CN102587425A - 一种基桩测量定位施工方法 - Google Patents

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熊年华
兰海宁
姜莉
季晓慧
吴笑秋
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Abstract

一种基桩测量定位施工方法，属于建筑施工技术领域。它包括如下步骤：建立项目坐标系、项目测量控制网及基桩分区及建立分区坐标系，对分区坐标系和项目坐标系的坐标值进行相应的换算，再根据EXCEL软件计算极坐标，根据极坐标的数据在施工现场进行测量定位及复核，得到将图纸中的基桩在施工现场准确定位的方法，利于基桩的施工。本发明通过采用上述技术，利用坐标转换计算原理结合EXCEL软件的计算功能，通过对不规则布设的基桩坐标进行统一，利用同一项目测量控制网进行基桩测量定位，采用基本的极坐标法进行各基桩的测量定位，具有计算速度快、测量定位质量高、基桩坐标测量定位速度快等优点，有利于推广应用。

Description

一种基桩测量定位施工方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种施工速度快、能提高测量质量的基桩测量定位施工方法。
背景技术
随着经济的发展及生活水平的提高，人们对建筑的外观形象及使用功能要求也越来越高，建筑物的造型越来越复杂，建筑轴网的布设呈不规则状。基桩布设比较复杂，特别是当机械设备进场施工架体林立，现场通视条件较差，给桩位放样增加了施工难度。
建筑施工测量是建筑施工中最基础也是最关键的一项工作，施工测量的质量极大地关系到整个工程质量，当轴线网中的各轴线分布不规则时，利用坐标转换原理进行坐标统一计算，并应用EXCEL软件提高计算速度及精度，可进一步提高基桩测量定位质量。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种施工速度快、能提高测量质量的基桩测量定位施工方法。
所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
1）建立项目坐标系：根据设计图纸，以图纸中基桩比例较大的分区建立为统一的项目坐标系XOY；
2）建立项目测量控制网：根据图纸要求，结合现场实际情况，避开障碍物，建立一个有利于现场施工放样的测量控制网；
3）基桩分区及建立分区坐标系：
a.基桩分区:根据轴网呈规则分布且各基桩与轴线间的关系清楚的原则进行分区；
b.建立分区坐标系
在图纸中选以圆心O1为起点的任一轴线O1P与圆弧的交点为分区坐标系的原点O2（a2,b2），该点在项目坐标系中的坐标值为a2,b2，以轴线O1P、圆弧的切线分别为坐标轴建立分区坐标系X2O2Y2，其中分区坐标系X2O2Y2与虚拟坐标系X1O1Y1之间的夹角θ、O1O2之间的距离r为已知；
4）分区坐标系内的原点O2坐标在项目坐标系中的转换：
a.选一点在项目坐标系XOY上明确坐标的控制点O1（a1,b1），并以O1（a1,b1）为坐标原点，建立虚拟坐标系X1O1Y1，其中X1O1与XO平行，O1Y1与OY平行，按公式（2-1）和公式（2-2）分别计算出分区坐标系X2O2Y2的原点o2的坐标值（a2,b2）在项目坐标系XOY上对应的数值，
a2= a1+r×cosθ   （2-1）            
b2= b1+r×sinθ    （2-2）           
式中r-为圆弧半径，即O1O2之间的距离，θ--为X1轴与X轴的夹角；
b.不同坐标系坐标值的转换计算
建立坐标系X2O2Y2后，基桩测量点A的坐标值（x2，y2）在分区坐标系X2O2Y2上为已知值，为统一施工坐标，将对A点的坐标进行转换，按公式（2-3）和公式（2-4）分别计算出A点在项目坐标系XOY中的坐标值A（X,Y），
X=a2+x2cosθ-y2sinθ    （2-3）          
Y= b2+x2sinθ+y2cosθ      （2-4）   
5）应用EXCEL软件，将步骤4）中将分区坐标系X2O2Y2中其他的基桩坐标值分别根据公式（2-3）、（2-4）转换为项目坐标系XOY中的相应坐标值；
6）应用EXCEL软件的计算功能，编制直坐标转换为极坐标的计算函数如公式（2-5）、公式（2-6）所示，计算出各基桩桩位在各测量控制点中的极坐标值（半径R,角度α）；
Figure 640469DEST_PATH_IMAGE001
  （2-5），其中X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
Figure 371665DEST_PATH_IMAGE002
    （2-6），其中R为半径，X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
7）测量定位
根据步骤6）的计算结果，在现场避开桩机等障碍物，选取合适的测量控制点，根据测量控制网布设情况，用经纬仪或全站仪进行基桩的测量定位。
