平面控制网是确定地貌地物平面位置的坐标体系,是测量中建立控制平面测量精度的一种方式。按控制等级和施测精度分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等网。测定控制网平面坐标的工作称为平面控制测量,与高程控制测量合成形成控制网。
场地平面控制网应根据设计定位原则、建筑物形状和轴线尺寸,以及施工方案、现场情况等进行全面考虑后确定,其布网原则为:
1)控制网中应包括作为场地定位依据的起始点和起始边,建筑物主点和主轴线。
2)要在便于施测、使用(平面定位及高层竖直控制)和长期保留的原则下,尽量组成四周平行于建筑物的闭合图形,以便闭合校核。
3)控制线的间距以30~50m为宜,控制点之间应通视、易测量,其顶面标高应略低于场地设计标高,桩底低于冰冻层,以便长期保留。
1)熟悉所有的设计图纸和设计资料。
2)进行平面控制网设计工作之前,必须先了解建筑物的尺寸、工程结构内部特征和施工的要求。
3)熟悉施工场地环境以及与相邻地物的相互关系等。
4)收集施工坐标和测量坐标的系统换算数据。
(1)初步定位 按场地设计要求,在现场以一般精度(±5cm)测设出与正式方格控制网相平行2m的初步点位。一般有一字形、十字形、和L字形。
(2)精测初步点位 按正式要求的精度对初步所定点位进行测量,并平差算出各点点位的实际坐标。
(3)埋设永久桩位并定出正式点位 按设计要求埋设方格网正式点位(一般是基础埋深在1m以下的混凝土桩,桩顶埋设200mm×200mm×6mm的钢板),当点位下沉稳定后,根据初点位与其实测的精确坐标值,在永久点位的钢板上定出正式点位,划出十字线,并在中心点镶嵌铜丝以防锈蚀。
(4)对永久点位进行检测 控制网中应包括作为场地定位依据的起始点和起始边、建筑物主点和主轴线,控制线间距以30~50m为宜。对于高层建筑,地下室施工阶段宜采用外控法,地上主体施工采用内控法,如图1-1所示。
图1-1 平面控制网设置示意图
a)地下室施工阶段 b)地上主体施工阶段
测量方法有三角测量法、导线测量法、三边测量法等。
(1)导线测量法
1)当导线平均边长较短时,应控制导线边数。
2)导线宜布设成直伸形状,相邻边长不宜相差过大。
3)当导线网用作首级控制时,应布设成环形网,网内不同环节上的点不宜相距过近。
(2)三边测量法
1)各等级三边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。
2)各等级三边网的边长宜近似相等,其组成的各内角应符合规定。
(3)三角测量法
各等级的首级控制网宜布设为近似等边三角形的网(锁),其三角形的内角不应小于30°;当受地形限制时,个别角的要求可放宽,但不应小于25°。
加密的控制网可采用插网、线形网或插点等形式,各等级的插点宜采用加强图形布设。
Ⅰ级和Ⅱ级平面控制网按照一级导线的精度进行观测。当采用全站仪测距时,应注意仪器的指标设置和检测,采用仪器的等级及测回数应符合表1-1的精度规定。
表1-1 仪器的等级及测回数精度规定
(1)Ⅰ级和Ⅱ级控制网 采用一级导线的精度要求施测,准确计算出导线成果,进行精度分析和控制点点位误差计算。
Ⅰ级控制点的设置按规范要求做好测量标石标志,在选择好的点位上埋设。为了预防标石的沉降,标石的下部先浇灌混凝土,周围做好通向控制网点的道路和防护栏杆,并做好标志。为了保证测量精度,在标石埋设后一周内不得进行观测。标石埋设施工现场图如图1-2所示。
