施工控制测量

9.2　施工控制测量

利用勘测时期所建立的测图控制网，可以进行建(构)筑物的测设(放样)。但是，由于测图时未考虑施工的要求，控制点的分布、密度和精度都难以满足施工测量的要求。另外，由于平整场地时控制点大多被破坏，因此在施工之前，建筑场地上要重新建立专门的施工控制网。

9.2.1　施工控制网的特点

与测图控制网相比较，施工控制网具有以下特点:

(1)控制点的密度大，精度要求较高，使用频繁，受施工干扰多。这就要求控制点的位置应分布恰当和稳定，使用方便，并能在施工期间保持桩位不被破坏。因此，控制点的选择、测定及桩点的保护等项工作，应与施工方案、现场布置统一考虑确定。

(2)在施工控制测量中，局部控制网的精度要求往往比整体控制网的精度高。如有些重要厂房的矩形控制网，精度常高于工业场地建筑方格网或其他形状的控制网。在一些重要设备安装时，也往往要建立高精度的专门施工控制网。因此，大范围的控制网只是给局部控制网传递一个起始点的坐标及方位角，而局部控制网则布置成自由网的形式。

9.2.2　施工控制网的种类及选择

施工控制网分为平面控制网和高程控制网两种。平面控制根据地形情况可以采用导线网、三角网、建筑基线或建筑方格网;高程控制根据施工精度要求，可采用三、四等水准网或图根水准网。

选择平面控制网的形式，应根据建筑总平面图、建筑场地的大小和地形、施工方案等因素综合考虑。

在山区或丘陵地区，常采用三角网作为建筑场地的首级平面控制。如图9.1中Ⅲ部分。三角网常布设成两级，一级为基本网，是以控制整个场地为主。按地形条件，基本网可采用单三锁或中心多边形，根据场地的大小和放样的精度要求，基本网可按城市一级或二级小三角的技术要求建立。组成基本网的控制点应埋设成永久标志。另一级是以测设建(构)筑物为主的放样网，它直接控制建(构)筑物的轴线及细部位置，它是在基本网的基础上用交会法加密而成。当厂区面积较小时，可采用二级小三角网一次布设。

图9.1

对于地形平坦但通视比较困难的地区，如扩建或改建的施工场地或建(构)筑物布置不很规则时，则可采用导线网作为平面控制网(如图9.1中的Ⅱ部分)。它也常布设成两级。一级为首级控制，多布设成环形，往往按城市一级或二级导线的要求建立。另一级为加密导线，用以测设局部建筑物。根据测设精度要求，可以按城市二级或三级导线的技术要求建立。

对于地面平坦而有简单的小型建(构)筑物的场地，常布设一条或几条建筑基线，如图9.2所示，组成简单的图形作为施工测设(放样)的依据。而对于地势平坦、建(构)筑物众多且布置比较规则和密集的工业场地，一般采用建筑方格网(图9.1中的Ⅰ部分)。

图9.2

总之，施工控制网的形式应与设计总平面图布局相一致。由于某些施工场地狭小、多变，无法采用上述各施工控制网，可采用全站仪随时测设控制点，满足施工测量的需要。

9.2.3　施工控制网的测设方法

以下主要介绍建筑基线和建筑方格网的测设方法。

1.建筑基线

建筑基线是建筑场地施工控制基准线，如图9.2所示，即在建筑场地中央测设一条长轴线和若干条与其垂直的短轴线，在轴线上布设所需要的点位。由于各轴线之间不一定组成闭合图形，所以建筑基线是一种不甚严密的施工控制，它适合于总图布置比较简单的小型建筑场地。

1)建筑基线的设计

根据建筑设计总平面的施工坐标系及建筑物的布置情况，建筑基线可以设计成“一”字形、“直角”形、“十”字形及“丁”字形等形式，如图9.2(a)、(b)、(c)、(d)所示。建筑基线的形式可以灵活多样，适合于各种地形条件。

基线设计时应注意以下几点:

(1)建筑基线应尽量位于厂区中心中央通道的边沿上，其方向应与主要建筑物轴线平行。基线的主点应不少于三个，以便检查点位有无变动。

(2)建筑基线主点间应相互通视，边长100～400m。

(3)主点在不受挖土损坏的条件下，应尽量靠近主要建筑物，为了能长期保存，要埋设永久性的混凝土桩，如图9.3所示。

图9.3

(4)建筑基线的测设精度应满足施工放样的要求。

2)建筑基线的测设

(1)施工坐标系与测图坐标系的换算

为了便于建(构)筑物设计和施工测设(放样)，设计总平面图上，建(构)筑物的平面位置常采用施工坐标系(又称建筑坐标系)的坐标来表示，如图9.4所示。施工坐标系的纵轴通常用A表示，横轴用B表示，施工坐标也称为A、B坐标。

