 钉轴线控制桩或设置龙门板，保存轴线位置， 便于施工时恢复轴线。 图 11-25 龙门桩和龙门板 3. 建筑物轴线控制 —— 开挖基槽或开挖基坑，槽底或基坑底标高控制。 ◆ 确定开挖边线； ◆ 控制开挖深度； ◆ 基础结构施工的轴线控制。 水平桩 -1.000m -1.500m 4. 基础施工测量 二 . 工业建筑施工测量 1. 厂房控制网和柱列轴线测设 2. 基础施工 3. 建筑构件安装 根据建筑方格网测设厂房矩形控制网； ◆ 要求：直角误差 £± 10 ² ；距离误差 £ 1/10000 ◆ 大、中型厂房的矩形控制网可分二级布置。 1. 厂房矩形控制网和柱列轴线测设 沿厂房控制网钉柱列轴线桩； ◆ 大、中型厂房可沿矩形控制网钉 “ 距离指标桩 ” ， 然后根据距离指标桩钉柱列轴线桩。 杯型基础施工： 1. 基坑放样 —— 钉定位小木桩，画基坑开挖线； 2. 基坑抄平 —— 基坑的高程测设； 3. 基础模板定位。 定位小木桩 图 11-27 柱基础施工控制桩 图 11-28 杯型基础 2. 柱基础施工 厂房主要构件 ： 柱子、吊车梁、屋架、天窗架、屋面板，等。 构件按设计尺寸预制，安装时应达到一定精度。 图 11-29 预制厂房柱子的弹线 柱子安装测量 三个要求： a). 牛腿面标高等于其设计标高； b). 柱脚中心线与柱列中心线一致； c). 柱身垂直。 3. 建筑构件安装 注意事项： 图 11-30 柱子的竖直校正 ◆ 经纬仪检验校正，消除横轴误差； ◆ 经纬仪严格整平，竖轴铅垂； ◆ 柱子受较大温差会产生变形，应避免。 2. 吊车梁安装测量 (1). 牛腿面标高抄平 要求：标高误差 £± 5mm ( 修平或加垫块 ) (2). 吊车梁中心线投测 吊车轨道安装测量 (1). 将轨道轴线投测到吊 车梁顶面上； (2). 轨顶标高测量，调整 填块； (3). 轨距控制；轨距误差 £± 10mm 。 吊车梁安装测量 1. 高层建筑施工特点 2. 轴线控制点的垂直投影 3. 高程传递 §10-5 高层建筑垂直测量控制 桩基础，深基坑，现浇钢筋混凝土结构 ( 或 钢结构 ) ，垂直度控制。 ( 一 ). 基础施工测量 1. 轴线测设，设置轴线控制桩； 2. 桩位测设； 3. 基坑围护结构设计位置测设； 4. 基坑抄平，底板垫层放样； 5. 地下建筑轴线放样； 6. 至 ± 0 ，基础施工结束。 1. 高层建筑施工特点 ( 二 ). 轴线控制与轴线投测 建筑物矩形控制网布置在 ± 0 层面上，标志牢固、精 确。选择点位时，应参考设计图纸，考虑以下因素： ① 控制网各边应与建筑轴线平行； ② 相邻控制点应通视； ③ 控制点的铅垂线方向应避开横梁和主钢筋。 建筑物矩形控制网布置 ① 沿控制点铅垂线设预留孔 (20cm * 20cm ~ 30cm * 30cm) ； ② 用垂准仪向上投测控制点。 2. 平面控制点的垂直投测 1. 利用水准仪、钢尺传递高程。考虑尺长改正、温度改正。 2. 全站仪天顶测距法。 3. 高程传递 4. 建筑竣工总平面图编绘 由于施工误差和设计变更，使建筑及有关设施的施工位置与设计位置产生差异。竣工图全面、准确反映各建筑设施最后的实际位置，以利日后建 筑物的使用、管理和维修等。 