(2)建筑主轴线的设置 首先在设计图纸上设计主点坐标数据,在Ⅰ级或Ⅱ级控制点的基础上用极坐标法初步放样出主点位置,一条轴线上至少设置3个主点。然后把全站仪架设在建筑轴线中间主点上,观测3个主点的水平角,按控制基线定线要求,其夹角值控制在180°±24″为控制基线精度要求,如超出要求,则需调整主点位置。调整方法按建筑基线调整方法反复进行,直到3个主点的水平角满足180°±24″的范围要求。建筑物定位轴线允许偏离理论轴线量为 L /20000,且不应大于3.0mm( L 为定位轴线长)。
图1-2 标石埋设施工现场图
工程平面控制网的测设在收到开工通知后7天内完成,并将测设资料书面上报监理工程师审批。
1)吊装单元地面拼装定位要求高,要严格执行焊前、焊后的测量检查制度。
2)了解施工顺序安排,从施工流水的划分、钢结构安装次序、施工进度计划,确定测量放线的先后次序、时间安排,制定详细的细部测量方案。
3)针对本工程的特点和要求,在施工测量工作的组织与管理上,要求测量人员在思想上明确测量对本工程施工的重要性,在施工过程中,严格按以下要求开展工作:
①认真审核施工设计图纸,严格做到按图施测。
②了解测量仪器构造、原理,熟练掌握仪器性能,按仪器操作规程操作,做到仪器检校经常化,及时发现隐患,减小消除误差;严格落实测量工作的检查制度。
③根据工程的特点,合理采用测量方法与校测方法,运用高精度、高速度的施测能力,保障好工程的有序施工,使测量工作成为一道智能化施工手段。
高程控制网是大地控制网的一部分,是在一个国家或一个地区范围内,测定一系列统一而精确的地面点的高程所构成的网。高程控制网用水准测量方法建立,一般采用从整体到局部、逐级建立控制的原则,按次序与精度分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等水准测量。
水准测量的施测路线称为“水准路线”,一等水准路线是高程控制骨干,是研究地壳垂直移动和解决科学研究的主要依据。各等水准路线上每隔一定距离埋设水准标石,该点称为“水准点”,即高程控制点。
首级高程控制网为建设单位提供的城市高程控制网,首级高程控制引测前应使用电子精密水准仪并采用往返或闭合水准测量方法复核。施工现场内布置Ⅱ级高程控制网,作为施工现场测量标高的基准点使用。高程控制网设置示意图如图1-3所示。
图1-3 高程控制网设置示意图
根据总承包移交的水准基准点,建立水准基点组。各水准点点位要设在基坑开挖和地面受开挖影响而下沉的范围之外,水准点桩顶标高应略高于场地设计标高,桩底应低于冰冻层,以便长期保留。通常也可在平面控制网的桩顶钢板上,焊上一个小半球作为水准点之用。为了便于施工测量,整个场地内,东西或南北每相距50m左右要有水准点,并构成闭合图形,以便闭合校核。水准基点组可选6个水准点均匀地布置在施工现场四周,水准点采用同M8膨胀螺栓的钢筋打入混凝土作为标志。由水准基准点组成闭合路线,各点间的高程进行往返观测,闭合路线的闭合误差应小于 ( n 为测站数)。
水准测量作业结束后,每条水准路线须以测段往返高差不符值计算每千米水准测量高差的偶然中误差 M Δ 和全中误差 M W 。
高差偶然中误差
式中Δ——水准路线测段往返高差不符值(mm);
L ——水准测段长度;
n ——往返测的水准路线测段数。
高差全中误差
式中 W ——闭合差;
L ——计算各 W 时,相应的路线长度(km);
N ——闭合路线或闭合路线环的个数。
