工程测量工程测设

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1、第8章 工程测设 宋建学 郑州大学土木工程学院施工教研室 郑州大学土木工程学院测量实验室 2011-1第8章 测设的基本工作（2学时）内容：已知距离测设、已知高程测设和已知 角度测设；平面点位的测设方法（直角坐标 法，极坐标法、方向交会法和距离交会法） ，测设参数计算掌握：已知距离测设、已知高程测设和已知 角度测设；平面点位的测设方法（直角坐标 法，极坐标法、方向交会法和距离交会法） ，测设参数计算测设（staking out）就是根据工程设计图纸上待建结构物的轴线位置、尺寸及其高程，计算待建结构物各特征 点(轴线交点等)与控制点(或已建成结构物特征点)之间的 距离、角度、高差等测设数据，然后

2、以地面控制点为依据 ，将待建结构物的特征点在实地用工程桩定位，作为施工 的依据。不论测设对象是建筑物还是构筑物，测设点位的基本工作是通过测设已知的水平距离、水平角度和高程，从而 确定空间点位。测设点位的基本方法有直角坐标法、极坐 标法、方向交会法和距离交会法等；实际测设时，可根据 施工控制网的形式，控制点分布情况、地形情况、现场条 件及待建结构物测设精度要求等进行选择。8.1 水平距离、水平角和高程的测设 8.1.1、测设已知距离在地面上丈量两点间的水平距离时，首先是用尺子量 出两点间的斜长，再进行必要的改正，以求得准确的实地 水平距离；而测设已知水平距离时，其程序恰恰相反，方 法如下。 （1

3、）、一般方法测设已知距离时，线段起点和方向是已知的。若要求 以一般精度测设距离AB，则可在给定的方向，根据给定的 距离值，从起点A用钢尺丈量的一般方法，量得线段的另一 端点B，并暂用小钉定位，得B1位置。为了检核起见，应多 次丈量测设的距离，得到一系列位置B2，B3，若多次 测设的较差值在限差之内，可取其平均位置作为最后结果如图所示，已知点，欲放样点。设计距离为28.50m ，放样精度要求达到1/2000。放样方法与步骤如下：1、一般方法 如图所示，已知点，欲放样点。设计距离为28.50m，放样精度要求达到1/2000。放 样方法与步骤如下： （1）以为准在放样的方向上量28.50m ，打一木

4、桩，并在桩顶标出方向线AB。 （2）甲把钢尺零点对准点，乙拉直并放平尺子对准28.50m处，在桩上画出与方向线垂直 的短线 ，交AB方向线于 点。 （3）返测 得距离为28.508m。则D=28.5028.508=-0.008m。 相对误差= ，测设精度符合要求。改正数= 。（4） 垂直向内平移4mm得mn短线，其与方向线的交点即为欲测设的点。 （2）、精确方法 当测设精度要求较高时，应按钢尺量距精密方法进行测设 ，具体作业步骤如下：(a)、将经纬仪安置在A点，并标定给定的直线方向，沿该 方向概量，并在地面上打下尺段桩和终点桩，桩顶刻十字标志 。(b)、用水准仪测定各相邻桩顶之间的高差。(c)

5、、按钢尺精密量距的方法先量出整尺段的距离，并加 尺长改正，温度改正和倾斜改正，计算每尺段的距离及各尺段 距离之和，得最后结果为LAB。(d)、设应测设的水平距离为DAB，则余长R= DAB - LAB 。 然后计算余长段应测设的实地长度(e)、根据LR在地面上测设余长段，并在终点桩上作出标 志，即为所测设的终点B。如终点超过了原打的终点桩时，应 另打终点桩。【例题8.1.1】在地面上欲测设一段15.000m水平距离AB，钢 尺尺长方程：lt=30.0000-0.0050+1.210-530(t-20) (m) ，测设时温度为30，A、B两点高差hAB0.500m，所施于 钢尺的拉力与检定时拉力

