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施工测量基本工作施工测量的基本工作基本原则4-1-1建筑施工测量是研究利用各种测量仪器和工具对建筑场地上地面的位置进行度量和测定的科学,它的基本任务对建筑施工场地的表面形状和尺寸按一定比例测绘成地形图1将图纸上已设计好的工程建筑物按设计要求测设到地面上,并用各种2标志表示在现场按设计的屋面标高、逐层引测3距离测量4-1-2根据不同的精度要求,距离测量有普通量距和精密量距两种方法精密量距时所量长度一般都要加尺长、温度和高差三项改正数,有时必须考虑垂曲改正丈量两已知点间的距离,使用的主要工具是钢卷尺,精度要求较低的量距工作,也可使用皮尺或测绳普通量距4-1-2-1*
1.27±1%*
14.6±1%
0.
0372.
1011.5宽面卷尺*
0.19x13*
2.52±1%*
26.04±1%
0.
0192.
1011.5韧性卷尺*
16.41±1%
0.
0272.
1011.5银白卷尺*
0.19x13*
2.52±1%*
19.8±
1.5%
0.
0192.
0711.5普通钢卷尺
0.22x
130.
0172.
1111.5不锈钢卷尺
0.22x
132.83±2%
22.2±2%
0.
0191.
8614.0普通钢带卷尺
0.25x15338±1%
2.
1111.5不锈钢带卷尺
0.25x
153.70±2%
27.6±2%
0.
01451.
8614.0韧性不锈钢卷尺
0.3x
61.82±
2.5%
13.7±
2.5%
0.
029514.0韧性碳钢卷尺
0.3x
61.75±
2.5%
13.7±
2.5%
0.
0272.
1111.5注带有*号的卷尺,其截面积不包括外面的尼龙涂层(是芯钢材实际尺寸),重量包括外面涂层与尼龙为了使用方便,我们编制了钢尺悬空和水平状态下尺长改正数表和温度改正数用表为便于比较,我们编制本表依据是机械工业建厂测量手册中国产地球牌钢卷尺,尺端施用拉力,尺身悬空无托桩,30m Po=100N悬空检定整尺段钢尺△悬检为
8.64mmo地球牌钢卷尺技术参数F=L8mm2;W=
15.68/m;E=200000N/mm2;理论公式采用式(),改正用表见表表G=
0.028mm4-94-2~4-7o根据公式绘制一曲线,见图横轴为不同长度,纵轴为拉力使用4-2li Pi,时以长度为弓数,即可求得相应的拉力,及其相应的尺长改正数li IPi图4-2△改正数表t4-2△改正数表C4-3△改正数表P4-4改正数表AS4-5△改正数(悬空)表C+AP-AS4-6△改正数(水平)表C+AP4-7[例]计算地球牌钢卷尺检定拉力为丈量施以二130m P0=100N,P时的尺长改正数(悬空)由表、表、表查得150N4-34-44-5△卬=AC=
3.0mm;
12.6mm;S=
1.2mm△|-C+P-S=
3.0+
12.6-
1.2=
14.4mmA A A由表直接查得:时的4-6li=30m M=
14.4mmo[例]计算在零尺段施以整尺段拉力的尺长改正数悬空210m由表、表、表查得4-34-44-5△ACi=
1.0mm;Pi=
2.8mm;2=
0.1mm△AAAli=Ci+Pi—Si=
1.0+
2.8-
0.1=
3.7mm由表直接查得时的=4-6li=10m
3.7mm[例]计算零尺段的特定拉力和尺长改正数悬空3li=15m方法一由曲线图以为引数查得应施加特定拉力,相应的15m Pi=80N尺长改正数由图下方查得可二
4.32mm方法二由实验公式计算施加拉力及尺长改正数为[]Pi=
0.133x15+6kgxl0N«80N.钢尺尺长方程式的精度估算7悬空状态下尺长方程式的精度估算1依据误差传播定律,精度估算公式为:式()、式()或等号第4-104-11一项为钢尺尺长误差改正数中误差(检定);第二项为钢尺拉力改正数中误差;第三项为钢尺垂曲改正数中误差;第四项为钢尺温度改正数中误差式()和式()含意类同前述4-124-13()水平状态尺长方程式的精度估算2同理,对式()的精度估算公式为4-10为了进一步验证理论公式,我们选用了日制一级钢卷尺作拟合精度试JIS验,现将部分试验结果列于表4-80理论公式实际拟合精度表4-8由表可知,理论公式实际拟合精度是相当理想的零尺段长度上拟合4-8仅差一般在左右上述情况表明,我们在作精密量距时,
