龔振文

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電與建筑學(xué)院，云南昆明 650201)

隨著新昆明建設(shè)跨越式發(fā)展實(shí)施，城市土地資源變得稀有奇缺，建造超高層建筑可最大限度提升土地的開(kāi)發(fā)價(jià)值，高效利用城市市政設(shè)施等公共資源，是昆明城市化進(jìn)程必經(jīng)之路，是現(xiàn)代化大都市地標(biāo)建筑。昆明將成為我國(guó)對(duì)東南亞開(kāi)發(fā)橋頭堡的，必然將建造大批超高層建筑，使昆明高原明珠的城市形象更加雄偉壯觀，美麗動(dòng)人，為昆明打造出一條亮麗的風(fēng)景線。能讓稀少土地資源高效開(kāi)發(fā)，例如昆明東風(fēng)廣場(chǎng)地塊將建昆明市最高的地標(biāo)建筑，高度456 m，是兼顧商業(yè)、酒店、金融、貿(mào)易、公寓、觀光等多功能的超高層建筑。

施工測(cè)量在昆明超高層建筑施工中是工程師眼睛，可確保超高層建筑的施工質(zhì)量，使超高層建筑施工順利完成，例如結(jié)構(gòu)施工階段的軸線定位與標(biāo)高控制精度直接關(guān)系到后續(xù)工程如柱、墻、梁，幕墻安裝、電梯安裝及其他設(shè)備安裝質(zhì)量，它也能確保超高層建筑安全性運(yùn)營(yíng)。

1 工程概況

項(xiàng)目北至東風(fēng)路、南至金碧路、西起盤龍江、東至白塔路，由尚義路、北京路劃分為4個(gè)片區(qū)。其中，中央公園以綠化為主，結(jié)合盤龍江濱水景觀延續(xù)了已形成的市民假日休閑場(chǎng)所(見(jiàn)圖1)。兩個(gè)塔樓高度達(dá)330 m，層數(shù)為83層的超高層建筑，把城市購(gòu)物，酒店，寫字樓，高端住宅，昆明全城觀光匯集一身。以象征主義建筑手法表現(xiàn)出南亞之門形象，暗示新昆明向上攀登最高峰氣概。方法新穎、效果顯著，給觀者更直觀地了解南亞之門(見(jiàn)圖2)。項(xiàng)目由一棟塔樓和四棟住宅組成。該項(xiàng)目位于云南省昆明市盤龍區(qū)拓東路78號(hào)，占地面積3．075 5萬(wàn)m2，總建筑面積為54．564 9萬(wàn)m2，分為南北兩區(qū)，北區(qū)主要為住宅，南區(qū)建83層的主塔樓，36層～66層為公寓，面積為10．190 5萬(wàn)m2;7層～34層為辦公樓，1層～5層為商業(yè)區(qū)，塔樓西面還有5層的商業(yè)裙房，裙樓內(nèi)有2層為酒店餐廳，觀光層為83層;塔樓6層、20層、35層、51層、67層是避難及設(shè)備轉(zhuǎn)換區(qū)，面積為1．917 2萬(wàn)m2;地下室有4層，總面積為4．554 8 萬(wàn) m2，設(shè)計(jì)高度333 m。

圖1 南亞之門位置

圖2 南亞之門效果圖

2 超高層建筑測(cè)量思路

由于在高空，因風(fēng)力、日照、自振等外界因素作用大于常規(guī)建筑，同時(shí)也因沉降因素使觀測(cè)點(diǎn)位發(fā)生變動(dòng)，影響測(cè)量精度。也要考慮建筑物的沉降量及上部結(jié)構(gòu)的標(biāo)高的檢查和修正。同時(shí)施工過(guò)程中混凝土核心筒因受沉降、混凝土收縮、徐變等因素的影響而產(chǎn)生變形，外部鋼結(jié)構(gòu)因受日照、風(fēng)力、自振、焊接變形等不利因素的影響而使整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，測(cè)量難度較大。昆明地下水淺，土質(zhì)為淤泥質(zhì)土，已知的坐標(biāo)、高程控制點(diǎn)受到地質(zhì)情況影響，會(huì)發(fā)生變化。

