1.5　抄平放线基本知识

1.5.1　水准仪的构造和操作

（1）水准测量原理

在建筑工程施工中，要根据设计图纸中要求的室内标高（±0.000）测出相应的绝对标高，以及对建筑物的水平进行控制，并进行建筑物的沉降观测等，都需要用水准仪进行水准测量。已知地面A点的高程为HA，需要测B点的高程HB，就必须测出两点的高差hAB。在AB之间安置水准仪，AB两点各竖一根水准尺，测量时利用水准仪上的一条水平视线，截得已知高程点A上所立水准尺的高度a（称为后视读数）；又截得未知高程点B上所立水准尺的高度b（称为前视读数），由图1-41可知，A、B两点的高度差hAB可由下式求得，即

hAB=a-b

当a大于b时，高差hAB为正，B点高于A点，如图1-41所示。

当a小于b时，高差hAB为负，B点低于A点，如图1-42所示，则B点高程为

HB=HA+hAB=HA+（a-b）

当A、B两点相距很远或高差较大时，往往安置一次仪器不能直接测出两点之间的高差，就需要连续地进行测量。在A、B两点之间安置若干次仪器，每一个仪器位置叫做一个测站，在每一个测站上进行水准测量，测出每一测站上的后视读数和前视读数，分别为a1、b1，a2、b2，…，an、bn，则B点的高程就可以从已知A点的高程，通过各中间立尺点1，2，3，…，n-1逐点传递过来。即

H1=HA+h1=HA+a1-b1

H2=H1+h2=H1+a2-b2

H3=H2+h3=H2+a3-b3

…

HB=Hn-1 +hn=Hn-1 +an-bn

将各式相加得

HB=HA+∑a-∑b

（2）水准仪的构造

水准仪是能提供一条水平视线的精密光学仪器。水准仪由三脚架、基座、制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋、水准器和望远镜等部分组成，其构造如图1-43和图1-44所示。

工地常用的水准仪是微倾水准仪，其各部分的作用如下。

①望远镜。由物镜、对光镜、十字丝、目镜等组成，用于瞄准远处水准尺，并利用十字丝截读水准尺上的读数。

②水准器。供整平仪器用。有圆水准器和水准管之分。其中，圆水准器用于粗略整平仪器，而水准管与望远镜轴平行，旋转微倾螺旋，使气泡居中时水准管就处于水平位置，则视准轴也就处于水平位置，形成了一条水平视线。

③基座。用来支承仪器的上部，并通过中心螺旋将仪器与三脚架连接起来。支座上有三个脚螺旋，用来调整圆水准气泡居中，将仪器粗略整平。

④制动螺旋与微动螺旋。用以控制望远镜在水平方向的位置。瞄准目标后，拧紧制动螺旋，固定望远镜，再转动微动螺旋，使望远镜在水平方向做微小的转动，使十字丝能对准目标。

⑤三脚架。用来安置仪器，可伸缩支腿调节仪器高度。

（3）水准仪的操作

水准仪操作的基本方法和步骤如下。

①安置仪器。张开三脚架，使架头大致平整，高度与观测者身高相适应，把三脚架的脚尖踩入土中，使其稳固。将水准仪安放到架上，用中心螺旋将仪器牢固地连接在三脚架上。

②粗略整平。调整基座上的脚螺旋，使圆水准器上的气泡居中，将仪器粗略整平。整平时，先同时转动一对脚螺旋①、②使气泡b走到中间位置，再转动脚螺旋③，使气泡b走到居中位置，如图1-45所示。

③瞄准水准尺。松开制动螺旋，转动望远镜，通过瞄准器初步瞄准水准尺，然后拧紧制动螺旋。转动望远镜对光螺旋，至能清楚看清水准尺上的尺度，再转动微动螺旋，使十字丝贴近水准尺边缘。

④精确整平。转动微倾螺旋，使水准管气泡居中，如图1-46所示。为了提高目估水准管气泡居中的精度，常在水准管上方装一组棱镜，这组棱镜的abcd面恰好和水准管轴线gh在一个竖面上，通过折光作用，就把半个气泡的两端反映在望远镜旁一个小目镜内，如图1-47所示。如气泡两端的像重合，则气泡居中，如图1-48所示。

⑤读数。当气泡居中稳定后，迅速在水准尺上读十字丝所切之数，如图1-49所示。图中读数为1.275，并记录。

1.5.2　水准仪的检验和校正

（1）圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验和校正

①检验。调整脚螺旋，使圆水器的气泡居中，然后绕竖轴旋转180°，气泡偏离中心位置，如图1-50所示，即圆水准器轴从第一位置变到第二位置。从图中可看出圆水准器轴从左偏仪器竖轴α角，变到右偏仪器竖轴α角，即改变了2α角。

