第2章-建筑施工控制测量

第2章建筑工程控制测量§2-1、建筑施工平面控制网的建立2.1.1建筑工程测量概述“建筑”是建筑物（供人们生活居住、生产或进行其他活动的场所）和构筑物（指人们一般不在其中生活、生产的结构物，如水池、烟囱、挡土墙等）的总称。建筑物的种类繁多、形式各异。通常按它们的使用性质来分，可将建筑物分为民用建筑和工业建筑两大类。建筑工程测量是指建筑工程在各阶段所进行的测量工作。建筑工程测量应遵循由整体到局部的原则，首先在施工场地上以勘测设计阶段建立的测图控制网为基础建立统一的施工控制网，然后根据施工控制网来测设建（构）筑物的轴线，再根据其轴线测设其细部。施工测量主要包括施工控制网测量、施工放样测量、竣工测量和施工期间的变形监测。放样又称测设，其工作的目的是将图纸上设计好的建（构）筑物的平面位置和高程位置标定到实地。施工控制网不单是施工放样的依据，同时也是变形监测、竣工测量以及以后进行建筑物扩建或改建的依据。2.1.2施工控制网概述控制网根据其用途不同分为两大类，即国家基本控制网和工程控制网。国家基本控制网的主要作用是提供全国范围内的统一参考框架。国家基本控制网的特点是控制面积大，控制点间距离较长，点位昀选择主要考虑布网是否有利，不侧重具体工程施工利用时是否有利。它一般分级布设，共分一、二、三、四等级。工程控制网是针对某项工程而布设的专用控制网。工程控制网分为测图控制网、施工控制网、变形监测网等。由于勘测阶段所建立的测图控制网是为测图服务的，点的位置是根据地形条件确定的，测图控制网建立时建（构）筑物的总体布置尚未确定，因而在点位的分布和密度方面都难以满足施工放样的要求。故此，为了进行施工放样测量，必须建立施工控制网。为工程建设的施工而布设的测量控制网称为施工控制网。其作用在于限制施工放样时测量误差的积累，使整个建筑区的建（构）筑物能够在平面及竖向方面正确地衔接，以便对工程的总体布置和施工定位起到宏观控制作用，同时便于不同作业区同时施工。施工控制网分为平面控制网和高程控制网两种。变形监测网不同于一般工程控制网，该种网的特点之一是精度要求高，其次还要求对某一特殊方向或区域的变形要有足够的灵敏度，以及将网点的物理变形与观测误差引起的其他模型误差加以分离的可区分性。施工控制网是根据施工放样的精度要求，通常采用独立坐标系统建立起来的不同形状的控制网。由于工程的主轴线往往不能与勘测设计期间建立的测量坐标轴平行，设计人员要根据现场的实际情况来独立施工坐标系，这就使得独立施工坐标系的坐标轴与工程的主轴线的方向一致。因此，在施工控制网建立之前必须将设计的施工控制点的坐标换算为城市坐标系的坐标。以便根据城市控制网点将其测设到实地上去。在工程施工时，有时也要把城市坐标转换为施工坐标，这一工作称为坐标换算。如图2.1所示，XOY为城市坐标系，xoy为施工坐标系或设计坐标系，施工坐标系或设计坐标系的纵、横轴分别用a、b表示。设计人员给定建筑物的定位坐标时均给定设计坐标，用设计坐标系中的坐标定各建筑物的位置。图2.2所示为设计坐标系中的任意一点P的设计坐标与城市坐标之间的关系。将施工坐标转换为城市坐标的公式为(2.1)式中，Xo、Yo为施工坐标系原点o在城市坐标系中的坐标，α为两坐标系纵轴间的夹角。sincossincos00ppppxyYYyxXX如图2.1所示，XOY为城市坐标系，xoy为施工坐标系或设计坐标系，施工坐标系或设计坐标系的纵、横轴分别用a、b表示。设计人员给定建筑物的定位坐标时均给定设计坐标，用设计坐标系中的坐标定各建筑物的位置。图2.2所示为设计坐标系中的任意一点P的设计坐标与城市坐标之间的关系。将施工坐标转换为城市坐标的公式为(2.1)式中，Xo、Yo为施工坐标系原点o在城市坐标系中的坐标，α为两坐标系纵轴间的夹角。sincossincos00AByyBAxx2.1.3施工控制网的精度施工控制网的点位、密度以及精度取决于建设的性质。旋工控制网点的精度一般要高于测图控制网，它具有控制范围小、控制点的密度大、精度要求高、受施工干扰大等特点。