孫玉強(qiáng) 馬鑫程 袁興明

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088； 2.山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414)

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全站儀和鋼尺在建筑工程施工放線中的應(yīng)用

孫玉強(qiáng)1馬鑫程1袁興明2

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088； 2.山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 256414)

針對(duì)不規(guī)則建筑物施工輪廓點(diǎn)位放線難度大、耗時(shí)、耗力的問(wèn)題，提出利用全站儀和鋼尺聯(lián)合測(cè)量的方法對(duì)建筑物施工點(diǎn)位進(jìn)行放線，并對(duì)放線點(diǎn)位的精度作了分析，指出該方法既保證了施工精度，又提高了施工效率，為高層不規(guī)則建筑施工測(cè)量提供了有效的測(cè)量方法。

全站儀，自由設(shè)站，極坐標(biāo)放樣，精度

0 引言

近年來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物已從傳統(tǒng)的規(guī)則形狀，轉(zhuǎn)變?yōu)橐元?dú)特的造型形式為顯著特點(diǎn)的現(xiàn)代建筑。相對(duì)于傳統(tǒng)建筑物的施工，現(xiàn)代建筑物因結(jié)構(gòu)外形不規(guī)則而大大加大了施工難度，體現(xiàn)在施工放線，傳統(tǒng)的放線方法已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代建筑的施工精度[1-4]。

傳統(tǒng)施工放樣方法，主要利用極坐標(biāo)方法進(jìn)行方位向放線比較快速，但在距離向上由于全站儀是通過(guò)激光測(cè)距的原理進(jìn)行距離向的放樣，為了滿足施工點(diǎn)位精度要求，往往要求工作人員進(jìn)行多次測(cè)量直到精度滿足要求，這在嘈雜的施工現(xiàn)場(chǎng)往往是難以實(shí)現(xiàn)的。一方面，現(xiàn)場(chǎng)施工不允許放樣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；另一方面，嘈雜的現(xiàn)場(chǎng)使得工作人員無(wú)法集中精力，往往還會(huì)導(dǎo)致方向也出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量[1,2,5,6]。

本文結(jié)合現(xiàn)代全站儀技術(shù)和放樣原理提出了一種解決方法，利用全站儀自由設(shè)站(徠卡TC402)的功能，快速計(jì)算出測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，完成定向工作，并采用極坐標(biāo)放樣方法，從而快速準(zhǔn)確的對(duì)施工建筑特征點(diǎn)進(jìn)行定位。利用此方法在實(shí)際工程中得到了應(yīng)用，效果很好。

1 全站儀自由設(shè)站、極坐標(biāo)放樣原理

1.1 自由設(shè)站原理

全站儀的自由設(shè)站測(cè)量又可以稱邊角交會(huì)測(cè)量。其原理是在待定點(diǎn)安置全站儀，測(cè)出待定點(diǎn)到已知控制點(diǎn)之間的距離和角度，根據(jù)方向觀測(cè)值和邊長(zhǎng)觀測(cè)值建立方向誤差方程式與邊長(zhǎng)誤差方程式，然后按最小二乘原理計(jì)算待定點(diǎn)的坐標(biāo)[7-9]。全站儀自由設(shè)站原理如圖1所示。

在未知點(diǎn)P設(shè)站，需要至少兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)A(Xa，Ya),B(Xb，Yb)，觀測(cè)全部要素DAB,DBP,∠P。

根據(jù)三角形正弦定理、余弦定理以及坐標(biāo)方位角，推算出邊AP的坐標(biāo)方位角∠αPA：

∠αPA=∠αAB+∠A

(1)

由坐標(biāo)解算公式求得設(shè)站點(diǎn)P坐標(biāo)(Xp,Yp):

Xp=Xa+DPAcos∠?PA
Yp=Ya+DPAsin∠?PA

(2)

按照同樣的計(jì)算方法也可以求得P點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)比兩個(gè)坐標(biāo)值，如果誤差在允許范圍以內(nèi)，全站儀會(huì)自動(dòng)求算兩個(gè)坐標(biāo)的平均值(針對(duì)有兩個(gè)已知點(diǎn)的情況)作為待定點(diǎn)P的最終坐標(biāo)。

由上式可求得P點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差Mp為：

化簡(jiǎn)整理得：

1.2 鋼尺配合全站儀極坐標(biāo)放樣法定位原理

極坐標(biāo)法放樣是根據(jù)角度和距離從一個(gè)控制點(diǎn)上標(biāo)定點(diǎn)位的一種方法[3-5](見(jiàn)圖2)，具體步驟：自控制點(diǎn)O沿OX方向測(cè)出距離S，放樣出A點(diǎn)；將全站議置于A點(diǎn)，測(cè)放A角，并沿A角的構(gòu)成邊，測(cè)出距離S1，將P點(diǎn)固定在地面上。

