工程测量施工放样.doc

第八章 施工放样第一节 概 述施工控制网建立以后，即可按照施工的需要进行放样工作。放样工作的目的与测图相反，它是将图上所设计的建筑物的位置、形状、大小与高低，在实地标定出来，以作为施工的依据。因此，工作过程中的任何一点差错，将影响施工的进度和质量。所以施工测量人员必须具有高度的责任心。为了达到预期目的，在进行放样之前，测量人员首先要熟悉建筑物的总体布置图和细部结构设计图，找出主要轴线和主要点的设计位置，以及各部分之间的几何关系，再结合现场条件与控制点的分布，研究放样的方法。在放样实践工作中，对于不同的工地和不同的施工场地，可结合具体条件灵活地选择放样方法。常用的方法有极坐标法、直角坐标法、交会法等。这些方法的基本操作都是长度与角度的放样。高程的放样通常均采用水准测量方法。因此可以这样说，放样工作的基本操作就是长度、角度(或方向)与高程的放样。本章将详细介绍常用的极坐标放样法，并分析它们的精度，探讨其对放样点位影响的大小及规律。同时介绍施工中常见的建筑物的放样。第二节 直线放样(放直线)直线放样是应用最广泛的一种放样工作，是铁路、公路、桥梁、隧道等线型工程中主要的放样工作。所谓放样直线就是在这两点之间或延长线上放样一些点，使它们位于同一直线上。直线放样的原理比较简单，就是利用了光线沿直线传播的原理。常用的直线放样有内插定线和外插定线两种方法。一、内插定线法设地面上有A、B两点，经纬仪架于A点，望远镜瞄准B点后固定照准部，然后自A向B即由近即远、或自B向A，即由远即近地定出AB之间直线上诸点。采用这种方法定线的精度主要取决于望远镜瞄准的精度，而与度盘读数误差的关系不大，与轴系误差的关系也不大。设瞄准误差为 (s)；所引起的待定点偏离直线的误差为，待定点至测站的距离为S(m)，则有： （8-1）式中：显然，当为定值时，与S成正比，即视线愈长，定线误差愈大。待定点1、2、(n一1)把AB距离L分作n等分，令Ln=S，各待定点都用上述简单定线方法测定，则相邻两点i，i+1连线相对于基准线AB的方向误差是： （8-2）二、外插定线方法一正倒镜定线法已知以A、B两点，要在AB之延长线上定出一系列待定点。其具体步骤如下：经纬仪架于B点上。盘左，望远镜瞄准A点后，固定照准部；把望远镜绕横轴旋转180定出待定点1；盘右重复上述操作，定出待定点1，取1与1的中点为l的最终位置(如图8-1所示)。上述方法即为正倒镜定线法。设L=AB，分段长为S=Ln，则各测点偏离AB基准线的中误差为： （8-3） 由上式可知，当i增大时，定线误差也随之而增大。 图8-1正倒镜放线第三节 水平角放样测设水平角是根据一个已知方向和角顶位置，按设计给定的水平角值，把该角的另一个方向在实地标定出来。水平角放样有直接法和归化法两种方法。一、直接法欲放样水平角，如图8-2所示，A为已知点，AB为已知方向，需要放样出AP方向使BAP=，具体步骤如下： -1将经纬仪安置在A点，后视B点并读水平度盘读数为(或配置水平度盘读数为零)；2转动照准部使水平度盘读数为b=+；3在该方向适当位置作出标志点P，则BAP即为放样之角值。上述放样过程须采用盘左、盘右两个位置分别进行点位标定，最后最后取其中点作为放样结果。设规定的放样点点位限差为，则其中误差为m=2，在放点 8-2直接法放样水平角时通常令量距和角度测设所产生的误差影响相等，即，作为近似估算，设测设角度时的前、后视平均距离为S，则角度测设的有关限差可按下列公式估算： 令 （8-4）仪器对中及目标偏心e的限值为： （8-5）二、归化法设A、B为已知点，待放样的角为(如图8-3所示)，其放样步骤为：1先按上述直接法放样角度并在实地标定点位P；2以P为过渡点，然后根据放样精度选用必要的测回数实测角度0时)或向后(S0)时修正值就得所求之B点。 