超高層建筑第三方測量關鍵技術研究

劉洋

(廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東廣州510060)

摘要：以廣州市利通廣場第三方測量為研究對象，運用超高層建筑精密工程測量知識，綜合采用GPS、測量機器人、激光垂準儀等多種先進設備，制定嚴密的超高層建筑控制網豎向傳遞復測方案,確立方便可行的軸線檢測、高程檢測及核心筒垂直度測量方法，為超高層建筑第三方測量提供新思路，對類似工程具有借鑒作用。

關鍵詞：超高層建筑；第三方測量；豎向傳遞；軸線檢核

中圖分類號：P208

收稿日期：2015-02-02

作者簡介：劉洋(1981-)，男，高級工程師，博士.

Key techniques of third-party surveying for super-high-rise buildings

LIU Yang

(Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

Abstract：It presents the key techniques of the third-party surveying for Litong plaza in Guangzhou City，of which is targeted on the super-high-rise building.It adopts a combination of variety of advanced equipments，including GPS，surveying robots and laser vertical collimators，to develop the correct and tight programs for vertical transmission of plane control networks，axis detection，elevation detection and core tube vertical testing.This paper will provide a new idea for the third-party surveying for super-high-rise buildings，and have a good reference for similar projects.

Key words：super-high-rise building of third-party surveying；vertical transmission;axis detection

廣州利通廣場(見圖1)項目位于廣州珠江新城核心商務區(qū)，是一棟按國際主流標準建造的超甲級寫字樓，總建筑面積約16.1萬m2，建筑高度為302.7 m，屬于超高層建筑。本工程地上58層，地下5層。對主體工程的施工質量有很高的要求，尤其是工程全高豎向垂直度相對偏差要求不得大于H/1 000且絕對偏差不得大于±30 mm。項目屬于特高等級精密工程測量范疇。

諸如利通廣場等超高層建筑由于相對高度太高，一般的建筑工程施工測量中利用全站儀技術建立施工控制網的常規(guī)方法，將因高度過高，照準仰角過大引起測量誤差影響偏大而不能采用，必須采用嚴密的技術方案和特殊儀器設備，才能有效避免不利因素的影響。

圖1　廣州利通廣場

為此，針對利通廣場項目特點，制定了嚴密的超高層建筑控制網豎向傳遞復測方案，確立了方便可行的軸線檢測、高程檢測、核心筒垂直度測量方法，內容包括平面基準控制網測量、豎向施工控制網復測、軸線定位、高程校核測量、核心筒剪力墻垂直度測量等5大內容，從而為超高層建筑第三方測量提供了新的思路，對類似工程具有良好的借鑒作用。

1測繪基準及精度設計

利通廣場第三方測量采用的平面坐標系統(tǒng)與施工坐標系統(tǒng)一致，投影面橢球參數(shù)、中央子午線和坐標加常數(shù)與廣州市平面坐標相同，高程系統(tǒng)采用廣州高程系統(tǒng)，以II地0~5(錦漢車站基巖點)的廣州高程為高程起算點。

工程全高豎向垂直度相對偏差要求不得大于H/1 000,且絕對偏差不得大于±30 mm。對于利通廣場而言，全高垂直度不得大于±30 mm。其他精度要求參照《高層建筑混泥土結構技術規(guī)程》、《建筑變形測量規(guī)范》和《工程測量規(guī)范》等設計，如表1所示。

2平面基準控制網測量及豎向施工控制網復測

2.1　平面基準控制網測量

第三方測量的平面控制網的布設與施工控制網基準一致，在場地周邊布置4個平面控制點(均位于遠離工地的牢固建筑物樓頂)，當建筑物各區(qū)域因施工造成間隔時，利用GPS技術根據基準控制點直接向各區(qū)域提供起算依據，在一定程度上保證測量基準的統(tǒng)一?；凇度蚨ㄎ幌到y(tǒng)城市測量技術規(guī)程》(CJJ73—97)選擇平面GPS控制點，如圖2所示。

圖2　GPS選點示意圖

平面基準控制網的觀測采用GPS，按照《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程》(CJJ73-97)一級網精度要求，進行靜態(tài)觀測。首次觀測將4個平面基準點和3個施工控制網點進行聯(lián)測(見圖3)，其他次的基準控制網觀測直接在4個基準點進行(見圖4)。

基線向量結算采用Topcon公司的Pinnacle后處理軟件解算，如果某顆衛(wèi)星的數(shù)據質量不好，剔除該衛(wèi)星計算基線時，PDOP值不能超過6；求解基線向量時，可將先驗rms值放寬到2 cm，并且要采用雙差固定解。同步環(huán)坐標分量閉合差應小于9 ppm，其環(huán)線全長相對閉合差應小于15 ppm。平差計算采用上海同濟大學TGPPS軟件分兩步進行：先在WGS-84坐標系中固定一點的WGS-84坐標進行三維無約束平差，然后在獨立施工坐標系統(tǒng)中進行約束平差計算。

2.2　豎向施工控制網復測

根據利通廣場建筑項目平面規(guī)模，布置4個控制點組成獨立網指導施工測量。4個點位設置如圖5所示。施工控制網由M1,M2,M3,M4組成，在15層—30層—45層轉換，設置測量中轉控制點。所有樓層剪力墻、鋼結構施工放樣均采用以上施工控制網。

