弧元素全站仪放样技术.docx

弧元素全站仪放样技术刘宝忠，吴丽风（中国建筑第八工程局有限公司，山东省 青岛266071:13589387022）［摘耍］圆弧放样是施工测量的重点及难点，放样过程繁琐随着全站仪的 普及，圆弧放样的外业作业强度有所降低，放样效率仍不高在很多圆弧形工程 的施工测量过程中，依据施工阶段的不同、结构特点的不同、测量精度的不同等 等，利用圆弧线的几何特性，对传统的测量放样方法进行多种改进，分别采取不 同的放样方法加快测量放样效率，以满足施工进度的要求［关键词］圆弧；全站仪；放样；半径；距离Construction Setting Out Technology of Arc Element by Electronic Total StationLiu Baozho ng. Wu Life ng（China Construction Eighth Engineering Division Co. ,Ltd・,Qingdao, Shandong266071,China）Abstract: Construction setting out of arc is the emphases and difficulty process in construction survey・ The process of construction setting out is over-elaborated・ Along with dissemination of Electronic Total Station, field labor intensity of the arc construction setting out is getting light, but efficiency is still very lowly. In many process of the round building construction survey, according as the differ of construction inoment, the differ of structure peculiarity, the differ of survey precision, we select the differ method of construction setting out, traditional method is improved manifold methods imposing geometry characteristic of arc. The new method can expedite efficiency. The new method can appease request of construction plan.Key words: Arc; Electronic Total Station; Construction Setting Out; Radius; Distanee为满足功能及审美的要求，圆弧元素广泛应用于体育场馆、立交桥、住宅、 工厂等各类建筑工程中。

在圆弧兀素较多的工程施工中，圆弧元素的放样i直是 施工测量的重点及难点随着全站仪在建筑施工企业的普及，原有基于经纬仪加 钢尺（或测距仪）的圆弧放样方法，如：切线支距法、弦线支距法、偏角法、辅 助切线法、弦线偏距法等等，已经不适应使用全站仪进行放样的要求近年來， 我单位施工的哈尔滨市先锋路立交桥、北京首都机场三号航站楼交通中心、四安 欧亚论坛永久会址、济南北园路改造工程、巴林吋代塔酒店式公寓等工程包涵大 量的圆弧元索，我们在使用全站仪放样过程中，依据施工阶段的不同、结构特点 的不同、测量精度的不同等等，分别采取不同的测量方法，加快测量放样速度， 以满足施工进度的要求现在很多全站仪都带有参考弧放样的功能菜单，但该功能基本上只能解决 圆弧测量内业计算问题，对如何提高外业放样的工作效率帮助并不大由于圆的 几何关系简单，内业计算并不复杂，木文主要探讨如何提高圆弧元索外业放样的 效率1. 圆弧放样的精度要求及基本方法1.1.弧放样的精度要求圆弧放样吋，通常都是用多边形来近似地代替圆弧理论上多边形边的长越短（也即边的数量越多），则多边形越接近圆弧边的数量越多，则测量放样 的工作量越大，测量效率低边的数量过少，则圆弧失真大，放样的精度达不到 施工质量的要求。

为此我们需要找到一种方法，来确定多边形边的数量（也即边 的长度），使得边的长度尽可能的长，而最后圆弧测量放样的精度又能满足施工 质量的要求，以提高测量效率用多边形来近似地代替圆弧的最后放样误差mo，由多边形的测量放样误差 m】，及多边形代替圆弧的最大失真误差m2组成，应使多边形代替圆弧的最大失 真误差m2所引起的放样误差，相对多边形的测量放样误差m,来说小到可忽略不 计的程度如下式：若上式括号中第二项=0.1,即多边形代替圆弧的最大失真误差的影响占 最后放样误差总影响的10%,即可忽略不计，贝I」：m2 « 0.45加］u O.4mou 0.9mo圆弧的最后放样误差m一般依据规范及施工工艺的要求来确定依据丄面 分析确定多边形代替圆弧的最大失真误差m2多边形代替圆弧的最大失真误差m2,也就是多边形上的点的垂线与圆弧交 点乙间的最大距离D,如图1：圆弧线放样点间隔长度计算示意图所示图1：圆弧线放样点间隔长度计算示意图依据圆弧半径R及垂线与圆弧交点之间的最大距离D,则放样点间隔距离 L为：L = 2』R2_（R_Dy依据上述分析，由叫），得m2；由m2，得D；由D及R,得L同吋，在测量前应与和关施工技术人员沟通，在确定放样点的最小间距吋, 应满足施工工艺的要求。

1.2.弧放样的基本放样方法现在建筑工程大半径圆弧常用两种方法放样圆弧线，一种是按放样间隔长 度逐点计算放样坐标，然后用测量仪器逐点在实地放样岀各点，最后把各点依次 用直线连接起来即可还有一种是只用测量仪器放样出少量的几个点，然后依据 圆弧及相邻放样点Z间的弦长等参数用几何作图的方法进行加密，以保证圆弧的 精度加密时依据弦长和半径作圆弧，加密常用方法有两种，如图2：作图法圆 弧加密示意图所示方法一：先依据圆弧的精度要求确定加密点的数量n,然后把两放样点A、 B之间的弦平均分成n+1段，在每个均分点上作弦线的垂线，依据垂线与弦线 及圆弧交点Z间的距离D,分别用尺在实地上画岀圆弧的加密点P,然后用线把 放样点和加密点依次连接起来垂线与弦线及圆弧交点么间的距离计算可以采用 解析法或CAD作图分别求得，最好用这两种办法求解，以相互检核，确保放样 数据的准确这种方法对场地条件的要求较高，但是加密点的精度不累积方法二：连接两放样点A、B为弦长，并平分弦线，过中点画垂线，在垂 线上依据拱高D1用尺在实地上画出圆弧的1/2加密点P1；连接放样点A、加密 点P1为弦长，并平分弦线，过中点画垂线，在垂线上依据拱高D2用尺在实地 上画出圆弧的1/4加密点P2。

