Autocad辅助经纬仪用空间控制点进行建筑工程施工测控工法

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1、Autocad辅助经纬仪用空间控制点进行建筑工程施工测控工法上控法1. 前言当前，随着科学技术的进步及建筑业的发展，建筑施工测控的工具愈来愈先进，测控方法也随之改进，如采用全站仪、GPS测控等，但在大量普通的建筑施工中，仍基本采用经纬仪，扩展经纬仪的测控方法，仍具有较大的价值；另一方面，在工程施工中，计算机与Autocad软件的应用已很普及，充分利用计算机及制图软件功能，将有效提高工程施工技术管理水平。本工法把房建施工传统测控仪器经纬仪与Autocad制图软件强大的绘图和计算功能配合起来，采用了经纬仪设虚立镜的形式及三点两角定位法等测控方法，利用新建工程周围设置的立面测量标志（以下简称标志）定

2、位，实现对工程施工的测控，形成一种新的建筑工程施工测控方法。本工法所涉及的关键技术于2011年5月经河北省科学技术情报研究院(国家一级科技查新咨询单位)部门组织鉴定及科技查新，在国内文献中未见相关报道，到达国内及行业先进水平，应用该工法施工的张家口市前屯新天地住宅小区1#商住楼工程证明了该工法的推广及应用取得了良好的经济及社会效益。工法中关键词说明如下：空间控制点：设置于地面上或原有建、构筑物外墙面等平面、立面上，可在新建工程施工层上用经纬仪照准的测量标志，以下文本中简称“标志”。三点两角定位法：按后方角度交会法原理，在Autocad软件模型图空间中，利用三个标志点位置及现场仪器测取的二个角度

3、数据，绘制出虚立镜点在模型图空间中位置的方法。虚立镜：按照全站仪自由设站形式进行经纬仪设站操作。2. 工法特点2.1 经纬仪操作主要采用虚立镜方式。2.2 工程平面位置与标高测控作业一体完成。2.3 仪器测控操作均在施工层上部进行，不须内部控制点，无须结构设置测控洞口。2.4 测控效率不受工程平面形状影响（如：圆形、弧形等）。2.5 长距离测控采用角度交会法，不须尺量作业，无尺量误差。2.6 测控作业误差不存在层与层之间的累积效应。2.7 利用Autocad软件即时成图，省去复杂、繁琐的内业人工数据计算，所需数据精确、直观、便捷。2.8 在满足仪器照准且能定位条件下，标志愈远，平面位置测控精度

4、愈高，测控范围愈大。3. 适用范围3.1 单独作为施工测控手段3.1.1 当新建工程周围已有且数量、分布、精度均符合本工法使用要求的标志，则本工法适用从工程开工初期的定位放线到全部结构施工完毕的测控。3.1.2 当新建工程的标志，无法在工程定位放线工序前完成，则本工法须依据定位放线成果进行标志设置，则本工法在3.1.1条中的适用范围不含工程定位放线工序。3.2占地面积大的工程。3.3同时开工的群体工程。3.4与其它测控方法配合使用，完成工程不同的施工阶段。3.5具备工法所述标志且数量、位置满足测控要求的其它各种测控作业。4. 工艺原理以经纬仪作为测控仪器，以Autocad软件作为计算成图工具，

5、利用已测定其与新建工程相对位置标高关系并成图的三个以上标志，在施工层上虚立镜，用三点两角定位法，测定虚立镜点在软件模型图中的平面位置，用三角高程法测定虚立镜点镜标高；然后依据软件模型图中标志、虚立镜点，施工层上平面控制点的相对位置关系，用极坐标法或两点前方角度交会法进行平面控制点测控，同时用虚立镜点镜高进行标高引测。5. 工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程 见图5.1-1图5.1-1施工工艺流程5.2施工操作要点因本工法外业与内业交叉进行，现按工艺流程图组织以下文字，即外业操作流程和内业操作流程分开，分5.2.1与5.2.2两条叙述，两个流程的关系由图5.1-1图示说明。操作流程以本工法在一