6、相同，试计算测设时在地面上应量 出的长度L。（3）、用光电测距仪测设水平距离如图所示，当测设距离时，安置测距仪于A点，瞄准已知 方向。沿此方向移动反光棱镜位置，使仪器显示值略大于测设 的距离DAB，定出C点，在C点安置反光棱镜，测出反光棱镜的 竖直角及斜距S(经气象改正后)。计算水平距离DAC=Scos 。计算测设改正数R=DAC- DAB 。根据R的符号和数值，在实 地以C点为参照，用小钢尺沿已知方向将终点改正至B，并用木 桩标定其点位。为了捡核，应将反光棱镜安置于B点，再实测AB的距离，若不符合应再次进行改正，直到测设的距离符合限差为止。如果用具有跟踪功能的测距仪或电子速测仪测设水平距离，

7、则更为方便，它能自动进行气象改正，并将倾斜距离归算成平距直接显示。测设时，将仪器安置在A点，瞄准已知方向，测出气象要素（气温和气压），并输入仪器，按下自动跟踪键，则仪器显示屏上可实时显示水平距离。观测者指挥手持棱镜者前后移动，当显示值等于待测设的已知水平距离值时即可定出B点。8.1.2、测设已知水平角（1）、一般方法当测设水平角的精度要求不高时，可用盘左盘右取中数的 方法。设地面上已有OA方向线，从O按顺时针方向测设已知水平 角值。为此，将经纬仪安置在O点，用盘左瞄准A点，读取度 盘数值，松开水平制动螺旋，旋转照准部，使度盘读数增加 ，在此视线方向上定出C1点。为了消除仪器误差和提高测设精 度

8、，用盘右重复上述步骤，再测设一次，得C2点，取C1和C2的 中点C，则AOC就是要测设的角。此法又称盘左盘右分中 法测设已知水平角是根据水平 角的已知数据和一个已知方 向，在地面上把该角的另一 个方向测设出来。（2）、精确方法测设水平角的精度要求较高时，可采用作垂线改正的方 法，以提高测设的精度。在O点安置经纬仪，先用一般方法测 设角，在地面上定出C点，再用测回法测足够测回（由精度 确定），较精确地测得AOC=，再测出OC的距离，即可按下式计算出垂直改正值实际中，可根据(- )的符号确定改正值是向内还是向外。为检查测设是否正确，还需要进行检查测量。8.1.3、 测设已知高程已知高程的测设，是根

9、据施工现场已有的水准点将设计高程在实地标定出来。它与水准测量不同之处在于，不是测定两固定点之间的高差，而是根据一个已知高程的水准点，把设计所给定点的高程在实地标定出来。在建筑设计和施工过程中，为了计算方便，一般把建筑物的室内地坪用0.000标高表示，基础、门窗等的标高都是以0.000为依据，相对于0.000测设的。如图所示，假定施工场地内有高程控制点R，已知其高程 为HR，现欲在A点木桩上测设高程为HA的室内地坪0.000标高 。首先在木桩A和水准点R之间安置水准仪，并在R点上立水准 尺，设其读数为a，则视线高为 ： Hi= HR + a在A点木桩侧面立尺并上下移动，使前尺读数为此时，在前尺底

10、部位置处划一道红线，此位置即为待测设 的高程HA 。ab 已知R的高程HR=362.768m，需放样的A点高 程为HA=363.450m。先将水准仪架在A与R之间， 后视R点尺，读数为 a=1.352。要使A点高程等于 HA ，则前视尺读数就应该是： b=HR + a HA = 362.768 + 1.352363.450=0.670m 放样时，将水准尺贴靠在A点木桩一侧，水准 仪照准A点处的水准尺。当水准管气泡居中时，将 A点水准尺上下移动，当十字丝中丝读数为0.670时 ，紧靠尺底在木桩侧面画一横线，横线下用红油漆 画一“”符号， “”顶的高程即为HA ，其高程为 363.450m。当要测

11、设楼层标高时，只用水准尺无法满足点位的高程需 要，就必须采用高程传递法。下图是向楼层上传递高程的示意 图。向楼层上传递高程可以利用楼梯间，将检定过的钢尺悬吊 在楼梯间处，零点一端向下，挂一重约100N的重锺，可以将 重锺放入油桶中以减少摆动。这样就可以用水准仪逐层引测。 楼层B点的标高为：式中 a、b、c、d标尺读数；HA 底层0.000室内地 坪绝对标高。如图所示，设A为地面上的水准点，欲将高程传递到坑 底的临时水准点B上，先在基坑边埋一吊杆，上面悬挂钢卷 尺，零端朝下并挂一1020kg的重锤（为了减少钢卷尺的摆 动，重锤可放在装有液体的桶内）。 观测时，用两架性能相同的水准仪，一架安置在地

