【正文】 42 施工測量控制網的建立4—2—1坐標系統及坐標換算——41頁421l 坐標系統1．施工坐標系統在設計總平面圖上，建筑物的平面位置系用施工坐標系統的坐標來表示。坐標軸的方向與主建筑物軸線的方向相平行，坐標原點應虛設在總平面圖西南角上，使所有建筑物坐標皆為正值。施工坐標系統與測量坐標系統之間關系的數據由設計書中給出。有的廠區(qū)建筑物因受地形限制，不同區(qū)域建筑物的軸線方向不相同，因而布設相應區(qū)域的不同施工坐標系統。2．測量坐標系統測量坐標系統，系平面直角坐標。一般有國家坐標系統、城市坐標系統等。若總平面圖上設計是采用測量坐標系統進行的，則測量坐標系統即為施工坐標系統。4212坐標換算當施工控制網與測量控制網發(fā)生聯系時，應進行坐標換算，以使它們的坐標系統統一。如圖4—15所示，兩坐標系的旋向相同，設a為施工坐標系(AO’B)的縱軸0A在測量坐標系(XO’Y)內的方位角，a、b為施工坐標系原點O’在測量系內的坐標值，則P點在兩坐標系統內的坐標X、Y和A、B的關系式為： 以及設已知Pl、P2兩點在兩系內的坐標值(圖4—16)，則可按下列公式計算出ɑ、a、b。下列公式可作復核之用 如果兩坐標系統的旋向不同(圖4—17)，其坐標換算公式與上列各式形式相同，僅有關項要取下面的符號。422建筑方格網和主軸線設計4221建筑方格網設計1．設計的準備工作(1)收集繪有設計的和已有的全部建筑物、構筑物、交通線路的平面圖和管線位置的綜合平面圖，最好是技術或施工圖設計的總平面圖，在圖上應附有坐標和高程。(2)收集建筑場地的測量控制網資料。(3)收集施工坐標和測量坐標系統的換算數據a、b與ɑ (參閱圖415)。 一，當整個建筑場地有幾個施工坐標系時，如圖4一18所示。還要獲得各系的坐標軸和整個場地的主坐標軸MN的交角Qi，交點Pi在施工坐標系中的坐標。 (4)了解定線的精度要求。2．定線精度規(guī)格第一種定線精度，要求滿足各個設計對象的中心位置，放樣誤差符合設計的量計誤差，即在同一生產系統的范圍內各個設計對象中心位置之差。第二種定線精度，要求滿足每座建筑物本身各部分設計數據的定線精度。第一種定線的誤差，影響各廠房之間與聯系設備之間的間隔，這方面的精度，一般要求不是很高的。第二種定線的誤差，影響該廠房內部間的相互關系，精度要求一般是比較高的。由此可知，廠區(qū)方格網的測設精度主要滿足第一種定線精度要求，廠房內部的定位，須另建一個矩形方格網(廠房控制網)，來滿足精度要求。施工定位誤差與建筑方格網的精度關系式應為 mu≤177。 (431)式中 mu——方格網的精度；m0——施工定位誤差。方格網與主軸線的精度關系式為 m≤177。 (432)式中 m——主軸線的精度。由此可知定線測量的第一種精度要求，對于方格網和主軸線的精度關系，可根據公式(431)和(432)求出?，F根據各種不同的定線精度而求出主軸線和方格網的測設精度，見表411。主軸線和方格網的測設精度(m) 表411定線的精度要求 O．40方格網的點位中誤差 主軸線的點位中誤差 方格網的精度規(guī)定，要根據工業(yè)建設的規(guī)模和連續(xù)生產的復雜程度來決定，當遇到個別大型廠房，施工和生產機械復雜的施工場地。遇到中型廠房，施工和生產機械不太復雜的旋工場地。3．方格網布設原則建筑方格網的建立原則，由整體到局部，其程序一般采用先作整個控制建筑場地的主軸線，然后按各個局部不同精度要求來建立方格網，在布設時應注意下列要求：(1)等級：當廠區(qū)面積超過lkm2而又分期施工時，可分兩級布網。其首級可以采用“田”字形、“口”字形或“+”字形。首級網下可采用Ⅱ級方格網分區(qū)加密。不超過1km2的廠區(qū)應盡量布成Ⅱ級全面方格網，網中相鄰點應加以連接，組成矩形，個別地方有困難時，可以不連，允許組成六邊形。(2)方格網的密度：每個方格網的大小，要根據建筑物的實際情況而決定。方格的邊長一般在100～200m為宜。若邊長大于300m以上，中間加以補點。(3)點位布置：便于方格網測量和旋工定線需要來考慮，布設在建筑物周圍、次要通道上或空隙處。坐標數值最好是5或lOm的整倍數，不要零數。(4)考慮方格點的標樁能長期保存，方格點不要落在開挖的基礎上、埋設管線的范圍內，或太靠近建筑物處。一般選擇在建筑物附近空隙區(qū)，這樣能長期保存。(5)點的埋設要方便，造價經濟。4222主軸線設計軸線點位置，應在總平面圖上進行設計確定，應滿足下列幾條要求：1．