6、个长70米，宽24米的虚拟工程中的应用过程图来辅助说明。5.2.1外业作业流程 本条中第1款至第6款为本工法实际应用前的准备作业，一般应于土方工程施工前完成，第7款至第9款为本工法的实际应用作业，第10、11款为一般测控作业内容。1、测控前期准备熟悉工程图纸、红线图，了解新建工程周围可设置标志的建、构筑物位置高度，做到“三了解”，即：了解工程设计，了解施工安排，了解现场情况。选择测控人员，组织测控小组机构，制定管理办法。选择测控仪器及工具。2、设置标志设置标志是本工法第一道也是关键的一道作业内容，标志设置的正确合理予否，对后续测量的精确度及方便程度都有直接的影响，须根据现场情况并考虑施工放测全

7、过程后，在保证交会角度值的情况下确定合适的设置点，另外，设置的标志之间宜有一定高差，以满足高程测控精度，当有高程测控要求的虚立镜点所采用的平面定位标志不能满足对高程的全施工过程准确测控时，应对应该虚立镜点设置专门的高程测控标志。标志设置过程中，应尽量保证标志中线的水平与重直，另外，在有利位置可多设几个点，以便择优选用或用于校核。3、工程定位在开工之初，按现有方法，由施工单位依据规划部门及甲方提供的定位和高程依据放测工程位置控制桩点，并引测工程控制标高点。本工法在该阶段至少需设定一个精确的工程位置控制点，和一条通过该控制点的主要工程定位方向线。4、设置基线当工程定位放测完毕后，定位桩点距离精确，

8、两个桩点之间的长度适中，适宜对标志精确定位，则可跳过本道工序，进行下道工序。当不满足上述条件，则须在现场设置一条或几条满足对标志及新建工程定位桩点相对位置进行精确测定的测控基线。5、标志、基线、定位桩测量 本过程主要工作为测角，并填写测角手簿。1) 用工程定位桩点对标志实施测控:在选定的不少于两个主要的定位桩点上设站，以另一最有利工程定位桩点（或引设的后视点）为零方向，采用全圆方向法，测取各可照准标志的角度数据。2) 用基线实施测控：为满足角度交会法测控原则，在该测控过程引入基线测控的方法，完成标志及工程定位桩点与测控基线的各角度数据测取；测取过程中，设站点至少一个或全部位于测控基线的桩点上。

9、当测控基线的长度易测量，且能保证精度，则实测量出；当因基线较长或场地不平整等情况造成基线长度无法精确尺量时，可在一个基线上选择适当长度且能保证测量精度的一段，采用比例的方法计算出全部基线的长度，进行修正成图，在这个过程中须从一个该基线外的设站点或进行虚立镜对实测距离的一段基线的两个端头进行角度测量。3) 观测方法采用全圆方向法，半测回归零差不超过12，2C值限差为18,同一方向值各测回互差不得大于12，观测不少于2个测回，俯仰角一并测定。4) 主要设站点须进行镜标高的引测（将仪器水平角调至0度，引测仪器与工程0.00的相对标高）。6、校核测量在选定的工程定位桩点设站，但按虚立镜点进行23次成图

10、计算，确定该设站点每次计算在软件模型图中位置（用以检验虚立镜点成图偏差）；再以每个成图位置，计算出另一选定工程定位桩点的放测数据，并据此进行放测（用以检验在虚立镜点放测工程主要位置线的方向偏差）。通过比较模型图中设站点的位置及另一工程桩点放测结果与实际位置的偏差，确定误差范围及是否为系统误差。通过在不同桩点设站，可确定系统在不同虚立镜点的误差。据此对成图结果进行可用评价或调整。1) 在选定的工程定位桩点设站，照准三个位置最优标志，采用全圆方向法进行23次每次2个测回的角度测量。2) 按每次的成图计算结果放测另一控制桩点，比较记录每次放测结果与实际桩位置的误差。3) 在不同桩点重复上述过程。4)

