施工放样方法和精度分析.ppt

第四章 施工放样方法和精度分析 4.1 概述 4.2 坐标法放样与精度精度分析 * 4.3 其它放样方法 * 4.4 归化法放样 * 4.5 高程放样方法 * 4.6 铅垂线放样 * 4.7 施工放样新技术 4.8 铅垂线放样 4.9 特殊的施工放样方法 4.10施工放样方法的选择 4.1 概述 1. 概念 放样 将图上设计建筑物的位置、形状、大小 和高低（ 4要素 ）在 实地上标定 出来，作为施工的 依据 。 放样基础 ：熟悉建筑物设计的总体布置图、细 部结构图 找出 放样几何数据： 1）主要轴线的位置； 2）主要点（特征点）的位置； 3）建筑物各部间的几何关系。 结合已有控制点和现场条件，研究确定 放样的 方案 和 方法 。 2. 放样的分类 按放样点的不同空间特征 分为： 1）平面位置放样 即长度和角度的放样，包 括：极坐标法、直角坐标法、方向交会 法等。 2）高程放样 几何水准法。 综合为放样元素：角度、长度、高度 3. 放样仪器 测角（方向）仪器 经纬仪、全站仪 测距仪器 测距仪、全站仪 测高仪器 水准仪（普通、静力）、经纬仪 准直仪器 指向仪、投点仪、引张线等 其它 特殊觇标、强制归心装置、辅助工具 4. 放样方案与方法确定 ： 在控制网设计中统一设计， 不可临时确定 放样方 案和方法。 5. 放样误差的特点 与测图相比较，放样使用相同的仪器和设备，但 放样与测量 误差 所产生的 影响并不一样 。 以测角 对中误差 为例： 右图：测角影响 e使 A至 A，但仍照准 B、 C点 影响结果 ： 角度值不等 12 21 21 右图：放样影响 ： e使 A至 A，但放样前反 算的角度、距离是相等的， 故在 A点上仍使用反算的角 度、距离放样。 影响结果 ：在 A处旋转 了 角，其大小与 e及其方 向相关，最终使 p点位移动 。 4.2 坐标法放样 一、极坐标法放样 1. 放样数据准备： 2. 放样： 1)设站 A点，后视 B点，并 设度盘度数为 AB 2)转动照准部，使 度盘度数 为 AP ， 3）在 AP方向上测设距离 S， 得 P1， 4) 倒镜重复 1)-3)部得 P2， 5）曲 P1P2平均位置作为 P。 AP AP AP xx yytg 22 APAPAP yxS AB AB AB xx yytg 二、极坐标法放样精度 由误差椭圆在坐标轴上的投影可得到 Mx ,My ,或得到 任 意方向 上的误差大小 误差曲线 。 由几何定理可知：椭圆的任意 共轭半径平方和 是 常数 。 即： 2222 bammM yx s in 2 2 2 122 baM 极坐标的误差椭圆 其测角和测距影响 半径相互垂直 。 22)( sms mM 三、直角坐标放样 直角坐标放样：极坐标放样的一种特殊形式。其 中， 等于 90度， A点由 o点沿 x轴量距 c确定。 4.3 其他直接放样方法 一、角度交会法 放样元素 ：交会 角度 或 方向 根 据待定点的坐标 （设计）和控制点 的坐标计算求得。 为提高精度，常采用 三方向交会 ，产生 示误三角 形 ，取 重心 或将一角点 投影 到对应方向上以其垂足作 为最后点位。 精密放样时，采用 角差图解法 ，主要适用于 动态 和快速 定位。 放样数据计算 ： 方向 计算： 检核： 距离 ：已知点至测点中心的距离 编制 放样数据表 ab ab ab xx yy t a n abab abab ab yx yx 45t a n yx yx x y x y ab 1 1 t a n1 t a n1 45t a nt a n1 45t a nt a n 45t a n 现场放样 1） 设站 P1点，后视 A（置度盘 270 00000） 转动至盘 63 2605.8 1点方向 2） 另站 P2点，后视 B（置度盘 270 00000） 转动至盘 296 33542 1点方向 3） 另站 B点，设轴线方向 三站在 1位置得 示误三角形 。 其它非轴线交点 垂直投到主轴方向上 即为 1点位。 二、角度交会法精度 点位误差： 精度分析 两角度交会放样：假设角度放 样精度均为 m，由角度放样所引起 的点位放样误差分别为 u、 v，则放 样点的最终点位精度为： 222 1 2 2 22 s i n vudd mmmM yx 讨论 交会图形问题 将： 代入 M式： 当 m、 b定值时，则 M取决于 Q表示 图形对点位精度的影响 。 