大型組合式預(yù)埋件工程的高精度施工測(cè)量

徐擁國(guó)，葉瀚波，錢(qián)佳智

（1.浙江有色測(cè)繪院，浙江 紹興312000）

大型組合式預(yù)埋件工程的高精度施工測(cè)量

徐擁國(guó)1，葉瀚波1，錢(qián)佳智1

（1.浙江有色測(cè)繪院，浙江 紹興312000）

以鏡湖旅游綜合體為例，介紹了組合式預(yù)埋件工程施工控制網(wǎng)的設(shè)立和預(yù)埋件的高精度放樣；并根據(jù)其組合式的特點(diǎn)和施工的實(shí)際要求，提出了建立施工控制網(wǎng)的簡(jiǎn)單方法，既可滿足施工精度，又可節(jié)省時(shí)間，符合整個(gè)工程的推進(jìn)要求。最后介紹了整個(gè)施工測(cè)量工作的基本流程。

組合式；預(yù)埋件；高精度；施工測(cè)量

紹興鏡湖旅游綜合體總投資約為20億元，是迄今為止紹興市區(qū)投資最大的旅游項(xiàng)目。項(xiàng)目一期由6個(gè)不同的小項(xiàng)組成，是一個(gè)大型組合式預(yù)埋件工程。

混凝土基礎(chǔ)柱體與上部設(shè)備連接件的螺母、螺栓、墊圈（法蘭盤(pán)）的預(yù)埋精度直接影響上方構(gòu)件的安裝，稍有不慎上部滑道等構(gòu)件就可能無(wú)法安裝。各組合的滑道構(gòu)件均已由外國(guó)公司事先設(shè)計(jì)制造完畢，對(duì)預(yù)埋件的預(yù)埋精度要求很高，但在施工過(guò)程中存在許多外力因素會(huì)直接影響預(yù)埋精度，因此高精度的施工測(cè)量對(duì)工程質(zhì)量起著決定性的作用。

此前各組合的基礎(chǔ)柱體已施工完畢或正在施工，原來(lái)的測(cè)量控制點(diǎn)已不完整，因此要重新建立施工控制網(wǎng)，并對(duì)基礎(chǔ)柱體進(jìn)行檢核，以確認(rèn)其誤差是否在可施工范圍，然后才能進(jìn)行下一步工作。為使整個(gè)施工測(cè)量過(guò)程做到“有規(guī)可依，有跡可循”，經(jīng)過(guò)綜合分析，本文制定的施工測(cè)量作業(yè)流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工測(cè)量作業(yè)流程圖

1 前期工作

前期工作包括設(shè)計(jì)圖紙歸攏、控制資料收集、儀器選擇和檢核校驗(yàn)等。工程采用紹興市城市坐標(biāo)系和1985國(guó)家高程基準(zhǔn)（二期）。工程位于紹興市中心地帶，

高程平整一致，不用考慮投影面問(wèn)題。原來(lái)規(guī)劃部門(mén)布設(shè)有4個(gè)控制點(diǎn)，現(xiàn)僅存S1，為保持連貫一致，將該點(diǎn)的坐標(biāo)和高程作為整個(gè)施工控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。

2 施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建立

2.1 精度確定

在設(shè)計(jì)施工控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)使控制點(diǎn)引起的放樣點(diǎn)位誤差相對(duì)于施工放樣本身誤差來(lái)說(shuō)，盡可能小。施工控制網(wǎng)的精度應(yīng)根據(jù)竣工后關(guān)鍵部位允許誤差和實(shí)際情況合理確定。工程竣工后的點(diǎn)位精度取決于控制網(wǎng)精度、放樣精度和施工精度，設(shè)M為放樣后點(diǎn)位總誤差，m1為控制點(diǎn)引起的誤差，m2為放樣產(chǎn)生的誤差，則有：

因m1

根據(jù)表1所標(biāo)的公差，取兩個(gè)螺栓的中心到中心的允許誤差（3.0 mm）的0.4倍作為施工控制網(wǎng)的精度，即1.2 mm，相當(dāng)于二級(jí)控制網(wǎng)。

