科普 | 施工放样那些事儿
施工放样（setting out）把设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作称为施工放样（也称施工放线）。
施工放样的目的是，在实地测设出预定坐标值的点。角度、距离，是可以测量的量，是真值；但坐标值是导出量，是不可测的量。在实际操作过程中，直接使用坐标值放样都采用的是无限接近法进行操作，如果想将真值放样出来是不可能的。
施工放样的种类可以分为角度放样、距离放样、点位放样、直线放样、铅垂线放样和高程放样等，下面予以简单介绍：
（1）角度放样。角度放样的实质是：从某一已知方向为基准，放样出另一方向，使两方向间的夹角等于预定的角度。角度放样可用经纬仪和全站仪，通过盘左、盘右定点取中的方法进行。
（2）距离放样。是将设计图上的已知距离按给定的起点和方向标定出来。可用钢尺放样，也可用电磁波测距放样。
（3）点位放样。是根据图上的被放样点的设计坐标将其标定到实地的测量工作。工程建筑物的形状大小，是通过一些特征点描述的，如矩形建筑的四个角点、线性建筑的转折点等。点位放样是建筑放样的基础。
（4）直线放样。将设计图上的直线如建筑物的轴线在实地标出来。常用经纬仪或全站仪的正倒镜法进行放样。
（5）铅垂线放样。为了保证高层建筑的垂直度，需要放样铅垂线，其放样方法见后。
（6）高程放样。把设计图上的高程在实地标出来。
放样点位的常用方法有交会法、归化法、极坐标法、自由设站法和GPS RTK法等。
1、交会法
交会法包括距离交会法、角度交会法和轴线交会法等。
（1）距离交会法。特别适用于待放样点到已知点的距离不超过测尺长度并便于量距的情况。如图1-1所示，需要先根据放样点和已知点的坐标计算放样距离DAP、DBP,然后在现场分别以两已知点A、B为圆心，用钢尺以相适应的距离为半径作圆弧，两弧线的交点即为待放样点的位置。
图1-1
已知两点坐标反算距离公式如下：
（2）角度交会法（又称方向交会法）。在量距不方便的情况下通常用角度交会法放样。如图1-2所示，放样元素（两个交会角β1、β2）可根据放样点和已知点的坐标计算得到，在两个已知点上分别架设经纬仪或全站仪放样相应的角度，两视线的交点即为待放样点的位置。
图1-2
反算坐标方位角公式如下：
β1=αAB-αAP
β2=αBP-αBA
（3）轴线交会法。采用侧方交会法原理得到被放样点的位置，一般用于不便于钢尺量距又缺乏电磁波测距仪的情况。如图1-3所示，A、B、C、D为已知点。P0为轴线AB线上的待放样点。先建立施工坐标系，y轴平行于AB，AB轴线的x坐标为x0，在AB轴线上P0附近放样任意一点P点；将经纬仪或全站仪安置于P点，并测出PC、PD与AB的夹角α1、α2；由C点按下式计算P点的坐标
图1-3
再由D点计算P点的坐标
取两组坐标的平均值
根据P、P0点的坐标，将P移动到P0点即完成放样。
2、极坐标法。极坐标法是按极坐标原理进行放样的一种点放样方法，如图1-4所示，A、B为已知点，P为待放样点，其坐标已知。极坐标法的两个放样元素β和S可由A、B、P三点的坐标反算得到。在A上架设仪器，放一个角β，在放样的方向上标定一个P′点、再从A出发沿AP′方向放样距离S，即得到待定点P的位置。
图1-4
一.工程定位放线方法：
(1) 进场后首先对甲方提供施工图进行复核，以确保设计图纸的正确。其次，与甲方一道对现场的座标点和水准点进行交接验收，发现误差过大时应与甲方或设计院共同商议处理方法，经确认后方可正式定位。
(2) 现场建立控制座标网和水准点。现场平面控制网的测设方法在下面。水准点由永久水准点引入，水准点应采取保护措施，确保水准点不被破坏。
(3) 工程定位后要经建设单位和规划部门验收合格后方可开始施工。
