施工平面控制測量

施工平面限制測量無論是城市限制網(wǎng)還是為測繪工程專用圖所建立的限制網(wǎng)，往往是從測圖方面考慮的，一般不適應施工測設的須要，且常有相當數(shù)量的限制點，在場地布置和平整中被毀掉，或因建筑物的修建成為互不通視的廢點。因此，在工程施工之前，一般在建筑場須要在原測圖限制網(wǎng)的基礎上，建立施工限制網(wǎng)，作為工程在施工和運行管理過程中測量的依據(jù)。（一）施工限制網(wǎng)的形式施工平面限制測量的任務是建立平面限制網(wǎng)。由于工程性質(zhì)、場地的大小和地形態(tài)況不同，建筑工程施工限制網(wǎng)也有不同形式。在面積不大的居住建筑小區(qū)中，常布置一條或幾條基準線組成的簡潔圖形，作為施工測量的平面限制，稱為建筑軸線或建筑基線；在一般大中型民用或工業(yè)建筑場地中，多采納方格網(wǎng)形式的限制網(wǎng)，稱為建筑方格網(wǎng)或建筑矩形網(wǎng)；在一些大型工業(yè)場地中，由于地形條件、工期緊迫或分期施工等緣由，不便于一次建立整個場地的建筑方格網(wǎng)時，可先在整個場區(qū)內(nèi)建立“一”字形或“＋”字形的中軸線系統(tǒng)，作為以后建立各局部方格網(wǎng)的依據(jù)；在沿江河或受地形限制的建筑場地中，則可建立多邊形導線作為施工限制；對于山區(qū)建筑場地，一般多依山傍谷分散建筑，則可充分利用原有測圖限制網(wǎng)作為施工放樣的依據(jù)?？傊┕は拗凭W(wǎng)的形式應與設計總平面圖的布局相一樣。關于各類建筑工程的施工限制網(wǎng)的精度，目前全國尚無統(tǒng)一規(guī)定。城市中的民用建筑工程，其相對精度約為1／5000，點位誤差約為±5cm（相當于二級導線的精度）。實踐說明這個精度是完全能夠滿意建筑物和與其相配套的區(qū)域管線及道路的定位要求的。關干工業(yè)建筑施工限制網(wǎng)的精度，依據(jù)“冶金工業(yè)建筑安裝工程施工測量規(guī)程”規(guī)定，其邊長相對精度為1／20000，它是從測定工業(yè)場地中皮帶通廊、各種工業(yè)管道等線狀建筑或構(gòu)筑物的要求提出的。但是工業(yè)建筑種類繁多，限制網(wǎng)精度應參照不同工程的有關規(guī)范確定，不能一概而論。（二）施工坐標系與測量坐標系的坐標變換設計人員習慣于用獨立坐標系進行設計。坐標原點通常選在工業(yè)場地以外的西南角上，這樣場地范圍內(nèi)點的坐標都是正值。坐標軸平行或垂直于主軸線，因此同一矩形建筑物相鄰兩點間的長度可以便利地由坐標差求得，用西南角和東北角兩個點的坐標就可確定矩形建筑物的位置和大小。同樣建筑物的間距也可由坐標差求得。這種便于設計的坐標系稱為建筑坐標系或施工坐標系。放樣要用到限制點，這些限制點或許已具有國家或城市系統(tǒng)的大地坐標。因施工坐標系與測量坐標系往往不一樣，為了放樣就必需把待放樣點的設計坐標換算成大地坐標或者把限制點的大地坐標換算為建筑坐標。總之，在施工測量過程中常常會遇到坐標換算工作。如圖10-1，設為P點在測量坐標系內(nèi)的坐標；為P點在施工坐標系內(nèi)的坐標；為施工坐標系的原點O′在測量坐標系內(nèi)的坐標；α為施工坐標系的坐標縱軸A在測量坐標系的坐標方位角。則兩個系統(tǒng)的坐標可按下式相互變換： （10-5）或 （10-6）式中和α可在總平面圖上查取。