何文輝，禹 寧，司拴牢，劉 波

（1.中國十七冶集團(tuán)有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2. 蘭州市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，人們對建筑的需求逐漸從單一的實(shí)用性開始向?qū)嵱眯耘c美觀性并重的方向發(fā)展。這使得單一長方體的建筑物外觀逐步地不再能夠滿足大眾的審美和使用的需求，因此樣式繁多的異形結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)運(yùn)而生。但是隨著異形結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，建筑物的結(jié)構(gòu)就變得更加復(fù)雜和多樣化起來，這樣的變化使得建筑工程的施工難度逐漸增加，而施工測量工作作為為建筑施工服務(wù)的前期施工準(zhǔn)備工序，其工作難度也隨著不斷增加，因此研究新型的適應(yīng)異形結(jié)構(gòu)的測量技術(shù)就顯得十分必要。

1 工程概況

本項(xiàng)目選址于蘭州市七里河區(qū)崔家大灘片區(qū)，南濱河西路以南，T 092 # 規(guī)劃路以東，S 096 # 規(guī)劃路以西，運(yùn)動(dòng)員公寓及體育產(chǎn)業(yè)用房位于南區(qū)西側(cè)，總建筑面積265 300 m2，建筑高度 99.9 m，為一類高層建筑。地上建筑面積 145 500 mm2，分為 A 棟（共計(jì) 21 層）、B 棟（共計(jì) 17 層），根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求運(yùn)動(dòng)員公寓在水平方向上有弧形的放線需要，又在豎直方向上有向內(nèi)收縮的斜柱放樣，這給施工放樣帶來了一定的難度。

2 工程施工測量基本要求

本工程建筑結(jié)構(gòu)高度高，占地面積大，因而造成在進(jìn)行控制測量的過程中平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)的傳遞距離和設(shè)站次數(shù)較多，相應(yīng)地由于誤差傳遞的原因造成的測量累積誤差就會(huì)較大。另外由于本工程主體結(jié)構(gòu)除了高度高以外結(jié)構(gòu)外圍的輪廓成橢圓形且在豎直方向上有斜柱分布，使得高程控制網(wǎng)的穩(wěn)定性較差。加之高層建筑的高空作業(yè)較多，工作面較為復(fù)雜，測量條件較差，在測量過程中達(dá)到通視條件較為困難，測量儀器的架設(shè)也比較困難。這就大大地增加了施工過程中的工程測量難度。

高層建筑的建造對施工測量的精度有著極高的要求。測量工作的精確與否可以直接影響建筑結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)而影響建筑功能的正常發(fā)揮，甚至嚴(yán)重地會(huì)影響建筑的使用壽命及安全。加之在整個(gè)工程建造中涉及到鋼結(jié)構(gòu)工程、幕墻工程等安裝精度較高的工程，更需要測量工作的精度要達(dá)到一定的水準(zhǔn)。因此，有相應(yīng)的建筑工程允許偏差的規(guī)定（見表 1）。

3 測量技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

3.1 異型部位施工測量

本工程建筑主體外圍的輪廓線由相對復(fù)雜的圓弧曲線連接而成，且曲率的變化相對較大，加之建筑物的主體屬于逐層退縮的建筑結(jié)構(gòu)，這就更使得本工程的施工放線難度進(jìn)一步增加。再加之異形的建筑主體使得軸線成放射狀分布，不再相互水平或者垂直，傳統(tǒng)的鋼尺量距定位的方法在一定程度上受到了限制，因此本工程的測量放線采用全站儀、計(jì)算機(jī) AutoCAD 軟件輔助法對異型建筑物的測量定位，建立施工圖數(shù)字空間模型配合全站儀的方法。