图9.4

施工坐标的A轴和B轴应与施工场地上的主要建筑物或主要管线方向平行，坐标原点设在总平面图的西南角，使所有建筑物和构筑物的设计坐标值均为正值。如果点的设计施工坐标为1A+00.00，1B+35.00，即A=100.00，B=135.00，表示沿A轴100m，沿B 轴135m。

由于受地形的限制或工艺流程的需要，施工坐标系与测图坐标系往往不一致。如图9.4所示，施工坐标系与测图坐标之间的关系，可用施工坐标系原点O'的测图坐标x₀、y₀ 及O'A轴的坐标方位角α来确定，在进行施工测量时，上述数据由勘测设计单位给出。因此，在测设前应先将建筑基线或建筑方格网的施工坐标换算成测图坐标，然后进行测设。设x_P、y_P为P点在测图坐标系xOy中的坐标，A_P、B_P为P点在施工坐标系AO'B中的坐标，若将P点的施工坐标A_P、B_P换算成相应的测图坐标，可采用下列公式计算

反之，已知x_P，y_P，也可求A_P、B_P为

(2)建筑基线的测设。建筑基线的测设方法，根据建筑场地的情况不同，主要有以下两种。

①根据建筑红线测设(放样)。在建成区，建筑红线是由城市规划部门批准、测绘部门测设的，可用做建筑基线放样的依据。如图9.5所示，AB、AC是建筑红线，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是建筑基线点，从A点沿AB方向量取d₂定Ⅰ'点，沿AC方向量取d₁定Ⅱ'点。通过B、C作红线的垂线，沿垂线量取d₁、d₂得Ⅱ、Ⅲ点，则ⅡⅠ″与ⅢⅠ'相交于Ⅰ点。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点即为建筑基线点。将经纬仪安置在Ⅰ点处，精确观测∠ⅡⅠⅢ，其角值与90°之差在±20″范围之内，距离相对误差不超过1/10000。否则，应进行调整。如果建筑红线完全符合作为建筑基线的条件时，可将其作为建筑基线用。

图9.5

②根据测量控制点测设(放样)。在新建区，建筑场地上没有建筑红线作依据时，可根据建筑基线点的设计坐标和附近已有控制点的关系，按极坐标方法进行测设。如图9.6所示，A、B为附近已有控制点，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为选定的建筑基线点。首先根据已知控制点和待测点的坐标关系反算出测数据β₁、d₁、β₂、d₂、β₃、d₃，然后用经纬仪和钢尺(测距仪、全站仪)以极坐标法测设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点。

由于存在测量误差，测设的基线点往往不在同一直线上(如图9.7中的Ⅰ'、Ⅱ'、Ⅲ' 点)，故尚需在Ⅱ'点安置经纬仪，精确观测出∠Ⅰ'Ⅱ'Ⅲ'角度。沿与基线垂直的方向各移动相等的调整值δ，其值按下式计算:

式中，δ为各点调整值，单位为m;

　a、b分别为ⅠⅡ、ⅡⅢ的长度，单位为m;

　ρ″=206265″。

图9.6

图9.7

例如:图9.7中，a=150m，b=200m，∠Ⅰ'Ⅱ'Ⅲ'=180°00'50″，则

当∠Ⅰ'Ⅱ'Ⅲ'﹤180°时，为正值，Ⅱ'点向下移动，Ⅰ'、Ⅲ'点向上移动;当∠Ⅰ'Ⅱ'Ⅲ'＞180°时，δ为负值，点位调整方向与上述相反。此项调整应反复进行，直至误差在允许范围之内为止。

除了调整角度以外，还应调整Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点之间的距离，若丈量长度与设计长度之差的相对误差大于1/10000，则以Ⅱ点为准，按设计长度调整Ⅰ、Ⅲ两点。

如图9.8所示，定出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点之后，在Ⅱ点安置经纬仪，瞄准Ⅲ点，分别向左、右测设90°角，并根据主点间的距离，在实地测设出Ⅳ'点、Ⅴ'点。用全圆测回法观测各方向，分别求出∠ⅠⅡⅣ'及∠ⅠⅡⅤ'的角值与90°之差值ε₁、ε₂，若ε₁、ε₂在±15″范围之外，则按下式计算方向改正数l₁及l₂，即

式中，L为主点间的距离，单位是m。

将Ⅳ'、Ⅴ'两点分别沿ⅡⅣ'及ⅡⅤ'的垂直方向移动l₁和l₂，得Ⅳ、Ⅴ点，Ⅳ'、Ⅴ'的移动方向按观测角值的大小决定，若角值大于90°则向左移动。最后再检查∠ⅣⅡⅤ，其值与180°之差应在±15″范围之内。