归化法放样距离S的误差，由两部分误差合成：测量S的误差和归化S的误差，即： (8-12)第五节 高程放样的方法图8-4中，BM为水准点，其高程为，待放样点P设计高程为，其步骤如下： 1将水准仪置于BM至P点的中间位置附近，后视BM点得读数a，视线高； 2根据仪器高及P点设计高程，计算前视读数； 3将水准尺置于P点木桩一侧，上下移动至读取应有的前视读数b，沿尺底画出一横线，即为设计标高的位置。 通常为了作业方便，使木桩顶略高于设计标高，将水准尺置于桩顶读出桩顶的前视读数b桩计算差值h=b桩-b，此时hHi。这时，根据现场条件，可将尺子倒立，使视线对准水平尺的读数b，这时尺子零点的高程即为放样点的高程。在土方工程施工中，常遇到斜坡的放样工作。这时，首先应根据设计坡度i和放样点至已知高程的点子之间的距离，计算出放样点的高程H。如图85所示，若要放样C、D、B三点，则先求B点的高 图8-4高程放样 程，HB=HA一iSAB，利用前述方法放样出B点。当坡度i较小时，可在A点安置水准仪，量取仪器高m，用望员镜瞄准B尺上的读数m，则望远镜的视准轴即为坡度线的平行线。在C、D点上安置水准尺，同样使仪器视准线上的读数为m，则水准尺的零点即为该点的放样高程。当坡度i较大时，则hAB较大。这时，可利用在A点安置的经纬仪，照准B点处的水准尺，使尺上的读数为m，求得坡度线的平行线。同法在 图8-5斜坡地段高程放样C、D点上安置水准尺，放样出C、D两点。 在施工测量中，常常要同时用一个视线高测设出若干个具有同一设计标高的点。例如桥梁桩基开挖中的基底标高，桥面标高等。此时除在校正水准仪时，使其i角尽可能地小外。还应限制前、后视距离差不宜过大。 第六节 极坐标法放样极坐标法放样是利用数学中的极坐标原理，以两个控制点的连线作为极轴，以其中一点作为极点建立极坐标系，根据放样点与控制点的坐标，计算出放样点到极点的距离(极距)及该放样点与极点连线方向和极轴间的夹角(极角)，它们即为所求之放样数据。 极坐标法放样的具体放样步骤为： 1计算放样数据 极坐标法所需的放样数据、D(见图86)可根据A、B、P点的坐标计算而得。 （8-13） 图8-6极坐标法放样点位 （8-14） （8-15） （8-16）2放样方法 将仪器安置于A点，后视B点，拨角，然后沿拨角方向放样距离D并标定点位P。3精度分析极坐标放样的主要误差来源包括：(1)仪器对中误差对放样点位的影响对中误差e对P点的影响在两坐标轴方向上的误差分别为：其总影响为：根据真误差与中误差的关系，得，当n足够大时，则：（2）测角误差对放样点点位的影响： （3）测距误差对放样点点位的影响当放样距离较短，采用钢尺丈量时，（为钢尺单位长度的误差）；若放样距离较长，采用全站仪测定D时，则，式中a为固定误差，b为比例误差系数。（4）在地面标定点位的误差综上所述，P点的中误差为： （8-17）由上式可见，P点离开A点与O点愈远，则中误差m愈大，尤其是直线长度D增加时，其影响更大，对于一定的对中误差me，当及愈大时，me对P点位置所发生的影响就愈大。所以后视点要远一些，且要特别注意后视方向的对中。 第七节 路基施工放样一、路基边桩的放样 路基边桩测设就是在地面上将每一个横断面的路基边坡线与地面的交点用木桩标定出来。边桩的位置由两侧边桩至中桩的距离来确定。常用的边桩测设方法如下： 1图解法 直接在横断面图上量取中桩至边桩的距离，然后在实地用皮尺沿横断面方向测定其位置。当填挖方不很大时，采用此法较简便。 2解析法 路基边桩至中桩的平距系通过计算求得。 (1)平坦地段路基边桩的测设 填方路基称为路堤，如图8-7，路堤边桩至中桩的距离为 （8-18）挖方路基称为路堑，如图8-8，路堑边桩至中桩的距离为 （8-19）以上两式中，B为路基设计宽度；l：m为路基边坡坡度；h为填土高度或挖土深度；S为路堑边沟顶宽。以上是断面位于直线段时求算D值的方法。若断面位于曲线上有加宽时，在以上述方法求出D值后，还应于曲线内侧的D值中加上加宽值。 图8-7 路堤 图8-8 路堑（2）倾斜地段路基边桩的测设在倾斜地段，边桩至中桩的距离随着地面坡度的变化而变化。