本文提出鋼尺配合全站儀快速定位原理是基于極坐標(biāo)法放樣原理之上。如圖2中P點(diǎn)為待放樣點(diǎn)位，全站儀完成方位向放樣后指揮后視操作人員在全站儀十字中線方向上做出兩個(gè)點(diǎn)位的標(biāo)記，一般待放樣點(diǎn)位位于兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)之間，在做出標(biāo)記的同時(shí)全站儀進(jìn)行距離測(cè)量，后視操作人員根據(jù)距離向偏差通過(guò)鋼尺確定出待放樣點(diǎn)位[5-7]。

2 具體實(shí)施步驟

2.1 放線點(diǎn)位坐標(biāo)提取

工程建設(shè)過(guò)程，施工放線首先要獲取待放樣點(diǎn)位坐標(biāo)，放樣點(diǎn)位的數(shù)量是控制施工外觀效果的直接因素。本文結(jié)合實(shí)際工程，針對(duì)圓弧形構(gòu)筑物，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范采用圓弧段無(wú)限二分法進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。即對(duì)外圍輪廓線任意兩個(gè)端點(diǎn)作弦線，取弦線中點(diǎn)至圓弧距離(即最大距離)，保證此距離小于某值即可滿足施工要求。

2.2 采用新方法放樣具體過(guò)程

全站儀自由設(shè)站的儀器操作步驟，如圖1所示：儀器架設(shè)在P點(diǎn)，輸入已知點(diǎn)A,B的坐標(biāo)，假設(shè)A,B中間被障礙物擋住，無(wú)法通視:

1)輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)；

2)進(jìn)入全站儀功能菜單，選擇自由設(shè)站，輸入新點(diǎn)(自由設(shè)站點(diǎn))點(diǎn)名、儀器高；

3)調(diào)用已知點(diǎn)A，輸入棱鏡高后，照準(zhǔn)A點(diǎn)，進(jìn)行距離測(cè)量;

4)計(jì)算殘差;

5)檢核合格后進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)測(cè)量。

采用鋼尺配合極坐標(biāo)放樣方法進(jìn)行放樣:

1)全站儀置零；

2)根據(jù)全站儀提示進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)設(shè)；

3)地面點(diǎn)位標(biāo)記；

4)放樣點(diǎn)測(cè)量。

3 案例分析

利用常規(guī)方法和新方法對(duì)建筑物進(jìn)行施工放線，得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。表1為新的放樣方法和常規(guī)極坐標(biāo)放樣方法測(cè)量的成果對(duì)比表，圖3為兩種方法誤差分析。兩種方法使用的儀器為徠卡TC402全站儀，在相同條件下進(jìn)行由同一測(cè)量員進(jìn)行測(cè)量。

表1 兩種方法的精度比較

通過(guò)對(duì)比分析得出，兩次放樣成果中點(diǎn)位最大差值為11 mm，點(diǎn)位最小差值為0 mm?？梢钥闯鰞煞N方法在相同條件下放樣成果的差值多為毫米級(jí)，但有個(gè)別差值為厘米級(jí)。新方法施工放樣精度較高，能夠滿足建筑施工放樣的精度要求。

4 結(jié)語(yǔ)

1)利用全站儀自由設(shè)站可以在任意地方架設(shè)并安置了儀器后，選取最佳通視點(diǎn)位設(shè)站即可測(cè)出該點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而完成定向工作，所以全站儀自由設(shè)站在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)點(diǎn)位是非常高效靈活的一種實(shí)用方法，應(yīng)以推廣。

2)常規(guī)極坐標(biāo)放樣法與所用新方法對(duì)比，可以得出：常規(guī)方法放樣時(shí)，在進(jìn)行距離向定位時(shí)需反復(fù)進(jìn)行立鏡、測(cè)距，要求施測(cè)人員必須全神貫注，而在嘈雜的施工現(xiàn)場(chǎng)，受施工的影響，有時(shí)很難保證測(cè)量精度。使用新方法時(shí)，在待放樣點(diǎn)位方向線上進(jìn)行兩次標(biāo)記并進(jìn)行連線，通過(guò)鋼尺代替全站儀反復(fù)測(cè)距，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，并且精度較高。

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[2] 李 鋒.全站儀自由設(shè)站法的精度分析[J].現(xiàn)代測(cè)繪,2006,29(5):20-21.

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[8] 姜信東.全站儀極坐標(biāo)法放樣的精度分析[J].采礦技術(shù),2007,7(2):106-107.

[9] 張?jiān)懒?全站儀極坐標(biāo)放樣法在水利樞紐工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理,2009,29(12):28-30.

Total station and the ruler in the application of steel construction

Sun Yuqiang1Ma Xincheng1Yuan Xingming2)

(1.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China;2.ShandongVocationalCollegeofIndustry,Zibo256414,China)

For the construction of buildings irregular contour point actinomycetes difficult, time-consuming, labor-intensive problem, the use of total stations and measuring ruler joint approach to the construction of buildings were put point line, and actinomycetes precision point of doing analysis. Point out this method can not only guarantee the accuracy of construction, improve construction efficiency, and can provide an effective method for the measurement of high-rise building construction survey irregularities.

total station, free station, polar stake, accuracy

1009-6825(2017)11-0206-02

2017-02-07

孫玉強(qiáng)(1986- )，男，助理工程師

TU198

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