建筑总平面图应边施工、边编绘，特别注意隐蔽工程的施工位置。 §10-6 建筑工程变形观测 建筑物的 变形 包括三个方面： 沉降、水平位移 和 倾斜 。由于建筑物的重量，使地基受荷载而扰动， 引起建筑物 沉降 ；由于横向力作用于建筑物地基， 使建筑物产生 水平位移 ；建筑物在平面上不均匀沉 降，使建筑物产生 倾斜 。此外，由于沉降与水平位 移的共同作用达到一定程度，使建筑物产生裂缝， 直至倒塌。 变形观测 就是用测量的手段，观测建筑物沉降、 水平位移和倾斜的变化量，并通过一定时间段的变 化量，确定建筑物的变形趋势，以利采取相应措施。 1. 高程基准点和沉降观测点的设置 ◆ 点位稳固，在沉降变形区以外； ◆ 不宜过远，通常一站能引测到观测点； ◆ 每个工地设置 2 ~ 3 个，以便检核； ◆ 一般需要与国家水准点联测，获得绝对高程； ◆ 冻土地区应埋深至冻土线以下 0.5 米处。 一 . 沉降观测 2. 沉降观测点的布置 ◆ 沉降点埋设图： ◆ 沉降点分布示意图： 2. 沉降观测点的布置 ● 一定密度、均匀分布在待观 测建筑物外围，能反映建筑 物整体沉降情形的位置。 ◆ 观测时间按工程进展具体确定。 ◆ 观测精度须使用 DS 1 级精密水准仪及铟钢 带精密水准尺，沉降数据报至 1mm ~ 0.1mm 。 ◆ 控制视线长度，一般不超过 100m 。 ◆ 测站位置相对固定，以尽量减少仪器 i 角的影响。 3. 沉降观测的时间、方法和精度要求 沉降观测成果内容 ◆ 基准点与沉降点的点位分布图； ◆ 沉降观测日报表 ( 当次观测结果 ) ； ◆ 沉降观测汇总表； ◆ 沉降曲线图； ◆ 沉降观测总结报告 ( 一个阶段观测全部结束 ) 。 沉降观测成果整理 ◆每次观测成果精度应符合要求。 ◆每次观测成果须及时上报 ( 上报 “ 本次沉降 ” 与 “ 累 计沉降 ” 数据 ) ，当沉降变化异常时，工程施工及时 采取措施。 4. 沉降观测的成果整理 沉降观测记录表 沉降图 ( 一 ). 基础倾斜观测 L B 1 B 2 D h i 倾斜度 i= —— D h L (10-7) 二 . 倾斜观测 ( 二 ). 上部倾斜观测 ● 通常采用直接观测法： ◆ 挂垂球法 ◆ 经纬仪 ( 全站仪 ) 垂直投影法。 ◆ 由于高度角较大，投影读数以盘左、盘右取平均； ◆ 观测位置过近时，可加装 直角目镜 ，以利观测高处。 ◆ 加测水平距离，可根据垂直角计算出观测高度 H 。 D H 倾斜度 i= — D H D a H H=Dtan a ( 一 ). 基准点上观测法 测定观测点的 角度变化 Db ，计 算位移量 D ： D =D — Db r ″ ◆ 瞄准测点的视线方向必须与测点的位移方向基本 　垂直。 ◆ 精度要求较高时，可在 A 点建立观测墩，以消除对 　中误差。 三 . 位移观测 b¢ b D D A B Db 位移前 位移后 ( 二 ). 位移点上观测法 以位移点 M 为 测站，观测对基准点 A 、 B 的水平角 变化 Db = b¢ - b ，从而计算位移量 D ： D b¢ b M M ¢ A B D 1 D 2 ◆ 位移点 M 与基准点 A 、 B 位于基本一直线上，且 M 点 位移方向垂直于 A 、 B 直线。