实例详解建筑工程测量控制网的监理复核

2014-04-14赵海波赵海霞

建设监理 2014年12期

关键词：监理测量

赵海波，赵海霞

(1.浙江耀华工程咨询代理有限公司，浙江杭州 310000；2.武汉市政建设监理有限公司，湖北武汉 430000)

实例详解建筑工程测量控制网的监理复核

赵海波1，赵海霞2

(1.浙江耀华工程咨询代理有限公司，浙江杭州 310000；2.武汉市政建设监理有限公司，湖北武汉 430000)

摘要：测量是监理人员必须掌握的技能之一。监理规范要求监理工程师检查、复核施工单位报送的施工控制测量成果及保护措施。通过实例详细讲解了监理工程师如何复核施工单位的测量控制网，并总结分享了有关经验。

关键词：测量；监理；复核

0 引言

测量是专业监理工程师必须掌握的职业技能，检查、复核施工控制测量成果也是专业监理工程师应尽的职责。GB/T 50319—2013《建设工程监理规范》第 5.2.5 条规定：“专业监理工程师应检查、复核施工单位报送的施工控制测量成果及保护措施，签署意见。专业监理工程师应对施工单位在施工过程中报送的施工测量放线成果进行查验。”

可是在实际监理工作中，许多监理机构没有配备懂测量、会操作的监理人员，导致测量环节监理失控。笔者通过自己的工作实例，详细讲解建筑工程测量控制网的监理复核过程，希望能对监理同行有所帮助。

1 工程测量坐标系的相关术语解释和基础知识

如果监理人员不了解测量坐标系的基础知识，就没有测量语言，复核施工单位的测量控制网就无从谈起，因此在讲解工程测量实例之前，先向读者介绍测量坐标系的相关术语和基础知识。

(1)建筑坐标系：即坐标轴与建筑物主轴线成某种几何关系的平面直角坐标系。建筑坐标系由施工单位为了方便测量放线而自行建立，通常以建筑物西南角①轴线和 OA 轴线的交点为原点，其坐标轴通常平行于建筑物主轴线。

(2)测量坐标系：系平面直角坐标系，一般有国家坐标系、城市坐标系。公路、铁路、地铁、市政管线等工程通常不须建立建筑坐标系，而直接采用城市坐标系。

特别需要提醒的是，在测量坐标系中，X 轴和 Y 轴的方向与我们数学教材中常见的坐标系相反，即 X 轴指向北、Y轴指向东。

(3)坐标方位角：即坐标系的正纵轴与测线间顺时针方向的水平夹角，取值区间为[0°～360°]。

(4)倾角：直线向上的方向与 X 轴正方向所成的最小正角，取值区间为[0°～180°]，倾角的正切值即为直线的斜率，但斜率的反正切函数未必是倾角。

坐标方位角和倾角的区别：坐标方位角是测量术语，倾角则是纯粹的几何概念，两者有时相等，有时相差 180°。

(5)坐标变换：就是将某点的坐标从一种坐标系换算到另一种坐标系的过程。建筑工程最常见的就是把建筑坐标系和城市坐标系互相转换。

坐标转换的方法通常有如下三种。

①公式法：用坐标转换的现有公式代入相应数值直接转换。后面将结合工程实例讲解此法。

②CAD 查询法：通过 Auto cad 绘图软件来查询各点坐标值。CAD 查询法被施工单位测量人员广泛采用。这种方法通过移动、旋转、查询等几个 CAD 命令来完成坐标系的转换和查询，非常方便快捷，但需要两个前提：有 CAD 电子图，还需要一定的 CAD 绘图知识和技巧。这种方法本文不做重点介绍，有兴趣的读者可以参考 CAD 教程。

③解析几何法：即用平面解析几何的方法转换各点坐标值。这个方法只需具备高中的解析几何知识，不用记忆繁琐的公式，即使没有电脑和 Auto Cad 也可完成坐标转换。

2 工程实例情况介绍

杭州奥体博览中心位于杭州市萧山区，其桩基工程于2009 年底开工，共分为 5 个施工标段，分别由 5 家不同的施工单位施工。笔者作为监理方对第 4、第 5 标段的桩基工程的测量控制网进行了复核，现在就以该工程为例讲解具体复核过程。

3 内业复核(坐标转换计算实例)

杭州奥体博览中心的建设单位提供了两个测量控制点 K1和 K2；为了方便测量放线，两个标段的施工单位都自建了建筑坐标系。现以第 4 标段为例讲解复核过程。

第 4 标段的建筑坐标系，极轴 Y’为建筑物的 B 轴线，极轴 X’为①轴线，原点 O’是①轴线和 B 轴线的交点，根据杭州奥体博览中心的总平面图可查出原点 O’以及①轴和 D 轴交点在杭州坐标系中的坐标值。上述 4 点的杭州坐标值以及两个坐标系的示意图如图 1。