3.1.1 總體思路

熟讀施工圖，根據(jù)建筑平面形狀特點(diǎn)，由于AutoCAD 的矢量計(jì)算能力十分的強(qiáng)大，加之有提供虛擬空間的功能。因此只需要在 AutoCAD 軟件中繪制出需要的圖紙的空間模型，就可以得到施工放線所必須的坐標(biāo)、距離、角度等條件。這樣利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力得出所需數(shù)據(jù)，在利用極坐標(biāo)法利用全站儀等測量儀器就可以進(jìn)行施工放樣。下面以本工程橢圓的放樣為例講述該方法的使用步驟。

表1 建筑工程定位允許偏差［1］

3.1.2 步驟方法

1）研究圖紙。把握復(fù)雜圖形的組合特點(diǎn)與異形曲線及面的特征，仔細(xì)地檢查所需圖紙的相關(guān)參數(shù)如比例大小等。在檢查無誤后利用 CAD 建立空間模型，之后就可以方便、準(zhǔn)確地查詢所需圖紙上的距離、角度等參數(shù)。

2）建立坐標(biāo)系。獲取圖紙上的工程所需的絕對坐標(biāo)值，根據(jù)獲取的信息將主要的特征控制點(diǎn)的坐標(biāo)對應(yīng)。坐標(biāo)系要確保特征軸線上的控制點(diǎn)的絕對坐標(biāo)與最初圖保持一致。另外在建立過程中圖形的大小位置不得改變。否則會(huì)影響坐標(biāo)系的建立。坐標(biāo)系建立并檢核以后就可以利用 CAD 查詢和標(biāo)注所需的點(diǎn)的絕對坐標(biāo)。并且將需要放樣的點(diǎn)編號依次將其坐標(biāo)輸入到全站儀里。

3）全站儀極坐標(biāo)放樣。工作人員在施工現(xiàn)場選擇測量條件較好（通視條件好，地形較為平坦等）的一個(gè)控制點(diǎn)為設(shè)站點(diǎn)，之后使用全站儀作為測量儀器，對布設(shè)完成的控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，在結(jié)果與原控制網(wǎng)無誤后，對需要放樣的點(diǎn)開始放樣。放樣完成后隨機(jī)選擇兩個(gè)或者多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢核，所選點(diǎn)間的距離可由兩點(diǎn)間距離公式利用坐標(biāo)獲得，之后再與從 CAD 中獲得的距離進(jìn)行對比，以減小在放線工程中出錯(cuò)的概率。在施工過程中僅僅知道主要特征點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了施工的需要，因此還需要在曲形軸線上增加點(diǎn)，此時(shí)就按照在 AutoCAD 上取得的坐標(biāo)把所有的點(diǎn)按照極坐標(biāo)放樣法定位到實(shí)地的放樣方法，對現(xiàn)場異型部位進(jìn)行放樣。

3.1.3 具體測量方案

建立施工圖數(shù)字空間模型配合全站儀、經(jīng)緯儀、垂準(zhǔn)儀的方法進(jìn)行異型建筑物的測量放樣。由于本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全站儀并不能通視所有點(diǎn)位進(jìn)行放樣，為保證放線的準(zhǔn)確性，對于復(fù)雜線形可采用經(jīng)緯儀配合全站儀進(jìn)行放線，具體方案如下。

1）利用原有控制點(diǎn)對主樓區(qū)域內(nèi)進(jìn)行內(nèi)部控制點(diǎn)布置，每個(gè)區(qū)域設(shè)置不少于四個(gè)控制點(diǎn)。