圖5　樓層平面控制網布置圖

控制網復測的整體步驟是：直接利用激光垂準儀進行投點，將首層施工控制網分別引測到15層，將15層施工控制網引測到30層，將30層施工控制網引測到45層。在投點完畢后，分別利用全站儀法和GPS法對控制網進行復測。其中全站儀法能從內符合角度檢測控制網，而GPS法是從外符合角度直接測定控制網絕對坐標。這兩種方法相互補充，共同達到檢核目的。

圖6　全站儀法復測控制網流程

內符合復測合格標準：根據利通廣場垂直度要求，總體偏差不大于30 mm，施工控制網分4個獨立區(qū)間進行傳遞，每段轉換平臺的施工控制網的點位中誤差m≤7.5 mm。

投點外符合復測的思路是將轉換層控制點投遞至鋼平臺，在鋼平臺標志處架設GPS接收機，與利通廣場外圍4個基準控制點進行聯(lián)測，根據外面固定的4個平面基準點，推算施工控制網點的坐標，將計算值與設計值進行比較，檢核施工控制網的穩(wěn)定性和一致性。

將4個平面基準點和3個投遞至鋼平臺的施工控制網點進行聯(lián)測。觀測網圖與圖3一樣，GPS觀測按照一級網精度要求，采用靜態(tài)觀測，觀測技術指標、基線解算與基準控制網一樣。

3軸線定位測量及高程校核測量

3.1　軸線定位測量

軸線定位測量方法如下：控制點豎向傳遞投點；樓層精密導線布設和觀測；碎部點觀測?？刂泣c豎向傳遞采用激光垂準儀投點。

建筑物的軸線測量采用測量機器人TCA2003進行，豎向軸線1，2，3，4和橫向軸線A，B，C，D的軸線點每個柱子至少量測4個點，如圖7、圖8所示，擬合圓心位置，從而精確獲得軸線中心。軸線特征信息如表2所示。

3.2　高程校核測量

高程檢測是第三方測量的重要內容之一，高程檢測的目的有兩點：一是縱向檢核施工放樣的精度；二是由于建筑材料存在伸縮性，隨著樓層的升高，載體的重量不斷增加，結構壓縮效應對超高層

表2　軸線特征信息統(tǒng)計　　mm

建筑的影響不容小視，高程檢核可以宏觀分析樓體的壓縮量。利通廣場主體結構標高302.7 m，按照《高層建筑混泥土結構技術規(guī)程》(JGJ3—2002)要求，標高的允許偏差應符合下面規(guī)定：每層標高的豎向傳遞允許偏差為±3 mm；全高豎向傳遞允許偏差為±30 mm。

標高的豎向傳遞，采用全站儀測距法將首層M1,M2,M3,M4控制點高程向上引測，且利用高精度全站儀+水準儀能快速、準確測定高差。當3個點的標高差值小于3 mm時，應取其平均值；否則應重新引測。高程檢測每升高5層復測一次。高程校核測量結果如表3所示，高程偏差值均小于5 cm，達到檢核要求。

表3　高程檢測結果統(tǒng)計　m

4核心筒垂直度測量

核心筒垂直度測量與軸線定位測量方法相同,包括：控制點豎向傳遞投點；樓層精密導線布設和觀測；碎部點觀測。從首層起，每上升5層進行一次垂直度測量。把最近轉換層(包括首層)內筒的4個控制點中任意3個投到分段區(qū)間內各層，檢查邊長和角度無誤后，利用任意通視兩個控制點組成閉合導線，根據需要布設支導線。核心筒測量點位布設如圖9所示；垂直度測量碎部點圖如圖10所示。

圖9　核心筒測量點位布設示意圖

圖10　垂直度測量碎部點圖

圖11　垂直度求取示意圖

首先由采集的碎部點按照最小二乘法擬合直線(見圖11)，圖中藍色線是設計線，紅色線是擬合直線。對核心筒4條邊分別擬合(紅色線)，延長相交可以求出4個頂點的坐標，把4個頂點坐標與設計線(藍色線)延長線的4個頂點坐標相比較，按靜力矩法計算該層(如第j層)實測中心與設計中心的坐標偏差Δxj，Δyj和偏心差Sj，進一步可計算相對垂直度kj和第j層的總垂直度Kj。其計算式如下：

式中:dxi,dyi為第j層第i點的檢測坐標與設計坐標之差，hj為j層樓高，Hj為j層相對于地面的總高度。如表4所示，獲取實測中心與設計中心的坐標偏差Δxj,Δyj和偏心差Sj，x方向偏差最大值為9.00 mm,最小值為0.50 mm,平均值為4.15 mm,y方向偏差最大值為7.50 mm, 最小值為0.0 mm，平均值為2.81 mm；整體垂直度最大值為1/3 011，最小值為1/70 199。上述數(shù)據為建筑施工質量驗收提供有力的數(shù)據支持。

表4　核心筒垂直度統(tǒng)計

5結束語

超高層建筑第三方測量涵蓋基準控制網測量、豎向施工控制網復測、軸線定位、高程校核測量、核心筒剪力墻垂直度測量等項內容，對成果的精度指標及嚴密可靠性提出了很高的要求。本文采用GPS、測量機器人、激光垂準儀等多種先進測量設備觀測，各種手段的測量成果相互校核、互為補充，制定了正確嚴密的超高層建筑控制網豎向傳遞復測方案，確立了方便可行的軸線檢測、高程檢測、核心筒垂直度測量方法，為超高層建筑電梯安裝、裝修施工提供了參考依據，為超高層建筑第三方測量提供了新的思路，對類似工程具有良好的借鑒作用。

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[責任編輯：劉文霞]