主軸線應盡量位于場地中央，狹長場地也可在場地的一邊，主軸線的定位點(主軸點)一般應不少于三個(包括軸線交點)。2．縱橫軸線要互相垂直，若縱軸線較長時，橫軸線應酌情加密，縱橫軸線的長度能控制整個建筑物場地的范圍。3．主軸線中，縱橫軸各個端點應布置在場區(qū)的邊界上，為便于恢復施工過程中損壞的軸線點，必要時主軸線各個端點可布置在場區(qū)外的延長線上。4．為便于定線，量距和標石保護，軸線點不要落在建筑物上，各種管線上和道路中。423主軸線的測設4231 主軸線點初步位置的測定方法及實地標定 1．極坐標法 如圖4—19所示，將測量控制點No．No．No．3的坐標換算成建筑坐標系的坐標，并反算放樣元素驢l、Sl、壚S2和Ps3。置經緯儀于測量控制點上，定出主軸線點A、B、C的概略位置，測定點位的精度可按式(421)估算。 2．角度交會法 根據預先計算出的放樣元素(交會軸線點的角度)，在現場用兩臺經緯儀直接交會出點位，并到第三點上進行檢查。交會法定點有兩種方法，一種是兩點前方交會定點，如圖420(ɑ)，對交會點相鄰方向線交角δ以90゜為最好。此時可按式(4—22)計算交會點的精度。另一種為三點交會法，在三角形內交會時以120゜為最好圖(4—20b)，允許在90゜～150゜之間；在三個站上或三角形外交會時應在30゜～120゜之間(圖4—20c)。以三角形內交會點精度最高。由于三點交會，三條方向線不會相交于一點，而必然產生一個誤差三角形，誤差三角形可用李曼法來消除，即按待定點至誤差三角形各邊的垂距與它至相應已知點之距離成正比的原則，得出三邊垂線的交點，即為交會點的正確位置。主軸點初步定位后，一般要求點位誤差不超過5cm。3．主軸點初步位置的實地標定主軸線是整個場地的堅強控制，無論采用何種方法測定。都必須在實地埋設永久標樁。同時在投點埋設標樁時，務必使初步點位居樁頂的中部，以便改點時，有較大活動余地。此外在選定主軸點的位置和實地埋標時，應掌握樁頂的高程。否則可先埋設臨時木樁，到場地平整以后，進行改點時，再換成永久性標樁。4232主軸線點精確位置的測定和主軸線方向調整1．主軸線點精確位置的測定按極坐標法或角度交會法所測定主軸點初步位置，不會正好符合設計位置，因而必須將其聯系在測量控制點上，并構成簡單的典型圖形，如三角形中插入一點(圖4—20b)，固定角插入一點(圖420c)等。然后進行三角測量和平差計算，求得主軸點實測坐標值，并將其與設計坐標進行比較，根據它們的坐標差，將實測點與設計點相對位置展繪于透明紙上。在實地以測量控制點定向，改正至設計位置。一般要求主軸線定位點的點位中誤差不得大于5cm(相對于測量控制點而言)。2．主軸線方向的調整主軸點放到實地上，并非嚴格在一條直線上，調整的方法，可以在軸線的交點上測定軸線的的交角β(圖4—21)，測角中誤差不應超過177。2．5。若交角不為180゜，則應按下列公式計算改正值δ。改正后必須用同樣方法進行檢查，其結果與180。之差不應超過177。5，否則仍應進行改正。調整的方法，是將各點位置按同一改正值占沿橫向移動，使在一直線上，如β小于180゜，β為正值，則中間點往上移，兩端點往下移，反之亦然。4233 主軸線長度的精密丈量及主軸線點坐標的確定當主軸線的方向調整好以后，就要進行主軸線的長度丈量。1．主軸線長度的精度要求(1)量距相對誤差：一般要求是，大型企業(yè)為1：50000，中型企業(yè)為1：25000，小型企業(yè)或民用建筑場地為1：10000。(2)主軸線實量長度與附合測量控制點系統設計長度之差與全長之比不大于1：10000，以保證廠內外運輸線路和管道連接。2．主軸線點坐標的確定主軸線經實量，若達到上述要求，則主軸線上點位坐標誤差，應按實量長度推算改正。推算坐標的起算點，可任意決定一點(該點應選在建筑物定位精度要求較高的區(qū)域之內)。向其他方向推算，求出主軸線上各點施工坐標。4234短軸線的測設短軸線的測設，應根據調整好后的長軸線進行，其方法和要求與長軸線所述相同，不過這時觀測的是長軸線與所定短軸方向線在交點處兩個夾角，如圖422所示。調整時只改正短軸線的端點。其改正數d的計算公式為：式中 l——軸線交點至短軸線端點的距離； δ——設計角為直角時 設計角為傾斜角時 按式(434)求出改正數后，應在實地進行改正。短軸線的方向調整好以后，應從交點向兩端點進行精密量距，并根據交點的坐標和實量長度，確定短軸線的坐標值。4235軸線的加密按上述方法測定了一條縱橫主軸線，如圖423所示AOB和COD后，還不能滿足定線的需要，因而必須進行軸線加密。