所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的项目坐标系采用大地城市坐标系。
所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于步骤3）所述的X1轴与X轴的夹角θ，当X2O2绕X1O1为顺时针时θ为正值，当X2O2绕X1O1逆时针时为θ为负值。
所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的步骤7）已经定位好的基桩，在施工前或施工过程中，利用不同测量控制点重复1-7）对该基桩定位进行复核。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明通过采用EXCEL应用软件编制计算函数，统一计算各基桩在项目坐标系中的坐标值，节省了大量的人力，提高了各基桩坐标参数的计算速度和精度；
2）本发明通过对基桩坐标进行一次或多次坐标转换，将各呈不规则布置的基桩统一到项目坐标系中，建立一个统一的项目测量控制网对测量定位进行控制，有利于提高测量定位质量；
3）本发明将不同轴网分布的基桩采用同一项目坐标系计算坐标值，当场内机械设备等防碍测量施工的障碍物比较多时，在基桩坐标测量定位过程中，可以根据统一建立的项目测量控制网，选择任一方便的测量控制点对基桩进行测量定位，大大提高定位速度和定位准确度；
4）本发明对已经定位的基桩，分别通过不同测量点进行重复次数的定位，通过对不规则布设的基桩坐标进行统一，利用同一项目测量控制网进行基桩测量定位，采用基本的极坐标法进行各基桩的测量定位，在定位准确时再进行施工，具有计算速度快、测量定位质量高、基桩坐标测量定位速度快等优点，提高了基桩定位的准确性，有利于施工方便，提高施工效率，可以推广应用。
附图说明
图1为本发明的基桩分别结构图；
图2为本发明的项目坐标系、虚拟坐标系及分区坐标系关联结构示意图
图3为本发明的分区坐标系中的测量点A与项目坐标系、虚拟坐标系关联结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，设计图中基桩的桩位布置复杂，桩机等障碍物较多，施工过程中的通视条件较差，给桩位放样增加了施工难度，对于这一情况，目前使用的方法如下：1）采用计算器一个一个的计算各桩位坐标，2）将各不同轴网内的桩位分区划分、分别按不同坐标系计算测量，3）采用不同坐标系进行测量定位。此方法计算速度慢，难以控制测量定位质量，定位不位，影响施工进度及质量；而且需布设不同坐标系的的测量控制点，在测量时需经常按不同坐标系要求进行分别定位测量，增加测量定位时间，降低了施工效率。为方便基桩定位，本项目选用大地坐标系为项目测量坐标系，并建立由7个测量控制点组成的项目测量控制网，以统一坐标系计算各桩位的坐标。
如图1-3所示，本发明的一种基桩测量定位施工方法，包括如下步骤：
1）建立项目坐标系：根据设计图1所示的图纸，充分考虑图纸中各不同分布的轴网布置情况，以方便对整个工程整体测量进行控制，以图纸中基桩比例较大的分区建立为统一的项目坐标系XOY；亦可采用大地城市坐标系；
2）建立项目测量控制网：根据图纸要求，结合现场实际情况，避开障碍物，建立一个有利于现场施工放样的测量控制网； 
3）基桩分区及建立分区坐标系：
a.基桩分区:根据轴网呈规则分布且各基桩与轴线间的关系清楚的原则进行分区，基桩分应力求简单，轴网呈规则分布，各基桩与轴线间的关系一目了然，容易计算；
b.建立分区坐标系
分区坐标系建立应充分考虑与项目坐标系之间的关系，分区坐标系原点在项目坐标系中的坐标值容易计算，分区坐标系与项目坐标系之间的夹角明确，在图纸中选以圆心O1为起点的任一轴线O1P与圆弧的交点为分区坐标系的原点O2（a2,b2），该点在项目坐标系中的坐标值为a2,b2，以轴线O1P、圆弧的切线分别为坐标轴建立分区坐标系X2O2Y2，其中分区坐标系X2O2Y2与虚拟坐标系X1O1Y1之间的夹角θ、O1O2之间的距离r为已知，当X2O2绕X1O1为顺时针时θ为正值，当X2O2绕X1O1逆时针时为θ为负值，如图2、图3所示；
4）分区坐标系内的原点O2坐标在项目坐标系中的转换：
a.选一点在项目坐标系XOY上明确坐标的控制点O1（a1,b1），并以O1（a1,b1）为坐标原点，建立虚拟坐标系X1O1Y1，其中X1O1与XO平行，O1Y1与OY平行，按公式（2-1）和公式（2-2）分别计算出分区坐标系X2O2Y2的原点o2的坐标值（a2,b2）在项目坐标系XOY上对应的数值，
a2= a1+r×cosθ   （2-1）            
b2= b1+r×sinθ    （2-2）           
式中r-为圆弧半径，即O1O2之间的距离，θ--为X1轴与X轴的夹角；
b.不同坐标系坐标值的转换计算
建立坐标系X2O2Y2后，基桩测量点A的坐标值（x2，y2）在分区坐标系X2O2Y2上为已知值，为统一施工坐标，将对A点的坐标进行转换，按公式（2-3）和公式（2-4）分别计算出A点在项目坐标系XOY中的坐标值A（X,Y），其他的基桩测量点坐标相当于该基桩测量点所在的分区坐标系上，均为已知，因此都可以通过以下两个公式将其转换为项目坐标系上的坐标，有利于定位施工，