讨论： 当 一定时， M随 1 ， 2变化 取： s in s in , s in s in 1 2 2 1 bdbd 2 2 2 1 2 s in s ins in bmM 2 2 2 1 2 s in s ins in Q 12122212 s i ns i ns i ns i ny 0coss i n2coss i n2 1111 y 当 1=2时，即对称交会时， M有极值。 ?极大 ？极小 对称交会时 : 结论： 1） 90度时， 2为锐角， y”0， y极小 ， 对称交 会最 有利 ； 2） =90度时， =45度， cos2 =0， y”=0， y=0， y无极值 ； 3） 90度时， 2为钝角， y”150m时，应考虑 加入 大气折光和地球曲率 改正。 1hlHH Ao 212 hhHlhHH AoB 高程放样 全站仪垂直测高法 原理：在全站仪的视准轴处在 铅直方向时，两点间高差是全 站仪所测的距离与仪器高和常 数之和 4.6 高程放样方法 高程放样 全站仪垂直测高法 安置全站仪，精确整平对中，在楼顶事先做一个水 平框架，用于安置棱镜 调整全站仪的竖直角，使视准轴处在铅直方向上， 测量全站仪中心到棱镜的距离并进行气象改正和常 数改正，全站仪到点的高差为： H D c 4.6 高程放样方法 高程放样 全站仪垂直测高法 将水准尺架设于已知高程为的水准点上，将全站仪 的竖直角调整为 0，视准轴处于水平状态，照准水 准尺读数 i，该读数 i即为全站仪的仪器高 利用水准仪将点的高程引测到点 B。 B点高程为： BAH H i D c k j 4.6 高程放样方法 GPS RTK放样 基准站、流动站 放样步骤 收集控制点资料 求测区转换参数 工程项目参数设置 野外作业 野外实施 4.6 高程放样方法 设计坡度放样 定义 在地面上定出一条直线，其坡度值等于已给定 的设计坡度 在交通线路、管线等项工作中经常涉及该问题 地面 A点的高程为 HA AB间的水平距离为 D 要求从 A点沿 AB方向测设 设计坡度为 的直线 AB。 在 AB方向定出 1、 2、 3、 4、 B各桩 ， 使其各个桩顶连线 的坡度等于 。 A B 1 2 3 i I I I I I D 4.7 设计坡度放样 设计坡度放样 水准仪测设方法 根据设计坡度 和水平距离 D计算出 B点的高程： HB=HA- D 把 B点的设计高程测设到木桩上，则 AB两点的连 线的坡度等于已知设计坡度 。 4.7 设计坡度放样 设计坡度放样 水准仪测设方法 在 A点安置水准仪，使一个脚螺旋在 AB方向 线上，另两个脚螺旋的连线大致与 AB线垂直 ，量取仪器高 i，用望远镜照准 B点水准尺， 旋转 AB方向上的脚螺旋，使 B点桩上水准尺上 的读数等于 i，此时仪器的视线即为设计坡度 线。 在 AB中间各点打上木桩，并在桩上立尺使读 数皆为 i，这样的各桩桩顶的连线就是测设坡 度线。 4.7 设计坡度放样 设计坡度放样 经纬仪测设测设方法 在 A点安置经纬仪，量取仪器高 i 用望远镜照准 B点水准尺，转动望远镜，使 B点桩 上水准尺上的读数等于 i，此时仪器的视线即为设 计坡度线。 在 AB中间各点打上木桩，并在桩上立尺使读数皆 为 i，这样的各桩桩顶的连线就是测设坡度线。 4.7 设计坡度放样 铅垂线放样 应用范围 高耸建筑或深入地下的建筑物 保证垂直度 放样方法 吊锤球线法 经纬仪法、光学铅垂仪法 激光铅垂仪法 4.8 铅垂线放样 铅垂线放样 吊锤球线法 锤球尖对准轴线标志，以锤球线为 准，在上一层楼面边缘处标记轴线位置。 检核：检查各轴线间的关系是否符合设计要求。 应用在建筑物层数较少（ 4层以下）的轴线投测。 精度差，稳定性差 (易受风力影响 )，操作费力。 地面标志 洞口十字架 4.8 铅垂线放样 铅垂线放样 经纬仪法 经纬仪 +弯管目镜 高程建筑施工常用 光学铅垂仪法 1/300001/200000 激光铅垂仪法 1/30000 4.8 铅垂线放样 激光铅垂仪法 放样步骤 检查通视情况 安置仪器于轴线交点上，严 格对中整平 (经纬仪垂直角为 90 )， 4.8 铅垂线放样 激光铅垂仪法 放样步骤 接通激光电源，打开激光器，施工层人员 看到激光靶上的光斑后，通知仪器操作人员 进行调焦，直到光斑直径在 1 2mm左右时， 标记出激光斑的中点。 