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西安西北航空中心工程施工測量技術(shù)

2005-08-11 00:00    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

    摘要: 以西安西北航空中心工程為例,論述了大型復(fù)雜建筑工程中的施工測量技術(shù),著重介紹了航空中心工程中復(fù)雜的主體及旋轉(zhuǎn)餐廳、南裙房大弧度造型的施工測量技術(shù),以及在施工測量工作中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與探討。

    關(guān)鍵詞: 航空中心工程 施工測量 主樓 旋轉(zhuǎn)餐廳

    西安西北航空中心工程是由西北航空中心有限公司投資興建,中國建筑西北設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)。位于西安市勞動(dòng)南路東側(cè),緊靠西北民航管理局辦公樓。地下二層,最大埋深12.14m;平面呈多邊形(主樓水平投影類似于烏龜殼),東西向軸長約100 m,南北向150 m(其中主樓約45 m),最高點(diǎn)108 m,自然地坪標(biāo)高402.3 m,±0.000標(biāo)高402.9 m.工程由北裙樓、主樓、南裙樓三部分組成。北裙樓主要為地下二層地上四層服務(wù)區(qū);中部為主樓部分,內(nèi)設(shè)賓館、寫字間、游樂中心、餐飲等;南裙樓主要為商場、保齡球館并且屋頂有游泳池。

    主樓位于本工程的正中間,地下有兩個(gè)標(biāo)高層,地上有8 個(gè)標(biāo)高層(其中有20層的標(biāo)準(zhǔn)層),平面尺寸為100×45 m,結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高108 m,基礎(chǔ)埋深-9 m,最大埋深-12.14 m.作為具有深基礎(chǔ)、大凌空、高程落差大、曲線類型多、結(jié)構(gòu)平面形式復(fù)雜的大型建筑,且工期緊、任務(wù)重、圖紙多,促成施工測量工作內(nèi)業(yè)計(jì)算量超常。因此,如何控制本工程測量放樣的精度,如何進(jìn)行系統(tǒng)地、高效地、全面地圖紙審核和快速準(zhǔn)確的提供施工測量數(shù)據(jù),是測量工作的重中之重,直接關(guān)系著最終工程的質(zhì)量。從測量工作的逐級(jí)控制原則出發(fā),嚴(yán)格執(zhí)行“項(xiàng)目部測量組→施工測量復(fù)核→監(jiān)理檢核”的三級(jí)管理程序,高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求、高精度,為確保工程質(zhì)量獲結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供基本保障。

    1  總體控制

    1.1  平面控制

    場地控制測量,按照由整體到局部、先控制整體后控制碎部的逐級(jí)控制的測量原則,結(jié)合場地、工程建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場通視條件以及現(xiàn)場施工的需要,以城市導(dǎo)線點(diǎn)為高級(jí)控制點(diǎn),沿場地周圍布設(shè)了一條閉合導(dǎo)線,作為首級(jí)控制導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線全長相對中誤差高于1/35000,方位角閉合差小于±5″√n(n為導(dǎo)線點(diǎn)個(gè)數(shù)),平差后精度指標(biāo):測角中誤差小于±2.5″,邊長相對誤差高于1/40000.

    由于曲線類型多、通視條件差、占地面積大、平面形狀復(fù)雜等施工特點(diǎn),外控制點(diǎn)的布設(shè)困難大,布設(shè)導(dǎo)線邊長差異大,首級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)之間精度不均勻,且在施工過程中的使用率也會(huì)受到很大程度的限制。因此,在施工測量的總體控制采取內(nèi)控為主,外控為輔,內(nèi)外控相結(jié)合的的控制方法,但始終保持內(nèi)、外聯(lián)測。測設(shè)現(xiàn)場方格網(wǎng)做為軸線控制時(shí),邊長不宜過長(如取≤100m),并以此作為工程的二級(jí)導(dǎo)線,為減少由于工程高差太大產(chǎn)生I角的影響,避免地下、地上兩部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)測量放樣的超差,事先在基礎(chǔ)護(hù)坡周圍布設(shè)“十”字軸線控制點(diǎn),并與地上Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)聯(lián)測,檢核,以確保施工測量控制精度的要求。

    軸線控制點(diǎn)的測放,按常規(guī)正倒鏡投點(diǎn)法投測,并經(jīng)平差、復(fù)核后,采用內(nèi)分法或直角坐標(biāo)法測放出其他線及墻體控制線等細(xì)部線。如基坑開挖進(jìn)行邊坡上、下口線控制時(shí),應(yīng)根據(jù)坡度計(jì)算邊坡外放量。