图 1 测量控制点和建筑坐标系示意图

在施工单位自建的建筑坐标系内，各轴线交点的坐标值可以根据施工图中标注的尺寸进行简单的加减计算而得，这项工作比较简单，不容易出错。但是要把测量控制点 K1和K2的杭州坐标值转换为建筑坐标值就有些难度。如果测量控制点的坐标转换出错，那么整个工程的桩位都将偏移，后果非常严重，所以我们监理人员要重点检查施工单位坐标转换的内业成果。

下面，笔者先将建筑坐标系和杭州坐标系的旋转角度演算如下：

设建筑坐标系的极轴 X’在杭州坐标系中的倾角为 α，根据斜率公式可得极轴 X’的斜率：

可知建筑坐标系和杭州坐标系相比，顺时针旋转了34.393 28°。

接着，本文再用公式法求出点 k1(78 283.889,87 045.876)的建筑坐标值。

公式如下：

此例中：

x= 78 283.889，即为 k1点的杭州坐标 x 值；

y= 87 045.876，即为 k1点的杭州坐标 y 值；

a=78 546.360，即为建筑坐标系原点 O’的杭州坐标 x 值；

b=86 891.392，即为建筑坐标系原点 O’的杭州坐标 y 值；

a=34.393 28°，即为建筑坐标系相对于杭州坐标系的旋转角度，前文已求。

依次代入公式求得：

根据公式计算，y’ 有两个值，应在两值之间做个“二选一”的取舍，根据点 k1和建筑坐标原点 O’的位置关系可以看出 k1点在建筑坐标原点 O’以东，故 y’ 应取正值，所以测量控制点 k1的建筑坐标值应为(-129.322，275.739)。

用相同方法可求出：测量控制点 k2的建筑坐标值为(-103.966，35.173)。

本文的计算结果和施工单位的转换结果完全一致，由此可得到内业复核的结论：施工单位坐标转换计算无误。

4 外业复核(现场测量)

在确认施工单位的内业成果无误后，笔者开始复核施工单位自行增设的测量控制点(注：先内业计算、后外业测量，然后再内业分析偏差，这是监理人员复核施工单位测量放线成果的基本顺序)。笔者让施工单位的测量员把全站仪架设到测量控制点 K1上，对中整平仪器，选择坐标测量模式，输入测站的建筑坐标值(-129.322，275.739)，接着后视测量控制点 K2，并输入后视点 K2的建筑坐标值(-103.966，35.173)，输入之后按照仪器屏幕的提示照准后视点，瞄准棱镜后按键确认照准。然后仪器花很短的时间自动计算直线 K1、K2的建筑方位角。之后，转动仪器逐一瞄准施工单位增设的二级测量控制点，并测量它们的建筑坐标值。

在上述外业测量的操作过程中，监理工程师应重点注意以下 4 点。

(1)确保仪器精确对中，对中偏差应控制在 1 mm 之内。

(2)确保仪器整平效果，应做到无论仪器如何 360°转动，其长水准器的气泡偏离值应控制在 1 格之内。

(3)测站点和后视点的建筑坐标一定要输入正确。

(4)必须复测后视点(此例为测量控制点 K2)的坐标和距离，以此检验建设单位提供的测量控制点是否可靠。

5 分析偏差、得出结论

经过现场测量，该工程桩基平面测量控制网的复核结果和偏差如表 1。

表 1 桩基平面测量控制网的复核结果和偏差

通过上表可以得出如下结论。

(1)建设单位提供的测量控制点 K1和 K2之间的距离有9 mm 的偏差(另一标段施工单位用不同仪器测量的结果也可以佐证)，此偏差属于可接受的偏差，我们可以视 K1、K2两点为值得信任的测量控制点。

(2)该标段施工单位增设的 7 个二级测量控制点中：点 Z5偏差最大，在东西方向偏差达-26 mm，原因是经过挖掘机碾压后向西偏移，此点靠近路边容易被扰动，不宜作为测量控制点，施工单位测量人员承诺废弃该点；点 Z7在东西方向偏差-10 mm，偏差也较大，建议以后采纳当天复测的建筑坐标值；其他 5 个二级测量控制点的偏差都较小，坐标值偏差的绝对值在 1 mm～6 mm 之间，数据相当理想，监理工程师应认可施工单位这几个点的测量放样结果。

(3)该标段施工单位使用的全站仪有产品合格证，且有检定书，在测量过程中发现其性能和精度皆能满足合本工程的测量需要。

(4)该标段施工单位的测量人员能够建立建筑坐标系，且坐标转换无误，其测量放样成果经监理工程师复核，偏差较小，该测量人员的水平能够胜任本工程。