0.5mm,
0.2mm可直接对尺长改正数或尺长方程式进行计算使用已知角度的测设4-1-3测设已知角度时,只给出一个方向,按已知角值,在地面上测定另一方向如图为已知方向,要在点测设角为此,在点设4-3,OA Oa置经纬仪,以正镜测设值得为了消除仪器误差的影响,再以倒镜测a Bo设角得取之中得贝即为所设之角a B BB”B1,1UA0B1o图已知角度放样图4-3若要精确的测设角度,则按上法定出之后,再用经纬仪测出/a/A0B1之角值为8,与给定的值之差为(图)为了精确设置AOB1a aAa4-4角,过作的垂线,并在垂线上量取得点,即为a B10B1B1BBzAOB精确测设的角度a图精测已知角示意图4-4按下式计算B1B4-17式中即一个弧度的角,以秒计p=206265,建筑物细部点的平面位置的测设4-1-4放出一点的平面位置的方法很多,要根据控制网的形式及分布、放线的精度要求及施工现场的条件来选用直角坐标法4-1-4-1当建筑场地的施工控制网为方格网或轴线网形式时,采用直角坐标法放线最为方便如图所示,、、、为方格网点,现在要在地面4-5Gl G2G3G4上测出一点为此,沿边量取,使等于与A G2-G3G2A G2A Ao横坐标之差,然后在设置经纬仪测设边的垂线,在垂线上G2Ax A G2-G3量取,使等于与纵坐标之差则点即为所求AA AAAG2Ay,A图直角坐标放线图从上述可见,用直角坐标法测定一已知点的位置时,4-5只须要按其坐标差数量取距离和测设直角,用加减法计算即可,工作方便,并便于检查,测量精度亦较高极坐标法4-1-4-2一点的平面位置时,系在个控制点上进行,但该点必须与另一控制点极坐标法适用于测设点靠近控制点,便于量距的地方用极坐标法测定通视根据测定点与控制点的坐标,计算出它们之间的夹角(极角)与B距离(极距),按与之值即可将给定的点位定出如图中,、S BS4-6M为控制点,即已知、之坐标和边的坐标方位角N M N MNaMN现在要求根据控制点测定尸点首先进行内业计算,按坐标反算方M法,求出到的坐标方位角和距离计算公式如下M PSCXMP o先用经纬仪或以目估进行定线如地面平坦,可按整尺长度逐步丈量,直至最后量出两点间的距离若地面起伏不平,可将尺子悬空并目估使其水平以垂球或测钎对准地面点或向地面投点,测出其距离地面坡度较大时,则可把一整尺段的距离分成几段丈量;也可沿斜坡丈量斜距,再用水准仪测出尺端间的高差,然后按式()求出高差改正数,将倾斜距离改化成4-2水平距离如使用经检定的钢尺丈量距离,当其尺长改正数小于尺长的可不1/10000,考虑尺长改正量距时的温度与钢尺检定时的标准温度(一般规定为℃)20相差不大时,也可不进行温度改正.精度要求2为了校核并提高精度,一般要求进行往返丈量取平均值作为结果,量距精度以往测与返测距离值的差数与平均值之比表示在平坦地区应达到,在起伏变化较大地区要求达到,在丈量困难地区不得大于1/30001/20001/1000精密量距4-1-2-
2.测距方法先用经纬仪进行直线方向,清除视线上的障碍,然后沿视线方1向按每整尺段(即钢尺检定时的整长)设置传距桩最好在桩顶面钉上白铁片,并画出十字线的标记所使用之钢尺在开始量距前应先打开,使与空气p=«MN-aMP4-20图极坐标放线图4-6在实地测定点的步骤将经纬仪安置于点上,以为起始边,测设P MMN极角,定出之方向,然后在上量取即得所求点B MP MP S,Po当不计控制点的误差,用极坐标法测定之点位中误差可按下式M Pmp,进行计算4-21式中测设角度的中误差;mp——0控制点至测定点的距离;S—测定距离的中误差ms S【例]在图中,已知控制点、的坐标值和边的坐标方位角44-6M NMN为=
107566.60,yM=
96395.09:XN=
107734.26,yN=