②校正。由检验可知，圆水准器轴只偏离仪器竖轴α角，而不是2α角，因而校正时只要使气泡向中心退回一半即可。在图1-51中，a、b、c表示圆水准器的3个校正螺钉，校正时分两步进行：先用a、b两个校正螺钉中的1个，使气泡在平行于ab方向退回一半到f，然后再用校正螺钉c，使气泡在垂直于ab方向再退到g，这时圆水准器就平行于仪器的竖轴了。再用脚螺旋使气泡居中，这时竖轴也就竖直了。圆水准仪的检验和校正往往要反复进行几次。

（2）十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验和校正

①检验。将横丝的一端对准远处一个明显标志，转动水平方向的微动螺旋，如果标志始终在轴线上移动，说明这一条件是满足的，否则就必须校正。

②校正。松开十字丝环上相邻两个螺钉，转动十字丝环，直到满足为止，最后拧紧松开的螺钉。

（3）水准管轴平行于视准轴的检验和校正

①检验。在地面上选定A、B两点相距60～100m置仪器于A、B中点，对两端所立水准尺进行观测，两个数都包含相同的误差x，那么两个实际读数a+x、b+x的数等于（a+x）- （b+x）=a-b，等于准确的高差，如图1-52所示。然后把仪器搬到一端，使目镜靠近水准尺，后视A点从物镜一端向望远镜内看出后视读数a2，如图1-53所示。计算视线水平时应有的前视读数b2=a2-h，如果实际前视读数与b2相等，则这一条件满足要求，否则就要校正。

图1-53　视准轴检验（二）

②校正。转动微倾螺旋，使横丝对准B点上水准尺的正确读数，这时准轴已水平，但气泡偏离中心，拨动水准管校正螺钉使气泡居中。此项检验需反复进行，直到B点所测的差与仪器在A、B的中点所测正确高差在3mm以内为止。