由于大多数工程结构标高落差较大,运用常规的水准测量可能达不到需要的精度要求,需要水准测量、三角高程测量两种测量方法相结合。这两种方法虽然各有特色,但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法,测定高差的精度是较高的,但水准测量受高度的限制,室外作业工作量大,施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法,它不受地形起伏的限制,且施测速度较快,在工程测量中广泛应用;但这种方法精度较低,且每次测量都得量取仪器高和棱镜高,麻烦而且增加了误差来源。这次采用全站仪配合跟踪杆量高程的方法,这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点,又减少了三角高程的误差来源,同时每次测量时还不必量取仪器高和棱镜高,使三角高程测量精度进一步提高,施测速度更快。
(1)仪器要求
1)施工中所用到的水准仪必须经过相关检测部门的专业检测,并附有检测报告。
2)水准测量仪器本身精度应根据等级要求满足表1-2的条件。
表1-2 水准测量仪器本身精度等级要求
(2)水准测量的施测要求
1)等级的水准点观测应在水准点埋设两周后进行,观测应在成像清晰、稳定的情况下进行。
2)水准视线长度:Ⅲ等以65m、Ⅳ等以80m为宜。
3)测站前后视距差:Ⅲ等≤2m、Ⅳ等≤4m。
4)两水准点间前后视距累计差:Ⅲ等≤5m、Ⅳ等≤10m。
5)视线距地面高度:Ⅲ等、Ⅳ等≥0.3m。
在进行水准测量时,为了减小误差,需采取一定的措施以提高测量成果的精度。同时避免在测量结果中存在错误,因此在进行水准测量时,应注意以下几点:
1)观测前对所用仪器和工具,必须认真进行检验和校正。
2)在野外测量过程中,水准仪及水准尺应尽量安置在坚实的地面上。三脚架和尺垫要踩实,以防仪器和尺子下沉;前、后视距离应尽量相等,以消除视准轴不平行水准管轴的误差和地球曲率与大气折光的影响。
3)前、后视距离不宜太长,一般不要超过100m。视线高度应使上、中、下三丝都能在水准尺上读数,以减少大气折光影响。
4)水准尺必须扶直,不得倾斜。使用过程中,要经常检查和清除尺底的泥土。塔尺衔接处要卡住,防止二、三节塔尺下滑。
5)完数后应再次检查气泡是否仍然吻合,否则应重读。
6)记录员要复诵读数,以便核对。记录要整洁、清楚、端正。如果有错,不能用橡皮擦去,而应在错误处划一横,在旁边注上改正后的数字。
7)在烈日下作业要撑伞遮住阳光,避免气泡因受热不均而影响其稳定性。
将激光垂准仪安置在已做好的控制点上,对中整平后,仪器发射激光束,穿过楼板洞口而直射到激光接收靶上。利用激光垂准仪将内控点投测到施工层后,用全站仪复核内控点间距离和各边角度,进行平差,确定点位。平面控制网引测示意图如图1-4所示。
城市中,感觉导线测量对周围环境的要求不是很高,观测方向少,相邻点通视等要求比较好达到,导线的布设比较灵活,观测和计算工作较简便,但是控制面积小,缺乏有效可靠的检核方法;三角测量控制面积大,有利于加密图根控制网,但是需要构成固定的图形,点位的选择相对来说限制因素比较多;GPS与以上两种方法相比,相对平面定位精度高,作业的速度快,经济效益好,测量时无须通视,但是GPS测量易受干扰(较大反射面或电磁辐射源),对地形地物的遮挡高度有要求。
图1-4 平面控制网引测示意图
地下室高程标高点的引测:根据现场二级高程控制点向基槽内用水准仪、水准尺和50m钢卷尺导引标高。
地上部分标高点的引测:每40~50m划分为一个垂直引测阶段,然后通过50m钢卷尺顺着钢柱或核心筒垂直往上引测,然后引测到墙柱上。用全站仪等通过激光预留洞口垂直向上引测至测量操作平台,然后用水准仪将基准标高转移到剪力墙面距离楼层结构面+1.000m处,并弹墨线标示。地下室、地上主体施工阶段高程引测示意图如图1-5、图1-6所示。
图1-5 地下室施工阶段高程引测示意图
图1-6 地上主体施工阶段高程引测示意图