有時坐標值的數(shù)字較大，應用上述公式計算不便，此時，可用下列公式換算i、j兩點之坐標差： （10-7）或 （10-8）式中建筑方格網(wǎng)的建立施工限制網(wǎng)的建立工作應在施工打算初期進行，要力爭盡早完成以資主動。在整個施工過程中，備限制點的標記，常遭到碰動或損壞。因此，除樁點理設要堅固、地面標記明顯和設立護樁外，還要做好常常的檢測和維護工作。這里主要介紹建筑物軸線和建格網(wǎng)的測設工作。（一）建筑軸線的布置建筑軸線的布置主要依據(jù)建筑物的分布、場地的地形和原有限制點的狀況而定。軸線位置應接近且平行建筑物，以便采納直角坐標法進行放線。圖10-2是常用的幾種軸線形式：圖（l）中W-O-E是“一”字形建筑軸線；圖（2）N-O-E1-E2是“L”形建筑軸線；圖（3）中N-O-S與W-O-E構(gòu)成“十”字型建筑軸線，圖（4）中N1-O1-S1、N2-O2-S2與W-O1-O2構(gòu)成“艸”型建筑軸線。為了能長期保留，各軸線點位應避開地下管線施工位置，選在相互通視而又不受施工影響的地帶上，要埋設永久性的混凝土樁，樁基要在冰凍線以下，樁頂要低于該處場地設計標高0.1～0.2米，為了便于檢查點位是否變動，軸線點一般不少于3個。（一）建筑方格網(wǎng)的設計依據(jù)實際地形設計，使限制點位于測角、量距比較便利的地方，并使埋設標樁的高程與場地的設計標高不要相差許多。限制點便于保存，盡量避開土石方的影響。方格網(wǎng)的邊長一般為100~500m，亦可依據(jù)測設的對象而定；點的密度依據(jù)實際須要而定，相鄰方格網(wǎng)點之間應通視良好。方格網(wǎng)各交角應嚴格成90°。當場地面積較大時，應分兩級布網(wǎng)。首級可采納十字形、口字形或田字形，然后再加密方格網(wǎng)。若場地面積不大，則盡量布設成全面方格網(wǎng)。最好將高程限制點與平面限制點埋設在同一塊標石上。圖10-3為某建筑現(xiàn)場的標記圖，圖中心之“＋”表示方格點（平面限制點），其旁“○”（一般作為半球形）表示高程限制點。圖10-4為設計的建筑方格網(wǎng)，poq和mon為其主軸線，主軸線是指建設區(qū)域內(nèi)主要建筑物的軸線，或與原有的主要建筑物的軸線平行。o、p、q、m、n為主點。當主點設置后，即可以主點為依據(jù)測設其它各方格點。其它軸線夾角與90°之差，不應超過±20″；其它各格網(wǎng)邊長測設誤差不應于大于1/8000。在上述要求下，方格網(wǎng)圖形應盡可能簡潔，矩形形態(tài)大致相同，盡可能使多數(shù)方格邊在一條直線上，削減節(jié)點，盡量削減不規(guī)則的圖形。(二)建筑方格網(wǎng)的測設建筑方格網(wǎng)測設一般按主軸線點和軸線加密點分別測設的步驟進行。當場地上有兩個或多個主軸線時，可以分別建立方格網(wǎng)。但從測量觀點看來應聯(lián)成一個整體。求得兩個方格網(wǎng)坐標系之間的換算關系，從而確保相鄰方格網(wǎng)之間的聯(lián)系。建立方格網(wǎng)時，也必需考慮施工組織安排，假使工地上先修筑正式道路，則方格點宜設計在道路交叉口中心，并宜待交叉口的正式路面修成后再建立正式的精度較高的方格網(wǎng)。其點位用永久標石標定。若方格點設計在人行道上或綠化帶內(nèi)，應考慮到在該地帶埋設地下管線的影響。還必需留意不要讓施工用的臨時建筑物、施工機械、施工材料場等等蓋住了方格點或阻礙方格點間的通視。方格點主要是為是為施工建設服務的，所以應加強與施工人員的聯(lián)系，把方格點位置向施工人員交代清晰，使施工人員關切并愛護這些方格樁。1.