在施工阶段，测量工作的任务是直接为施工服务，测量工作的精度主要体现在相邻点位的相对位置上。对于各种不同的建筑物，或对于同一建筑物中各个不同的部分，这些精度要求并不一致，而且往往相差很大。施工控制网精度的确定，应从保证各种建（构）筑物放样精度要求考虑。所以，施工控制网的精度要根据控制网的布设情况和放样工作的条件来考虑控制网误差与细部放样误差，以便合理计算。设M为放样后所得的放样点的点位误差，m1为控制点误差对放样点的影响，m2为放样过程中所产生的误差，则2221mmM(2.2)对于工业场地来说，由于施工控制网的点位致密，放样距离较近，操作比较容易，因此放样误差也就比较小。此时，可以参照误差等影响的原则,就是使控制点误差的影响与放样误差影响相等的原则，即221Mmm控制点误差影响和放样误差的比例如何得当，要根据工程的大小、类型和重要性来决定。2.1.4施工控制网的布设施工控制网建立的目的主要是为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，在工程施工期间为各种建筑物的放样提供测量的控制基础。另外，在工程建成后为工程的运营管理阶段的维护保养、扩建改建提供依据。施工平面控制网的布设应根据总平面设计图和施工地区的地形条件来选择控制网的形式，确定合理的布设方法。对于起伏较大的山岭地区，一般采用三角测量（或边角测量）的方法建网；对于地形平坦的建设场地，多采用导线网；而对于建筑物密集而且规划的工业建设场地，则采用矩形控制网，即所谓的建筑方格网。在施工期间，要求在建筑物近旁的不同高度上都必须布设临时水准点。临时水准点的密度应保证放样时只设一个测站就能将高程传递到建筑物上。§2.2平面矩形控制网布设2.2.1概述一个整体的建筑区域中，如工业厂区、办公区域、民用住宅区等，各个独立的建筑物在位置的分布上一般具有一定的规律性。如工业建筑区域内，由于一般的厂房都是矩形的（有的有些不规则的凹凸，但基本形状仍是规则的）或有规律的，因而在每个建筑系统中，其轴线基本上都是互相平行或垂直的。我们常把将各边布设成矩形或正方形，且与拟建的建（构）筑物平行而便于施工放样的平面控制网称为建筑方格网或矩形控制网。在矩形控制网中，与主要建筑物平行，作为矩形网定向及测设依据的两条相互垂直的直线称为矩形控制网的主轴线。所以主轴线的选定应考虑整个建筑场地的需要。1．建筑方格网的首级控制建筑方格网的首级控制可采用轴线法或布网法，其施测的主要技术要求，应符合下列规定。1)轴线法(1)轴线宜位于场地的中央，与主要建筑物平行；长轴线上的定位点不得少于3个；轴线点的点位中误差不应超过5cm。(2)放样后的主轴线点位应进行角度观测，检查直线度；测定交角的测角中误差，不应超过2.5″；直线度的限差应在180°±5″以内。(3)轴交点应在长轴线上丈量全长后确定。(4)短轴线应根据长轴线定向后测定，其澍量精度应与长轴线相同，交角的限差应在90°±5″以内。宜增测对角线的三边网，各等级三边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。三边测量主要技术要求，应符合表2.1中的规定。2)布网法2．建筑方格网的测量标桩的埋设深度，应根据地冻线和场地平整的设计标高确定。建筑方格网的测量，应符合下列规定。(1)角度观测可采用方向观测法，其主要技术要求，应符合表2.2中的规定。(2)当采用电磁波测距仪测定边长时，应对仪器进行检测，采用仪器的等级及总测回数，应符合表2.3中的规定。(3)方格网点平差后，应确定归化数据，并在实地标板上修正至设计位置。(4)建筑方格网竣工后，应经过实地复测检查，方能提供给委托单位。2.2.2矩形控制网的设计与布设矩形网的首级网一般为十字型、多十字型、田字型、多田字型，边长为300～500m。在首级网下进行加密，边长一般为100～200m。矩形控制网常用的建立方法有基线法和轴线法两种。