如图8-9，路堤边桩至中桩的距离为 （8-20） 如图8-10，路堑边桩至中桩的距离为 （8-21） 图8-9 斜坡地段路堤边桩测设 图8-10 斜坡地段路堑边桩测设式中 B、S 和 m 为已知，h 中为中桩处的填挖高度，亦为已知。h 上、h 下为斜坡上、下侧边桩与中桩的高差，在边桩未定出之前则为未知数。因此在实际工作中采用逐渐趋近法测设边桩。先根据地面实际情况，并参考路基横断面图，估计边桩的位置，然后测出该估计位置与中桩的高差，并以此作为 h 上、 h 下代人式（8-20）或（8-21）计算 D上、 D下，并据此在实地定出其位置。若估计位置与其相符，即得边桩位置。否则应按实测资料重新估计边桩位置，重复上述工作，直至相符为止。3极坐标法测设根据边桩至中桩的距离，计算出边桩的坐标，可采用极坐标法对其放样。此法简单而快捷。二、路基边坡的放样边桩测设后，为保证路基边坡满足设计要求，还应将设计边坡在实地上标定出来，以指导施工。 （一）挂线法测设边坡如图（8-11a）所示，O为中桩，A、B 为边桩， CD 为路基宽度。测设时，在C、D 两点竖立 图8-11 挂线法测设边坡 标杆，在其上等于中桩填土高度处作CD标记，用绳索连接ACDB，即得出设计边坡线。当挂线标杆高度不够时可采用分层挂线法施工见图 （8-11b ）。此法适用于填方路段的路基施工。 （二）固定边坡样板刚设边坡如图8-12所示，路堑施工前，可在边桩外侧按设计边坡钉立固定的边坡样板，施工时可随时指示并检查开挖和修整情况。（三）插杆法刚设边坡机械化施工，挂线、标杆易遭破坏，宜在边桩外插上标杆以表明坡脚位置，每填筑 2m 3m 后，用平地机或 人工修整边坡，使其达到设计坡度。 图 8-12固定坡样板测设边坡第八节 挡墙的放样挡墙的放样系根据施工图挡墙与路线之间的关系进行的。如图 8-13 ，已知下挡墙 A 到 B的放样的水平距离为 a ，A 点的高程为 HA , B 点的高程为 HB 。挡墙施工放样可按以下步骤进行： 1 置仪 A 点上，在横断面方向上任意测设一点D ，求出 D 点的高程 HD 和水平距离 b 。 2 由 D 量取（b-a），可求出挡墙外侧在地面上的相应点 E ，同时求出 DE 的高差 h 。 3 计算 EB 的高差 h=HD-HB h 4 根据高差 h 和基坑开挖边坡，测设基坑开挖边桩 F 。 如果挡墙的长度比较长，每次放样都从中线开始比较麻烦， 图8-13挡墙的放样为减少工作量，可在坡脚的适当位置（如D点）设一侧移中线。第九节 隧道施工放样 一、开挖断面的放样测量开挖断面必须确定断面各部位的高程，通常采用的方法叫腰线法。如图8-14所示，将水准仪置于开挖面附近，后视已知水准点P读数，即得仪器视线高程：Hi=HP+ (8-22) 根据腰线点A、B的设计高程，可分别计算出A、B点与仪器视线间的高差HA、HB： (8-23) 先在边墙上用水准仪放出与视线等高的两点A、B，然后分别量测HA、HB，即可定出点A、B。 A、B 图 8-14腰线法确定开挖断面高程 两点间的连线即是腰线。根据腰线就可以定出断面各部位的高程及隧道的坡度。 在隧道的直线地段，隧道中线与路线中线重合一致，开挖断面的轮廓左、右支距(指与断面中线的垂直距离)亦相等。在曲线地段，隧道中线由路线中线向圆心方向内移一d值，如图8-15所示。由于标定在开挖面上的中线是依路线中线标定的，因此在标绘轮廓线时，内侧支距应比外侧支距大2d。 拱部断面的轮廓线一般用五寸台法测出。如8-15所示，自拱顶外线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧量其设计支距，然后将各支距端点连接起来，即为拱部断面的轮廓线。 墙部的放样采用支距法，如图8-16，曲墙地段自起拱线高程起，沿路线中线向下每隔半米向左、右两侧按设计尺寸量支距。直墙地段间隔可大些，可每隔一米量支距定点。 