X=a2+x2cosθ-y2sinθ    （2-3）          
Y= b2+x2sinθ+y2cosθ      （2-4）   
5）应用EXCEL软件，将步骤4）中将分区坐标系X2O2Y2中其他的基桩坐标值分别根据公式（2-3）、（2-4）转换为项目坐标系XOY中的相应坐标值；
6）应用EXCEL软件的计算功能，编制直坐标转换为极坐标的计算函数如公式（2-5）、公式（2-6）所示，计算出各基桩桩位在各测量控制点中的极坐标值（半径R,角度α）；
Figure 365029DEST_PATH_IMAGE001
  （2-5），其中X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
Figure 932407DEST_PATH_IMAGE002
    （2-6），其中R为半径，X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
7）测量定位
根据步骤6）的计算结果，在现场避开桩机等障碍物，选取合适的测量控制点，根据测量控制网布设情况，用经纬仪或全站仪进行基桩的测量定位。
为了基桩的定位准确性，本发明在的基桩定位好之后，在施工前或施工过程中，利用不同测量控制点重复1-7）对该基桩定位进行复核，当重复出来的基桩的位置相同时，再进行施工。
为方便基桩定位，本项目选用大地坐标系为项目测量坐标系，并建立由7个测量控制点组成的项目测量控制网，以统一坐标系计算各桩位的坐标。
本发明用EXCEL软件，对测量点在分区坐标系和项目坐标系之间进行转换的过程如下：将已知的圆心O1坐标（a1,b1）、圆弧半径（r）、坐标系夹角θ的度数、分区坐标原点O2坐标（a2,b2）及基桩测量点A在分区坐标系内的分区坐标（x2,y2），根据EXCEL计算函数计算出桩测量点A在项目坐标系或大地坐标系上的坐标A（X,Y），再在项目坐标系或大地坐标系上选定控制点，其在项目坐标系上的坐标（Xk,Yk）已知，将该坐标（Xk,Yk）输入EXCEL软件，计算出极坐标（度、分、秒）。再根据该极坐标，在施工现场对基桩进行定位，确定基桩的定位点，并选取不同的控制点或坐标系，对该点重复定位。
本发明的EXCEL软件中各值计算所用的函数计算公式分别如式（1-1）～(1-8)所示。 
坐标值的计算
X 坐标值Bi=SUM(Di,Ji*COS(RADIANS(Ii)),-K3*SIN(RADIANS(Ii)))   （1-1）
Y坐标值
Ci=SUM(Ei,Ji*SIN(RADIANS(Ii)),K3*COS(RADIANS(Ii)))  （1-2）
a2坐标值
Di=SUM(Hi*COS(RADIANS(Ii)),Fi)    （1-3）
b2坐标值
Ei=SUM(Hi*SIN(RADIANS(Ii)),Gi)    （1-4）
输入已知的测量控制点坐标（XK，YK）；自动计算桩位以该测量控制点为测站的相对极坐标，其中，利用EXCEL软件中的有关函数，将角度由度为单位转变为正数度、分、秒的形式，度数值为0-360之间，秒数值保留一位小数，便于测量定位仪器读数。
极轴R值：
Oi=SQRT(SUMSQ(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi)))   （1-5）
角度计算值，分别为度、分、秒：
度值计算式：Pi=FLOOR(IF(DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Oi),SUM(Ci,-Pi)))>0,DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Oi),SUM(Ci,-Pi))),360+DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Oi),SUM(Ci,-Pi)))),1)                                （1-6）
分数值式：Qi=FLOOR(IF(DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi)))>0,DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi))),360+DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi)))),1)                                （1-7）
秒数值式： Ri=FLOOR(60*(60*(IF(DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi)))>0,DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi))),360+DEGREES(ATAN2(SUM(Bi,-Ni),SUM(Ci,-Oi))))-Qi)-Ri),0.1)              （1-8）