96396.90;XM,待测点的坐标为:aMN=0°3707P=
107620.12,yp=
96242.57e XP计算及、之值aMP0S为了使计算过程条理清楚,采用表、表进行计算表是使用4-94-104-9计算机和三角函数表进行计算的表格形式;表是用对数计算的表格4-10表中()、()、()……表示计算次序123从表中可以看出,两种计算方法其结果完全相同S=
161.638m,aMP而o o=289°20100=«MN-aMP=03707+3600-2892010=o71°16570应用三角函数计算表4-9应用对数计算表4-10注()表示其真数为负值n角度前方交会法4-1-4-3角度前方交会法,适用于不便量距或测设点远离控制点的地方对于一般小型建筑物或管线的定位,亦可采用此法如图所示,用前方交会法测定点时,先要根据点的坐标与控制点4-7P P、的坐标,按式()求出控制点至测定点的坐标方位角、M N4-18a MPaNP,然后再按式()求出夹角及丫4-200实地测设点的步骤在控制点、设站,分别测设及丫两角,方向PMN0线和的交点即为所求的点MP NP P当不计控制点本身的误差,测设点的精度可按下式计算P4-22式中点位置的测定中误差;p—PM、交会角;0Y测设、丫的测角中误差;m——
0、交会边的长度SMP SNP——图角度前方交会法4-7[例]设图中,控制点、及待测定点之坐标值仍同前例,计54-7MNP算交会角、丫和点的中误差0P MP、和之值在前例中已经求出,现按表的形式计算、cMP SMP04-9CNP SNP得而丫=aNP=233°3050,S=
191.952m aNP-aNM=a NPNPoO-+180°=2333050-0°3707+180°=525343CXMN O设测定、丫的测角中误差将、、丫及之值代B m=m0S SMP、NP入式,则得4-22表4-9方向线交会法4-1-4-4这种方法的特点是测定点由相对应的两已知点或两定向点的方向线交会而得方向线的设立可以用经纬仪,也可以用细线绳如图所示,根据厂房矩形控制网上相对应的柱中心线端点,以经纬仪4-8定向,用方向线交会法测设柱基中心或柱基定位桩在施工过程中,各柱基中心线则可以随时将相应的定位桩拉上线绳,恢复其位置此外,在施工放线时,定向点往往投设在龙门板上(图),在龙门板上标出墙、柱的中4-9心线,可以将龙门板上相对应的方向点拉上白线绳,用以表示墙、柱的中心线图方向线交会图4-8柱中心线端点;-柱基定位桩;-厂房控制网1-23图龙门板定点法4-9龙门板;龙门桩;细线绳1-2-3-距离交会法4-1-4-5从控制点至测设点的距离,若不超过测距尺的长度时,可用距离交会法来测定如图所示,、为控制点,为待测点为了在实地测定4-10A BPP,先应按式()计算出、的长度、之值也可以直接从4-19a ba b图上量取测设时分别以、为中心,、为半径,在场地上作弧A Ba b线,两弧的交点即为Po用距离交会法来测定点位,不需使用仪器,但精度较低图距离交会法4-10正倒镜投点法4-1-4-6在进行直线投点时,般是把仪器安置在直线的一端,照准相应的另一.适用条件及优点1端点,进行放线投点若直线两端点之间不能直接通视时,则可将仪器置于两端点之间的高处位置,运用正倒镜法进行投点此外,在远距离投点时,亦可将仪器置于直线两端点的中间,进行投点正倒镜投点法不受地形地物的限制,能解决通视的困难;同时由于使视线缩短,减少了照准误差和可以不考虑对中误差的影响,因而使投点精度得到提高.测设方法在图中,设、两点不通视,在、两点之间任意24-11A CA C选定一点,使能与、通视,应尽量靠近线然后在,安置B A C B AC B经纬仪,分别以正倒镜照准,倒转望远镜前视由于仪器误差的影响,AC十字丝之交点不落于点,而分别落于、为了将仪器移置于线上,取00AC0合为定出点,若在之左,则将仪器自,向右移动00”C B距离,反之亦然按下式计算BB BB4-23如此重复操作,直到和点落于点的两侧,且的时候,仪0C C0=C0器就恰好位于直线上了AC图正倒镜投点法4-