場地主軸線的測設當場地只有一根主軸線（或一對相互垂直的主軸線）時，放樣主軸線的誤差將關系到整個建筑方格網(wǎng)相對于實地地形地物的位置是否正確，也即影響建筑物作為整體相對于地形位置是否正確?，F(xiàn)代工業(yè)企業(yè)在車間內(nèi)部諸機器設備之間要求相對位置很精確，有時只允許誤差為1毫米。在相鄰車間之間要求略低一些，通常為10厘米左右。即使有工藝流程聯(lián)系的相鄰車間之間位置誤差通常允許達幾厘米。至于整個企業(yè)相對于原有地物地形的關系對于新建廠礦說來允許誤差更大，可達幾分米。因此放樣新建廠主軸線所需的數(shù)據(jù)可以從地形圖上圖解取得。雖然放樣場地主軸線肯定位置的精度要求不高，但是肯定不允許產(chǎn)生粗差（錯誤），以免造成重大工程事故。為了確定主軸線的位置至少須要兩個點，但為了防止粗錯，一般要放樣3～5個點子來確定工業(yè)場地的主軸線，如圖10-5。場地主軸線放樣詳細步驟如下：（1）打算放樣數(shù)據(jù)可以從地形圖上量取待放樣軸線點的圖解坐標，再利用接近限制點的坐標計算放樣數(shù)據(jù)。也可以干脆從地形圖上量取極坐標法放樣所需的角值和距離。（2）利用限制點實地放樣軸線點通常應利用更高一級的限制點，采納任何一種點位測設方法來放樣軸線上的點。（3）檢測和歸化為了防止粗差，必需進行檢測，一般在中心點上測角。依據(jù)實測角與理論角（或）的差數(shù)來推斷放樣是否正確。有圖解的放樣數(shù)據(jù)會含有誤差，所以實測角必定不符合理論角。因此檢測角時的重要任務是確定區(qū)分正常誤差與粗差的界限，即確定實測角與理論角差數(shù)的限值。如何確定角差的限值呢？對此應從詳細條件動身進行分析，當放樣數(shù)據(jù)由圖解方法取得時，角差將主要由圖解數(shù)據(jù)的誤差所確定。如圖10-6，設圖解主軸線軸線點坐標的誤差為，軸線點的間距S，則軸線點圖解坐標誤差引起的角度誤差可用下式求得： （10-9）若取3倍中誤差作為區(qū)分誤差與錯誤的界限，則限差 （10-10）例：設在1：500地形圖上圖解量取放樣數(shù)據(jù)時，可認為=0.3毫米，折合實地=0.15米，又設=500米，則按（10-10）式可算得限差=±5′。也就時說，在上述例子中，實測角值與理論值之差數(shù)小于5′時，可認為軸線點放樣正確。再強調(diào)一下，雖然對主軸線放樣精度要求不高，但是決不玉版宣產(chǎn)生粗錯。例如打算放樣數(shù)據(jù)或詳細放樣工作中弄錯正負號，實地放樣時用錯已知點位……就可能使整個工地遠離設計位置。經(jīng)檢驗證明軸線點放樣無錯后，就可作歸化改正，使三點在始終線上。設如圖10-7所示，A、B、C三點都歸化一小段距離ε，分別移至A′、B′、C′。則ε值可按下式計算： （10-11）點位歸化以后還必需測角檢核，以防歸化出錯。2.放樣方格點放樣方格點的方法總的說來分兩種，干脆法和歸化法。在探討歸化之前，宜對干脆法有些了解。（1）干脆法干脆法放樣方格點的方法如圖10-8所示。設圖10-8（a）所示為已建立的十字形主軸。接著沿主軸精確量距，邊量距邊樣軸線上的方格點（圖10-8（b））。然后在兩軸之端點上放樣90°角，交會出四個角點（圖10-8（c））。再沿周邊精確量距，同時放樣周邊的方格點作為閉合差的配賦。直至已放樣的方格點圍成四個矩形成田字形。在矩形內(nèi)部的一些方格點用經(jīng)緯儀按方向線交會法求得（見圖10-8（d））。