在确定建筑物控制网四边位置时应注意：一是便于厂房施工定位、放样和检查；二是便于量距；三是标桩的安全和稳固。1．基线法基线法是根据建筑场地的控制网定出矩形网的一条边作为基线，再在基线的两端测设直角，设置矩形的两条短边，并沿着各边丈量距离，定标桩。这种方法布网比较简单，测设方便，但是精度比较低。因此，该网只适用于一般的中小型建筑物。如图2.3所示，A1A2为基线，分别以A1、A2两端点为顶点，并分别以A2、A1两点定向，测设直角得到A1B1和A2B2方向。沿两方向量取矩形的短边长a，定B1、B2两点。图2.32．轴线法轴线法是先根据建筑场地的控制网定出矩形控制网的主轴线，由主轴线测设短轴线，再根据十字轴线测设出矩形的四边，并沿着矩形的四边丈量距离，定标桩。这种方法布网灵活性大、标桩容易选择合适的位置、误差比较均匀，但是测设的工序较多，比较费时。因此，该网适用于大型建筑物或大面积建筑场地。如图2.4所示，由长轴AB定出短轴CD，并由A、B、C、D四点定出矩形的四边方向，沿其四边方向定出E、F、G、H四点。对于用轴线法测设建筑场地的控制网，其主轴线原则上应与建筑物的主轴线一致，但是还应考虑现场的地形条件和施工情况。图2.42.2.3矩形网主轴线放样主轴线的测设方法与建筑基线测设的方法相似。首先，准备测设数据。然后，测设两条相互垂直的主轴线AOB和COD，如图2.5所示。主轴线由5个主焦A、B、C、D、0组成，其测量坐标值在原勘测设计阶段的测量坐标系中一般由设计单位给出，也可以在总平面图上用图解法求得某一主轴线点的坐标值后，按主轴线的方位角与长度推导出其他主轴线点的测量坐标值。据得到的主轴线点的测量坐标值与附近的测量控制点，通过计算用极坐标法测设主轴线的点并标定到实地中。图2.5式中，以α、b为AO、OB的长度，ρ=206265″。最后，精确检测主轴线点的相对位置关系，并与设计值相比较，如果超限，则应进行调整。将标定到实地主轴线上的A、B、O三点作为初测点用A′、B′、O′表示。实测∠A′O′B′=β（要求精度为±5″），将β与180°比较，若β≠180°，则要校正。如图2.6所示，令其改正数为δ，则ρβδ2-90baab同理，对于主轴线上的C、D两点进行归化改正。如图2.7所示，把初测的C、D两点用C′、D′来表示，实测∠AOC′=β1、∠C′OB=β2（精度为±5″），若β≠90°，则要进行改正，令其改正数为d，则ιρββιρθ-12d式中，ι为OD的长度，0=206265。2.2.4矩形网的放样、归化主轴线测设后，分别在A、B、C、D四点安置经纬仪，后视瞄准O点，向左右测设水平角90°，即可交会出“田”字形方格网点，如图2.5所示。随后进行检核，测量相邻两点间的距离(AE、AF、BH、BG、CE、CH、DF、DG)，看是否与设计值相等，测量其角度(E、F、G、H为顶点所对应的角)是否为90°，误差均应在允许范围内，并埋设永久性标志。§2.3高程控制网的建立2.3.1一般高程控制网建设工程高程控制网一般按水准测量方法来建立。为了统一水准测量规格，考虑到建设工程的特点，城市测量和工程测量技术规范规定：水准测量依次分为二、三、四等3个等级。一般将首级高程控制网与平面控制网并网设立，观测时水准路线一般要布设成闭合环形，平面控制网加密时，高程控制网对应加密，可布设成附合路线和结点图形，观测等级相应降低。各等级水准测量的精度和国家水准测量相应等级的精度一致。城市和建设工程水准测量是各种大比例尺测图、城市工程测量和城市地面沉降观测的高程拄制基础，又是工程建设施工放样和建筑物垂直形变监测的依据。水准测量的实施，其工作程序是：水准网的图上设计、水准点的选定、水准标石的埋设、水准网测量、平差计算和成果表的编制。水准网的布设应力求做到经济合理，因此，首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理的布设方案。如果测区的面积较大，则应先在1:25000～1：10