11.注意事项3按式计算时,式中各距离值可用目估,经逐次移动,多次14-23BB观测,使仪器逐渐趋近线而最后正好位于线上;AC AC在,点初次安置仪器时应先试看,使、点均落在望远镜十字丝2B AC的左右,这样在逐次趋近移动时,只需在脚架上移动仪器即可;所使用的经纬仪必须经过检验校正,以尽量减小或消除正倒镜的误差3但仪器一般很难校正完善,因此投点时一定要用正倒镜取中定点,以消除仪器误差的影响建筑物细部点高程位置的测设4-1-5地面上点的高程测设4-1-5-1在进行施工测量时,经常要在地面上和空间设置一些给定高程的点如图所示,设为待测点,其设计高程为为水准点,已知其高程4-12B HB,A为为了将设计高程测定于,安置水准仪于、之间,先在HA HBB A B AO点立尺,读得后视读数为,然后在点立尺为了使点的标高等于设a BB计高程升高或降低点上所立之尺,使前视尺之读数等于可按HB,B bb下式计算b=HA+a-HB4-24图高程测设示意4-12所测出的高程通常用木桩固定下来,或将设计高程标志在墙上即当前尺读数等于时,沿尺底在桩测或墙上画线当高程测设的精度要求较高时,b可在木桩的顶面旋入螺钉作为测标,拧入或退出螺钉,可使测标顶端达到所要求的高程高程传递4-1-5-2用水准测量法传递高程
1.当开挖较深的基槽或将高程引测到建筑物的上部,可用水准测量传递高程图是向低处传递高程的情形作法是在坑边架设一吊杆,从杆顶向4-13下挂一根钢尺(钢尺点在下),在钢尺下端吊一重锤,重锤的重量应与0检定钢尺时所用的拉力相同为了将地面水准点的高程A传递到坑内的临时水准点上,在地面水准点和基坑之间安置水准HA B仪,先在点立尺,测出后视读数,然后前视钢尺,测出前视读数接A abo着将仪器搬到坑内,测出钢尺上后视读数和点前视读数则坑内临B d时水准点之高程按下式计算B HB()()HB=HA+a-b-c-d4-25式中()为通过钢尺传递的高差,如高程传递的精度要求较高时,对b-c()之值应进行尺长改正及温度改正上例是由地面向低处引测高程b-c点的情况,当需要由地面向高处传递高程时,也可以采用同样方法进行图高程传递法14-
13.用钢尺直接丈量垂直高度传递高程若开挖基槽不太深时,可设置垂直标2板,将高程引测到标板上,然后用钢尺向下丈量垂直高度,将设计标高直接画在标板上,既方便施工,又易于检查当需要向建筑物上部传递高程时,可根据柱、墙下部已知的标高点沿柱或墙边向上量取垂直高度,而将高程传递上去在道路、排水沟渠、上下水道等工程施工时,往往要按一定的设计坡度(倾斜度)进行施工,这时需要在地面上测设倾斜线如图所示,4-
14、为地面上两点,要求沿测设一条倾斜线设倾斜度为之间A BAB i,AB的距离为点的高程为为了测出倾斜线,首先应根据、之间的L,A HAA BO距离及倾斜度计算点的高程L iB HBOH=HA+ixLB图倾斜线测设然后按前述地面上点的高程测设方法将算出的值测4-14HB定于点、BA之间的、、各点则可以用经纬仪或水准仪来测定如果设B MlM2M3计坡度比较平缓时,可以使用水准仪来设置倾斜线方法是将水准仪安置于点,使一个脚螺旋在线上,另外两个脚螺旋之连线垂直于B BA线,旋转在线上的那个脚螺旋,使立于点的水准尺上的读数等于BA BAA点的仪器高,此后在、、各点打入木桩,使立尺于各桩上时其B MlM2M3尺上读数皆等于仪器高,这样就在地面上测出了一条倾斜线对于坡度较大的倾斜线,则应采用经纬仪来测设将仪器安置于,纵转望远镜,对准B点水准尺上等于仪器高的地方其他步骤与水准仪的测法相同A接触,经后方可进行量距前尺以弹簧秤施加与钢尺检定时相同的lOmin拉力,后尺则以厘米分划线对准桩顶标志,当钢尺达到稳定时,前尺对好桩顶标志,随即读数;随后后尺移动分划线重新对准桩顶标志,再次2cm读数;一般要求读出三组读数读数时应估读到每次读数误
0.1~
0.5mm,差为读数时应同时测定温度,温度计最好绑在钢尺上,以便反映出钢尺量距时的实际温度.零尺段的丈量2按整尺段丈量距离,当量至另一端点时,必剩一零尺段零尺段的长度最好采用经过检定的专门用于丈量零尺段的补尺来量度如无条件,可按整尺长度沿视线方向将尺的一端延长,对钢尺所施拉力仍与检定时相同,然后按上述方法读出零尺段的读数但由于钢尺刻度不均匀误差的影响,用这种方法测量不足整尺长度的零段距离,其精度有所降低,但对全段距离的影响是有限的量距精度