超高層建筑物施工測(cè)量中的關(guān)鍵是控制垂直度，把建筑物底層軸線往上投測(cè)，使各層對(duì)應(yīng)軸線位于同一鉛豎面上，采用高精度激光鉛直儀把基礎(chǔ)軸線控制點(diǎn)向上投測(cè)，高程用全站儀向上傳遞。地上施工測(cè)量采用內(nèi)控法，測(cè)量放線分為軸線和細(xì)部放樣。首先是建立施工測(cè)量平面和高程控制網(wǎng)，為施工放樣提供依據(jù);然后將施工測(cè)量的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)引測(cè)至作業(yè)面，確保工程施工和運(yùn)營(yíng)安全。接下來(lái)是根據(jù)施工測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行超高層建筑主要軸線定位及放樣;工程結(jié)束后要進(jìn)行竣工測(cè)量，可提供建筑工程竣工驗(yàn)收和維修及設(shè)計(jì)優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù);而在建筑施工和運(yùn)營(yíng)中所從事的變形觀測(cè)，可維護(hù)工程施工和運(yùn)營(yíng)安全順利完成。塔樓施工測(cè)量精度要達(dá)到大樓工程竣工后塔樓中心垂直偏差小于40 mm，樓層控制點(diǎn)小于5 mm，垂直投點(diǎn)誤差小于5 mm。長(zhǎng)度相對(duì)誤差為1∶30 000，安裝測(cè)量中，要求軸線控制點(diǎn)誤差在5 mm以內(nèi)，高程點(diǎn)誤差在4 mm以內(nèi)。

3 超高層建筑施工階段測(cè)量工作

1)控制測(cè)量。

工程平面控制網(wǎng)分外控制網(wǎng)和內(nèi)控制網(wǎng)兩級(jí):外控制網(wǎng)采用GPS測(cè)量。內(nèi)控制網(wǎng)以外控制網(wǎng)為基準(zhǔn)建矩形控制網(wǎng)。外平面控制基準(zhǔn)網(wǎng)布置大地四邊形，基準(zhǔn)點(diǎn)宜布設(shè)4個(gè)以上。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)附近良好的地質(zhì)條件，外控制網(wǎng)大致形成一個(gè)以塔樓為中心的四邊形，內(nèi)網(wǎng)均逐層向上傳遞，作為該層施工的基準(zhǔn);為了控制投影誤差的積累，外網(wǎng)每隔12層、內(nèi)網(wǎng)每隔20層進(jìn)行整體傳遞。高程控制網(wǎng)布設(shè)成閉合路線，采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返閉合測(cè)量，水準(zhǔn)網(wǎng)布置大地四邊形，基準(zhǔn)點(diǎn)宜布設(shè)4個(gè)，按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行施測(cè)。

2)施工放樣測(cè)量。

軸線是高層建筑施工的生命線，軸線放樣精度會(huì)關(guān)系到建筑整體垂直度及構(gòu)件安裝速度。先將主軸線控制線直投到各施工層，再測(cè)放出各個(gè)的軸線、邊線、門窗洞口線、集水井、電梯井線。先將主軸線控制線直投到各施工層，再測(cè)放出各個(gè)細(xì)部的軸線、再由細(xì)部軸線放出各柱、墻、梁邊線、門窗洞口線、集水井、電梯井邊線，激光掃平儀標(biāo)出水平線。

3)垂直度測(cè)量。

在底部塔筒中心基準(zhǔn)點(diǎn)上，安置天頂垂準(zhǔn)儀將4個(gè)中心點(diǎn)投至施工平臺(tái)面上，其次采用數(shù)字正垂等先進(jìn)儀器，測(cè)量精度為0．1 mm，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。也可用高精度水準(zhǔn)儀改裝成垂準(zhǔn)儀提供鉛垂線。建筑物垂直度及各樓層垂直度的有效控制措施。布設(shè)導(dǎo)線103條，支導(dǎo)線297條，測(cè)量碎步點(diǎn)近3萬(wàn)個(gè)，總垂直度0．001 8%，最大垂直度偏差13 mm，平均垂直度偏差7 mm，最大層間垂直度偏差7 mm。