将激光铅直仪依次水平转动 90、 180 、 270，分别标记出光斑的中点。取四点组成 的圆形的中点作为投测点。 4.8 铅垂线放样 钢结构施工放样校正 柱顶标高测量 钢柱的标高控制采用测量 柱顶标高 方法 按设计标高控制柱顶标高，保证整体设计高度 当层间柱高偏差接近限值时，通过加垫板垫高或 切割衬板的方法，调整上一节钢柱的标高达到标 高控制目的 采用水准仪和水准尺测定钢柱柱顶的标高 4.9 特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 垂直度的经纬仪校正法 在柱身相互垂直的两方向用经纬仪照准钢柱顶侧 面中心点，投影到柱底，投影点与柱底侧面中心 点差值，为钢柱此方向垂直度的偏差值。 当视线不通时，可将经纬仪偏离其所在的轴线， 但偏离的角度不应过大。 当绝对偏差超过规定时，通过导链进行校正。 4.9 特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 垂直度的经纬仪校正法 4.9 特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 垂直度的全站仪校正法 钢柱外形复杂，柱顶和柱底中心点无法比较，钢 柱倾斜，利用全站仪校正钢柱的垂直度 在钢柱顶标志出四边中点，并计算中点的理论坐 标。在柱顶中点粘贴激光反射片，观测得到构件 空间位置的三维坐标，并与理论坐标比较，得出 钢柱的轴线偏差，然后通过导链和千斤顶校正钢 柱垂直度至规范允许范围内 。 4.9特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 垂直度的全站仪校正法 4.9 特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 4.9 特殊的施工放样方法 钢结构施工放样校正 4.9 特殊的施工放样方法 常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 面积大、造型新颖、结构复杂 4.9 特殊的施工放样方法 常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 4.9 特殊的施工放样方法 常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 4.9 特殊的施工放样方法 常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆 控制网布设，传递基准控制点和高程控制点 三维坐标放样 4.9 特殊的施工放样方法 常规技术进行三维坐标放样 不规则场馆施工放样 一是在施工场地上定出钢结构主要受力构件的平面 投影，用激光铅直仪将主要的点位（方向）投射到 施工面上 二是搭设两到三个高出屋顶结构的观测平台，用全 站仪三维坐标测量进行控制。先用激光铅直仪或经 纬仪控制钢结构的概略位置。然后用全站仪控制其 精确位置。在钢结构的节点上，粘贴反光标靶。根 据坐标放样，计算实际坐标与安装位置的差值，进 行安装过程的调控 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 顶管施工放样 4.9 特殊的施工放样方法 4.10 放样方法的选择 各种方法各有特点（已有分析），不能单一使用 来解决所有放样问题。 选择的因素与顺序： 建筑物的 特点和要求 控制点的 分布与精度 放样方法的 特点及精度 测量仪器（设备） 特点及 精度 等。 要求： 不能临时考虑，应在进行 施工控制网设计 时，将 放样方法 作为 其中的一项 涉及内容 总体考虑 。 工程 建筑 物放 样整 体过 程 熟悉工程建筑物 （ 图纸 、 要求 ） 求取建筑物限差 中误差 分解建筑中误差中 的测量中误差 测设方案 工程控制网误差 施工放样误差 控制网设计和估算 分解放样误差 确定放样方法 可行判断 是否满足 确定测设方案 a) 对于 直角坐标法 而言 ,它适用于各种类型与大 小的建筑 ,也适用于各种不同的精度。例如 ,工业企业 的建造、城市和市镇建筑物的放样 ,在工业场地上小 型桥梁和小型小工建筑物的放样等。 常用方法比较 b) 极坐标法 放样点位时 ,可采用直接丈量由极点到 放样点的距离。