    為便于層間的檢核,在各流水段內(nèi)應(yīng)以適當(dāng)密度設(shè)置預(yù)留點(diǎn):軸線控制點(diǎn),主樓每層預(yù)留點(diǎn)九個(gè)),以此進(jìn)行層間放線的復(fù)核,對于大凌空層間較復(fù)雜的點(diǎn)位采用激光鉛直儀法進(jìn)行投點(diǎn)檢核。

    平面細(xì)部測量一般分為初測和歸化2步進(jìn)行,放樣定點(diǎn)后要對各點(diǎn)做校核條件的檢查或在一點(diǎn)架設(shè)儀器重復(fù)檢查。對于一些不連線的或與周邊結(jié)構(gòu)相對關(guān)系不很明確的獨(dú)立結(jié)構(gòu)(如獨(dú)立柱),在放樣后必須用另外的控制點(diǎn)或軸線進(jìn)行檢查,以保證其位置正確。

    1.2  豎向標(biāo)高控制

    本工程的高層控制,采取二等水準(zhǔn)測量和四等水準(zhǔn)測量法控制。

    1.2.1  ±0.000以下

    由于工程    結(jié)構(gòu)基坑深,采用水準(zhǔn)儀高程測量向基坑度進(jìn)行標(biāo)高傳遞,獲得基底高程,經(jīng)檢查、復(fù)檢、復(fù)核進(jìn)行閉合差調(diào)整后將標(biāo)高基準(zhǔn)樁妥善保護(hù)起來(標(biāo)高基準(zhǔn)樁不少于三個(gè)),對于基底均以2-3m設(shè)控制樁帶水平線來控制開挖平整度。

    1.2.2  ±0.000以上

    為了避免標(biāo)高傳遞出現(xiàn)上、下層標(biāo)高超差,經(jīng)常對標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測、復(fù)測、平差,檢查核對后方可進(jìn)行向上層的標(biāo)高傳遞,在適當(dāng)位置設(shè)標(biāo)高控制點(diǎn)(每層不少于三點(diǎn)),精度在±3mm以內(nèi),總高±15mm以內(nèi)調(diào)整閉合差,結(jié)構(gòu)標(biāo)高主要采取測設(shè)﹢1m標(biāo)高控制線,作為高程施工的依據(jù)。

    1.3  非常規(guī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的測量控制

    西北航空中心工程中,主樓平面中軸以斜10°11″線為主。東西端輔以圓弧。旋轉(zhuǎn)餐廳為半懸空圓形,南裙房交叉圓弧等。因此,控制曲線放樣精度及中軸斜線精度,直接關(guān)系到建筑物的成形效果。

    1.3.1  外業(yè)控制

    受通視等條件制約較大,常規(guī)的測量方法已無法滿足該工程的精度和質(zhì)量要求,現(xiàn)場施工測量主要采用全站儀極坐標(biāo)測量法,局部放線也可適當(dāng)采用直角坐標(biāo)放樣法。全站儀的選擇和精度指標(biāo)控制是制約施工測量的因素之一,如本工程中全站儀(精度指標(biāo)在2+2ppm)和棱鏡,要求能精確測距和極坐標(biāo)放樣乃至進(jìn)行三維坐標(biāo)測量,其精度在±3mm.

    1.3.2  內(nèi)業(yè)控制

    測量內(nèi)業(yè)工作是進(jìn)行一切施工測量的重要前提和保障,尤其對于本工程而言包括施工圖紙的準(zhǔn)確核對、以不同種方法進(jìn)行圖紙?jiān)紨?shù)據(jù)和推算數(shù)據(jù)的計(jì)算與核對、復(fù)核以及資料編制等,為此,利用計(jì)算機(jī)編程和電子板制圖方法進(jìn)行測量內(nèi)業(yè)工作在本工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

    1.3.2  新方法的探討與改進(jìn)

    在高精度要求的復(fù)雜建筑工程結(jié)構(gòu)施工中,受到現(xiàn)場通視等條件影響,當(dāng)在控制點(diǎn)的布設(shè)和使用率受到限制時(shí),采用GPS進(jìn)行控制點(diǎn)的隨機(jī)布設(shè),既可避免由于不通視所帶來的困擾,且可免除控制點(diǎn)間聯(lián)測等工作,從而一步定點(diǎn),既可確保點(diǎn)位精度,又可節(jié)省時(shí)間提高工作效率,每定一點(diǎn)時(shí)間不超過40min,點(diǎn)位精度可達(dá)到±3mm,但使用GPS定點(diǎn)應(yīng)確保有一個(gè)固定點(diǎn)做為永久性控制點(diǎn)用于相對定點(diǎn)。

    2  施工測量技術(shù)的應(yīng)用

    在西北航空中心工程中,除了大范圍的斜線,復(fù)雜的平面曲線,螺旋曲線也是本工程的重點(diǎn)與難點(diǎn),以下將分別從平面斜線、二維曲線(旋轉(zhuǎn)餐廳),異形曲線樓梯等結(jié)構(gòu)的測量控制加以探討。

