《建筑工程測量》項目一-臺階高程的測定

建筑工程測量使用規(guī)范說明【項目導(dǎo)讀】

高程測量是指確定地面點高程的測量工作。一點的高程一般是指這點沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，又稱海拔或絕對高程。

測量高程通常采用的方法有：水準(zhǔn)測量和三角高程測量。其中，水準(zhǔn)測量是測定兩點間高程的主要方法，也是最精密的方法。本項目將詳介紹使用水準(zhǔn)測量方法來測量臺階的高程。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明任務(wù)一

水準(zhǔn)儀的架設(shè)任務(wù)目標(biāo)

熟悉水準(zhǔn)儀的構(gòu)造，水準(zhǔn)測量的原理；熟練掌握水準(zhǔn)儀的架設(shè)方法和使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行讀數(shù)的方法。相關(guān)知識

一、水準(zhǔn)儀簡介

水準(zhǔn)儀是水準(zhǔn)測量中最主要的儀器，其作用是提供一條水平視線（視準(zhǔn)軸），并能照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)。

如果按構(gòu)造劃分，水準(zhǔn)儀可分為普通微傾式水準(zhǔn)儀、自動安平水準(zhǔn)儀與電子水準(zhǔn)儀。這里我們主要介紹普通微傾式水準(zhǔn)儀，其構(gòu)造如圖1-1所示。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-1普通微傾式水準(zhǔn)儀

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（一）望遠(yuǎn)鏡

望遠(yuǎn)鏡是構(gòu)成水平視線、瞄準(zhǔn)目標(biāo)并對水準(zhǔn)尺進(jìn)行讀數(shù)的主要部件，它主要由物鏡、目鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板，如圖1-2所示。圖1-2水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸

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（二）水準(zhǔn)器

水準(zhǔn)器用來整平儀器，從而供操作人員判斷視準(zhǔn)軸是否水平。水準(zhǔn)器分為圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器兩種。

圓水準(zhǔn)器為一密閉的玻璃圓盒，其頂面內(nèi)壁為球面，內(nèi)裝有乙醚溶液，密封后留有氣泡。球面中心有圓形分劃圈，圓圈的中心為圓水準(zhǔn)器零點，零點與球面球心的連線為圓水準(zhǔn)軸（見圖1-3左圖）。

管水準(zhǔn)器又稱水準(zhǔn)管，它是一個玻璃管，其縱向內(nèi)壁被磨成一定半徑的圓弧，圓弧的中心點（最高點）為水準(zhǔn)管的零點。管內(nèi)裝有乙醚溶，并留有一個氣泡。當(dāng)氣泡位于零點時，稱氣泡居中，此時水準(zhǔn)軸處于水平位置，否則，水準(zhǔn)軸處于傾斜位置（見圖1-3右圖）。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-3水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器和管水準(zhǔn)器

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二、水準(zhǔn)尺與尺墊

水準(zhǔn)尺是水準(zhǔn)測量中用于高差量度的標(biāo)尺，水準(zhǔn)尺制造用材有優(yōu)質(zhì)木材、合金材和玻璃鋼等幾種，有2m、3m、5m等多種長度和整尺、尺、塔尺等多種類型。水準(zhǔn)尺按精度高低可分為普通水準(zhǔn)尺和精密水準(zhǔn)尺。

普通水準(zhǔn)尺多用木料、鋁材和玻璃鋼制成，其尺長多為3m，兩根為一副，且為雙面（黑、紅面）刻劃，每隔1cm印刷有黑白或紅白相分劃，每分米處注有數(shù)字，如圖1-4左圖所示。

對一對水準(zhǔn)尺而言，黑、紅面注記的零點不同。黑面尺的尺底端從零開始注記讀數(shù)，兩尺的紅面尺底端分別從常數(shù)4687mm和4787mm始，稱為尺常數(shù)K（用于檢核），即K1=4.687m，K2=4.787m。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-4水準(zhǔn)尺與尺墊

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三、水準(zhǔn)測量的原理

水準(zhǔn)測量是獲得點高程的常用測量手段，也是高程測量精度最高的一種方法。

如圖1-5所示，若已知A點的高程為HA（稱已知高程點），現(xiàn)在要測定B點的高程HB（稱為待測高程點），則只要測定A、B兩點間的高h(yuǎn)AB即可。則B點高程為HB=HA+hAB

而要測定hAB，可在A、B點間O處（稱為測站）安置一臺可提供水平視線的水準(zhǔn)儀，然后通過水準(zhǔn)儀的視線在A點（稱為后視點）水準(zhǔn)尺稱為后視尺）上讀數(shù)，記為a（稱為后視讀數(shù)）；在B點（稱為前視點）水準(zhǔn)尺（稱為前視尺）上讀數(shù)，記為b（稱為前視讀數(shù)）。則hAB=a－b