11、 当测量误差小于3mm后，完成校核测量，进入下道工序。7、确定施工层上控制线种类根据工程结构及现场施工要求，由施工员确定放测控制线种类（如轴线或模板控制线），并在软件工程模型图中相应位置绘出，控制线的主要交点，即为施工层上需测放的平面控制点。控制线在某工程中的设置示意见图5.2.1-1。8、施工层上虚立镜测量数据根据图纸设计的结构布置情况、施工层上通视情况、须放测控制点位置、设站点与标志通视条件、观测角度等情况，在测控方案中初步设定各虚立镜点的大致范围。实际操作时，只需在这个大致范围内设站即可。通常情况下，施工层上的虚立镜点大致位置在各标准层上是相对固定的。测角方法可采用全圆方向法，也可采用方

12、向观测法。如图5.2.1-2，B-13为设置于工程外部的标志点， “O”为虚立镜点，交会角为本次设站须测出数据的角，同时，照准B-13的俯仰角一并测取。图5.2.1-1实例工程标准层上剪力墙、控制线、虚立镜点位置示意图5.2.1-2虚立镜及测角示意图9、施工层上放线1) 采用极坐标法放点：将仪器的对中点标至施工面上（经纬仪对中过程的反操作）；然后依据内业计算数据，后视选定的标志，转相应的角度，并在照准方向上用钢尺从标至施工面上的仪器中点量取相应的长度，定点。2) 采用两点前方角度交会法放点：当测控的距离较长或现场无法直接进行尺量作业时可采用本方法，即通过两个虚立镜点，在每个虚立镜点用仪器照准，

13、在须测放平面控制点的大至位置处放测一条短线（500mm左右），用两条短线的交点确定须放测点平面位置。3) 连接各控制点进行控制线弹设。4) 引测标高：将仪器水平角调至0,用计算出的镜标高配合塔尺在指定的位置放测标高控制点。10、验线1) 层与层之间校核：层间校核采用吊线法。根据工程结构布置情况，主要控制线要弹测至结构边，且不应少于三处（见图5.2.1-1）,以便测控人员采用吊线法复合上层弹线成果，两次放测误差控制在3mm之内。2) 阶段校核：每施工35层主休，采用经纬仪用首层引测的位置线上传校核。11、细部放线：依据放测出的控制线用现有施工方法实施放测。5.2.2内业操作流程本工法内业主要指用

14、Autocad软件依据经纬仪所测数据进行制图过程，制图人员须具备一定的电脑使用及Autocad制图能力。本条中第1款至第5款为本工法实际应用前的内业作业，第6款至第8款为本工法的应用作业内容。1、测控前准备 熟悉工程图纸、红线图，新建工程周围可设置标志的建、构筑物情况，分析工法的适用性，难易程序，及工法效率，据此编制切实可行的测控方案。2、工程外边线成图根据核对无误的施工图纸及红线图在软件中绘出工程外边线图，见图5.2.2-1，图中a、b点假定为规划提供的结构外墙面角点，为工程定位放测桩点（工程实际应用时，宜绘出结构平面，参见图5.2.1-1）。图5.2.2-1工程外边线图3、基线成图在软件模

15、型空间适当位置绘一条水平线，线可根据实际长度绘，也可以随意选择长度，但不应小于实际长度（如实际长度约为100米,选用的制图长度可为200000），以便得到更精确的制图比例来修正成图。测控基线成图示意见图5.2.2-2,图中基线以实际长度绘出。5.2.2-2基线成图4、标志、工程外边线、基线相对位置成图1) 平面位置成图：依据在A、B点（A、B点为测控基线端点）设站测取的各标志、工程定位桩点的角度值（在测角手簿上计算完毕），在软件模型中用两点前方角度交会法，标示出各标志（B-13，图中只以B-1点示意）以及工程定位桩点a、b（图中只以a点示意）与测控基线的相对位置，见图5.2.2-3。2) 标志