表1 預(yù)埋件的預(yù)埋螺栓公差/mm

2.2 施工控制平面網(wǎng)的建立

工程處于施工狀態(tài)，鋼筋林立，工程車來(lái)來(lái)往往，可埋設(shè)點(diǎn)位的地方很少，兩個(gè)點(diǎn)位的通視狀況不確定。最重要的是前期施工進(jìn)度已嚴(yán)重滯后，業(yè)主對(duì)后續(xù)施工進(jìn)度提出了強(qiáng)烈要求，因此必須跳出常規(guī)，結(jié)合實(shí)際，快速建立簡(jiǎn)單有效可靠的施工控制網(wǎng)。

精密工程施工控制網(wǎng)一般可布設(shè)成基準(zhǔn)線、三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，但該工程的6個(gè)組合互相獨(dú)立，組合間沒(méi)有強(qiáng)制的數(shù)學(xué)關(guān)系，且分別由不同單位施工，施工進(jìn)度不盡相同，因此本文決定采取各組合分別獨(dú)立布設(shè)的方法，網(wǎng)形上不拘一格，采用獨(dú)立2點(diǎn)1方向的雙點(diǎn)模式。各組合可根據(jù)實(shí)際情況分時(shí)布設(shè)，且組合間的控制點(diǎn)可相互利用。控制點(diǎn)采用強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩，這樣可消除點(diǎn)位對(duì)中誤差，最大程度地保證其穩(wěn)固性，不易被破壞。

各組合中預(yù)埋件的設(shè)計(jì)高度普遍高于地面，預(yù)埋件高度也相差很大，相互間和距地面的高差均可達(dá)數(shù)米，因此考慮將水準(zhǔn)觀測(cè)平臺(tái)和平面觀測(cè)平臺(tái)組合設(shè)置為L(zhǎng)型觀測(cè)平臺(tái)，高處為水準(zhǔn)觀測(cè)平臺(tái)，強(qiáng)制對(duì)中墩設(shè)于稍低的平臺(tái)。各觀測(cè)平臺(tái)的高度可根據(jù)各組合預(yù)埋件高度作相應(yīng)調(diào)整，平面觀測(cè)平臺(tái)高度（含強(qiáng)制對(duì)中墩約1 m高度）要求保證合理的觀測(cè)仰角（俯角），以±30°為最佳。觀測(cè)平臺(tái)由各組合的施工單位制作，為保證其穩(wěn)固性，地基要求入地最少50 cm，且臺(tái)板、基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆，強(qiáng)制對(duì)中墩更應(yīng)從基礎(chǔ)開(kāi)始全實(shí)心現(xiàn)澆完成（圖2）。

圖2 L型平臺(tái)及強(qiáng)制對(duì)中墩

觀測(cè)采用RTK方法進(jìn)行，可節(jié)省時(shí)間，提高效率。本文采用4個(gè)測(cè)回取平均數(shù)的方式，同時(shí)用全站儀進(jìn)行距離測(cè)量，距離測(cè)量實(shí)行正反站觀測(cè)，各觀測(cè)2個(gè)測(cè)回；方位角利用RTK數(shù)據(jù)進(jìn)行反算，選擇其中一點(diǎn)坐標(biāo)作為起算，重新求得另一點(diǎn)的坐標(biāo)。對(duì)精度起決定作用的是全站儀的觀測(cè)精度，由于比例誤差對(duì)于短邊長(zhǎng)的誤差可忽略不計(jì)，因此全站儀的固定誤差決定了精度，拓普康SET05型全站儀的檢定固定誤差為±0.34 mm，完全可以達(dá)到1.2 mm的控制精度。同時(shí)在每個(gè)觀測(cè)平臺(tái)精確測(cè)定附近固定的移動(dòng)基站天線與控制點(diǎn)間的角度，角度測(cè)定按2個(gè)測(cè)回進(jìn)行，這樣實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)潔的三角形。

距離計(jì)算加入地球曲率、溫度氣壓等氣象參數(shù)進(jìn)行改正，其公式為：

2.3 施工高程控制網(wǎng)的建立

高程控制網(wǎng)的建立相對(duì)簡(jiǎn)單，布設(shè)與水平控制網(wǎng)相適應(yīng)，其精度應(yīng)滿足工程竣工后關(guān)鍵部位高程誤差的要求。其公式為：經(jīng)過(guò)解析計(jì)算，高程控制選擇四級(jí)精度即可滿足要求（表2）。其中，M為擬設(shè)測(cè)站高差中誤差；ΔF為測(cè)量對(duì)象F的允許誤差；QF為測(cè)量對(duì)象F的權(quán)倒數(shù)。