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-5水準(zhǔn)測量的原理

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明任務(wù)實施

步驟1

安置三腳架，并將水準(zhǔn)儀固定到三角架上。

（1）各個小組在臺階前分別選擇一個空曠的地方安置三腳架。先拿起三腳架，松開三腳架架腿上三個伸縮螺旋，抽出架腿上的活動腿，將其調(diào)整至適當(dāng)高度（使三腳架大致與肩平齊），然后擰緊伸縮螺旋。

（2）張開架腿，使腳尖大致呈等邊三角形，擺動架腿使架頭大致水平，踩實三腳架。

（3）將水準(zhǔn)儀用中心連接螺旋固定在腳架上，并使基座連接板三邊與架頭三邊對齊，如圖1-6所示。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-6安置三腳架

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步驟2

粗平水準(zhǔn)儀。主要是通過調(diào)整水準(zhǔn)儀的腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中，以使水準(zhǔn)儀豎軸大致鉛直。

（1）任選兩個腳螺旋1、2，雙手相向等速轉(zhuǎn)動這對腳螺旋，使氣泡移動至與1、2連線垂直且過零點的直線上，如圖1-7（a）所示。

（2）轉(zhuǎn)動另一個腳螺旋3，使圓水準(zhǔn)器中的氣泡移動到零點位置（小圓圈內(nèi)），如圖1-7（b）所示。

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臺階高程的測定圖1-7粗平使用規(guī)范說明

步驟3

瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。主要是通過使望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，清晰地看到目標(biāo)和十字絲成像，以便準(zhǔn)確地進(jìn)行水準(zhǔn)尺讀數(shù)。

（1）在離水準(zhǔn)儀幾米的地方，先將尺墊踩實，將水準(zhǔn)尺立在尺墊的半球頂端，然后站在尺后，雙手握住把手，兩臂緊貼身軀，借助尺上水準(zhǔn)器氣泡（氣泡居中即為已豎直）將尺豎直立在尺墊上，如圖1-8（a）所示。

（2）將水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡朝向明亮背景，轉(zhuǎn)動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲影像清晰；然后旋松制動螺旋，通過望遠(yuǎn)鏡上的缺口和準(zhǔn)星初步瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，隨即擰緊制動螺旋，如圖1-8（b）所示。

（3）轉(zhuǎn)動物鏡調(diào)焦螺旋，使水準(zhǔn)尺影像清晰，然后轉(zhuǎn)動微動螺旋，使十字絲豎絲與水準(zhǔn)尺分劃線一側(cè)邊緣重合，如圖1-8（b）所示。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明圖1-8瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺

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步驟4

精平。如圖1-9（a）所示，調(diào)節(jié)微傾螺旋，透過水準(zhǔn)管放大鏡觀察水準(zhǔn)管氣泡，使其兩半弧影像符合成一光滑圓弧，這時視準(zhǔn)軸已精確水平。圖1-9（b）、圖1-9（c）所示水平管氣泡形狀顯示水準(zhǔn)儀未精平。

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臺階高程的測定圖1-9精平水準(zhǔn)儀使用規(guī)范說明

步驟5

讀數(shù)。在讀數(shù)前應(yīng)判明水準(zhǔn)尺的注記、分劃特征和零點常數(shù)，以免讀錯。望遠(yuǎn)鏡十字絲的中絲所對的水準(zhǔn)尺的讀數(shù)即為我們需要讀取的讀數(shù)。

讀數(shù)時要按從小到大的順序讀取，并依次讀取分米、厘米、毫米，其中，毫米為估讀。如圖1-10所示，水準(zhǔn)尺上“E”形的最長邊為分米的整數(shù)位（如19分米、20分米），相鄰兩分米之間被分為10等分，每一黑色條或白色條的邊緣均為厘米整數(shù)位。讀數(shù)時可先根據(jù)中絲所在位置讀出“分米”數(shù)，然后將其轉(zhuǎn)換為“米”數(shù)。

例如，本例中的“分米”讀數(shù)為19分米，則記為1.9m；接下來再根據(jù)中絲所在位置讀出“厘米”數(shù)。在本例中，中絲處于4厘米與5厘米之間，則讀數(shù)記為0.04m；最后估讀不足1厘米的“毫米”數(shù)，本例約為8mm（即0.008m）。綜合起來，4位的全讀數(shù)為1.948m。

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臺階高程的測定圖1-10水準(zhǔn)尺讀數(shù)使用規(guī)范說明任務(wù)二

使用水準(zhǔn)儀測量臺階高程任務(wù)目標(biāo)