干脆法操作簡潔，但它要求方格網(wǎng)形態(tài)規(guī)整，場地上有良好的通視條件；但測角量距誤差積累產(chǎn)生閉合差時處理不便利。（2）歸化法用歸化法放樣方格點可避開上述缺點，詳細做法如下：放樣過渡點一種方法是用干脆法以比較低的精度放樣諸方格點（過渡點）。放樣過渡點時主要應考慮到接著要測量過渡點的坐標。因此要照看相鄰點間的通視條件，設站便利。有時過度點可以偏離設計位置數(shù)米甚至幾十米遠。例如工地上在建立方格網(wǎng)之前保存著大量測繪地形圖時留下別的圖根點，則可以干脆利用它們放樣出全部方格點的過度點位。著時不必先做主軸線的放樣。利用圖根點的放樣數(shù)據(jù)可以從圖上量取，也可以按圖根點坐標及方格點的設計坐標解析計算。例如地形較符合現(xiàn)狀，且有大量明顯地物點，則過渡點在實地的位置，可以憑它們與鄰近地物點的關系用距離交會法定出來。假如地物點足夠多，可在實地用目測估計距離和方位來找到設計方格點實地的大致位置。過渡點位用臨時樁標定，這些樁位要保存到埋好方格點的永久標石為止。測量過渡點的坐標為了求得一大批過度點的精確坐標，可以采納任何一種限制測量方法——三角、導線、交會法……也可以聯(lián)合應用幾種方法來測量。這主要取決于現(xiàn)場條件和測量的技術狀況。歸化算得過渡點的精確坐標（它們一般不等于這些方格點的設計坐標）后，要打算歸化數(shù)據(jù)，即計算各過渡點歸化值（），并到實地去歸化點位。這樣，在實地上就可得到歸化后的設計點位，并設置臨時樁。檢測歸化后的點子應當落在設計位置上，相鄰邊的夾角應當?shù)扔?0°或180°，為了削減檢測工作量，可以如圖10-9那樣跳點設站測角。檢測可以發(fā)覺工作中的差錯，必需仔細做好。假如發(fā)覺沒有錯誤，則檢測資料也可反映方格點放樣的精度。埋永久性標石求得正確的點位后要埋設永久性標石。通常在埋石前在點位旁設四個木樁，相對兩樁頂?shù)倪B線應當通過點位的中心，兩根十字連線可以精確地確定點位。這四個木樁俗稱騎馬樁。設好騎馬樁以后，再掘土，挖掉點位上的臨時標石。待永久性標石穩(wěn)定以后再利用騎馬樁在標石頂部精確設置標芯。(三)建筑方格網(wǎng)的加密當工業(yè)場地較大時，一下子測定全部方格點工作量太大，這時可以先測定方格邊較稀疏格網(wǎng)的點子，然后在這些稀疏點子的限制下，逐步加密方格點。一般常用的方向線交會法或后方交會歸化法來加密方格點。當用方向線交會法加密時，儀器架于、、…點上（圖10-10a），兩條對角線方向相交即得一個加密方格點。從而可得、、…等點，然后在小方格內(nèi)再用兩對角線方向交會加密1，2，3…等方格點，這樣就可以把方格點加密約一倍（方格邊長縮小一倍）。當用后方交會歸化法加密時（見圖10-10b），儀器架于待加密的點上（如、…），視察方格四角的方向值，從而可求得測站點偏離設計位置的值。歸化后即可求得加密點的正確位置，由于、、…位置已歸化好，所以用后方交會歸化法加密時，相應的數(shù)據(jù)計算工作比較簡潔。橋梁限制網(wǎng)的測設1．限制網(wǎng)的布設常用的橋梁限制網(wǎng)多采納三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)或混合網(wǎng)。圖形如圖10-11所示，10-11（1）為雙限制形；圖10-11（2）為大地四邊形；圖10-11（3）為雙大地四邊形，用以提高橋梁軸線的精度。關于圖形的選用，應依據(jù)橋長、施工須要和地形等條件而定。布網(wǎng)時，各限制點應相互通視，點位要選在不被水淹、不受干擾和易于保存處，