表2 精密水準(zhǔn)精度

水準(zhǔn)點(diǎn)一般要求埋設(shè)于土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不受施工影響、無(wú)震動(dòng)、便于施測(cè)的地方，因此將水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在觀測(cè)平臺(tái)角上，在澆筑觀測(cè)墩時(shí)一并設(shè)置。本文共設(shè)置5 個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志，以保證其穩(wěn)定和可用。采用三等水準(zhǔn)進(jìn)行高程控制的施測(cè)，其精度能達(dá)到四 級(jí)要求。采用天寶D1N1型水準(zhǔn)儀從S1出發(fā)經(jīng)過(guò)高程點(diǎn)閉合至S1點(diǎn)，并實(shí)行往返測(cè)量、電子讀數(shù)、自動(dòng)記錄。經(jīng)過(guò)Codaps軟件處理和平差，測(cè)站高差中誤差為0.20 mm，完全符合要求。

3 預(yù)埋件的放樣定位及檢核

3.1 預(yù)埋前設(shè)備基礎(chǔ)柱中心坐標(biāo)的檢測(cè)與調(diào)整

基礎(chǔ)的定位精度直接關(guān)系到預(yù)埋件能否精確設(shè)置，若基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)尺寸偏移過(guò)大，則會(huì)引起預(yù)埋件重大偏離，造成基礎(chǔ)柱體報(bào)廢，損失巨大。

各基礎(chǔ)柱體皆為鋼筋籠體，中心位置不易尋找，先測(cè)出柱體的圓形表面，再應(yīng)用解析法求得圓心坐標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)與實(shí)測(cè)坐標(biāo)的差值大小和柱體直徑判斷預(yù)埋件能否按照設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)設(shè)。決定整個(gè)組合結(jié)構(gòu)精度的是各預(yù)埋件的相對(duì)關(guān)系，即若整個(gè)組合基礎(chǔ)柱的偏移量在限差范圍內(nèi)，則可不用糾偏；若整體偏移量超限差，但數(shù)值接近且方向基本一致，則可進(jìn)行整體扭向，保證相對(duì)關(guān)系正確即可，對(duì)個(gè)別點(diǎn)位無(wú)法處理的則要求施工單位按照規(guī)程處理。以大喇叭及大浪板組合為例，進(jìn)行檢測(cè)和處理，其中TN4-3所在的基礎(chǔ)柱體需施工單位按照業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理的要求進(jìn)行處理（表3）。

表3 C2（大喇叭和大浪板組合）樁位扭后坐標(biāo)差值表（局部）

3.2 預(yù)埋件高精度坐標(biāo)測(cè)量和高程定位

預(yù)埋件高精度坐標(biāo)測(cè)量和高程定位為本次高精度測(cè)量的主要工作。坐標(biāo)測(cè)量采用極坐標(biāo)法，測(cè)定后由施工人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相鄰點(diǎn)位距離量定以判斷精度。設(shè)儀器放樣誤差為Mp，對(duì)中誤差為m1，后視方向誤差為m2，放樣誤差為m3，角度誤差為m4，儀器標(biāo)定誤差為m5，則有：Mp= m12+ m22+ m32+ m42+ m5

2。由于采用強(qiáng)制對(duì)中，則m1可忽略；與后視距離成反比，與放樣距離成正比，因此盡可能采用遠(yuǎn)距離定向、近距離放樣的方式。本工程中放樣距離比后視距離短很多；誤差與撥角的余弦成正比，一般應(yīng)在30～150°，最好角度約為90°；全站儀放樣距離無(wú)累積誤差，其誤差即為儀器標(biāo)定誤差，因此應(yīng)對(duì)儀器多做檢定。每次測(cè)量前要對(duì)所用的控制點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，為方便測(cè)量，事先將氣象、儀器固定誤差等參數(shù)在儀器中進(jìn)行設(shè)定，氣象參數(shù)根據(jù)一個(gè)周期（如早、中、晚）溫度、氣壓的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)改動(dòng)。

