超高層建筑GPS測量控制技術(shù)

杜小飛　黃洋　寧靜超

摘要：施工測量是將設(shè)計藍圖轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的必經(jīng)橋梁.在超高層建筑施工中發(fā)揮著極其重要的作用。本文涉及工程首先采用激光垂準(zhǔn)儀與全站儀相配合的傳統(tǒng)測量方法對天下花園超高層項目進行施工測量，后通過GPS測量定位技術(shù)分別對1#，2#，3#三座塔樓垂直控制網(wǎng)進行檢查校核。GPS測算成果的精度分析表明3棟超高層塔樓整體垂直度均達到了相關(guān)國標(biāo)和行標(biāo)規(guī)范的要求，也充分說明了傳統(tǒng)施工測量控制技術(shù)在超高層建筑的精度方面具有一定的可靠性。與傳統(tǒng)測量方法相比，GPS測量控制技術(shù)在實際施工過程中有效克服了傳統(tǒng)施工測量放線效率上的局限性。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；施工測量；GPS測量定位技術(shù)；垂直控制網(wǎng)

一、工程概況

本工程名稱為天下花園建設(shè)工程，位于南海區(qū)桂城街道A18街區(qū)地段，桂瀾路東側(cè)、夏平路北側(cè)。本工程有1#、2#、3#三座塔樓，主樓為60層，總高186.1m，總建筑面積為219633.78m²，建筑工程等級為特級。

二、超高層建筑施工測量的作用和任務(wù)

（一）超高層建筑施工測量貫穿超高層建筑施工全過程，是超高層建筑各分部分項工程施工質(zhì)量和進度的基本保證，是各分部分項工程施工管理必不可少的環(huán)節(jié)，在超高層建筑施工中發(fā)揮極其重要的作用。

（二）超高層建筑施工測量的任務(wù)

超高層建筑施工測量任務(wù)主要有：①建立平面和高程施工測量控制網(wǎng)，為按設(shè)計圖紙施工放樣提供依據(jù)；②超高層建筑施工平面和高程控制網(wǎng)點的豎向傳遞；③根據(jù)豎向傳遞引測至高空作業(yè)層的施工測量控制網(wǎng)點，引測超高層建筑主控軸線，并按設(shè)計圖紙放樣超高層建筑的細部結(jié)構(gòu)控制線。超高層建筑施工平面和高程控制網(wǎng)點的豎向傳遞精度控制是超高層建筑施工測量最重要的任務(wù)。

三、GPS測量原理

利用GPS定位就是把衛(wèi)星視為“動態(tài)”控制點，在已知其瞬時坐標(biāo)的條件下，以GPS衛(wèi)星和接收機天線之間的距離（或距離差）為觀測量，進行空間距離交會，從而確定地面點（接收機）的位置。按照接收機天線在定位過程中所處的狀態(tài)，可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。按照參考點的不同位置又可分為絕對定位和相對定位。相對定位也叫差分定位，以地面某固定點為參照點，利用兩臺以上GPS接收機，同時觀測同一組衛(wèi)星，確定各觀測站接收機天線在WGS-84坐標(biāo)系中的相對位置或基線向量。在動態(tài)相對定位中差分GPS和GPS-RTK是當(dāng)前應(yīng)用較廣的，廣泛用于大地測量、精密工程測量和精密導(dǎo)航等行業(yè)中。