4 測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑測(cè)量

1)激光垂準(zhǔn)儀應(yīng)用于超高層塔垂直投測(cè)工作。

因塔樓建筑高度高，平面控制測(cè)量將直接影響建筑物垂直度，故在塔樓每層樓面施工時(shí)均采用激光垂準(zhǔn)儀引測(cè)平面控制主軸線點(diǎn)。主軸線平面控制網(wǎng)的垂直引測(cè):分別架設(shè)激光鉛直儀于首層標(biāo)示的主控制軸線點(diǎn)上，將主控制軸線點(diǎn)逐一垂直引測(cè)至同一樓層，以便目標(biāo)層的測(cè)量軸線控制。應(yīng)用全自動(dòng)激光垂準(zhǔn)儀可達(dá)到自動(dòng)安平且范圍大、精度高，一次水準(zhǔn)泡就可，無(wú)須瞄準(zhǔn)，直接投射;操作方便，一次完成(見(jiàn)圖3)。

圖3 激光垂準(zhǔn)儀

圖4 測(cè)量機(jī)器人

圖5 RTKGPS接收機(jī)1

2)測(cè)量機(jī)器人用于超高層建筑。

測(cè)量機(jī)器人具有高精度智能自動(dòng)化馬達(dá)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)照準(zhǔn)無(wú)棱鏡模式，導(dǎo)向光，自動(dòng)調(diào)焦特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪內(nèi)外業(yè)一體化，測(cè)量機(jī)器具有實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的功能，以便于可以實(shí)時(shí)檢查測(cè)量的質(zhì)量，提高測(cè)量效率;其集成化有利于各種儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集并進(jìn)行交換和共享，以提高施工放線工作的效率和進(jìn)度(見(jiàn)圖4)。測(cè)量機(jī)器可以在線處理測(cè)量數(shù)據(jù)，使施工放線質(zhì)量和效率可以大大提高，當(dāng)激光垂準(zhǔn)儀不便投測(cè)時(shí)，可用測(cè)量機(jī)器人向施工樓層傳遞控制點(diǎn)。將平面測(cè)量基準(zhǔn)傳遞給施工樓層，再測(cè)出所有軸線點(diǎn)為該樓層的施工測(cè)量提供依據(jù)，用數(shù)字正垂儀，測(cè)量機(jī)器人也可進(jìn)行塔樓傾斜偏差校正。

3)GPS應(yīng)用于超高層建筑。

GPS測(cè)量技術(shù)具有控制點(diǎn)布局靈活，精度高，不受風(fēng)吹日照、震動(dòng)等外界不利因素干擾，可減少人為誤差和搬站過(guò)程的累積誤差的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用范圍廣，從平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)、高程傳遞、各層軸線投測(cè)，到變形監(jiān)測(cè)都可應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)完成，也可進(jìn)行控制網(wǎng)精度復(fù)核，使施工測(cè)量數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化，確保超高層建筑施工測(cè)量工作高效，快捷，簡(jiǎn)單，高精度。

用GPS對(duì)各控制點(diǎn)和各層水平和垂直軸線進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，其起坐標(biāo)偏差在±30mm以內(nèi)，工程整體垂直度偏差小于1/30 000，因此，用GPS可進(jìn)行塔樓垂直度和平面位置檢測(cè)，而采用GPS RTK可滿足變形監(jiān)測(cè)的要求，測(cè)量成果精確，過(guò)程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化觀測(cè)和連續(xù)觀測(cè);實(shí)時(shí)全天候的自動(dòng)監(jiān)測(cè);因高程精度低，重要部位補(bǔ)充沉降觀測(cè)，實(shí)施內(nèi)外業(yè)一體化，采用數(shù)字水準(zhǔn)儀對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)測(cè)出高程值，無(wú)線傳輸給控制中心，快速繪制沉降曲線圖(見(jiàn)圖5)，使沉降觀測(cè)精準(zhǔn)、高效、簡(jiǎn)捷。利用GPS也可進(jìn)行塔樓垂直度監(jiān)測(cè)，為合理指導(dǎo)施工進(jìn)度提供依據(jù)。

4)高精度全站儀應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量。

超高層建筑施工測(cè)量的內(nèi)容是進(jìn)行各層鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量。把測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)投測(cè)至鋼平臺(tái)頂面，用全站儀三維測(cè)量技術(shù)放樣出各控制點(diǎn)，用全站儀進(jìn)行地腳螺栓埋設(shè)測(cè)量，控制鋼柱的位置，鋼柱垂直度校正，構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)復(fù)測(cè)，各鋼構(gòu)件之間水平距離和高差的檢測(cè)，鋼柱高程檢驗(yàn)，鋼柱安裝復(fù)測(cè)位置都必須用全站儀進(jìn)行三維空間坐標(biāo)定位測(cè)量。最后對(duì)鋼柱進(jìn)行測(cè)量校正。用測(cè)量機(jī)器人對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè)，能確保鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度和安全。