為保證精度，原則上要求儀器架設(shè)在觀測(cè)墩上完成所有點(diǎn)位的測(cè)定，因遮擋個(gè)別點(diǎn)位無(wú)法測(cè)定的，可利用支點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，支點(diǎn)要求架設(shè)在相對(duì)穩(wěn)固的位置且盡可能保留較長(zhǎng)時(shí)間，以便日后復(fù)測(cè)時(shí)再次使用，支點(diǎn)的測(cè)設(shè)嚴(yán)格按照支導(dǎo)線測(cè)設(shè)規(guī)程進(jìn)行。每次設(shè)站必須檢查基站天線角度，每測(cè)定5個(gè)點(diǎn)位后，需重新檢查該角度（歸零和2C檢查），若超限則重新設(shè)定方向。

各預(yù)埋件的標(biāo)高測(cè)定采用徠卡NA2型水準(zhǔn)儀配3 m區(qū)格木尺，人工讀數(shù)的方法進(jìn)行。水準(zhǔn)儀事先已做嚴(yán)格校驗(yàn)，且配合的標(biāo)尺為3 m區(qū)格木尺，精度雖低于四等水準(zhǔn)，但遠(yuǎn)高于一般的等外水準(zhǔn)，完全滿足項(xiàng)目標(biāo)高測(cè)定工作要求。測(cè)定一組預(yù)埋件標(biāo)高后，需將標(biāo)尺在高程控制點(diǎn)上重置進(jìn)行檢查，以便檢驗(yàn)儀器是否發(fā)生變動(dòng)移位。標(biāo)高測(cè)定位置根據(jù)施工人員的需要進(jìn)行選擇，一般測(cè)定在鋼筋頂上，便于進(jìn)行量測(cè)傳遞。

3.3 期間預(yù)埋件精密復(fù)測(cè)與調(diào)整

施工人員根據(jù)所測(cè)定的點(diǎn)位采用投影法進(jìn)行預(yù)埋件構(gòu)建，因?yàn)楣に嚮蚴┕に絾?wèn)題，與原先測(cè)定的位置及高度往往存在差異，有時(shí)差異還較大。同時(shí)，在混凝土澆筑前需進(jìn)行制模，該過(guò)程會(huì)對(duì)預(yù)埋件形成更大的擠壓，導(dǎo)致點(diǎn)位和高度的失真。因此，在此期間需進(jìn)行點(diǎn)位和高程的精密復(fù)核，將誤差反饋于施工人員，以便及時(shí)調(diào)整直至成型（圖3）。

圖3 預(yù)埋件成型圖

3.4 混凝土澆筑振搗后預(yù)埋件復(fù)測(cè)與調(diào)整

各預(yù)埋件放置安裝完成后，將進(jìn)行混凝土澆筑工作。澆筑過(guò)程中預(yù)埋件會(huì)受可預(yù)見(jiàn)和不可預(yù)見(jiàn)兩種外力的擠壓，前者在設(shè)計(jì)時(shí)已做了彈性考慮，不至于產(chǎn)生致命影響，而后者則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。混凝土澆筑前，施工人員應(yīng)根據(jù)事先擬定的計(jì)劃及現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，事先在觀測(cè)平臺(tái)設(shè)置好儀器。復(fù)核工作應(yīng)在混凝土澆筑搗振后馬上進(jìn)行，混凝土固結(jié)后則無(wú)法調(diào)整，失去了復(fù)核的意義。

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)組合式預(yù)埋件工程的施工控制網(wǎng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單布設(shè)，其精度能滿足要求，且不影響施工進(jìn)度；并利用控制成果進(jìn)行了預(yù)埋件的定位和檢核工作，達(dá)到了比較滿意的效果。預(yù)埋件澆筑完成后，經(jīng)過(guò)業(yè)主、監(jiān)理、土建施工、設(shè)備制造、設(shè)備安裝等多方驗(yàn)收，完全符合設(shè)計(jì)要求，以期為類似預(yù)埋件工程提供一定的借鑒。

[1] 李青岳,陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京：測(cè)繪出版社,1995

[2] GB/T 18314-2009.全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范 [S].

[3] GB 50026-2007.工程測(cè)量規(guī)范[S].

[4] GB/T 15314-94.精密工程測(cè)量規(guī)范[S].

[5] GB/T 12897-2006.國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].

[6] GB/T 12898-2009.國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].

[7] 孫向晨.全站儀放樣方法及精度分析[J].新疆有色金屬,2012(增刊2)：61-62

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B

1672-4623（2017）05-0112-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.0053.5

徐擁國(guó)，工程師，主要從事精密工程測(cè)量、房產(chǎn)及地理信息方面的生產(chǎn)與管理工作。

2016-04-13。