周育軍

（廣東省第一建筑工程有限公司 廣州510010）

0 引言

當今建筑業(yè)科技發(fā)展日新月異，人們對建筑物的要求已經(jīng)不僅僅局限于其堅固性、實用性和經(jīng)濟性，還將其作為一種建筑藝術(shù)，使其符合不同的美學要求。本項目為了滿足業(yè)主對建筑物的精美造型要求，根據(jù)建筑物的外形輪廓設計，制定嚴格的測量方案，以提高測量精度，使得異形結(jié)構(gòu)不僅滿足設計、業(yè)主方提出的要求，同時又保證施工進度和施工質(zhì)量達到合同既定目標。本文對異形結(jié)構(gòu)建筑施工測量定位控制技術(shù)進行分析，意在為同行業(yè)者提供借鑒參考。

1 工程概況

某廣場位于廣州市白云新城飛翔公司以北，萬達廣場以南；東為云城東路，西為云城西路，南為云城南一路，北為云城南二路，廣州地鐵2號線在項目中間穿過，其中總建筑面積約185 643 m2。

本工程主體結(jié)構(gòu)設計成兩座塔樓，中間設斜交連廊，俯視就如同“無限”（無窮大）的數(shù)學符號“∞”，地上8層，層高5.3 m和4.2 m，地下2層，層高為6.0 m和4.0 m，兩座塔樓之間有已有建成地鐵2 號線。單層面積大，軸線系統(tǒng)多，且每層外立面造型復雜多變，結(jié)構(gòu)邊線均不在同一投影面上（見圖1）。標高的控制、建筑物的結(jié)構(gòu)邊線控制、測量定位的控制是本工程的重點。

圖1 本項目的建筑物鳥瞰圖Fig.1 Aerial View of the Building

2 異形結(jié)構(gòu)的測量定位技術(shù)

由于本工程造型結(jié)構(gòu)為雙向曲扭結(jié)構(gòu)，內(nèi)縮和外放同時存在，外立面造型復雜，凹凸不平，如果在平面、高程、豎向位移等方面控制不好，就會對測量的精度造成較大的影響。

2.1 主樓垂直度的測量施工難點和措施

難點：由于安置好的測量點位會因為建筑結(jié)構(gòu)受到沉降變形等因素的影響，使安置好的測量點位發(fā)生移動，造成通常網(wǎng)點的邊長縮短，從而降低了測量的精度，且本工程高空塔吊運轉(zhuǎn)，樓板施工滯后，儀器架設困難［1］。

措施：針對本工程的特點，塔樓四個圓弧角和四個方向中心點在樓層鄰邊設點，采用坐標法、天頂法、極坐標法和測量機器人復測相結(jié)合的聯(lián)合測量法來進行垂直度的監(jiān)測和控制，一旦發(fā)現(xiàn)偏差超限就及時校正。測量采取分段傳遞、分段鎖定、分段投測的方式，每層傳遞一次。在高程和軸線引測上，由于本工程主塔樓單層面積大，A 塔樓分9 塊進行分段垂直測量，B 塔樓分3塊進行分段垂直測量，每層均作為一段控制高度，且現(xiàn)場在兩棟塔樓的四個弧形角架設測量機器人復測，軸線的引測采用天頂準直法。本工程A、B 塔樓≤34.97 m，因此按照規(guī)范要求全高的精度要求為±10 mm［2］。

利用高精度的垂直度控制網(wǎng)，通過控制結(jié)構(gòu)內(nèi)控制點的定位軸線以保證全樓的垂直度處于可控狀態(tài)。儀器選用蘇光JC100 激光天頂垂準儀，精度達到1∕100000，并使用鉛垂線法進行豎向引測。

投測上來的垂直控制點，選用其他的儀器測量，在同一測站點位上，測量此點的天頂角，本項目選用的是徠卡全站儀（裝置彎管）進行檢查。全樓垂直度限差要求不大于30 mm［3］。并且在測量的點全部投測轉(zhuǎn)換好完成后，安排測量人員至轉(zhuǎn)換層進行檢查。

在投測平臺面上的控制點上安置J2 電子經(jīng)緯儀測角，對量得各測點間的尺寸進行檢查。確定視夾角在90°時，誤差控制在±1′，邊長總長為30 m時，誤差控制在±2 mm。

