張志強(qiáng)（上海建科工程項目管理有限公司，上海 200032）

0 引言

2021 年第十屆中國花卉博覽會主場館之一的世紀(jì)館主體結(jié)構(gòu)，采用復(fù)雜雙曲面混凝土預(yù)應(yīng)力薄殼結(jié)構(gòu)形式。其外形為蝴蝶狀結(jié)構(gòu)，兩翼、核心筒豎向設(shè)置的框架剪力墻及展陳墻體均為不規(guī)則的異形墻體。這種獨特的造型使得測量放線復(fù)核難度較大。本文主要介紹了結(jié)合異形空間測量技術(shù)的大型復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)工程測量方法的技術(shù)特點、適用范圍、測量過程及操作要點。通過采用更加科學(xué)的測量方法，使用精度合格的測量儀器，結(jié)合軟件 AutoCAD 的制圖優(yōu)勢，虛擬建筑實體，測量放樣數(shù)據(jù)從虛擬實體而出，可以免去復(fù)雜眾多的數(shù)據(jù)計算，避免大量數(shù)據(jù)輸入和記錄失誤而導(dǎo)致錯誤。經(jīng)大量實踐證實，本文所介紹的測量方法適用于目前行業(yè)中大部分的建設(shè)工程，尤其對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的工程項目，可以節(jié)省大量人力物力，以取得更為良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 工程概況

花博會世紀(jì)館總占地面積約為 20 000 m2，其中建筑面積達(dá)到 12 000 m2。其基礎(chǔ)形式為承臺+鉆孔灌注樁，主體結(jié)構(gòu) 1 層，層高 2 m～15 m，北高、南低，狀似一只剛剛飛起的蝴蝶，結(jié)構(gòu)形式采用搖擺柱+剪力墻+預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面薄殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜，也是該工程項目的建設(shè)重點。設(shè)計世紀(jì)館的目的在于建造一個“展現(xiàn)大國風(fēng)范的珍惜木本花卉展館”，世紀(jì)館是本屆花博會的“鎮(zhèn)園之寶”，在花博會中具有重要地位。在世紀(jì)館中，植物實體展示與專業(yè)人員的講解通過多媒體展示的形式呈現(xiàn)在人們面前。花博會世紀(jì)館工程總平面圖，如圖 1 所示。該館可以將教育、展示等功能融為一體，通過工作人員的互動使觀眾參與其中，最終給觀眾帶來沉浸式的觀感體驗，彰顯人與自然和諧共生的永恒主題。

圖1 花博會世紀(jì)館工程總平面圖

2 測量控制方法

2.1 首級平面控制網(wǎng)測量

在構(gòu)建首級平面控制網(wǎng)時采用業(yè)主單位交樁的 HB1、HB2、HB3、HB4、HB5 等控制點，作為二級平面控制網(wǎng)建立和復(fù)核的基礎(chǔ)。業(yè)主單位交樁的平面控制點必須在進(jìn)場后進(jìn)行復(fù)核計算誤差，并將成果呈報給監(jiān)理審查。若復(fù)核結(jié)果超過限值，應(yīng)立即以書面形式呈報監(jiān)理，由監(jiān)理及時匯同業(yè)主和控制網(wǎng)測繪單位協(xié)商確定解決方案。在復(fù)核達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求之后，可定期進(jìn)行復(fù)測。

2.1.1 二級平面控制網(wǎng)測量

為了達(dá)到精度更高的目的，在進(jìn)行二級平面控制網(wǎng)的布網(wǎng)時必須以首級控制網(wǎng)的各個控制點為依據(jù)，并以此為基準(zhǔn)建立下一級的平面控制網(wǎng)。二級平面控制網(wǎng)各個控制點的布設(shè)位置經(jīng)測量人員現(xiàn)場踏勘后確定設(shè)置，與業(yè)主提供的控制點形成閉合網(wǎng)。外業(yè)測量結(jié)束后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行閉合和平差，滿足規(guī)范要求后報監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核驗收。

