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摘要：文章结合本市高层建筑工程的实例进行介绍，针对在施工过程中测量控制,复杂结构的放线方法等工作难点进行了全面的分析，根据本人多年的工作经验，对此工程测量的难点作出了解决的观点。
关键词：高层建筑 施工测量 测量技术
前言
随着房地产业的大力开发，各大城市的高楼大厦如雨后的春笋纷纷拔地而起，其中，建筑设计观点也不断地更新，新颖而复杂的结构建筑模型日益增加，因此，给我们广大的测量技术人员工作带来了少的难度，难免会影响测量的精度以及工程质量，所以，我们必须重视并做好测量施工质量控制工作。
1 工程概况
该高层建筑处于市中心的大型建筑工程，其结构分布如下：总建筑面积8896m2，其中地下室建筑面积为10200m2，裙楼建筑为6942m2,住宅建筑面积为36986m2。建筑总高度为76105m,地下2层,地上23层。由于该工程结构复杂（大部墙、板、梁为曲面弧形结构,不同半径的各种圆弧形粱共计46种）。给建筑物轴线和弧形部位的测量工程带了难度，采用传统的四角转镜法测量无法完成，因此，我们要采取新的测量技术去解决难点。
2 高层建筑施工GPS网技术设计的依据
（1）GPS测量规范(规程)
GPS測量规范(规程)是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规,目前GPS网设计依据的规范(规程)有:1992年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统(GPS)测量规范》(CH2001292)1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》(CJJ73297)。
（2）测量任务书
测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或业主下达的技术要求文件。该文件是指令性的,它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求,提交成果资料的项目和时间,完成任务的经济指标等。在高层建筑施工GPS测量技术设计时,一般首先依据测量任务书提出GPS网的精度、密度和经济指标,再结合规范(规程) 规定和现场踏勘具体确定各点间的连接方法、各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。
3 测量的精度设计
各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。城市或工程GPS网按相邻两点的平均距离和精度划分为二、三、四等和一、二级。由于高层建筑的GPS网中相邻测点的距离大多小于1km,因此,该测量属于二级,其GPS相邻点间弦长精度用下式表示:
式中σ———GPS基线向量的弦长中误差(mm),亦即等效距离误差;
a ———GPS接收机标称精度中的固定误差≤15mm;
b ———GPS接收机标称精度中的比例误差系数≤20
(ppm•D);
d ———GPS网中相邻点间的距离(km)<1km。
精度标准是GPS网技术设计的一个重要量,其大小将直接影响到GPS 网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。一般情况下,当边长小于200m时,边长中误差应小于20mm。在高层建筑施工中,精度标准的确定要根据用户的实际需要及人力、物力、财力情况合理设计,也可根据建设部门已有的生产规程和作业经验适当掌握。
4 工程测量的方案
场地平整后,即根据建设方给出的建筑红线及设计图,在施工场地上进行主轴线测设,设立轴线控制桩。该部工作的重点为保证轴线控制桩的准确性,难点为控制弧型部分的土方开挖范围及保护控制桩。用经纬仪在轴线相交处置镜,采用测距仪和钢尺在建筑边线外6m处设立—圈控制桩,通过两栋塔楼圆心的4条轴线形成“井”字形控制网。土方开挖阶段,由控制桩投测轴线,确定开挖线。在边界外2m处再设1圈间距为2m的辅助桩来控制弧形部位开挖范围。
（2）裙楼及主楼施工测量流程（表2）
在±0.000m以上,只有一层裙楼的放线位置低于轴线控制桩,可以利用“井”字形轴线控制网,上面楼层必须进行轴线垂直引测。考虑到激光垂准仪的架设环境要求,为避免施工干扰,将轴线传递基准点设置在地下1层。在轴线传递点的选择上,经过反复比选,在保精度,易于复核,方便施工前提下,确定了a、b、c、d成等腰梯形的4点为基准点,将施工组织设计中的角度闭合方案发展为“四点传递、相互闭合”的轴线传递方案。a、b两点确定横向轴线,c、d两丈纵向轴线,b、c 两点连线可以控制内天井走道位置。a、b、c、d控制点引测完成后,用极坐标方法确定圆心点0,再由圆心0放出扇行部分的轴线。放线结束后须进行复核:经纬仪置于0点,以c点(或b点)作后视点进行角度复核,用钢尺进行轴线间的距离复核。每一层楼的轴线转测均由地下1层的基准测,避免产生累计误差。地上部分高程测量控制基为±0.000m。当地面l层施工完成后,将士0.000 m引测至建筑物上,在电梯井和内天井设立3个±0,标准点。以上每层楼的高程均从该标准点用钢尺向测,在楼层上用水准仪测量闭合差进行检核(闭合在3mm以内)。由于建筑物总高度为76105m,大于钢尺的尺长,因此在高度的一半处(12层)再设立高程控制点(高程为37180m),控制上部楼层高程。