12、面上， A 点上水准尺为后视， 读取读数为 a ，钢尺为前视，读 取读数为c；另一架水准仪安置在基坑内，后视钢尺读数 为d，前视B点上水准尺读数为b,则临时水准点B点高程为 HB=HA+a-(c-d)-b 或 b应= HA+a-(c-d) - HB8.2 点的平面位置测设点的平面位置测设主要有下列几种方法，可根据施工控制 网的布设形式，控制点的分布、地形情况和建筑物的测设精度 要求等进行选择。8.2.1、直角坐标法(orthogonal coordinate method)当建筑物附近已有彼此垂直的主轴线时，可采用此法。如图所示，OA、OB为建筑场地上两条互相垂直的主轴线 （或者是既有建筑物互

13、相垂直的两条边线），待建工程的两个 轴线MQ，PQ分别与OA，OB平行。设计总平面图中已给定拟 建工程的四个角点M、N、P、Q的坐标，现以M点为例，介绍 其测设方法。首先计算O、M之间的距离及在两个坐标轴上的投影x和y，接着在O点上安置经纬仪，瞄准A点，沿 O正方向从O点向A测设距离y得C点；然后将仪器搬至C点，仍瞄准A点，逆时针方向测设90角，并沿此方向从C点测设距离x即得M点，继续沿此方向可测设出N点。同法测设出P点和Q点。最后应检查建筑物的四角是否等于90，各边是否等于设计长度，而最常用的检核方法是测量 两条对角线长度的较差值，并确保误差在允许范围之内。上述方法计算简单、施测方便、精度较

14、高，是应用较广泛 的一种方法。 8.2.2、极坐标法 ( polar coordinate method )极坐标法是根据水平角和距离测设点的平面位置，适用 于测设距离较短，且便于量距的情况。图中，A、B两点是需要测设的拟建工程特征点，场地现有控制点1、2、3、4和5。 以下以测设A点为例介绍极坐标测设法。在用极坐标法测设点位之前，需要用下列公式计算有关 的测设数据。根据上式计算结果，即可进行工程特征点A的测设。测设A点时，在点2安置经纬仪，瞄准3点，逆时针测设出 1角；在 1角终边方向线上用钢尺测设距离D 2A即得A点。用 同法也可以测设B点。 最后应丈量AB的距离， 以资检核。8.2.3、

15、角度交会法 (direction convergence method)此法又称方向线交会法。当待测设点远离控制点且不便量距 时，采用此法较为适宜。如图所示，P点是待测设点，而A、B和C是控制点。首先算出测设数据 1和角值 1 。虽然从理论上说，由这两个参数即可确定P点的位置，但为了对测设结果进行校核，必须计算出更多的冗余参数，例如 2 。然后将经纬仪先后安置在A点、B点和C点，分别测设 1 、 1和 2等角值，并且分别沿AP，BP，CP方向线，在P点附近各打两个小木桩，桩顶上钉上小钉，以表示 AP、BP、CP的方向线。 将各方向上两个方向桩的小钉用细线绳拉紧，即可交出AP、 BP 、CP三个

16、方向的交点，此点即为所求的P点。 由于测设误差，三条方向线可能并不交于一点，而会出现 一个很小的三角形，称为误差三角形。当误差三角形边长在 允许范围内时（4cm），可取误差三角形的重心作为P点的点 位（或以内切圆的圆心作为P点的位置）。如超限，则应重新交会。注意事项：交会角一般不得小于30和大于150 。8.2.4、距离交会法(distance convergence method)距离交会法是根据两段已知距离交会出点的平面位置的一种方法。此法适用于场地平坦，量距方 便，且控制点离测设点又不超过一个整尺段长度的 地方。在施工中，细部位置测设常用此法。如图所示，设A、B是待测设点，其附近有控制点1、2、3 、4和5等。首先根据已知坐标