2.1.2 控制網(wǎng)測量技術(shù)要求

二級和三級平面控制網(wǎng)按照四等導(dǎo)線精度進(jìn)行布網(wǎng)觀測。水平角觀測采用方向觀測法，按照規(guī)范技術(shù)要求進(jìn)行儀器操作并做好記錄，方向觀測法的技術(shù)要求應(yīng)滿足表 1的數(shù)據(jù)要求。

表1 水平角方向觀測法的技術(shù)要求表

采用全站儀進(jìn)行測距時，必須對儀器進(jìn)行校正。記錄儀器的各項指標(biāo)、采用的全站儀等級以及總測回數(shù)，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定（見表 2）。

表2 儀器等級及測回數(shù)精度表

2.1.3 平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

由于首級加密網(wǎng)(邊角網(wǎng))中共觀測了 18 個觀測值(其中方向數(shù) 12 個，測邊數(shù) 6 個)，首級加密網(wǎng)總點數(shù)為 5 個，已知控制點數(shù) 2 個，故有 7 個多余觀測數(shù)，因此在數(shù)據(jù)處理中采用邊角網(wǎng)嚴(yán)密平差，獲取各控制網(wǎng)點的點位坐標(biāo)最或然值及點位精度，誤差橢圓等精度指標(biāo)。

2.2 首級高程控制網(wǎng)測量

同樣的，在構(gòu)建首級高程控制網(wǎng)時采用業(yè)主單位交樁的 HB1、HB2、HB3、HB4、HB5 等高程控制點為基準(zhǔn)，對業(yè)主交樁高程控制點以二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求進(jìn)行復(fù)核計算誤差，并將成果呈報給監(jiān)理審查。若復(fù)核結(jié)果超過限值時，應(yīng)立即以書面形式呈報監(jiān)理，由監(jiān)理及時匯同業(yè)主和控制網(wǎng)測繪單位協(xié)商確定解決方案。在復(fù)核達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求之后，可定期進(jìn)行復(fù)測。

2.2.1 二等高程控制網(wǎng)測量

二等高程控制網(wǎng)設(shè)置在施工現(xiàn)場內(nèi)，作為施工測量所需的高程控制點。在對二等高程控制網(wǎng)進(jìn)行施測時，應(yīng)基于首級高程控制網(wǎng)，采用二等水準(zhǔn)觀測精度。隨著時間的推移與建筑物的不斷升高，總荷載的不斷增加，建筑物會產(chǎn)生沉降。因此，要定期進(jìn)行復(fù)測，及時進(jìn)行高程修正，并報監(jiān)理進(jìn)行復(fù)核驗收。

2.2.2 二等高程控制網(wǎng)測量技術(shù)要求

二等高程控制網(wǎng)測量技術(shù)要求，如表 3 所示。

表3 水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求

2.3 施工測量放樣

2.3.1 平面測量放樣方法

平面測量放樣以業(yè)主單位提供的工程施工設(shè)計圖紙和電子版圖紙為依據(jù)，采用 AutoCAD 將電子版平面圖利用命令等方式歸化到設(shè)計坐標(biāo)位置，點擊菜單欄“查詢”→“定位點”，在 AutoCAD 界面中使用鼠標(biāo)點擊標(biāo)記出需要放樣的碎部點，在命令窗口會顯示指定點的坐標(biāo)值。按此方法得出所需超大面積不規(guī)則平面曲線、異形曲線等細(xì)部放樣碎部測量點坐標(biāo)值，用 Excel 表格匯總整理打印出來，在施工現(xiàn)場采用全站儀極坐標(biāo)等方法把測設(shè)（放樣）點的平面位置放出來。對于放樣點坐標(biāo)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜可以比較直觀地掌握施工圖紙。除此之外，利用 AutoCAD可以構(gòu)建三維立體圖形的特點，還可以解決在外業(yè)測量中遇到的諸多問題，來減少工作量。

2.3.2 標(biāo)高測量控制方法

由于屋面為超大面積雙曲面造型，標(biāo)高控制難度大，為保證標(biāo)高的控制，在塔吊塔身、結(jié)構(gòu)筒體和鋼柱上每隔一米做上標(biāo)記，便于鋼管標(biāo)高的初步調(diào)整，最后用卷尺、激光測距儀等對主要的控制立桿進(jìn)行精確調(diào)整。