适用于各种类型与大小的建筑。 c) 在大型工业企业施工场地上 ,当建筑物上的某些 点离放样控制点很远 ,不可能直接丈量距离时 ,则用 角 度前方交会法 进行放样较为有利。 4.10 放样方法的选择 d) 在工业企业的施工放样中 ,时常用方格网的形式作 为施工控制网 ,控制点均位于边长为 50m 100m 的方格 网顶点上。这样 ,对于距离较近的建筑物 ,可以用 方向线 交会法 或 直角坐标法 来放样。 e) 施工的速度对于放样方法的选择 ,影响很大。如果 建筑物很大 ,而且是一下子全面施工 ,则所采用的放样 方法必须要保证从建筑物的外面来放样出建筑物的大 小。在这种情况下 ,则采用 角度前方交会法 能较容易地 从建筑物的外面放样所需的各点。 4.10 放样方法的选择 f ) 在施工全面开展的情况下 ,还可以这样做 ,即将建筑 物的个别部分放样在设计的位置 ,在这个别部分上从外 面标定一些辅助控制点 ,再由这些辅助控制点直接在建 筑物上进行该建筑物其余部分的放样。不过这种放样 程序 ,不是随时都可能的 ,而且应当很好地与总的施工计 划相配合。 g) 施工阶段对放样方法的选择也起着相当大的作 用。例如 ,在水中进行施工时 ,则起初的一个阶段显然是 采用角度前方交会法或方向线交会法进行放样 ,其它方 法是无法进行的。 4.10 放样方法的选择 h) 对于曲线形的大型建筑物的放样 ,通常采用角度 前方交会法。只有连续形式的曲线形建筑物 ,例如 ,道路 的路基、渠道、挡土墙等 ,才借助于曲线测设用表 ,用直 角坐标法或其它的方法来放样。 另 外， 测量人员的技术条件和施工测量部门所具 有的仪器的精度 ,在一定程度上也影响着放样方法的选 择。例如 ,当具有的仪器精度较低时 ,就不宜于用角度前 方交会法来放样 ,而要选用其它的方法。同时 ,根据所用 仪器的精度、观测方法及测量人员的技术条件、仔细 的程度 ,各种放样方法之间的精度差别也是很大的。 4.10 放样方法的选择 从传统的放样方法发展到坐标放样方法，放样工 序简化了，精度提高了，但是由于工地现场环境的复 杂性，例如：堆料、不通视等因素的影响，降低了劳 动效率，而且放样一个设计点往往需要来回移动目标， 须 23人参加操作。 RTK技术是实时处理两个测站载 波相位观测的差分方法，即是将基准站采集的载波相 位传给用户接收机进行求差解算坐标。 RTK技术的出 现使施工放样有了突破性的发展，不但克服了传统放 样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精 度高、无须通视、现场给出精确坐标等优点、经现场 检测、在距离参考站约 3公里处，平面定位误差小于 5cm，高程误差小于 10cm。 GPS接收机只要 13min 就能进入 RTK工作状态，在此状态下 1min内即可得到 厘米级的点位精度 。 作业： 1、简述用角度交会法测设点位的测设方法并说明用角差图解法 调整点位的过程。 2、画图说明按规定坡度放样直线的放样过程。 3、 A、 B为已知平面控制点，坐标分别为（ 1000.00， 1000.00）、 （ 1200.00， 1100.00） , P点为设计点， P点的设计坐标为 （ 1145.00, 1135.00）。今以极坐标法放样 P点，以 A为测站点， B 为后视点。试 （ 1） 计算放数据； （ 2） 说明测设过程； （ 3）放样时用 J6经纬仪测设水平角一测回，距离用标称精度为 5mm+5ppmD的测距仪观测一测回，试分析放样点 P 的点位误差 （只考虑距离、角度误差）。 实验一 点位放样（ 9周二 5-8节） 一、实验目的 1、掌握用极坐标法放样点位； 2、 掌握用角度交会法放样点位。 二、实验任务 每组完成一矩形建筑物四个角点的 平面位置的放样工作，见图所示。 假定 A点坐标为 XA=100.15m、 YA=200.25m， AB方位角为 15 20 ，要求 1、 2点用极坐标法放样， 3、 4点用角度交会法放 样。 (i、 j分别为班、组号 ) 三、放样检查：边长误差 20mm，角度误差 60, 坐标 检测与精度分析对比； 四、仪器、工具：每组 6 全站仪一套，大钢尺一把，垂子一 把，大铁钉 8个，工程线 6-10m。 五、实验前各组将放样数据计算好、放样草图准备好。