2）將主樓內(nèi)的控制點(diǎn)布置于數(shù)字空間模型中，利用其空間計(jì)算功能，計(jì)算出控制點(diǎn)與每個(gè)所在區(qū)域內(nèi)墻、柱的尺寸及角度的關(guān)系。以放樣 1-8 軸交 1-C 軸方柱角（點(diǎn) 1）為例，可以采用 2 種方法。方法一（見圖 1）利用全站儀將 KZD 1 和 KZD 2 測得其坐標(biāo)記錄并展點(diǎn)在 CAD 圖中，由此可見 KZD 2、KZD 1 到點(diǎn) 1 的夾角為 54°48′3″，KZD 1 到點(diǎn) 1 的距離為 6.052 m。同理，將經(jīng)緯儀架設(shè)在 KZD 1 上并瞄準(zhǔn) KZD 2，然后將經(jīng)緯儀角度歸零，并轉(zhuǎn)動(dòng)至 54°48′3″，照準(zhǔn)目標(biāo)量出尺寸6.052 m，即可得到點(diǎn) 1。同理可得其他柱以及梁的位置。方法二（見圖 2）利用全站儀將 KZD 1 和 KZD 2 測得其坐標(biāo)記錄并展點(diǎn)在 CAD 圖中，由此可見 KZD 1 到點(diǎn) 1的距離為 6.052 m，KZD 2 到點(diǎn) 1 的距離為 10.85 m，其交點(diǎn)即為點(diǎn) 1 的位置。方法一與方法二均為利用全站儀與 CAD 相結(jié)合，通過 KZD 1、KZD 2、點(diǎn) 1，三點(diǎn)之間的角度距離關(guān)系來通過已知的兩點(diǎn)來求出未知一點(diǎn)的方法。不同之處是方法一需要知道角度與距離兩個(gè)條件，而方法二只需要知道距離條件既可以測得已知點(diǎn)的位置。但方法一只需要在一點(diǎn)處架設(shè)一次儀器，而方法二卻需要在兩處已知點(diǎn)各架設(shè)一次儀器，具體使用哪種方法可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定。

3）KZD 1、KZD 2 將保留至該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)完成，每層將留放線洞，用激光垂準(zhǔn)儀將其投放至上層結(jié)構(gòu)。

3.2 軸線的投測

軸線是這個(gè)建筑的參照基準(zhǔn)線，建筑結(jié)構(gòu)的定位就由軸線來作為參照物，因此軸線的放樣精確與否關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量。本工程的建筑主體的造型較為復(fù)雜，因此對軸線的數(shù)量和精度就有了一定的要求。

在基坑的軸線控制樁上架設(shè)相應(yīng)的測量儀器（全站儀或者經(jīng)緯儀），之后經(jīng)所需的軸線投測到相應(yīng)的施工作業(yè)面上，根據(jù)不同的施工需求投測的軸線的數(shù)量也不一樣，但一般情況下在同一個(gè)施工標(biāo)段上投測的相關(guān)軸線在水平與豎直方向上都多于 2 條（具體的軸線數(shù)量根據(jù)施工現(xiàn)場的面積、復(fù)雜程度等條件確定），以此作角度、距離的校核，合格后，開始該層的施工。為了保證投測質(zhì)量，使用的儀器都經(jīng)過了檢驗(yàn)校正，安置儀器時(shí)嚴(yán)格對中、定平。為了防止投點(diǎn)時(shí)仰角過大，經(jīng)緯儀距建筑物的水平距離嚴(yán)格要求大于建筑物的高度，為滿足要求采用正倒鏡延長直線的方法將軸線向外延長，然后再向上投點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)的投測方法都與以上的方法保持相同，使得每一個(gè)作業(yè)面的點(diǎn)不少于兩個(gè)，以此來達(dá)到作為距離和角度檢核依據(jù)的目的。軸線在投測到之后要組成閉合圖形，間距不大于所用鋼尺長度。

圖1 方法一示意圖

圖2 方法二示意圖

3.3 弧形梁、板放線

本工程的圓弧型結(jié)構(gòu)占比大，且圓弧的角度大、半徑長。外圈框架梁和部分內(nèi)連梁曲線線段多，梁周長長，并且每一層的外圈半徑都不相同，定位放樣難度大?；⌒瘟?、板的施工質(zhì)量直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量，其效果圖如圖 3 所示。

圖3 效果圖

3.3.1 放樣方法

1）依據(jù) GB 50026-2007《工程測量規(guī)范》要求，弧形梁、板放線精度標(biāo)準(zhǔn)如下：①旋轉(zhuǎn)角度偏差＜±5"；②曲面弧度偏差＜±5 mm；③水平距高偏差＜±5 mm；④豎向傳遞偏差＜±3 mm。