如隧道底部设有仰拱时，可由路线中线起，向左、右每隔半米由路基高程向下量出设计的开挖深度。 二、衬砌放样 隧道各部位衬砌的放样，是根据路线中线、起拱线及路基 图8-15曲线地段拱部断面高程定出其断面尺寸。所以在衬砌放样之前，首先应对这三条基本线进行复核检查。I拱部衬砌放样 拱部衬砌的放样主要是将拱架安置在正确位置上。拱部分段进行衬砌，一般按5m10m进行分段，地质不良地段可缩短至1m2m。拱部放样根据路线中线点及水准点，用经纬仪和水准仪放出拱架顶的位置和起拱线的位置以及十字线(是指路线中线与其垂线所形成的十字线，在曲线上则是路线中线的切线与其垂线所形成的十字线)，然后将分段两端的两个拱架定位。拱架定位时，应将拱架顶与放出的拱架顶位置对齐，并将拱架两侧拱脚与起拱线的相对位置放置正确。两端拱架定位并固定后，在两端拱架的拱顶及两侧拱脚之间绷上麻线，据以固定其 间的拱架。在拱架逐个检查调整后，即可铺设模板衬砌。 图8-16隧道断面2边墙及避人洞的衬砌放样边墙衬砌先根据路线中线点和水准点，按施工断面各部位的高程，用仪器放出路基高程、边墙基底高程及边墙顶高程，对巴放过起拱线高程的，应对起拱线高程进行检核。如为直墙，可从校准的路线中线按设计尺寸放出支距，即可立模衬砌。如为曲墙，可先按1：1的大样制出曲墙模型板，然后从路线中线按算得的支距安设曲墙模型板进行衬砌。 避人洞的衬砌放样与隧道的拱、墙放样基本相同。其中心位置是按设计里程，由路线中线放垂线(即十字线)定出。 3仰拱和铺底放样 仰拱砌筑时的放样，是先按设计尺寸制好模型板，然后在路基高程位置绷上麻线，再由麻线向下量支距，定出模型板位置。 隧道铺底时，是先在左、右边墙上标出路基高程，由此向下放出设计尺寸，然后在左、右边墙上绷以麻线，以此来控制各处底部是否挖够了尺寸，之后即可铺底。 4洞门仰坡放样 隧道施工之前有路堑边坡和洞门仰坡的放样工作，路堑边坡的放样已在“路基放样”一节述及，这里仅介绍洞门仰坡放样。 仰坡与边坡在坡面上的放样方法相同。即先把仰坡的坡脚线(相当于边坡的路肩线)按设计数据在地面上确定下来，在得到坡脚线高程和平面位置之后，再根据设计的仰坡坡度，即可定出坡顶线。 这里着重介绍仰坡与边坡的连接部分的放样。它们的连接形式分为方角式和圆角式两类。(1)方角式仰坡放样如图8-17所示，方角式仰坡放样，主要是确定仰坡与边坡的交线AB和CD。为此，就须确定交线AB和CD与路线中线方向的水平夹角和值以及两交线的坡度1：M和1：N。图中A、C为仰坡在洞顶的坡脚点，AC为坡脚线，其位置由它的设计里程和洞门与路线中线的交角或确定，A、C点的高程为已知。仰坡的设计坡度为I：m，左、右边坡的设计边坡分别为1：nL、1：nR于是 （8-24） 及 （8-25）以上公式是按斜交洞门推导的，适合于各种情况。如为正交洞门，则90代人即可。 方角式仰坡放样可按以下步骤进行：在现场根据仰坡坡脚线的设计里程定出坡脚线中线桩0。将仪器置于0，按洞门与路线中线交角 a 或及洞门主墙宽度 AC （可由边坡坡度和坡脚线高程计算）定出坡脚点A和C。将仪器置于A，后视B点或C点，拨角（，定出 AB 方向。以同样的方法定出 CD 方向。测出 A 、 C 点的地面高程及测绘 AB 、 CD 方向的断面图。根据 A 、 C 点的地面高程与设计高程之差 图 8-17 方角式仰坡 确定其挖深。再由 AB、CD 的坡度l : M、1: N及断面图求得 A 至交线角桩 B ( AB 方向与地面的交点）的平距和 C 至交线角桩 D 的平距。由 A、C 点分别沿 AB、CD 方向量平距即可定出交线角桩 B、D。 施工需要的其它边桩、仰坡桩，亦可参照上述步骤定出。（2）圆角式仰坡放样如图8-18 所示，仰坡与边坡以锥体面相接者，称为圆角式仰坡。两锥体面的锥顶为仰坡坡角点 A、C ，锥底面（朝上）的边线通常为四分之一椭圆，即图中JL曲线和EC曲线。右边椭圆长半径a=AE，短半径 b=AG；左边椭圆长半径 a=CL，短半径b=CJ 。