5)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑測(cè)量管理。

常規(guī)施工測(cè)量管理是手工操作，有紙作業(yè)。其缺點(diǎn)是效率低、質(zhì)量差，而采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)紙作業(yè)，能提前對(duì)超高層建筑測(cè)量項(xiàng)目基本資料收集，能夠大幅度的提升工作效率，還使得測(cè)繪管理工作更加輕松，也更加的高效。而且測(cè)繪數(shù)據(jù)容易保存，容易復(fù)制和傳播。減少中間環(huán)節(jié)，降低測(cè)量管理費(fèi)用，它是施工測(cè)量管理技術(shù)上一大進(jìn)步，使施工測(cè)量信息互聯(lián)互通，能促進(jìn)工程施工的質(zhì)量提高和工程進(jìn)度加快。

6)CORSRTK技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑測(cè)量設(shè)想。

CORSRTK技術(shù)作用范圍廣、精度高，還可單機(jī)作業(yè)。CORS系統(tǒng)能夠在城市區(qū)域內(nèi)向大量用戶同時(shí)提供具有高精度、高可靠性的實(shí)時(shí)定位信息，利用CORSRTK技術(shù)收集超高層建筑工程范圍內(nèi)以及周邊環(huán)境的主要地質(zhì)、地形、地貌情況。用CORS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也可布設(shè)控制網(wǎng)，然后用靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)，利用CORS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行施工碎部點(diǎn)放樣時(shí)，僅需把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中，根據(jù)前后左右坐標(biāo)差就可找到放樣點(diǎn)，高效，快捷，放樣點(diǎn)位精度高且誤差比較均勻，極大提高了作業(yè)時(shí)效。運(yùn)用CORS系統(tǒng)結(jié)合RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)超高層建筑放樣，無(wú)須相互通視，整個(gè)工程項(xiàng)目區(qū)域可收到信號(hào)，達(dá)到精度高、實(shí)時(shí)性，能有效提升超高層建筑施工測(cè)量的質(zhì)量和效率。

7)信息化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑展望。

傳統(tǒng)工程測(cè)量是地面觀測(cè)，手工操作，費(fèi)力，費(fèi)時(shí)，精度低，要建立自動(dòng)化采集測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)字化制圖，網(wǎng)絡(luò)化管理的立體全方位信息化超高層建筑測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)建立超高層建筑工程測(cè)量處理數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用高速圖形圖像寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)繪信息管理和傳輸，應(yīng)用多維、動(dòng)態(tài)GIS影像、圖形和DEM一體化，基于互聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)GIS進(jìn)行施工測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的可視化管理，施工測(cè)量人員PDA掌上電腦的普遍應(yīng)用，用信息化測(cè)繪技術(shù)來(lái)解決超高建筑工程中傳統(tǒng)測(cè)量方法難以解決的測(cè)量速度、精度、變形等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)超高層建筑工程施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全的有效控制。應(yīng)用測(cè)量機(jī)器人(智能全站儀)及超站儀(如圖6，圖7所示)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行超高層建筑測(cè)量。應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)能完成超高結(jié)構(gòu)建筑垂直度放樣，也可放出垂直軸線，還能在工程施工過(guò)程中進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。

圖6 RTKGPS接收機(jī)2

圖7 超站儀

5 結(jié)語(yǔ)

超高層建筑工程質(zhì)量與測(cè)量精度密不可分，而測(cè)量工作的高效，快捷可提高工程進(jìn)度，縮短工期，節(jié)省造價(jià)。傳統(tǒng)工程測(cè)量是地面觀測(cè)，手工操作，費(fèi)力，費(fèi)時(shí)，精度低，而采用GPS、測(cè)量機(jī)器人、數(shù)字正垂儀、激光垂準(zhǔn)儀等測(cè)量方法相互校核，互為補(bǔ)充，手段先進(jìn)，工程效益顯著，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益?？傊邔咏ㄖy(cè)量將邁向信息采集、數(shù)據(jù)處理和成果應(yīng)用的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)化、可視化的信息測(cè)繪新時(shí)代。

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