四、工程應(yīng)用

（一）總體思路

本工程主要采用激光垂準(zhǔn)儀與全站儀相配合的傳統(tǒng)測量方法，依據(jù)“從整體到局部、從高級到低級、先控制后局部”的工作原則，先在施工現(xiàn)場建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，然后以此為基礎(chǔ)，測設(shè)建筑物的細部結(jié)構(gòu)。本工程施工測量重難點表現(xiàn)在：一是主體塔樓采用“鴛鴦跳”式的施工方案（即劃分兩個作業(yè)面無縫施工）；二是高空交叉作業(yè)多，作業(yè)條件差，測量通視困難，主體結(jié)構(gòu)平面控制網(wǎng)復(fù)核困難；三是隨著樓層的加高，溫差、日照、風(fēng)速等外界環(huán)境以及塔吊、高速施工電梯等機械設(shè)備的運行，主體擾動大；四是主體內(nèi)部平行流水、立體交叉的施工對高空架設(shè)儀器、施工測量的效率和精度、平面控制網(wǎng)點的保護等的影響非常嚴重。為了檢驗傳統(tǒng)測量方法在本工程施工測量中的精度，探究超高層建筑施工過程中主體結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性，本工程采用GPS定位測量控制技術(shù)分別對三棟塔樓的垂直控制網(wǎng)（軸線平面位置）進行檢查校核，頻度為每施工10層檢查校核一次。根據(jù)本工程特點，選擇性能穩(wěn)定、精度高和易于操作的徠卡GS15靜態(tài)GPS接收機為觀測設(shè)備，后期處理軟件為Leica Geo Office 7.0專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件。

（二）GPS測量控制網(wǎng)的建立與聯(lián)測

1、建立GPS測量控制網(wǎng)

選點：根據(jù)現(xiàn)場踏勘本工程東臨居民區(qū)、南接新交通地鐵輕圖1軌項目、西倚桂瀾路主干道、北枕環(huán)宇城。結(jié)合周邊情況僅西側(cè)桂瀾路可布設(shè)GPS控制網(wǎng)點，分別在廣佛地鐵雷崗站B出口附近自行車道（K1）、陽光國際西門公交車道（K2）布設(shè)兩個外部控制點見圖1，以這兩個外部控制點作為檢核各塔樓軸線控制網(wǎng)的基準(zhǔn)控制點。各塔樓軸線控制網(wǎng)均由5個內(nèi)控點組成，我們選用各塔樓分布在各單元的4個內(nèi)控點和2個外控點作為GPS網(wǎng)點。布網(wǎng)：本工程采用三角形網(wǎng)，三角形網(wǎng)具有圖形幾何性強、可靠性好等優(yōu)點。同時經(jīng)平差后網(wǎng)中相鄰點間基線向量的精度分布均勻。兩個外部控制點可以和任意一個主塔樓軸線控制網(wǎng)點構(gòu)成三角形網(wǎng)，大大提高了GPS網(wǎng)的可靠性和精度。

2、外控點內(nèi)控點首次聯(lián)測

公司精測隊帶領(lǐng)項目部測量班于2014年8月30日至2014年9月3日對三棟塔樓內(nèi)控點和外控點進行了首次聯(lián)測，在不影響現(xiàn)場施工進度的前提下分別在上述累計14個控制點上，同時架設(shè)4或6臺徠卡GS15型GPS接收機進行首次靜態(tài)聯(lián)測觀測（觀測計劃見表1），觀測時長連續(xù)時間段至少1.5小時。

3、GPS測量結(jié)果精度分析與總結(jié)

通過對本工程項目GPS解算成果的精度分析，可以看出本工程3棟超高層塔樓整體垂直度均達到了相關(guān)國標(biāo)和行標(biāo)規(guī)范的要求，也驗證了傳統(tǒng)施工測量控制技術(shù)（激光垂準(zhǔn)儀）在超高層（高層）建筑的控制精度方面具有一定的可靠性。與傳統(tǒng)測量方法相比，GPS測量控制技術(shù)在實際施工過程中有效克服了傳統(tǒng)施工測量放線效率上的局限性。

五、結(jié)束語

綜上所述，GPS技術(shù)作為一種全新的定位手段，具有無需通視、定位精度高、可實時進行數(shù)據(jù)處理、可全天候工作、測量速度快等優(yōu)點，大大提高了工作效率，保證了高層及超高層建筑定位控制測量的精度。目前，隨著衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（CORS）的建立和GPS軟硬件的不斷更新，GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于高層及超高層建筑施工的測量定位、垂直度和高度偏差控制等方面。