選定了37811011四條加密軸線，組成軸線網，各加密軸線的方向應根據縱軸線AOB和橫軸線COD測定，并按式(434)進行調整，加密軸線長度丈量方法和精度要求，與主軸線量距相同。加密軸線的坐標值，則以縱軸線(或橫軸線)與加密軸線的交點坐標為起算點，并按實量長度進行推算。在進行軸線加密時，各軸線之間有時構成單個或數個閉合的矩形，如圖423中O265和O145。對這些單獨構成的矩形，可以進行個別調整，以矩形網O265為例說明。點6是根據26和56兩條方向線交會測定的，再丈量256兩邊的距離，如果測設點6精度良好，則角度與長度誤差能相適應。如在圖424中，在6′點所測之角小于90゜，在點2和點5所測之角分別為90゜+δ1和90゜+δ2，則56和26的距離比應有值為長，即為l1+△l1，l2+△l2。如在點2，點5所測角皆小于90゜，而在點6所測之角大于90゜，則所量的距離應短于應有長度，符合這個規(guī)律時，可按下式計算改正數△l； 求出改正數之后，在標板上圖解出方向線，作出四邊形，其對角線另一端點，即為改正后的正確點位。如果角度與長度的規(guī)律不明顯或不相適應，則可按2—6—5的線路組成符合導線，求出點6的實測坐標值，并與設計坐標比較，根據其坐標差在標板上作圖解調整。4236注意事項1．施工控制網只應具有惟一的起始方向施工控制網的起標坐標和起始方向，一般根據測量控制點來測定的，當測定好了的主軸線或長方向線后，往往作為施工平面控制網的起始方向，在控制網加密或建筑物定位時，不再利用測量控制點來定向，否則將會使建筑物產生不同位移和偏轉，影響工程質量。2．通過一點測定主軸線當主軸線定位不能通過三點來確定時，可只測定一點，經精測調整后，再通過該點測出主軸線的設計方向。定位點的點位中誤差(對五等測量控制點而言)，不得大于5cm。主軸線的方向要根據三個后視點來測定。 測角中誤差不得大于177。3， 由各后視點測得的同一方向的誤差不得大于177。15。滿足限差后取平均值，作為最后結果，并根據該結果將方向加以改正。3．根據地物來測定施工控制網的起標方向當建筑場地沒有測量控制點或距離建筑場地較遠不便應用時，則可以根據總平面圖及其設計要求，從某一地物出發(fā)用圖解法取得測設施工控制阿起標方向的數據，這時其施工坐標系統坐標軸的方向應與地物的中心線平行或垂直，坐標原點虛設在總平面圖西南角某點，而使所有建筑物的坐標皆為正值。4．軸線網測設的精度掌握軸線網的測設精度，可以根據建筑物定位精度的不同要求靈活掌握。整個軸線網甚至同一條軸線的不同地段，不強求用同一精度來測設。這樣有利于加快工作進度而又能滿足施工定位的精度需要。4—2—4建筑方格網的測設424—1建筑方格網的測設方法1．建筑方格網點初步定位建筑方格網測量之前，應以主軸線為基礎，將方格點的設計位置進行初步放樣。要求初放的點位誤差(對方格網起算點而言)不大于5cm。初步放樣的點位用木樁臨時標定，然后埋設永久標樁。如設計點所在位置地面標高與設計標高相差很大，這時應在方格點設計位置附近的方向線上埋設臨時木樁。2．建筑方格網點坐標測定方法方格網點實地位置定出以后，一般采用導線測量法，或者三角測量法來建立建筑方格網。(1)導線測量法采用導線測量法建立方格網一般有下列三種：1)中心軸線法在建筑場地不大，布設一個獨立的方格網就能滿足施工定線要求時，則一般先行建立方格網中心軸線，如。圖425所示，AB為縱軸，CD為橫軸，中心交點為0，軸線測設調整后，再測設方格網，從軸線端點定出NNN3和N4點，組成大方格，通過測角、量邊、平差、調整后構成一個四個環(huán)形的l級方格網，然后根據大方格邊上點位，定出邊上的內分點和交會出方格中的中間點，作為網中的Ⅱ級點。2)附合于主軸線法如果建筑場地面積較大，備生產連續(xù)的車間可以按其不同精度要求建立方格網，則可以在整個建筑場地測設主軸線，在主軸線下分部建立方格網，如圖426所示，為在一條三點直角形主軸線下建立由許多分部構成的一個整體建筑方格網。圖中N1N9為縱軸，N1N4為橫軸，測設方法先在主軸線上定出NNNN1N1N1N1N16等點，作為方格網的起算數據，然后根據這些已知點各作與主軸線垂直方向線相交定出中間各NNNN10和N11等環(huán)形結點，構成五個方格環(huán)形，經過測角、量距、平差、調整的工作后成為I級方格網。再作內分點、中間點的加密作為Ⅱ級方格點，這樣就形成一個有31個點的建筑方格網。3)一