二.根据本工程的平面形状，决定采用矩形网控制。
按工程定位图，以建筑纵横两个方向为座标轴，每30m测设一条控制线，形成30m×30m的现场控制网，建筑物的定位即以控制网轴线为准。
三.根据本工程的平面形状，适宜于采用多边形现场控制网。
以与工程主轴线相对应的互成120°方向的三根线作为控制网的轴线，控制轴线的间距为30m，形成现场控制网。工程定位即以该轴线为准。
四.取工程纵横向的主轴线作为现场控制网轴线，组成现场控制网。工程的其它轴线依据主轴线位置确定。
五.在土方开挖期间，对于标高的测定，采用专人负责，随挖随测的方法。在接近基底时，应将标高点引到基坑内，可在工程桩钢筋上做记号。作为底板施工阶段垫层浇筑、支底板模板的依据。
六.地下室施工阶段标高测量方法
为了保证建筑全高控制的精度要求，在基础施工中就应注意准确地测设标高。为±0.00以上的标高传递打好基础。
采用经纬仪将现场水准点标高引测至地下室基坑内，可在基坑四周的挡土桩上画出整米数的水平线，作为地下室标高测量的依据。标高控制线应根据施工需要画出多处，对于各条标高线，应予校测，误差较大时(>5mm)应予调整。
七.外控法施工要点：
施测时将经纬仪安置在建筑附近进行竖向投测。
(1)测前要对经纬仪的轴线关系进行严格的检校，观测时要精密定平水平度盘水准管，以减少竖轴不铅直的误差。
(2)轴线的延长桩点要准确，标志要准确、明显，并妥善保护好。应尽量以首层轴线位置为准，直接向施工层投测，避免逐层上投造成误差积累。
(3)取正倒镜向上投测的平均位置，以抵消经纬仪的视准轴不垂直横轴和横轴不垂直竖轴的误差影响。
八.垂直度的控制采用吊线坠法：
采用较重的特制线坠悬吊，以确定的轴线交点为准，直接向各施工层悬吊引测轴线。
(1)线坠的几何形体要规正，重量要适当(1～3kg)。吊线用编织的和没有扭曲的细钢丝。
(2)悬吊时要上端固定牢固， 线中间没有障碍，尤其是没有侧向抗力。
(3)线下端(或线坠尖)的投测人，视线要垂直结构面，当线左、线右投测小于3～4mm时，取其平均位置，两次平均位置之差小于2～3mm时，再取平均位置，作为投测结果。
(4)投测中要防风吹和震动，尤其是侧向风吹。
(5)在逐层引测中，要用更大的线坠(如5kg)每隔3～5层，由下面直接向上放一次通线，以作校测。
九.上部结构标高测法：
±0.00以上的标高测法，主要是用钢尺沿结构外部向上竖直测量，在四周共设三处，以便于相互校核。施测要点：
(1) 起始标高线用水准仪根据水准点引测，必须保证精度。
(2) 由±0.00水平线向上量高差时，所用钢尺应经过检定，量高差时尺身应铅直并用标准拉力，同时要进行尺长和温度改正。
(3) 观测时尽量做到前后视线等长。并采用铝合金直尺以硬铅笔划水平线，以确保精度。
(4) 当高度超过一尺长时，应精确地定出第二基点，由第二基点向上量测。
十.采用天顶准直法传递轴线：
天顶准直法是使用能测设天顶方向的仪器，进行竖向投测。
仪器采用：
配90°弯管目镜的经纬仪。
激光经纬仪。
激光铅直仪。
自动天顶准直仪。
自动天顶——天底准直仪
将仪器安置在施工层的下面。因此，施测中要注意对仪器的安全采取保护措施，防止落物击伤，并经常对光束的竖直方向进行检校。
目前放样最常用的仪器还是RTK、全站仪。后期会对于这些测量仪器出一批操作视频教程，敬请期待！
全站仪
一、摆站
摆设全站仪的步骤如下：
1.对中
1）取出三脚架，三脚架的高度约等于测量员脖子的高度，摆好三脚架后，使脚架的面大概水平，使长螺母大概处于控制点的正上方。
2）取出仪器，固定在三脚架上，打开激光对中器，两手握三脚架的任意两个脚移动，使激光点对中地面的控制点。
2.粗平
待仪器对中后，观察仪器基座的圆水泡，然后根据水泡来操作脚架。下面举例说明：
图中1、2、3表示脚架的脚，黑色圆表示气泡，蓝色圆表示仪器基座的圆水泡。
