高層建筑施工控制網(wǎng)方案與精度控制分析

馬成

摘? ? 要：工程建筑施工中，施工控制測量是為了建立施工控制網(wǎng)而進行的測量工作，其中包含施工控制網(wǎng)坐標系統(tǒng)設(shè)計、精度設(shè)計、控制網(wǎng)布設(shè)與觀測等?；诖耍疚囊允┕た刂凭W(wǎng)作為研究對象，結(jié)合工程實際概況，從平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩方面入手進行高層建筑施工控制網(wǎng)的方案設(shè)計，并對其展開精度控制，確保工程測量準確。

關(guān)鍵詞：高層建筑;施工控制網(wǎng);精度控制

1? 引言

一般情況下，高層建筑的高度比較高，且建設(shè)施工難度大，工程施工的測量問題十分重要，特別是對垂直度控制方面的問題，其測量與精度控制結(jié)果直接關(guān)系到高層建筑的后期使用。從施工控制網(wǎng)放樣、布設(shè)以及選點等工作出發(fā)，了解建筑物的豎向情況，針對高層建筑物施工的垂直度控制問題，做好施工控制網(wǎng)的布設(shè)和垂直度的精度控制，盡可能的消除測量誤差。

2? 工程概況

以某小區(qū)為例，該小區(qū)內(nèi)新建高層建筑，建筑面積已達到109271m2，主樓地下有二層，車庫地下一層。整個高層建筑的結(jié)構(gòu)形式屬于現(xiàn)澆框架與剪力墻結(jié)構(gòu)，地基部分為GFC樁復(fù)合地基，筏板基礎(chǔ)，埋深達到11m。建筑地下共有21層，檐高65.3m，主樓長寬分別為57.98m和25.2m，標準層高2.9m，絕對標高35.1m，室內(nèi)室外高差0.3m。

3? 高層建筑施工控制網(wǎng)方案設(shè)計

3.1? 平面控制網(wǎng)設(shè)計

（1）邊長測量。本次施工控制網(wǎng)的布設(shè)是在建筑物為矩形且布置密集有規(guī)則的場地，因此可采用建筑方格網(wǎng)。按照指標坐標法將建筑方格網(wǎng)放樣于建筑物，工作操作簡單，但必須保證測量精確度。整個測量區(qū)域內(nèi)共布設(shè)了24座觀測墩，埋設(shè)觀測墩時，平面控制點需要設(shè)立在擁有強制歸心裝置的觀測墩上，并按照一定的規(guī)格和規(guī)范要去埋設(shè)觀測墩，保證強制歸心基座水平，采用圓水準氣泡進行檢查。通過徠卡全站儀，利用二等邊長測量技術(shù)進行電磁波邊長的測量，以此完成對GNSS網(wǎng)平差的有效約束，為接下來GNSS網(wǎng)的精度校驗奠定基礎(chǔ)，一共測量了19條邊[1]。

接下來，需要對邊長加以改化，高層建筑施工控制網(wǎng)是獨立的平面控制網(wǎng)，其邊長會在測區(qū)范圍內(nèi)的高程面上投影，測距邊歸算需要符合以下規(guī)定要求。對邊長進行改正時如果不進行高斯投影改正，可取值Y=0;在經(jīng)過氣象、加常數(shù)和周期誤差改正之后的邊長斜距可化為水平距離;測距邊氣象改正應(yīng)結(jié)合儀器說明進行計算，加常數(shù)以及乘常數(shù)的改正也要按照儀器檢驗結(jié)果完成計算;測距邊長經(jīng)過各方面的改正后，可將邊長歸算為50米、400米以及750米的高層建筑施工高程面。采用相應(yīng)編制的計算機邊長改正軟件，對經(jīng)過測距儀觀測的邊長加常數(shù)、乘常數(shù)、周期誤差、氣壓、溫度等改正后，將邊長計算結(jié)果歸算到指定的建筑高層面上，二等測距邊長的往返測較差符合限差要求，并有63%左右的可能低于二分之一的限差，對向觀測邊長平均值誤差為0.5mm，測距精度優(yōu)。得到邊長測量結(jié)果后，可對二等GNSS網(wǎng)進行測量，為接下來施工控制網(wǎng)的測量精度控制奠定基礎(chǔ)。應(yīng)將平面控制網(wǎng)的控制點選擇在視線良好且土質(zhì)堅實的位置，方便控制點的長期保存，利于接下來的高層建筑施工放樣。對于控制網(wǎng)加密的指示樁，建議選擇在建筑物行列線與主要設(shè)備的中心線位置，主要控制網(wǎng)點與設(shè)備中心線端點應(yīng)埋設(shè)固定的標樁，控制網(wǎng)軸線起始點的定位誤差，不宜超過2cm，建筑物之間產(chǎn)生聯(lián)動關(guān)系時不宜超過1cm，定位點不能低于3個。