16、标高计算：标出标志与A、B点的距离（见图5.2.2-3中 A点与B-1的距离为87217mm），后利用测角手薄计算完毕后的府仰角数据手工计算（也可用软件成图计算）出标志与A、B设站点镜的高差，再利用镜的相对高度，计算出各标志点的相对高度.因用于高程计算的数据有多组，在各组数据计算值偏差符合规范要求的前提下，进行平均后的最终值作为各标志的标高值。3) 图的旋转：为使工程边线在模型空间为正交,方便后序制图，图5.2.2-3成图后须依据工程边线与模型图空间正交水平线的角度值进行旋转，旋转后的标志、工程结构边线、测控基线相对位置成图见图5.2.2-4。 图5.2.2-3标志、工程定位桩、基 图5.2.

17、2-4旋转后的标志、工程外边线、基线相对位置成图 线相对位置图5、标志、工程外边线相对位置成图标志与工程外边线相对位置图以下简称：标志-边线图。本工法在施工层上实施测控的根本依据是标志实体与标志-边线图，标志-边线图对测控的准确性起决定作用，故须对图5.2.2-4生成的标志-边线图进行校核测量，以保证测控精度。校核成图方法与后期施工层上测控方法基本相同，依据5.2.1条6款校核测量数据，做出各桩点上虚立镜成图位置，下面以a桩点说明，其它桩点同。过程示意图见图5.2.2-5，图中a桩上的设站点按虚立镜成图后为ax点(x代表不同组成图数据绘制的不同位置点,即有几组成图数据就有几个成图点)，同时绘出

18、axb线；通过ax点与axb线、测出图5.2.2-5中a点与ax点以及不同ax点的成图偏差，现场测出axb线放测后与b桩点的实际距离偏差。当此偏差在规范允许范围内，则图5.2.2-4生成的标志-边线图可做为施工层上测控作业的依据；当存在系统误差，如ax点均在ab线一侧，则可通过调整图中工程结构边线与标志的相对位置来减少误差；当误差不能通过图的调整解决时，则图5.2.2-4生成的标志-边线图不准确，须重新测定。经过校核，在软件模型空间生成的作为下道工序测控依据的标志-边线图见图5.2.2-6。 图5.2.2-5 标志-边线图校准过程示意图 图5.2.2-6标志-边线最终成图6、施工层上控制线成图

19、在工程结构边线图内绘制出施工员确定的各施工层上平面控制线，示意见图5.2.2-7，图中cd、ce、df为施工层上须测定的平面控制线, c、d为须放测的主要平面控制点。本工序在软件中生成的做为施工层上放测依据的图见图5.2.2-8。 图5.2.2-7施工层上控制点成图 图5.2.2-8施工层上测控依据模型图7、施工层上虚立镜点成图根据施工层上虚立镜所测得数据，通过测角手簿计算，得出绘图角度，按后方角度交会法原理，采用CAD制图方法，主要应用软件的圆弧及圆绘制命令，绘出虚立镜点“O”的位置，示意见图5.2.2-9，同时标出“O”点与定位用的标志点的距离（图中为B-1示意）。 图5.2.2-9施工层

20、上虚立镜点模型图定位 图5.2.2-10施工层上虚立镜输出放测数据8、施工层上虚立镜数据输出示意见图5.2.2-10。选择最优后视标志点（图中为B-3），并在图中标出各平面控制点（图中以c、d点示意）与所选做为后视点的标志（图中为B-3）及虚立镜点“O”的角度关系。1) 采用极坐标法放点：标出须放测平面控制点与“O”的距离值（图中标出CO线长度），现场操作人员即可依据标出的角度及距离数据放测。2) 采用两点前方角度交会法放点：采用两次虚立镜或两台经纬仪同时虚立镜，从两个方向交会一点，该处的交会角宜控制在60120之间。3) 三角高程测控法计算引测标高：采用三角高程法计算出本次虚立镜镜标高值，其