（1）標(biāo)高選取。利用施工設(shè)計圖紙結(jié)合電子版圖紙為依據(jù)，根據(jù) Rhino 模型通過軟件，按照排架最大間距800 mm× 800 m 來設(shè)置，輸出排架立桿坐標(biāo)及標(biāo)高數(shù)據(jù)，在通過 Rhino 軟件在模型上繪制出等高線，根據(jù)等高線的密度將標(biāo)高劃分為 A、B、C 三個區(qū)域（如圖 2 所示）。

圖2 Rhino (等高線)標(biāo)高分區(qū)圖

（2）標(biāo)高分析。A 區(qū) 20 m 范圍內(nèi)高差約 2 m；B 區(qū)20 m 范圍內(nèi)高差約 1 m；C 區(qū) 20 m 范圍內(nèi)高差約 0.5 m，針對 A、B、C 三區(qū)，分別制定不同間距的控制立桿，控制軸線為 20 m × 20 m，排架施工時嚴(yán)格按輸出排架立桿坐標(biāo)及標(biāo)高數(shù)據(jù)施工，確?，F(xiàn)場立桿數(shù)據(jù)與模型一致。A 區(qū)20 m范圍內(nèi)設(shè)置 5 根控制立桿；B 區(qū) 20 m 范圍內(nèi)設(shè)置 4根控制立桿；C 區(qū) 20 m 范圍內(nèi)設(shè)置 3 根控制立桿；三個區(qū)域控制立桿及兩區(qū)交接處立桿涂上紅漆與其他立桿區(qū)分，施工時兩根控制立桿之間綁上控制線，根據(jù)各區(qū)塊的曲率調(diào)節(jié)其余立桿的標(biāo)高，保證立桿標(biāo)高的順滑連接。

（3）在清水混凝土殼體結(jié)構(gòu)施工前，根據(jù)建立的精確的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，從地基向上逐層檢查調(diào)整。在保證軸線垂直、尺寸準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，布設(shè)清水殼體邊線、模板邊線、孔位線進(jìn)行水準(zhǔn)測量抄平，以保證殼體模板標(biāo)高和立桿標(biāo)高的準(zhǔn)確性。

2.4 施工測量放樣點理論值計算

通過一般的測量計算方法就可以滿足樁基和承臺等規(guī)則整齊的放樣任務(wù)。重點問題在于墩柱、底梁、橫梁等復(fù)雜構(gòu)件。對于復(fù)雜一些的放樣任務(wù)來說，要找出其變化規(guī)律，并根據(jù)變化規(guī)律來計算。假設(shè)X樁號已經(jīng)被確定并且根據(jù)測量的Y樁號來計算對應(yīng)的標(biāo)高H，可以使用 AutoCAD 軟件中構(gòu)造的 3D 圖形輔助計算更為簡捷。在經(jīng)過Z軸的平面上，對不在同一直線的點進(jìn)行剪切，在命令窗口中輸入查詢高程的命令，以此解決施工放樣中計算復(fù)雜構(gòu)件的坐標(biāo)和高程，極大地提升了作業(yè)效率。

2.5 輔助工程量計算

在施工管理中涉及工程量的計算，不規(guī)則形體要精確計算工程量相當(dāng)煩瑣，且不易做到；我們可以通過建立AutoCAD 三維立體圖，在命令窗口輸入相應(yīng)的命令，來計算出我們所需要的值，如角度、面積、體積等。不規(guī)則的土石方工程量是較難計算的，我們可以通過外業(yè)實地測量獲取數(shù)據(jù)，將坐標(biāo)值輸入 AutoCAD 中，最終計算出工程量。

3 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展，人們對建筑物的要求越來越嚴(yán)格，規(guī)劃設(shè)計的建筑物不僅要滿足日常生產(chǎn)生活的需要，還要更加的美觀、新穎。相應(yīng)的，為了滿足客戶的需要，工程測量技術(shù)也應(yīng)該做出革新來適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展趨勢，可以利用 AutoCAD 構(gòu)造三維立體圖形、結(jié)合 Rhino 等軟件使大面積異形曲面復(fù)雜結(jié)構(gòu)施工測量更加便捷高效。