2.2 弧形外立面測量施工難點和措施

難點：外弧線結(jié)構(gòu)半徑較大且不一致，每層圓心的位置不統(tǒng)一，放線難度大，無法采用傳統(tǒng)的直接拉線法。

措施：建立首級場區(qū)控制網(wǎng)；利用首級控制網(wǎng)在基坑周邊測設軸線延長線上的點作為二級控制網(wǎng)，對各結(jié)構(gòu)部位實行“外控法”進行施工測量，外網(wǎng)控制采用放線機器人對主控制線進行復測，在建筑物內(nèi)部建立施工使用的施工控制網(wǎng)，采用施工控制網(wǎng)“內(nèi)控法”來控制建筑物的平面定位和高程測量［4］，在本工程A、B 棟塔樓每個核心筒外圍延伸核心筒四角布置4 個控制點，核心筒放置的4 個控制點直通到A、B 棟塔樓建筑物的結(jié)構(gòu)頂層，用以控制核心筒及外圍弧形結(jié)構(gòu)的軸線定位。并且使用3D 激光掃描儀，用于校核建筑物弧形定位點的精度，以及幕墻構(gòu)件定位校核。裝飾、機電、幕墻等分包單位的測量基準點也均由我司提供，保證整項工程采用一套測量控制體系，確保唯一性、合理性。

施工技術(shù)及操作要點：

⑴在首層、5層設置控制點轉(zhuǎn)換層以保證墻柱的全面精確控制，A、B 棟塔樓按后澆帶劃分為多個小區(qū)域，各小區(qū)域之間流水施工，塔樓區(qū)域布置三級控制的原則為每個小區(qū)域在測量軸線定位時可以與周邊區(qū)域定位點形成通視，同時對結(jié)構(gòu)每個弧形結(jié)構(gòu)的圓心點進行坐標定位（見圖2），用于復核結(jié)構(gòu)邊線的方法之一，以控制墻柱及圓弧結(jié)構(gòu)的軸線［5］。

圖2 A、B塔樓建筑內(nèi)施工測量控制點位Fig.2 Surveying Control Points in Tower A、B Building

⑵弧形結(jié)構(gòu)采用全站儀定位每個弧形結(jié)構(gòu)的邊界點，確定弧形的尺寸；在現(xiàn)場實際測量中對每棟塔樓的每層四個外弧形部位各選取兩個坐標控制點，建立BIM坐標網(wǎng)時，將在BIM模型中A、B塔樓每層外弧形的坐標控制點（見圖3）導入Trimble Field Link軟件中［6］。

圖3 A棟塔樓四層弧形結(jié)構(gòu)模型放樣Fig.3 Curved Structure Model Layout on the Fourth Floor of Tower A

⑶對弧形測量控制點進行復核的工作主要由測量機器人完成，其方法是通過手機、電腦等設備選取BIM 模型中所需放樣點，利用測量機器人發(fā)射紅外激光自動照準現(xiàn)實點位（見圖4），將BIM 模型精確、實時地反應到施工現(xiàn)場，并將現(xiàn)場異形結(jié)構(gòu)的實際坐標點與BIM 模型的坐標點進行對比，對產(chǎn)生的誤差進行分析，以保證本工程異形結(jié)構(gòu)施工的精度［7］。

圖4 測量機器人自動測量弧形結(jié)構(gòu)Fig.4 Measurement Robot Measure the Arc Structure Automatically

⑷弧形結(jié)構(gòu)的模板底部模板按照BIM 模型放樣加工后安裝，采用“弓弦矢高法”進行施工放樣，側(cè)模按照底模的弧度進行安裝。保證本工程異形結(jié)構(gòu)施工的精度［8］。

⑸利用3D 掃描儀輔助放樣、復核，將3D 掃描儀運用于模板工程、砌體及抹灰工程、機電工程、幕墻工程的復測工作。本工程投入的天寶TX5 3D 掃描儀掃描速率可達到97 萬點∕s，主要對鋼筋及模板工程、混凝土結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件定位等進行全方位、高精度掃描。將BIM 模型與測量機器人、3D 激光掃描儀相結(jié)合，對現(xiàn)場測量定位進行復核，通過對現(xiàn)場施工的實際數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)進行誤差分析，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)定位的偏差，為測量精度控制提供有力的技術(shù)支持，達到控制建造精度的目的［9］。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)連廊測量精度控制