    2.1  復(fù)雜平面斜線的測量控制

    本工程的結(jié)構(gòu)平面為非對稱性平面,且無主軸定位線,對測量控制標(biāo)準(zhǔn)要求更高(本工程的內(nèi)控制標(biāo)準(zhǔn)比國家提高一級(jí)),考慮到施工中其他分項(xiàng)工程(如鋼筋、模板工程)的相互制約。施測步驟如下:
    ①在1 點(diǎn)處架設(shè)經(jīng)緯儀,觀測2(2),旋轉(zhuǎn)90°0″之后取3點(diǎn)及4點(diǎn),滿足√3,√4的距離;(此時(shí)正南北、正東西控制線已施測出來了)
    ②在3(4)點(diǎn)處架設(shè)經(jīng)緯儀,向內(nèi)轉(zhuǎn)10°11(a值);至此本工程主樓的平面方位控制線均已明確。(說明:原施工組織設(shè)計(jì)為四角控制點(diǎn),本人對此作了修改,同時(shí)滿足分成左右兩段施工及測量的要求,為主體的提前竣工搶得了寶貴的時(shí)間)

    2.2  旋轉(zhuǎn)餐廳的施工測量控制

    2.2.1  基本特征

    旋轉(zhuǎn)餐廳位于主樓28層頂,且偏西方向,呈半懸挑狀態(tài),平面為一半徑為6.8m的圓弧圖形,內(nèi)弧半徑為6.8 m,外圓弧半徑為10m,懸挑3.8m.旋轉(zhuǎn)餐廳有三層,包括設(shè)備層、餐廳、水箱間三部分。

    2.2.2  測量控制

    根據(jù)施工餐廳與主樓屋面有高低差,故旋轉(zhuǎn)餐廳的測量分為:高程傳遞與平面控制兩大部分。本文著重介紹平面控制測量方法:將儀器架設(shè)于2點(diǎn)處,將2、2??線移至標(biāo)高H1處,再在2??處架儀器,2??2″線即可出來。

    2.3  南裙房

    2.3.1  基本特征

    入口門廳為一半徑為35m的弦,在其南方由一空中游泳池。

    2.3.2  測量控制

    主要介紹入口門廳弦的平面定位:已知OM=a,CM=m,AO=R.

    易知:OC=√a2+ m2,DC=R-√a2+ m2,n=DC/OC×m,即b/a=n/m,則:b=n/m× a,x1=m+n=MR/√a2+ m2,D1=b=R-√a2+ m2/√a2+ m2× a.I測量時(shí),知x1即1M,y1即1D,調(diào)整為x1,H-y1,此D點(diǎn)即為已知OM、R及CM時(shí)的圓弧上的點(diǎn)。此法我們稱之為平行移弦法。避免了需要圓心時(shí)的測量變通法。

    3  施工測量中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

    在大型工程的施工測量中,由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算量大,尤其是對于平面不規(guī)則的施工放樣與數(shù)據(jù)計(jì)算(包括二維曲線和三維曲線),使用傳統(tǒng)的計(jì)算方法已不能滿足工程的需要。因此,利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算也越來越廣泛地應(yīng)用在大量的測量內(nèi)業(yè)計(jì)算中,不但計(jì)算精確、高效,而且能快速完成復(fù)雜、大量的計(jì)算,人而大地提高工作效率。

    3.1  曲線放樣計(jì)算程序

    根據(jù)曲線特征要素,為施工放樣的方便起見,以一定弧長為等分圓弧起始步長,來實(shí)現(xiàn)計(jì)算圓弧中間加密點(diǎn)坐標(biāo),輸入已知數(shù)據(jù)即可算出該段圓弧中所加密點(diǎn)數(shù)和各點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值。對于隨圓曲線,可以一確定距離為限定界限等分拖延來計(jì)算加密點(diǎn)坐標(biāo)。程充編制流程如圖所示。

    3.2  計(jì)算機(jī)電子模似制圖應(yīng)用

    施工測量工作中,電子版模擬制圖的廣泛應(yīng)用,在處理復(fù)雜部位施工上起到了明顯的效果,如曲線、不規(guī)則斜線、基礎(chǔ)開挖邊坡控制、汽車坡道三維實(shí)體模擬等。除此,應(yīng)用電子版制圖模擬法還可快速求點(diǎn)坐標(biāo)和量取距離及圖形面積、實(shí)體體積、圖紙校對等。但值得注意的是使用電子版制圖應(yīng)與施工坐標(biāo)系統(tǒng)相統(tǒng)一,以及與其他方法的正確復(fù)核。

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