21、中，标志与虚立镜点的距离由图5.2.2-9标出，俯仰角由现场测取，经测角手薄计算取得。l 当采用定位的标志测控标高时，该值共3组，当偏差在规范允许限值内时，可选用平均值为本次虚立镜的镜标高，以提高精度。l 当测控精度能有效保证时，可用定位标志中的一个进行标高测控，计算该值。l 当平面定位标志不适合对高程时行准确测控时，用专门的标高标志计算该值。6. 材料和机具设备6.1材料6.1.1标志材料标志的设置因工程不同而异，可以是墙立面上的弹线，还可以是贴于墙面上的一个标志等，只要满足可照准要求，一定的耐久性能，以及方便设置的要求即可。图6.1.1-1为用即时贴与自喷漆制作的喷在外墙立面上的漆喷标志示

22、意。6.1.2一般工具及材料：科学型计算器，水平尺，自喷漆，红蓝铅笔，50米钢尺、盒尺，塔尺、墨斗等。6.2机具设备：2电子经纬仪，装有Autocad的电脑一台。7. 质量控制7.1编制合理可行的测量方案。7.2选派业务精良工作上认真负责的测量专业人员进行操作。7.3测控人员在前期准备阶段做至“三了解”，具体测控操作前做到“三校核”。7.4内业计算：7.4.1人工计算及CAD软件制图过程中，角度值的精度均应为到0.01。7.4.2 CAD软件制图过程中应特别注意点捕捉功能的使用，确保制图的正确性。7.5测控操作的一般性原则：7.5.1先整体后局部，先控制后碎部。7.5.2以大控小，以长控短。7

23、.5.3即时复核，未复核的成果不能作为下一道工序的依据。7.6角度观察注意事项：7.6.1采用全圆方向法或方向观测法进行角度观测法时，不少于2个测回,虚立镜点位置要远离危险圆（其定位所用标志的外接圆）。7.6.2观测时要消除视差，尽量用十字丝中点照准目标点。7.6.3水准管气泡应在观测前调好，一测回过程不允许再调，如气泡偏离中心超过两格时，应再次整平并重测该测回。7.6.4在使用非电子类经纬仪时，按观测顺序记录度盘读数，注意检查限差，发现错误，立即重测。7.6.5交会角值应控制在30和150 之间。7.6.6仪器安置的高度应合适，脚架应稳定牢实，中心螺旋应拧紧，转动照准部及使用各种螺旋时，用力

24、要轻。7.7实测精度要求工程平面控制线及标高引测允许偏差应符合GB50026-2007表8.3.11要求，内容见表7.7-1。 表7.7-1 GB50026-2007表8.3.11内容 图6.1.1-1 自喷漆标志7.8其它：7.8.1应采用2级经纬仪，优先选用电子经纬仪，观测角度格式为度、分、秒。7.8.2标志设置要清晰、牢固、方便仪器照准。7.8.3宜依据工程定位桩点对采用本工法最初放测的平面控制线进行校核。7.8.4测控操作及精度应符合GB50026-2007工程测量规范，JGJ 3-2002 高层建筑混凝土结构技术规程及其它相关现行标准要求。8. 安全措施8.1测控方案中要制定有针对性

25、且切实可行的安全测控措施。8.2了解施工现场测控人员安全隐患的“八多”，做到预防为主。8.3具体方面：8.3.1设置标志时，尤其是临边高处作业时，要采取必要的安全措施，确保安全作业。8.3.2当经纬仪照准标志，须临时拆开及恢复外立面防护网时，作业人员应有保证安全的措施，每次作业完成后，要即时恢复拆开的外立面防护。8.4放线作业中应遵守安全操作规程及施工现场安全施工规定。9. 环保措施9.1 在标志设置过程中，不得破坏相关建、构筑物使用及安全功能，9.2设置的标志不得影响原有建、构筑物设置立面的外观。9.3标志应避免设置在建筑（尤其是民用住宅建筑）的窗口位置，以免防障别人生活。10. 效益分析1

