高程放样方法

一、水准仪法放样

在工程建筑施工中，常常需要放样设计所指定的高程。如挖基坑时要求放样坑底设计高程；高层建筑物施工需要放样基础面的高程、各层楼板的高程及平整度等。

1.普通高程放样方法

图3-18 水准仪高程放样

如图3-18所示，地面有水准点A，其高程已知，设为HA；待定点B的设计高程为HB，要求在B点木桩上标定出HB的高度。放样的过程：在A、 B之间安置水准仪，后视水准点A上水准尺的读数，设为a，待放样点上水准尺的读数b可由下式算得

在B点地面上打下一木桩，将水准尺紧靠木桩侧面上下移动，直到尺上读数为b，沿尺底画一道横线，即为高程HB的位置。

2.“倒尺”法放样高程

在施工放样工作中常会遇见待放样的高程HB高于仪器视线的情况，例如，地下隧道、巷道施工中，放样隧道、巷道的顶部高程时。此时应把水准尺底向上倒立在高程点上，即用“倒尺”法放样。如图3-19所示，A为水准点，设其已知高程为HA； B为待放样高程的位置，其设计高程为HB，这时后视水准尺的读数b应按下式计算：

图3-19 倒尺法放样

将水准尺紧靠木桩侧面上下移动，直到尺上读数为b为止，标志尺底的位置。

3.钢尺传递高程的放样方法

当放样的高程点与水准点之间的高差很大时（如向深基坑或高楼传递高程时），仅靠水准尺已经不能完成高程传递任务了，此时可以用悬挂钢尺代替水准尺。悬挂钢尺时，零刻划端朝下，并在下端挂一个重量相当于钢尺鉴定时拉力的重锤，在地面上和坑内各安置一次水准仪。如图3-20所示，设地面安置仪器时对A点尺上的读数为a1，对钢尺的读数为b1；在坑内安置仪器时对钢尺的读数为a2。则对B点尺上的应有读数b2为：

图3-20 基坑高程传递

将水准尺紧靠B点木桩侧面上下移动，直到尺上读数为b2为止，标志尺底的位置。

标志放样出的高程位置可以用在木桩侧面画线的方法，也可以用逐渐打入木桩的方法。当对高程放样精度要求较高时，宜在待放样高程处埋设如图3-21所示高度可调整的标志。放样时调节螺杆可使标志顶端精确地升降，一直到标志顶面高程达到设计标高时为止，然后旋紧螺母以限制螺杆的升降。为了更加牢固，往往还需采用点焊等方法使螺杆不能再升降。

二、全站仪无仪器高作业法放样

对一些高低起伏较大的工程放样，如大型体育馆的网架、桥梁构件、厂房及机场屋架等，用水准仪放样就比较困难，这时可用全站仪无仪器高作业法直接放样高程。

图3-21 高程可调标志

如图3-22所示，为了放样B目标点的高程，在O处架设全站仪，后视已知点A（设目标高为v，当目标采用反射片时，v=0），测得O与A的平距S1和垂直角α1，从而计算O点全站仪中心的高程为：

然后测得O与B的距离S2和垂直角α2，并顾及式（3-38），从而计算B点的高程为

图3-22全站仪无仪器高作业法

将测得的HB与设计值比较，指挥并放样出设计高程。从式（3-39）可以看出，此方法不需要测定仪器高，因而用无仪器高作业法同样具有很高的放样精度。

必须指出，当测站与目标点之间的距离超过150m时，以上高差就应该考虑大气折光和地球曲率的影响，即

式中，S为水平距离，α为垂直角，k为大气垂直折光系数，R为地球曲率半径。

三、抄平测量

抄平测量是在场地平整、基础施工和结构安装中，在一定区域内的许多点上给出相同的高程。常用测量方法如下：

①如图3-23所示，首先通过已知高程点在A点木桩上放样出相应的设计高程，作出标记。

②在距各抄平点距离均匀的位置安置水准仪，在A点的标记处立水准尺，读取读数a。

③在各个待抄平点B、 C、 D…处立尺并上下移动，使读数均等于a，则尺底高程与A点标记处的高程相等，作出标记。

由于放样时是单向的，而且水准仪距各点距离不相等，存在i角误差的影响，因此在放样前，应对水准仪进行严格的检验校正。

四、斜坡放样

在管线、道路放样时，经常会有斜坡放样工作。如图3-24所示，在A点的设计高程为HA、欲在实地A、 B、 C、 D等点的木桩上放样高程，使其形成坡度为i的坡度线，可采用两种方法。

1.水准仪法

①如图3-24所示，根据附近的水准点在A点的木桩上放样设计高程HA。

图3-23 抄平测量

图3-24 水准仪放样坡度线

②在A点安置水准仪，量取仪器高度m，计算视线高程Hi。

③在管线和道路施工中，在一段距离内其坡度是相同的，相邻的等间距的控制桩间的高差是相等的，即h1、 h2、 h3…之间是等差关系，先计算A、 B间的高差h1=i × SAB。

④分别在B、C、D、E等点靠木桩侧面立水准尺，使尺的读数分别为m+h1、 m+2h1、 m+3h1、m+4h1…直至坡度变化点（距离过远需要换站）。此时各点的尺底连线即为待放样坡度线。

图3-25 经纬仪放样坡度线

2.经纬仪法

①如图3-25所示，根据附近的水准点在A点的木桩上放样设计高程HA。

②在A点安置经纬仪，量取仪器高m，照准线路方向，使竖直角为设计坡度线i，此时仪器视线与设计坡度线一致。

一般情况下，当坡度较小时，可认为坡度等于倾角，即tanδi=或δ=i×ρ。

③分别在B、 C、 D…各点靠木桩侧面立水准尺，使经纬仪横丝读数均为m，在尺底部作标记，则标记位置的连线即为待放样坡度线。

④为消除经纬仪竖盘指标差，保证放样坡度的准确性，可倒镜重复步骤③，取两次标记的中间位置，定出坡度线。

五、GPS RTK法放样高程

GPS RTK法测量可以直接得到以参考椭球面为起算面的大地高，而我国所采用的高程是相对于（似）大地水准面的正常高。二者的关系为：

式中，H为大地高，h为正常高，N为大地水准面差距或高程异常。

利用GPS定位技术能够简捷而精确地获得所测点位的平面位置和大地高，但由于没有一个具有相应精度高分辨率的似大地水准面模型，致使GPS大地高到GPS正常高的转换中精度严重降低。对此就出现采用比较简单而实用的数学模型来精化该地区具有厘米级精度的似大地水准面，使用GPS所测大地高通过数学模型直接转换为具有厘米精度的正常高，来代替传统水准作业模式，以提高工作效率。GPS技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以获得正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。

利用已有地球重力场或大地水准面模型来估算高程异常，虽然原理简单、应用方便，但由于在局部范围内的估算精度还难以满足工程测量应用的需要，尤其是我国还不具备精确大地水准面模型的情况下，其适应范围受到限制。 目前比较通行的做法，是在GPS网中用水准测量或三角高程测量的方法施测一定数量的高程控制点，然后利用高程控制点的大地高和正常高求得高程异常值，并据此拟合出局部似大地水准面形状，进而推算出测区内其他GPS点的高程异常和正常高。