（2）GNSS網(wǎng)測量。對外業(yè)進行觀測，埋設(shè)標石后等待兩個月以上，穩(wěn)定期之后才能開始貫徹。利用GNSS靜態(tài)測量方式，相關(guān)技術(shù)要求如下：衛(wèi)星高度角≥15°;有效衛(wèi)星數(shù)≥5顆;觀測時段數(shù)≥2個;時段長度≥120分鐘;數(shù)據(jù)采樣間隔時間為5秒;幾何強度因子≤6.基線解算后進行GNSS網(wǎng)平差計算，施工控制網(wǎng)中所有的GNSS點需要納入GNSS網(wǎng)內(nèi)準備統(tǒng)一計算，整個平差的計算過程可使用軟件自動計算。對于三維無約束平差，可在WGS-84橢球上進行三維自由網(wǎng)平差，基線相對誤差1/174429，點位平均誤差5.4mm，該平差結(jié)果的精度指標能夠滿足施工控制網(wǎng)測量施工規(guī)范要求。對于二維約束平差的計算，將點GPS22和GPS42作為起算點，放入施工控制網(wǎng)GNSS網(wǎng)中二維約束平差，計算出北京坐標和響應(yīng)的方位角，利用全站儀測量的點和邊長，將數(shù)據(jù)代入GNSS網(wǎng)內(nèi)完成二維約束平差，在計算各個點的坐標即可。邊長計算分別投影到50m、400m以及750m的位置，算出邊長后，再算出GNSS網(wǎng)的三套坐標。

3.2? 高程控制網(wǎng)設(shè)計

對施工控制網(wǎng)進行高程控制測量時，需布設(shè)水準路線，按要求選擇二等水準點的點位。埋設(shè)18座二等水準點，利用8座舊的水水準點，聯(lián)測5個GNSS點，這時共有31個二等水準高程點。高程控制測量中，水準路線的布設(shè)主要包含35個測段與三個閉合環(huán)構(gòu)成的水準網(wǎng)，點位布設(shè)均勻且合理，可滿足各類標段的應(yīng)用。對二等水準進行測量，作業(yè)之前進行儀器的i角檢查，要求i角小于限差20秒，從往測轉(zhuǎn)為返測時，將兩支標尺相互調(diào)換位置，整平儀器后穩(wěn)定進行高程控制網(wǎng)的二等水準測量[2]。

4? 高層建筑施工控制網(wǎng)的精度控制

4.1? 坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

城市測量和建筑工程測量采用國家坐標系中的高斯平面直角坐標，因遠離中央子午線，測區(qū)平均高程比較大，長度投影變形較大，這將無法滿足高層建筑施工對精度的要求。以限制變形為基礎(chǔ)，為了方便實用，很多城市高層建筑工程測量中都會建立符合本地區(qū)要求的獨立坐標系。為將建筑物設(shè)計放樣成功，應(yīng)建立局部直角坐標系統(tǒng)，簡化點位坐標計算，方便現(xiàn)場建筑物放樣，局部坐標系統(tǒng)坐標軸方向應(yīng)與建筑物主軸線平行，或者與街道中心線平行。如果施工坐標系和測量坐標系無法達到一致，這是需要進行坐標換算。

4.2? 高層建筑垂直度控制

采用以下三種方法進行高層建筑物的垂直度控制：（1）激光鉛直儀法。憑借著激光鉛直儀的高精度和操作便捷，設(shè)備測量速度很快，可用于大型建筑的多次頻繁測量工作，不僅能快速完成測量任務(wù)，還能保證測量精度。但是設(shè)備成本較高，對高層建筑物進行垂直度控制時，往往需要多臺激光鉛直儀一同展開作業(yè)，因此激光鉛直儀法適合用于大型建筑的測量工作。

（2）經(jīng)緯儀外控法。在高層建筑外部使用經(jīng)緯儀，按照建筑物軸線控制樁豎向投測，該方法是工程中常見的垂直度控制方法，精度上沒有激光鉛直儀法方法高，但成本較低，無需使用專門測量儀器。不僅如此，經(jīng)緯儀可以外控，也能測量角度，在建筑物底部投測中心軸線之后，隨著建筑物高度的增加，當經(jīng)緯儀鏡頭不能繼續(xù)抬升時，可向上投測中心線。

（3）吊線墜法。這種方法就是最原始的建筑物垂直度控制方法，被各類建筑施工工程廣泛應(yīng)用。吊線墜就是一個鋼繩上懸掛一個10-20kg左右的鋼球，用于建筑物內(nèi)部墻體的垂直度測量。與激光鉛直儀法和經(jīng)緯儀外控法相比，吊線墜法容易受到外部因素的影響，測量精度也會隨著測量次數(shù)和測量時間的增加而降低。

5? 總結(jié)

總而言之，施工控制網(wǎng)對于每項建筑工程來說都有著重要的作用，為建筑物施工提供科學(xué)放樣依據(jù)。由于現(xiàn)場地質(zhì)條件、施工環(huán)境以及施工條件會對施工控制網(wǎng)的精度有所影響，因此測量人員應(yīng)當測設(shè)出符合現(xiàn)場施工的控制網(wǎng)，多角度完成施工控制網(wǎng)的質(zhì)量檢查，勘察前期收集關(guān)于控制點、土質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)條件等情況，完成坐標系統(tǒng)投影分析和控制點校驗，保證施工控制網(wǎng)的方案設(shè)計科學(xué)合理。

參考文獻：

[1] 朱珍.高層建筑施工測量控制[J].建材與裝飾，2020（8）：245～246.

[2] 崔芳銘.工程測量技術(shù)要點與控制方法簡述[J].智能城市，2019（13）：55～56.