熟練掌握水準(zhǔn)測量的步驟以及高程的計算方法。相關(guān)知識

一、水準(zhǔn)點

用水準(zhǔn)測量方法測定高程時建立的高程控制點稱水準(zhǔn)點。需要長期保存的水準(zhǔn)點一般用混凝土或石頭制成標(biāo)石，中間嵌半球型金屬標(biāo)志，埋設(shè)在冰凍線以下0.5m左右的堅硬土基中，并設(shè)防護(hù)井保護(hù)，稱為永固性水準(zhǔn)點。

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二、水準(zhǔn)路線

水準(zhǔn)測量進(jìn)行的路線稱為水準(zhǔn)路線。根據(jù)測區(qū)情況和需要，建筑工程建設(shè)中水準(zhǔn)路線可布設(shè)成以下形式。

（1）閉合水準(zhǔn)路線

如圖1-11（a）所示，從一已知高程點BM.A出發(fā)，沿線測定待測高程點1、2、3、…的高程后，最后閉合在點BM.A上。這種水準(zhǔn)測量路線稱為閉合水準(zhǔn)路線，多用于面積較小的塊狀測區(qū)。

（2）附合水準(zhǔn)路線

如圖1-11（b）所示，從一已知高程點BM.A出發(fā)，沿線測定待測高程點1、2、3、…的高程后，最后符合在另一個已知高程點BM.B上。這種水準(zhǔn)測量路線稱附合水準(zhǔn)路線，多用于帶狀測區(qū)。

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（3）支水準(zhǔn)路線

如圖1-11（c）所示，從一已知高程點BM.A出發(fā)，沿線測定待測高程點1、2、3、…的高程后，即不閉合又不附合在已知高程點上。這種水準(zhǔn)測量路線稱為支水準(zhǔn)路線。由于支水準(zhǔn)路線不具有檢核功能，因此，通常要進(jìn)行往返測量，以便用于檢核。

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臺階高程的測定圖1-11水準(zhǔn)測量的布設(shè)形式使用規(guī)范說明任務(wù)實施

執(zhí)行任務(wù)前，首先確定一個水準(zhǔn)點作為已知水準(zhǔn)點，然后在臺階上用紅漆標(biāo)注幾個待測點，記為B、B1、B2……等。每個小組從已知水準(zhǔn)點BM點開始，通過閉合水準(zhǔn)路線測定臺階上各待測點的高程。

為了更好地使同學(xué)們理解計算過程，我們選取從已知水準(zhǔn)點BM點測定待測點B點這段路線來進(jìn)行講解。假設(shè)BM點的高程HBM=40.685m，則測定臺階待測點B點高程的步驟如下（參見圖1-12）。

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臺階高程的測定圖1-12臺階高程測量示意圖使用規(guī)范說明

步驟1

將后視尺立于BM點上，在路線前進(jìn)方向距離為D（不超過100m為宜）的適當(dāng)位置選擇一點ZD1，作為臨時的高程傳遞點，稱為轉(zhuǎn)點；然后在ZD1點放上尺墊并踩實，將前視尺立于其上；接下來將水準(zhǔn)儀架設(shè)在兩水準(zhǔn)尺的中間位置，并粗平。

步驟2

照準(zhǔn)BM點后視尺，精平儀器，讀取后視讀數(shù)a1（如1.384m）；照準(zhǔn)ZD1點前視尺，精平儀器，讀取前視讀數(shù)b1（如1.179m）。將數(shù)據(jù)記入水準(zhǔn)測量手簿中（表1-3），則h1=a1－b1=1.384－1.179=0.205m。

步驟3

將BM點水準(zhǔn)尺移至與ZD1點距離為D1（依然以不超過100m為宜）的ZD2點上，并架好；將水準(zhǔn)儀移至ZD1與ZD2的中間位置并粗平；將ZD1點水準(zhǔn)尺標(biāo)記面面向儀器。

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臺階高程的測定使用規(guī)范說明

步驟4

照準(zhǔn)ZD1點水準(zhǔn)尺，精平儀器后讀取讀數(shù)a2（如1.479m）；照準(zhǔn)ZD2點水準(zhǔn)尺，精平儀器后讀取讀數(shù)b2（如0.912m）。將讀數(shù)記入水準(zhǔn)測量手簿中，則h2=a2－b2=1.479－0.912=0.567m。

步驟5

按照步驟3、4依次連續(xù)設(shè)站施測，直至測到待測點B點，結(jié)果如表1-3所示。

步驟6

由于各測站的高差為hi=ai－bi（i=1,2,3…）

則B點和BM點之間的高差為H=∑hi=∑ai－∑bi=1.684m

則B點的高程為HB=HBM+H=40.685+1.684=42.369m

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步驟7

為了檢核測量結(jié)果，可從B點進(jìn)行返測，從而使測量線路成為閉合水準(zhǔn)線路。返測的測量方法與往測完全相同，同時，還應(yīng)將相關(guān)測量數(shù)據(jù)記錄在水準(zhǔn)測量簿中。

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