26、0.1施工效率10.1.1施工层上平面位置测控与标高引测一体完成，使得现有两项作业内容合二为一，简化了作业过程。10.1.2施工层上测控作业工序少，测控速度快。10.1.3工程平面形状复杂时，放测效率比直角放测高。10.1.4在满足精度及通视条件下，设站点可以在施工层上放测任意平面位置点，设站效率高。10.1.5采用CAD软件通过制图作业进行数据处理，数据处理过程简便、快捷、直观，结果准确。10.1.6施工层上经纬仪采用虚立镜形式，设站速度快。10.1.7设置的标志在其它工程施工时，可重复使用。10.1.8在大占地面积工程及同时施工群体工程应用本工法时，测控效率高。10.2经济效益 本工法是一

27、种测控的方法，其本身的操作直接产生经济效益不高，但更快捷准确的控制线放测速度会更好的保证施工质量，减少材料浪费，及时的为班组开创作业面。所以，本工法的主要经济效益是通过施工过程中的综合因素来体现的。11. 应用实例11.1实例一：张家口市飞达*东山彩橘小区12高层住宅楼工程，位于张市东山路，于2008年3月24日开工，2010年6月30日竣工, 建筑面积为8221.58，地下一层，地上十八层,层高均为2.8米，建筑高度54.25m，筏板基础，剪力墙结构，采用了本工法进行施工测控，主体结构验收质量合格。11.2实例二：张家口市前屯新天地住宅小区1商住楼工程，位于张家口市府大街南侧，于2007年9

28、月1日开工，2010年8月10日竣工，建筑面积为13444.98，地下一层，地上十五层，标准层高为2.9m，建筑高度47.9m，条形基础，剪力墙结构。该工程0.00以上结构施工采用了本工法，控制线全高偏差8mm，总高偏差6mm，测控质量受到甲方及监理单位好评。11.3实例三： 河北尚义龙源风电场（150MW)工程升压站综合楼工程，位于尚义县麒麟山，于2008年8月2日开工，2009年10月30日竣工，建筑面积为2400.34，地上三层，标准层高为3.9m，建筑高度12.6m，独立基础，框架结构。该工程0.00以上结构施工采用了本工法，控制线全高偏差4mm，总高偏差3mm，测控质量受到甲方及监理

29、单位好评。11.3实例四：11.3.1工程概况张家口市金鹰花园住宅小区2#高层住宅楼工程，位于张家口市张宣路西侧纬二路北侧，于2010年9月5日开工，现进入装修作业阶段，建筑面积17049、地下二层、地上16层，层高2.8米,建筑高度45.23米，筏板基础，剪力墙结构。11.3.2周边环境及工程施工计划新建工程东侧为小片施工场地，场地围墙外为南北走向市政公路及其它单位办公楼；南侧为工程主要施工场地，面积较大，南侧施工场地外为旧有居民楼群，楼高六层；西侧为本小区已施工完毕的新建工程，距本工程较近，约8米；北侧为与本工程同时开工的1高层住宅楼。 本工程主体施工按两个流水段进行，墙板、顶板整体化施工

30、。11.3.3工法应用现场周围建筑适合设置满足工程测控的标志，实际的设置为：工程东侧，在公路东侧旧有三层办公楼上女儿墙顶部外侧设置一个标志；工程南侧，在紧靠施工场地的两幢旧有六层居民楼的北檐沟外侧立面设置4个标志；工程西侧，在本小区已完工的新建工程东侧女儿墙外侧设置一个标志。共设置六个标志，东侧点配合南面标志用于东侧流水段测控作业，同理，西侧点配合南面标志用于西侧流水段测控作业。工程定位放线完毕后，设置后视控制桩，用于采用本工法第一次测控作业成果的效核。工程实际从基础垫层施工完毕开始使用本工法进行测控作业，测放成果为：相邻施工层之间最大放测误差（包括平面及标高）为3mm,主体施工完毕后，全高误差最大为8mm,满足GB50026-2007规范要求；测控方法及测控精度得到了建设单位、监理单位的好评。- 12 -