由图可知1.3边比较高， 所以升高脚架2，随后得到图（2）
由图可知，3这边比较高，所以降低脚架3的高度，使水泡居中.如下图（3）
如水泡还不居中，则反复调节2.3这两个脚，直到居中。
注意：在粗平时，脚架的三只脚只能动其中任意两只。
3.精平
用长水准器精确整平仪器
1）旋转仪器照准部让长水准器与任意两个脚螺旋连线平行，调整这两个脚螺旋，使长水准器气泡居中。调整两个脚螺旋时，旋转方向应相反。如图
2）将照准部转动90°，用另外一脚螺旋使长水准器气泡居中。如图
3）重复步骤1和2，使长水准器在该两个位置上气泡都居中。
4）在步骤1或2的位置将照准部转动180°，如果气泡居中并且照准部转动至任何方向气泡都居中，则长水准器安装正确且仪器已整平。
注意：A.在4中，若气泡不居中，应校正长水准器。
B.此时，看下激光对中器，看是否还对中.如不对中，则松开一些三脚架螺母，平移仪器直至对中，然后再继续精平。
二、设站
1.待仪器开机后，进入放样或者测量程序。
2.输入测站点信息（X.Y.Z）,量取仪器高,输入棱镜高度（免棱镜模式下，棱镜高度为零）。
三、后视
1.待输完测站点信息后，进行后视。
2.输入正确的后视坐标后，旋转照准部照准后视点，按仪器的测存键。待仪器提示：已定向！表示后视已完成。
四、放样/测量
1.待后视后，如要放样，则输入放样点的坐标（X,Y,Z）进行放样。
2.旋转仪器，使△Hz=0，照准棱镜后，根据所测平距离前后调整棱镜位置，最后使△D=0， △Hz=0.这样，一个点就放完了。
3，如要进行碎部测量，仪器照准棱镜所在位置可直接测量。
RTK
（一）数据检核
RTK每次作业前必须对已知控制点进行检核，对比坐标、高程应符合技术设计限差要求，确保系统正常。如检核结果超限，必须及时查找原因，直到校核无误方可开始作业。如下表为某项目设计的检查限差。
作业过程中，应对测区内作业段落附近的导线点、水准点进行坐标、高程采集测量，随时检查RTK系统，确保其工作状态正常。在改变作业测区、基准站迁站、基准站重新启动时，应通过已知点对系统进行粗差检核，如下表为某项目粗差检核的限差参考值。
对已知点检核值超过技术设计规定的参考值时，需查找分析原因，确认系统无误后，方可继续进行测量，检核过程应留有原始记录，并进行资料整理，检核结果作为验收是否合格的依据。
检核测量点点名在原点名前加前缀JH，如对一个点进行两次以上检核时，点名在原点名前加前缀JH1、JH2……
（1）改变作业测区时的检核要求
应在作业测区内某一已知控制点上进行初始化取得固定解，并确认实时坐标和高程正确、系统正常；
应对相邻作业测区的至少一个控制点进行检核；
应对相邻作业测区已完成的至少一个明显地物点或放样点进行检核。
（2）基准站迁站重新设置时的检核要求
应在作业测区内某一已知控制点上进行初始化取得固定解，并确认实时坐标和高程正确、系统正常；
应对已完成的至少一个明显地物点或放样点进行检核。
（3）基准站重新启动时的检核（间隙检核）
应对已完成的至少一个明显地物点或放样点进行检核。
（二）测量点
测量点是RTK的最基本功能，当[RTK]=固定时，对中待测点位，对中杆上气泡居中后，即可开始测量，开始倒计时测量，测量完成后出现提示表示点已测出并可贮存在测量控制器中，如满意即可贮存，有的仪器可以设定“自动贮存”功能，则测完后自动记录在控制器内。
在测量点时不仅要输入点名称，还要输入点的代码，输入测点的代码，可方便内业对测量原始数据的编辑整理。在测量点之前一般应设好测量点的类型及观测时间、观测精度等要求，如观测控制点一般时间要长，并有对中整平要求，有的技术规范还要求测量2次或以上；而测量地形点一般要求测量时间短，只需手扶对中杆即可。