重复上述步骤，可得到圆弧的1/8, 1/16…各加密 点，直到圆弧的精度满足要求为此然后用线把放样点和加密点按位置依次连接 起来拱高的计算方法和要求同上这种方法对场地条件的要求较低，但是加密点的误差向下一•级传递，加密 次数过多，考虑精度要求加密点P2方法一2. 圆弧元素全站仪放样方法2.1.全站仪点位放样的常规方法—•般全站仪都有一放样功能菜单，在测站点架设好仪器后，进入放样功能 菜单，先按要求设置测站点坐标，再设置后视方位角（也输入后视点坐标，让全 站仪计算后视方位角），瞄准后视ri标并定向后，即可以开始点位放样，输入放 样点坐标（或仪器内存中读取），全站仪自动计算测站点到放样点的方位角及距 离，依据计算结果，转动仪器，使仪器视线与放样方位角一致，指挥持镜手把棱 镜设置在放样方位线上，瞄准棱镜，测量距离，仪器口动计算距离差值，指挥持 镜手按结果移动棱镜，直致测量结果符合要求为此，即结束一个点的放样过程用全站仪进行点的放样，尽管与经纬仪加钢尺（或测距仪）时代相比免除 了大量的计算过程，但是放样过程仍然是一个比较繁琐的过程，需要先左右找准 方向，再前后找准距离，在找准距离的过程中，方向乂或多或少会偏离，实际操 作吋要进行多次重复，不断逼近，才能放样出符合要求的点位。

在圆弧施工测量过程中，依据施工阶段（基坑开挖、垫层施工、结构施工） 的不同；结构特点（独立柱基、筏板基础）的不同；现场测量条件的不同；圆弧 元素的平面组合布局的不同；以及测量精度的不同等等，充分利用圆、圆弧的儿 何特性，分别采取不同的测量方法，加快测量速度或提高测量精度，以满足施工 质量和施工进度的要求下面分别详述几种常用全站仪放样圆弧元索方法2.2.比较半径差值法2.2.1.方法介绍利用圆弧上的点到圆心的距离相等这一特性，在现场架设好全站仪后，进 入全站仪的测量模式，定向后，测量任意点的平面坐标，计算测量点到圆心的距 离，并与理论半径值R进行比较，计算出半径差值dR,依据差值大小及方向指 挥持棱镜者移动棱镜；再次测量新位置平面坐标，重复上面操作，直到差值dR 的绝对值小于事先确定的一个数值（相对于放样误差要求，此数值的大小为可忽 略）为此在实地标示出该点的位置，作为圆弧的放样点然后进行下一点的放 样放样过程如图3：比较半径差值法放样圆弧示意图所示由平面坐标计算半径差值可以利用可编程型计算器编小程序计算，测量 点的平面坐标由人工输入；有条件的可以通过便携式计算机与全站仪进行实时通 讯的方法来快速传递测量数据，并分析半径差值，以加快速度。

有的全站仪带有 参考弧放样的功能，可以利用这-功能得出差值2・22 特点此方:去把平而二维的放样过程，改为圆弧线上一维的放样过程，在移动棱 镜吋，只要考虑一•个方向，从而大大提高外业放样的效率左右和邻的两个放样 点只要求小于放样点间隔距离L即可，放样点的点位可以在圆弧线丄适为左右 移动，可以避开钢管等障碍物对测量的视线的影响，避免过多的设置测站，H放 样前不需要计算放样点的平面坐标2.2.3.适用范围及注意事项本方法适用于在一段圆弧线上连续同类结构的平面放样，结构的高程在同 一圆弧上与平面位置不相关联，如标高一-致的一-段圆弧墙、梁、沟等或放样冃 的不需要关注结构高程上的差异使用本方法的注意事项：1、放样时应注意同类圆弧的起始和结束位置，以 免放样吋超出实际圆弧的位置，出现测量错误；2、若条件允许可在圆心处做一 显H的标记，在移动棱镜位置吋，应尽量使棱镜新位置在上次测量点及圆心点的 边线上，以加快测量效率；3、在控制棱镜的移动距离时，应依据距离的长短， 分别采用步距估计测距或钢尺量距作为参考2.3.参考点短钢尺量距辅助法2.3.1.方法介绍半圆弧线的大致走向比较清楚，在放样一组距离较近的圆弧点吋，可以利 用放样点附近的已知点（控制点或刚刚放样完成的点位）作为参考点，计算出参 考点到下一放样点之间的距离。

在观测者输入新放样点坐标和转动仪器找放样点 方位的间隙时间，持棱镜手以参考点为圆心，参考点到放样点的距离为半径，利 用短钢尺在圆弧的延伸方向画参考弧，在放样基层上标示岀来，并确保参考弧线 与所放样的圆弧相交放样点的大约位置应在参考弧上，在用全站仪进行点位放 样时，持棱镜手移动棱镜找放样点的方位线时，应顺着参考弧线移动，理论上该 方位线与参考弧的交点即为放样点，但是由于测量误差的存在，放样点可能在方 位线与参考弧的交点的附近，用全站仪很快就能找到放样点放样过程如图4： 参考点短钢尺量距辅助法放样圆弧示意图所示刚刚放样出的放样点可作为下一 一放样的参考点。