3.当全段距离量完之后,尺端要调头,读教员互换,按同法进行返测,往返丈量一次为一测回,一般应测量二测回以上量距精度以两测回的差数与距离之比表示使用普通钢尺进行精密量距,其相对误差一般可达1/50000以上.钢尺尺长改正数的理论公式用钢尺测量空间两点间的距离时,因钢尺1本身有尺长误差(或刻划误差),在两点之间测量的长度不等于实际长度,此外因钢卷尺在两点之间无支托,使尺下挠引起垂曲误差,为使下挠垂曲小一些,需对钢尺施加一定的拉力,此拉力又势必使钢尺产生弹性变形,在尺端两桩高差为零的情况下,可列出钢尺尺长改正数理论公式的一般形式为△()Li=ACi+APi-ASi4-1式中零尺段尺长改正数;ALi——△零尺段尺长误差(或刻划误差);Ci——△钢尺尺长垂曲改正数;Si——△钢尺尺长拉力改正数Pi—钢尺尺长误差改正公式钢尺上的刻划和注字,表示钢尺名义长度,由于钢尺制造设备,工艺流程和控制技术的影响,会有尺长误差,为了保证量距的精度,应对钢尺作检定,求出尺长误差的改正数检定钢尺长度(水平状态)系在野外钢尺基线场标准长度上,每隔设5m一托桩,以比长方法,施以一定的检定压力,检定或刻划0~30m0~50m间的长度,由此可按通用公式计算出尺长误差的改正数△平检二基-量L LL4-2式中平检——钢尺水平状态检定拉力、时的尺长误差改正数;AL P020基——比尺长基线长度;L量一钢尺量得的名义长度L当钢尺尺长误差分布均匀或系统误差时,钢尺尺长误差与长度成比例关系,则零尺段尺长误差的改正公式为式中△零尺段尺长误差改正数;0——零尺段长度;Li——一整尺段长度L所求得的尺长改正数亦可送有资质的单位去作检定.温度改正2钢尺的长度是随温度而变化的钢的线胀系数一般为a为了简化计算工作,取若量距时
0.0000116-
0.0000125,a=
0.000012之温度不等于钢尺检定时的标准温度一般为℃则每一整尺段t toto20,的温度改正数按下式计算L ALt△Lt=a t-to L4-
3.倾斜改正(高差改正)3设沿倾斜地面量得、两点之距离为(图)4两点之间的高差ABL4-1B为,为了将倾斜距离改算为水平距,需要求出倾斜改正数△h LL0Lho图斜距改正示意4-1()4-4对上式一般只取用第一项,即可满足要求如高差较大,所量斜距较短,则须计算第二项改正数上式第二项为故求得第一项数值后将其平方再除以即得第二项之绝对值o2L,.垂曲改正4如果钢尺在检定时,尺间按一定距离设有水平托桩,或沿水平地面丈量,而在实际作业时不能按此条件量距,须悬空丈量,钢尺必然下垂,此时对所量距离必须进行垂曲改正垂曲改正数按下式计算:式中—钢尺每米重力();N/mW尺段两端间的距离()L——m;拉力()P——N例如代入上式,则L=28m,W=
0.19N/m,P=100N.拉力改正5钢尺长度在拉力作用下有微小的伸长,用它测量距离时,读得的”假读数〃,必然小于真实读数,所以应在“假读数上加拉力改正数,此改正数可用材料力学中虎克定律算出,而在弹性限度内,钢尺的弹性伸长与拉力的关系式为()4-6因钢尺尺长误差的改正数,已含有拉力的弹性伸长,则上式改为P0式中测量时的拉力;P——检定时的拉力;P0——零尺段长度;Li——钢尺延伸系数G——通常,在实际测量距离时所使用的拉力,总是等于钢尺检定时所使用的拉力,因而不需进行拉力改正.钢尺尺长方程式及其改正数表的编制和算例6对于悬空状态下尺长方程式由式()、式()可知,当拉力跨距和钢尺各技术参数如、、4-84-9W F、等为已知时,则可按上述理论公式求得相应的改正数,再取各项改正E a数的和计算,即得钢尺任意状态下尺长的实际长度应当指出,材质不同的钢尺,其弹性模量也不相同,从不同钢材的弹性模量和截面积计算出延伸系数目前一级钢卷尺的各项技术参数列于表JIS4-lo种类厚宽Xmmxmm截面积Fmm2单位重量Wg/m延伸系数Glm/10Nmm弹性模量ExlO5N/mm2膨胀系数a℃x10-6/司底伦卷尺。