不同的仪器厂商开发的测量点软件，有时还有辅助成图功能，可以在测量过程中进行编辑，或者用已测点交会出不能用GPS RTK测量的点，如隐蔽的房角等。
测量点可以用来测量图根点，测绘地形图，测量并计算测区界线、面积和土方数量等，测量结果可以传输到计算机，其格式一般为：
点名称，北坐标，东坐标，高程，代码，其他信息…
（三）放样点
放样点也是RTK的基本功能，如天宝系列GPS接收机，在TSCE电子手簿，点击[测量]-[RTK]-[放样]-[点]-回车后出现如下图放样点列表。
图1 放样点列表
按[添加]可以增加要放样的点，[删除]从放样点列表去掉不放样的点，[全部删除]从放样点列表中去掉所有点，[最近点]开始放样距离流动站仪器最近的点。选择要放样的点后，回车，开始放样，如下图所示，显示距离放样点的方向和距离。
图2 指示放样点方向和距离
在GPS天线移动过程中箭头指向要放样的点，在接近放样点时，屏幕图形出现放样点与流动站的对应关系。可按F2[精确]转为精确放样模式，按[测量]可以对放样后的点进行测量，以检查放样点的精度。
（四）放样道路
铁路、公路道路测设是把在图纸上设计的线位在实地标定出来，并测取所标定里程桩号的高程，是对平面点的放样和对平面点所在位置的高程测量的一个综合作业过程。用RTK技术能够实现放样后立即测量高程。
以天宝 GPS接收机为例，在TSCE电子手簿，点击[测量]-[RTK]-[放样]-[道路]-回车后出现放样道路列表，选择要放样的道路，可以按照道路里程或道路任意位置放样，放样具体里程点的方法同放样点一致，如下图所示。
图3 道路放样
RTK放样道路有不少值得注意的问题和经验，主要在以下两点：
（1）RTK测量适宜开阔、平坦、无高大树木、建筑物的测区。对不满足GPS静态测量的选点要求的点位同时也不应采用GPS RTK测量。
（2）在需进行测量的位置不符合RTK测量点位要求，难以或无法进行初始化取得固定解时，中桩测设时可在其附近定位，用皮尺交会平面位置，在附近相同高程点上采集高程。或在其附近测设两个通视的固定桩，以方便用常规仪器进行补充测量。
（五）其他测量
以华测测地通为例，包括电力线测量、参考线放样、道路横断面测量等。
[测量]-[其他测量]-[电力线测量]，单击屏幕中间地图区，则在上方出现测量地物选项，待流动站固定后即可进行电力线的测量工作。
图4 电力线测量
[测量]-[其他测量]-[参考线放样]，即可开展参考线放样。
图5 参考线放样
测地通软件提供横断面数据采集功能，将道路放样界面右下角横断面采集勾选即进入横断面测量模式。在道路视图中出现一条与道路曲线垂直的红色线条表示横断面。右侧信息栏距离提示会变成横偏和纵偏。
图6 横断面采集
测量之前可以点击设置，设置横断面测量的偏移量，并指定左偏或右偏。点击[测量]，进入横断面点测量界面，横断面测量点名采用“中桩桩号+数字”来表示。点击[测量]，进行横断面测量，结果显示横偏、纵偏、高差等信息。点击[保存]，保存横断面测量数据。
图7 横断面数据显示
[横偏]仪器到道路中线的垂直距离；[纵偏]仪器到该测量里程横断面的垂直距离；继续在该横断面测量时，点名“+”后面的数字会自动累加，点击测量，测量结束后需点击[保存]，保存当前测量数据。
图8 横断面采集下一点
注：在该里程的横断面测完后，如继续下一个里程横断面测量时，需要先把[横断面采集]取消勾选，把里程改为对应里程后，再选中横断面采集，开始下一个里程的横断面采集，否则测量点名会一直在上一个里程下面累加。
道路放样过程结束后，需要将测量数据导出。在道路放样界面，点击导出，在“选择输出”界面选中需要的数据：中桩数据或横断面数据，点击下一步，打开测量文件，显示出所测量的数据。
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