以上计算公式中，圆心坐标（a1,b1）、圆弧半径及相对坐标系偏角θ、桩位相对坐标（X2，Y2）、测量控制点坐标（XK，YK）均为已知或通过简单的计算能得出,式中Di～Ti为EXCEL表格中相应单元格中的数据。
本发明根据各桩位坐标计算结果，结合现场实际情况，适当选择测量控制网中测量控制点作为基点，采用全站仪对基桩进行准确定位。通过采用EXCEL应用软件编制计算函数，统一计算各基桩在项目坐标系中的坐标值，节省了大量的人力，提高了各基桩坐标参数的计算速度和精度；通过对基桩坐标进行一次或多次坐标转换，将各呈不规则布置的基桩统一到项目坐标系中，建立一个统一的项目测量控制网对测量定位进行控制，有利于提高测量定位质量；且将不同轴网分布的基桩采用同一项目坐标系计算坐标值，当场内机械设备等防碍测量施工的障碍物比较多时，在基桩坐标测量定位过程中，可以根据统一建立的项目测量控制网，选择任一方便的测量控制点对基桩进行测量定位，大大提高定位速度和定位准确度；并对已经定位的基桩，分别通过不同测量点进行重复次数的定位，通过对不规则布设的基桩坐标进行统一，利用同一项目测量控制网进行基桩测量定位，采用基本的极坐标法进行各基桩的测量定位，在定位准确时再进行施工，具有计算速度快、测量定位质量高、基桩坐标测量定位速度快等优点，提高了基桩定位的准确性，有利于施工方便，提高施工效率，可以推广应用。

Claims (4)

1.一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
1）建立项目坐标系：根据设计图纸，以图纸中基桩比例较大的分区建立为统一的项目坐标系XOY；
2）建立项目测量控制网：根据图纸要求，结合现场实际情况，避开障碍物，建立一个有利于现场施工放样的测量控制网；
3）基桩分区及建立分区坐标系：
a.基桩分区:根据轴网呈规则分布且各基桩与轴线间的关系清楚的原则进行分区；
b.建立分区坐标系
在图纸中选以圆心O1为起点的任一轴线O1P与圆弧的交点为分区坐标系的原点O2（a2,b2），该点在项目坐标系中的坐标值为a2,b2，以轴线O1P、圆弧的切线分别为坐标轴建立分区坐标系X2O2Y2，其中分区坐标系X2O2Y2与虚拟坐标系X1O1Y1之间的夹角θ、O1O2之间的距离r为已知；
4）分区坐标系内的原点O2坐标在项目坐标系中的转换：
a.选一点在项目坐标系XOY上明确坐标的控制点O1（a1,b1），并以O1（a1,b1）为坐标原点，建立虚拟坐标系X1O1Y1，其中X1O1与XO平行，O1Y1与OY平行，按公式（2-1）和公式（2-2）分别计算出分区坐标系X2O2Y2的原点o2的坐标值（a2,b2）在项目坐标系XOY上对应的数值，
a2= a1+r×cosθ   （2-1）            
b2= b1+r×sinθ    （2-2）           
式中r-为圆弧半径，即O1O2之间的距离，θ--为X1轴与X轴的夹角；
b.不同坐标系坐标值的转换计算
建立坐标系X2O2Y2后，基桩测量点A的坐标值（x2，y2）在分区坐标系X2O2Y2上为已知值，为统一施工坐标，将对A点的坐标进行转换，按公式（2-3）和公式（2-4）分别计算出A点在项目坐标系XOY中的坐标值A（X,Y），
X=a2+x2cosθ-y2sinθ    （2-3）          
Y= b2+x2sinθ+y2cosθ      （2-4）   
5）应用EXCEL软件，将步骤4）中将分区坐标系X2O2Y2中其他的基桩坐标值分别根据公式（2-3）、（2-4）转换为项目坐标系XOY中的相应坐标值；
6）应用EXCEL软件的计算功能，编制直坐标转换为极坐标的计算函数如公式（2-5）、公式（2-6）所示，计算出各基桩桩位在各测量控制点中的极坐标值（半径R,角度α）；
Figure 626196DEST_PATH_IMAGE001
  （2-5），其中X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
Figure 955546DEST_PATH_IMAGE002
    （2-6），其中R为半径，X，Y分别为项目坐标系上的坐标值；
7）测量定位
根据步骤6）的计算结果，在现场避开桩机等障碍物，选取合适的测量控制点，根据测量控制网布设情况，用经纬仪或全站仪进行基桩的测量定位。
2.根据权利要求1所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的项目坐标系采用大地城市坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于步骤3）所述的X1轴与X轴的夹角θ，当X2O2绕X1O1为顺时针时θ为正值，当X2O2绕X1O1逆时针时为θ为负值。
4.根据权利要求1所述的一种基桩测量定位施工方法，其特征在于所述的步骤7）已经定位好的基桩，在施工前或施工过程中，利用不同测量控制点重复1-7）对该基桩定位进行复核。
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