難點：項目有室內(nèi)室外鋼結(jié)構(gòu)連廊，離地高焊接變形大，測量精度難以控制。

措施：對室外連廊及室內(nèi)連廊進行應力應變監(jiān)測，監(jiān)測連廊主體結(jié)構(gòu)的豎向及水平位移量，分析結(jié)構(gòu)在溫度變化下的變形以及在風力影響下結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的變化，本工程采用振弦式應變傳感器進行應力應變測試，溫度監(jiān)測儀器主要是集成于正弦式應變傳感器內(nèi)的溫度傳感器及半導體熱敏電阻傳感器，變形測點總數(shù)為55個，測點布置涉及到的具體桿件截面有箱型和H型。根據(jù)應力測試要求且不影響結(jié)構(gòu)和構(gòu)件正常施工，傳感器沿桿件軸線方向?qū)ΨQ安置于截面兩側(cè)。

根據(jù)設計總說明的要求，建筑變形測量應符合現(xiàn)行行業(yè)標準，本工程變形監(jiān)測要求等級為一級，監(jiān)測的精度要求為沉降觀測點高差中誤差≤0.15 mm，位移觀測坐標點中誤差≤1.0 mm。測量重點階段如下：

⑴拼裝階段：通過全站儀進行拼裝定位及焊接完成后復測，保證拼裝進度。特別注意桁架兩端桿件（提升到位后與預裝段需對接的）精度，這將決定提升到位后的對接是否能順利進行。

⑵提升離地面10 cm階段：復測提升變形后的跨中撓度，桁架兩端位移是否均與計算結(jié)果吻合。

⑶提升過程：監(jiān)測各提升點的標高，評估提升是否為同步進行。提升點的高差控制20 mm 以內(nèi)，否則不同步提升的內(nèi)力可能與計算能力有較大偏差，導致桿件破壞。

⑷提升就位：指導提升施工，保證提升的標高達到設計標高。

2.4 多角度斜型圓柱測量精度控制施工難點與措施

難點：本工程的斜柱傾斜角度均不相同，同一根斜柱每層斜度也不相同。

措施：本工程A、B 棟塔樓外較多斜柱，斜柱的放線定位關(guān)系整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造精度，在安裝斜柱模板時，斜柱的底部模板測量難、精度低，頂部也是如此，因此，如果測量精度不高，將導致保護層厚度難以控制，鞏固模板尺寸難以確立。

為了精確定位斜柱，本工程使用了BIM 模型輔助放樣，三維呈現(xiàn)斜柱的立體數(shù)據(jù)。具體措施如下：

⑴將柱子底面和頂面的中心位置用同一個面投影出來，然后計算出兩圓心的距離。

⑵分割出每個樓層的斜柱，以樓層為施工區(qū)域（以H+1.000 m 為分界線），按照設計圖紙找出各自的傾斜角度，

⑶使用BIM 按傾斜角度推算出每一施工區(qū)段兩個標高點的三維位置，然后將尺寸標注于模型上，作為施工中模板安裝及校核的依據(jù)［10］。

在本工程的現(xiàn)場施工中，對斜柱進行定位和校核至少采用兩個控制點，并運用拓普康全站儀在樓面上進行測量設置，彈出斜型圓柱的水平控制線和投影位置線。在模板安裝過程中運用拓普康全站儀與吊線墜相結(jié)合，外業(yè)與內(nèi)業(yè)相結(jié)合的方式對模板加以定位及校核。

3 結(jié)語

異形結(jié)構(gòu)的測量施工一直是建筑工程界的一大難題，多向曲面弧形較復雜，軸線精確控制較難，稍有偏移，將造成結(jié)構(gòu)弧形段連接不流暢，影響到整體建筑外輪廓的美觀性。所以我們在異形結(jié)構(gòu)的測量施工中，通過采用先進的測量定位控制技術(shù)和測量設備，對異形結(jié)構(gòu)進行精密測量，保質(zhì)保量。本技術(shù)適用于復雜的異形結(jié)構(gòu)測量，對類似工程具有一定的借鑒作用。