（4）校正注意事项

①在校正前，必须充分了解各种校正装置的构造和作用，掌握正确的校正方法。

②检验校正时，应选择适宜的工作场地，避免在有风、雨的天气和强烈日光下进行工作。

③选择适宜的校正工具。

④掌握正确的操作方法，校正时相应的螺钉应先松后紧，同时松紧的多少要一样，每次以旋动螺钉的1/4～1/3圈为宜。

⑤各项检验与校正，必须顺序进行，不能颠倒。

⑥水准仪是比较精密的光学仪器，密封性能好，一般均能保证仪器各轴线之间的垂直或平行关系，如经检验确有必要校正，则应十分谨慎地进行。

1.5.3　水准仪的使用与维护

（1）水准仪使用注意事项

水准仪是一种精密的光学仪器，使用时必须注意以下几点。

①领用水准仪时应首先检查仪器有无损坏；配件是否齐全、配套；物镜、目镜有否磨损，十字线是否清晰；各转动部位是否灵活等。

②由箱中取出仪器时，应先松开各制动螺旋，用手拿住基座，轻轻将仪器取出。

③在安置三脚架时，应选择在视线能通视、无障碍物影响、行人车辆干扰少、能保证仪器安全的地方。

④仪器放到脚架上后，应立即旋紧连接螺旋，并经常检查其连接是否牢靠。

⑤仪器安置好后，测量人员不得离开，或另设专人保护，不让无关人员接近仪器。

⑥微倾螺旋要居中，不宜过高或过低，以便于水准管的调平。

⑦制动螺旋应松紧适度，不得过紧；微动螺旋宜保持在微动卡中间一段。

⑧转移测站连续工作时，应将制动螺旋微微拧紧，手持脚架于肋下，另一手紧握基座置仪器于胸前进行移站，切不可单手提携或肩扛。

⑨不得用手指、手帕等物擦拭物镜和目镜上的灰尘，观测结束后，应及时盖上物镜盖。

⑩仪器应避免日晒、雨淋，在烈日或雨雪天操作时应撑伞遮挡。

（2）水准仪的维护

①观测结束后，应先将各种螺旋退回正常位置，并用软毛刷扫除仪器表面上的灰尘，再按原位装入箱内，拧紧制动螺旋，关闭箱盖。

②物镜、目镜上有灰尘时，应用专用的软毛刷轻轻掸去。

③如观测中遇降雨，应及时将仪器上的雨水用软布擦拭干净后方可入箱关盖。

④仪器应放置于干燥、通风、温度稳定的室内，切忌靠近火炉或暖气片。

⑤长途搬运仪器时，仪器要安放在妥当的位置或随身携带，严防受碰撞、受振动或受潮。

⑥每隔1～2年由专门人员定期对仪器进行全面的清洗和检修，或送维修部门进行清洗和检修。

1.5.4　基础工程抄平放线

（1）基槽挖土

①基槽位置的控制。钉设完龙门板和控制桩，并校核无误后，即可根据设计图纸中的基础宽度尺寸，以及根据土质情况决定的放坡尺寸，由龙门板上的轴线钉向两侧各量相应的尺寸，并做上标记，按标记拉通白线，按白线的位置撒白灰，挖土时即可按此灰线进行开挖。

②基槽深度的控制。根据设计图纸要求的基础深度行土方开挖，当开挖接近基底设计标高还有300～400mm时，应及时用水准仪抄平，并沿槽壁上钉上水平木桩，作为控制基槽开挖深度的依据。水平桩宜设置在基槽转角处及中间3～5mm的槽壁上。

③水平桩一般可根据施工现场已测设的龙门板上±0.000标高，用水准仪下翻一定高度钉设。

④可沿水平桩的上表面拉上白线绳，用钢尺依线往下测量，进行槽底清理和基础垫层施工。

（2）垫层施工

①轴线投测。在龙门板上的轴线钉处系上小线绳，然后将线坠上的线绳靠在纵横轴线的交叉点上，并往下垂到槽底，根据需要垂设若干点，并作出标志，即可将轴线投射基槽底部，并以此定出垫层的边线。若为大型基坑或建筑物要求精度较高时，则可用经纬仪投点。

②标高控制。可用基槽土方开挖时的槽壁水平木桩控制垫层标高。如垫层需要支模施工时，也可直接在模板上弹出标高控制线。

（3）基础施工

①轴线投测。垫层施工完成后，先将龙门板或控制桩上轴线的位置投测到垫层表面，并按此轴线弹出基础边线和墙身中线，作为砌筑基础的依据。

②标高控制。当为砖石基础时，可设置皮数杆进行标高控制；当为混凝土基础时，可在模板上用弹线控制。

③基础皮数杆设置。当为砖石基础时，可设皮数杆以控制标高。设皮数杆前应先在欲立皮数杆处钉木桩，用水准仪在木桩侧面抄出一条高于垫层10cm左右的水平线，然后将皮数杆按水平线相应的位置钉在木桩上以此作为基础施工的标高。

1.5.5　墙体工程抄平放线

（1）轴线投测

基础工程完工后，应对龙门板或控制桩进行校核复验。无误后，利用龙门板或控制桩将轴线投测到基础的侧面，并标注出轴线编号，如图1-54所示。

两层楼层以上的墙体轴线，可用悬挂线坠法将其逐层向上投测。也可将经纬仪架设在建筑物轴线方向的延长线上，用十字丝的中点瞄准墙基轴线标志，以正、倒镜取中的方法，将轴线引测到所需的楼层上面，依此法定出楼层各纵横轴线的两端点，即为楼层平面放线的依据。放线的同时还应按设计图纸弹出门、窗洞口及墙身宽度、墙垛等量线。

（2）标高控制与传递

一般砖混结构建筑物的标高，可用皮数杆来传递与控制。如为外脚手架，皮数杆应立在墙的里侧；如为里脚手架，皮数杆应立在墙的外侧。高的传递和控制还可利用钢直尺直接丈量。此法可由下一层楼梯间的+0.50标高线，向上量取一段等于该层标高的距离，并做好标志，然后用水准仪根据此标志测设出上一层的+0.50标高线，并用墨线弹出，作为楼层地面施工及室内装修与其他工序施工掌握的标高依据。

（3）皮数杆的设置

在墙体砌筑施工中，墙身上各部位的标高，通常是使用皮数杆来传递和控制的。皮数杆是依据墙身剖面图，在杆上标出每皮砖和砖缝厚度，并注明墙体上的窗台、门窗洞口过梁、雨篷、圈梁、楼板等构件的高度位置，以便在墙体施中准确控制各部位构件的准确高度，如图1-55所示。

皮数杆一般设在建筑物的转角和隔墙处，并在墙身中部每隔10～15m设置1根。立皮数杆时，应先在地面上钉一木桩，用水准仪测出±0.000标高位置，并画一横线作为标志，然后将皮数杆上的±0.000与木桩上的±0.000对齐，用钉钉牢，用水准仪进行复核，再用线坠校正皮数杆的垂直度，无误后即可作为墙体施工过程中标高控制的依据。