建筑基线的测设方法除了上述两种方法以外，还可以根据已有建筑物或道路中线进行测量，其方法与利用建筑红线测设方法相同。

2.建筑方格网

1)建筑方格网的布设

在一般工业建(构)筑物之间的关系要求比较严格或地上、地下管线比较密集的施工现场，常需要测设由正方形或矩形格网组成的施工控制网，称为建筑方格网，或称为矩形网。它是建筑场地中常用的控制网形式之一，也适用于按正方形或矩形布置的建筑群或大型、高层建筑的场地。如图9.9所示。

图9.8

建筑方格网轴线与建(构)筑物轴线平行或垂直，因此可用直角坐标法进行建(构)筑物的定位，放样较为方便，且精度较高。

布设建筑方格网时，其位置或形式应根据建(构)筑物、道路、管线的分布，结合场地的地形等因素，先选定方格网主轴线(图9.9中的A、B、C、D、O为主轴线点)，再全面布设方格网。布设要求与建筑基线基本相同，另须考虑以下几点。

图9.9

(1)主轴线点应接近精度要求较高的工程。

(2)方格网的轴线应彼此严格垂直。

(3)方格网点之间能长期保持通视。

(4)在满足使用的前提下，方格网点数应尽量少。正方形格网边长一般为100～200m。矩形控制网边长应根据建筑物的大小和分布而定，一般为几十米或几百米的整数长度。为了能长期保存，各方格网点均应设置固定标志，如图9.3所示。考虑到调整点位误差的需要，桩顶一般须固定一块15cm×15cm×0.5cm的钢板。

2)建筑方格网的测设

(1)主轴线测设。主轴线测设方法与“十”字形建筑基线测设方法相同，其测设精度应符合表9.1中的规定。

表9.1　建筑方格网测设精度要求

(2)方格网的测设。主轴线确定后，进行分部方格网测设，然后在分部方格网内进行加密。

①分部方格网的测设。在主轴线点A和C上安置仪器，各自照准主轴线另一端B和D，如图9.10所示。分别向左和向右测设90°角，两方向的交点为1点位置，并进行交角的检测和调整。

图9.10

同法，可交会出方格网点2、3、4。

②直线内分点法加密。在一条方格边上的中间点加密方格网时，如图9.11所示，在已知点A沿方向线AO及丈量至中间点M的设计距离AM，由于定线偏差得M'点，安置经纬仪于M'点精确测定∠AM'O的角值β，按下式求得改正数

式中，D为AM'的距离，单位为m;

Δβ=180°－β。

然后将M'点沿与AO直线垂直方向移动δ值到M点。同法加密其他各方格点位。

(3)方格网点的验测、调整。由于各种因素的影响，方格网点的几何关系肯定不会完全满足，为此应进行验测以符合表9.1中的要求。一般的方法是将测设的方格网点组成导线网，按导线测量的方法测量各网点的实际坐标，与设计值相比较，计算出各点的改正数

图9.11

在毫米方格纸上，以实测点位为原点，以改正值δ_x和δ_y为坐标1∶1地画出两点的相互关系，得到设计点位。带图纸到施工现场，逐个地把图上实测点位对准桩上标志，按方格网边定向后，把设计点位投在桩顶，做好标志，即得到正确的点位。为了防止使用中发生错误，桩顶上的原实测点位标志必须设法消去或与正确点位的标志严格区分。如图9.12所示，“·”为原实测点位，“+”为改正后设计点位。

图9.12

9.2.4　施工高程控制测量

施工高程控制测量的要求是:一是水准点的密度尽可能满足在施工放样时一次安置仪器即可测设出所需的高程点;二是在施工期间，高程控制点的位置应保持不变。

大型的施工场地高程控制网一般布设两级。首级为整个场地的高程基本控制，相应的水准点称为基本水准点，用来检核其他水准点是否稳定。它应布设在场地平整范围之外、土质坚实的地方，以免受震，并埋设成永久性标志，便于长期使用。个数一般不少于3个，组成闭合水准路线，尽量与国家水准点联测。可按四等水准测量要求进行施测。对于为连续性生产车间、地下管道放样所设立的基本水准点，按三等水准测量要求进行施测。另一级为加密网，相应的水准点称为施工水准点，用来直接测设建(构)筑物的高程。通常采用的建筑基线(方格网点)的标桩上加设圆头钉作为施工水准点(如图9.3所示)。由基本水准点开始组成闭合或附合水准路线，按四等水准测量要求进行施测。

中、小型的建筑场地，首级高程控制网可按四等水准测量要求进行布设，加密网根据不同的测设要求，可按四等水准测量或图根水准测量的要求进行布设。

为了施工放样的方便，在每栋较大的建(构)筑物附近，还要测设±0.000高程标志，其位置大多选在较稳定的建(构)筑物墙、柱的侧面，用红油漆涂成上顶为水平线的“▽”形，旁边注明其标高值。