5 工程测量的实施方案
(1)基础及地下室施工阶段
按方案要求,共设立了轴线桩21个,其中8个为主要控制桩。采用断面为5cm×5cm的木桩,上钉小圆钉,周围50cm×50cm用砖围护,内浇筑混凝土,上覆预制混凝土盖板保护。在施工过程中随时注意控制桩状态,一旦损坏立即用交会法恢复。
(2)AutoCAD辅助施工测量
本工程放线中,大量采用了借线引测法、极坐标法、弦线法等放线方法:极坐标法包含有很多直角坐标转换成极坐标的计算,弦线法放线中涉及大量弦线长度、弦线至圆弧距离等计算,计算工作非常繁琐。若利用数学方法手工计算,工作量将非常大,也容易出现计算错误。采用Au2toCAD软件在计算机中绘制1∶1比例的放线图, 利用标注(DIM)命令和量距(DIST)命令,可在图上直接得到距离值。
(3)制作弧形检查尺
本工程施工中有大量弧形剪力墙,钢筋绑扎后不易检查就位情况。因此,我们设计制作了检查尺。先将弧形简化制作出加工单,再用中15镀锌钢管在弯管机上加工制作成型。使用时只需将检查尺靠在钢筋(或模板)上,就能达到检查控制的目的。
（4）基准点的设立
该阶段施工测量的前提条件是要有精确的基准点。一般是将基准点设立在钢板上。具体做法为:用8mm厚2块钢板制作成200 mm ×200 mm的预埋件,初步定位后,焊在地下l层楼板的面筋上,与楼板浇筑成一个整体。在该层放线时,由从基坑边轴线控制点向下投测的主轴线借线至钢板上,再用经纬仪复核角度值,用红外线测距仪复核距离值,调整差值后得到基准点(即轴线传递时垂准仪的对中点),再在四周砌筑30cm高的砖,上加盖板进行保护。
（5）预留孔的改进
由于轴线传递点设在室内,因此每层楼的楼板上都要设置轴线预留孔,该预留孔要求在楼板混凝土初凝后就能贯通使用。通常的方法是:在楼板底筋上固定①150的PVC管,待混凝土初凝后拔掉。实际运用中发现,混凝土中的PVC管难于拔出,不是破坏了混凝土就是损坏了PVC管;板底模板上的开孔也是一大问题,不是开孔位置对不准就是大面积损坏了模板,影响了孔四周混凝土的结构。经过几次试验改进,决定采用先开孔,再预埋的方法,并用钢板自行加工了预留孔器,成功解决了以上问题,保证了施工质量,为后续工作争取了时间。
6 小结
经过13个月的施工,主体工程于顺利封顶,随后在两栋楼的a、b、c、d点进行了主体验收测量:楼层整体垂直度偏差<6mm,高程总偏差<7mm,均远小于规范要求的垂直度偏差≤15mm,和高程总偏差≤15mm,满足规范要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑 施工测量 测量技术
前言
随着房地产业的大力开发，各大城市的高楼大厦如雨后的春笋纷纷拔地而起，其中，建筑设计观点也不断地更新，新颖而复杂的结构建筑模型日益增加，因此，给我们广大的测量技术人员工作带来了少的难度，难免会影响测量的精度以及工程质量，所以，我们必须重视并做好测量施工质量控制工作。
1 工程概况
该高层建筑处于市中心的大型建筑工程，其结构分布如下：总建筑面积8896m2，其中地下室建筑面积为10200m2，裙楼建筑为6942m2,住宅建筑面积为36986m2。建筑总高度为76105m,地下2层,地上23层。由于该工程结构复杂（大部墙、板、梁为曲面弧形结构,不同半径的各种圆弧形粱共计46种）。给建筑物轴线和弧形部位的测量工程带了难度，采用传统的四角转镜法测量无法完成，因此，我们要采取新的测量技术去解决难点。
2 高层建筑施工GPS网技术设计的依据
（1）GPS测量规范(规程)
GPS測量规范(规程)是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规,目前GPS网设计依据的规范(规程)有:1992年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统(GPS)测量规范》(CH2001292)1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》(CJJ73297)。
（2）测量任务书
测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或业主下达的技术要求文件。该文件是指令性的,它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求,提交成果资料的项目和时间,完成任务的经济指标等。在高层建筑施工GPS测量技术设计时,一般首先依据测量任务书提出GPS网的精度、密度和经济指标,再结合规范(规程) 规定和现场踏勘具体确定各点间的连接方法、各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。
3 测量的精度设计
各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。城市或工程GPS网按相邻两点的平均距离和精度划分为二、三、四等和一、二级。由于高层建筑的GPS网中相邻测点的距离大多小于1km,因此,该测量属于二级,其GPS相邻点间弦长精度用下式表示:
式中σ———GPS基线向量的弦长中误差(mm),亦即等效距离误差;
a ———GPS接收机标称精度中的固定误差≤15mm;
b ———GPS接收机标称精度中的比例误差系数≤20
(ppm•D);
d ———GPS网中相邻点间的距离(km)<1km。
精度标准是GPS网技术设计的一个重要量,其大小将直接影响到GPS 网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。一般情况下,当边长小于200m时,边长中误差应小于20mm。在高层建筑施工中,精度标准的确定要根据用户的实际需要及人力、物力、财力情况合理设计,也可根据建设部门已有的生产规程和作业经验适当掌握。
4 工程测量的方案
场地平整后,即根据建设方给出的建筑红线及设计图,在施工场地上进行主轴线测设,设立轴线控制桩。该部工作的重点为保证轴线控制桩的准确性,难点为控制弧型部分的土方开挖范围及保护控制桩。用经纬仪在轴线相交处置镜,采用测距仪和钢尺在建筑边线外6m处设立—圈控制桩,通过两栋塔楼圆心的4条轴线形成“井”字形控制网。土方开挖阶段,由控制桩投测轴线,确定开挖线。在边界外2m处再设1圈间距为2m的辅助桩来控制弧形部位开挖范围。
（2）裙楼及主楼施工测量流程（表2）
在±0.000m以上,只有一层裙楼的放线位置低于轴线控制桩,可以利用“井”字形轴线控制网,上面楼层必须进行轴线垂直引测。考虑到激光垂准仪的架设环境要求,为避免施工干扰,将轴线传递基准点设置在地下1层。在轴线传递点的选择上,经过反复比选,在保精度,易于复核,方便施工前提下,确定了a、b、c、d成等腰梯形的4点为基准点,将施工组织设计中的角度闭合方案发展为“四点传递、相互闭合”的轴线传递方案。a、b两点确定横向轴线,c、d两丈纵向轴线,b、c 两点连线可以控制内天井走道位置。a、b、c、d控制点引测完成后,用极坐标方法确定圆心点0,再由圆心0放出扇行部分的轴线。放线结束后须进行复核:经纬仪置于0点,以c点(或b点)作后视点进行角度复核,用钢尺进行轴线间的距离复核。每一层楼的轴线转测均由地下1层的基准测,避免产生累计误差。地上部分高程测量控制基为±0.000m。当地面l层施工完成后,将士0.000 m引测至建筑物上,在电梯井和内天井设立3个±0,标准点。以上每层楼的高程均从该标准点用钢尺向测,在楼层上用水准仪测量闭合差进行检核(闭合在3mm以内)。由于建筑物总高度为76105m,大于钢尺的尺长,因此在高度的一半处(12层)再设立高程控制点(高程为37180m),控制上部楼层高程。
5 工程测量的实施方案
(1)基础及地下室施工阶段
按方案要求,共设立了轴线桩21个,其中8个为主要控制桩。采用断面为5cm×5cm的木桩,上钉小圆钉,周围50cm×50cm用砖围护,内浇筑混凝土,上覆预制混凝土盖板保护。在施工过程中随时注意控制桩状态,一旦损坏立即用交会法恢复。
(2)AutoCAD辅助施工测量
本工程放线中,大量采用了借线引测法、极坐标法、弦线法等放线方法:极坐标法包含有很多直角坐标转换成极坐标的计算,弦线法放线中涉及大量弦线长度、弦线至圆弧距离等计算,计算工作非常繁琐。若利用数学方法手工计算,工作量将非常大,也容易出现计算错误。采用Au2toCAD软件在计算机中绘制1∶1比例的放线图, 利用标注(DIM)命令和量距(DIST)命令,可在图上直接得到距离值。
(3)制作弧形检查尺
本工程施工中有大量弧形剪力墙,钢筋绑扎后不易检查就位情况。因此,我们设计制作了检查尺。先将弧形简化制作出加工单,再用中15镀锌钢管在弯管机上加工制作成型。使用时只需将检查尺靠在钢筋(或模板)上,就能达到检查控制的目的。
（4）基准点的设立
该阶段施工测量的前提条件是要有精确的基准点。一般是将基准点设立在钢板上。具体做法为:用8mm厚2块钢板制作成200 mm ×200 mm的预埋件,初步定位后,焊在地下l层楼板的面筋上,与楼板浇筑成一个整体。在该层放线时,由从基坑边轴线控制点向下投测的主轴线借线至钢板上,再用经纬仪复核角度值,用红外线测距仪复核距离值,调整差值后得到基准点(即轴线传递时垂准仪的对中点),再在四周砌筑30cm高的砖,上加盖板进行保护。
（5）预留孔的改进
由于轴线传递点设在室内,因此每层楼的楼板上都要设置轴线预留孔,该预留孔要求在楼板混凝土初凝后就能贯通使用。通常的方法是:在楼板底筋上固定①150的PVC管,待混凝土初凝后拔掉。实际运用中发现,混凝土中的PVC管难于拔出,不是破坏了混凝土就是损坏了PVC管;板底模板上的开孔也是一大问题,不是开孔位置对不准就是大面积损坏了模板,影响了孔四周混凝土的结构。经过几次试验改进,决定采用先开孔,再预埋的方法,并用钢板自行加工了预留孔器,成功解决了以上问题,保证了施工质量,为后续工作争取了时间。
6 小结
经过13个月的施工,主体工程于顺利封顶,随后在两栋楼的a、b、c、d点进行了主体验收测量:楼层整体垂直度偏差<6mm,高程总偏差<7mm,均远小于规范要求的垂直度偏差≤15mm,和高程总偏差≤15mm,满足规范要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。