由于左、右两椭圆的长、短半径相等，故两椭圆完全相同。在计算放样数据时，只需计算一套数据，用于左、右椭圆的放样。 仍设仰坡的设计坡度为1：m ，边坡的设计坡度为1：n。， 图8-18圆角式仰坡 洞门与路线中线的交角为，锥体高为h，椭圆的长、短半径可按下式计算： （8-26）当长半径方向AE（或CL）向右（或向左）偏 0 角时，向径的长度为 （8-27）设沿向径P的坡度为1：N，则 （8-28）放样时一般在0至90之间每隔 15放一坡度线，这已足以控制连接部位的锥面。将0、l530 、 、90分别代人式（8-27）和式（8-28）依次计算各向径的长度及坡率 N 值，即可据以放样出锥面。式（8-27）和式（8-28）是按斜交洞门、两边边坡坡度相同的情况导出。当两边边坡坡度不同时，亦可按两公式计算，但式中的n分别以nR、nL代入。当洞门为斜交且m=n时，就不再连接J、L和G、E ，而是直接将 J、P和G、F 以圆弧相连，如图8-19所示。这时圆弧的半径为nh，任何向径的值亦为nh，各向径的坡度均为 l：n。 当为正交洞门，且 m = n 时，则a=b=nh，即椭圆成为圆，各向径 P 的坡度均为 1 : n。 圆角式仰坡放样与边坡的放样基本相同，当坡脚点 A、 C 定出后，在 A、B 两点分别安置仪器，每隔15拨出向径方向，再按各向径的坡度放出桩点。5端墙和翼墙的放样直立式端墙，洞门里程即是端墙里程。放样时将仪器置于洞门里程中线桩上，放出十字线或斜交线即是端墙位置。 图8-18 仰坡与边坡坡度相同时如果端墙有1：n的坡度，则应算出端墙基底的里程。 的圆角式仰坡 基底里程洞门里程士nhh 为基底与洞门路基的高差。将仪器置于基底里程的中线桩上，放出十字线或斜交线。然后在洞门两侧按1：n的坡度设立方木，绷上麻线，据以砌墙。当先砌洞门拱圈而后砌端墙时，则应注意洞门拱圈端面的坡度要与端墙的坡度一致。翼墙的放样是按照设计尺寸，在地面上放出翼墙基底的位置，再在端墙上标出翼墙墙面的坡度，据此绷上麻线，指导施工。第十节 涵洞的施工放样 涵洞放样是根据涵洞施工设计图表给出的涵洞中心里程，先放出涵洞轴线与路线中线的交点，然后根据涵洞轴线与路线中线的交角，放出涵洞的轴线方向。当涵洞位于路线直线上时，依据涵洞所在的里程，自附近的公里桩、百米桩沿路线方向量出相应的距离，即得涵洞轴线与路线中线的交点。如果涵洞位于路线曲线上时，则用测设曲线的方法定出。涵洞分为正交涵洞和斜交涵洞两种。正交涵洞的轴线与路线中线或其切线垂直；斜交涵洞的轴线与路线中线或其切线不相垂直而成斜交角，角与90之差称为斜度，如图 8-19所示。当定出涵洞轴线与路线中线的交点后，将经纬仪置于该交点上拨角即可定出涵洞轴线。涵洞轴线通常用大木桩标定在地面上，每端两个，且应置于施工范围以外。自交点沿轴线分别量出上、下游的涵长得涵洞口位置，用小木桩标出。涵洞基础及基坑边线由涵洞轴线设定，在基础轮廓线的转折处都要用木桩标定，如图 8-20所示。为了开挖基础，还应定出基坑的开挖边界线。由于在开挖基础时可能会有一些桩被挖掉，所以图8-19正交涵洞与斜交涵洞 图 8-20 涵洞基础的测设需要时可在距基础边界线1.0m1.5m 处设立龙门板，然后将基础及基坑的边界线用垂球线将其设在龙门板上，可用小钉标出。在基坑挖好后，再根据龙门板上的标志将基础边线投放到坑底，作为砌筑基础的根据，如图8-21 所示。基础建成后，安装管节或砌筑涵身等各个细部的放样，仍应以涵洞轴线为基准进行。这样基础的误差不会影响到涵身的正确位置。 涵洞的各个细部的高程，均根据附近的水准点用水准测量方法设定。对于基础面纵坡的测设，当涵洞顶部填土在 2 米以上时，应预留拱度，以便路堤下沉后仍能保持涵洞应有的坡度。根据基坑土壤的种类，拱度一般采用H/50或H/80。砂石类土壤采用H/80；粉砂及土类则采用H/50。H为路线中心处涵洞流水槽面到路基设计高的填土高度。 图 8-21利用龙门板测设基础及基坑边线