2）具體步驟：①根據(jù)城市計(jì)劃部門提供的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)（運(yùn)用EXCEL計(jì)算結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)極坐標(biāo)水準(zhǔn)點(diǎn)）；②根據(jù)建筑物軸網(wǎng)圖用 AUTOCAD 建立建筑物極坐標(biāo)軸線網(wǎng)；③現(xiàn)場放樣水準(zhǔn)點(diǎn)（導(dǎo)線樁）；④根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)放樣控制點(diǎn)；⑤放樣建筑物極坐標(biāo)軸網(wǎng)；⑥利用解析幾何確定弧長、弦長、圓心角，確定圓弧控制點(diǎn)及現(xiàn)場放樣控制點(diǎn)；⑦放線復(fù)核（放線圖見圖 4）。

3.3.2 弧形梁、板測量控制

本工程在施工樓層澆筑完畢形成一定強(qiáng)度后，以內(nèi)控點(diǎn)位基準(zhǔn)，對樓層結(jié)構(gòu)弧形梁進(jìn)行復(fù)測，對復(fù)測過程中發(fā)現(xiàn)的偏差較大部位，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的整改。復(fù)測過程可采用了下幾種方法。

1）對現(xiàn)場結(jié)構(gòu)邊隨機(jī)點(diǎn)進(jìn)行測量，測出其絕對坐標(biāo)，并將此坐標(biāo)反應(yīng)至 CAD 定位圖中，量出實(shí)際邊線點(diǎn)與圖上邊線差值，偏外為“正”，偏內(nèi)為“負(fù)”。按設(shè)計(jì)要求每層抽測一定數(shù)量的隨機(jī)點(diǎn)，再與圖紙邊線對比。

2）選定一定數(shù)量的板邊控制點(diǎn)進(jìn)行二次放樣，可以簡單地反映出結(jié)構(gòu)邊線偏差情況。

圖4 主樓二層放線圖

3）在圖紙上適當(dāng)增加抽檢控制點(diǎn)（是放樣過程中控制點(diǎn)之外的抽檢用控制點(diǎn)），這些用于抽檢的控制點(diǎn)不應(yīng)反映在第一次的放樣過程中。待樓層澆筑完畢后，對這些抽檢控制點(diǎn)進(jìn)行放樣，通過對比放樣點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上的相對位置，確定結(jié)構(gòu)邊線的準(zhǔn)確性［2］。

3.4 斜柱放樣

由于本工程主體建筑屬于逐層退縮的異形結(jié)構(gòu)建筑，因此在主體外圍的柱子屬于柱體平直的斜柱。由于斜柱位于建筑主體的外圍，因此既要起到承重的作用，又要美觀。這使得斜柱的施工放線的正確與否就尤為重要。

由于斜柱類型是圓柱，且柱體是平直的，加之在斜柱混凝土澆筑時(shí)有其專用的圓柱形模板，因此在放線時(shí)只要放出柱頂與柱底的圓心與半徑即可。在具體放線時(shí)，先根據(jù)確定好的放線圖紙利用全站儀放出同一層的柱頂與柱底的圓心，再根據(jù)柱子的半徑在柱頂與柱底的模板上畫出柱子位置后支設(shè)模板，模板支設(shè)完成后，利用線錘掛線測量出柱體的實(shí)際斜率，與在 CAD 中求出的柱體斜率作對比，對比無誤后，再進(jìn)行澆筑。

4 結(jié)語

高層異形結(jié)構(gòu)建筑施工放線是保證其保質(zhì)保量完成的基礎(chǔ)，要合理科學(xué)地按照相關(guān)規(guī)范，靈活地運(yùn)用相關(guān)的測量技術(shù)才可以滿足復(fù)雜高層建筑的施工測量任務(wù)并且保證施工質(zhì)量與工期。