航空中心工程施工测量技术

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西安西北航空中心工程是由西北航空中心有限公司投资兴建，中国建筑西北设计研究院设计。位于西安市劳动南路东侧，紧靠西北民航管理局办公楼。地下二层，最大埋深12.14m；平面呈多边形（主楼水平投影类似于乌龟壳），东西向轴长约100 m，南北向150 m（其中主楼约45 m），最高点108 m，自然地坪标高402.3 m，±0.000标高402.9 m。工程由北裙楼、主楼、南裙楼三部分组成。北裙楼主要为地下二层地上四层服务区；中部为主楼部分，内设宾馆、写字间、游乐中心、餐饮等；南裙楼主要为商场、保龄球馆并且屋顶有游泳池。
    主楼位于本工程的正中间，地下有两个标高层，地上有8个标高层（其中有20层的标准层），平面尺寸为100×45 m，结构顶标高108 m，基础埋深－9 m，最大埋深－12.14 m。作为具有深基础、大凌空、高程落差大、曲线类型多、结构平面形式复杂的大型建筑，且工期紧、任务重、图纸多，促成施工测量工作内业计算量超常。因此，如何控制本工程测量放样的精度，如何进行系统地、高效地、全面地图纸审核和快速准确的提供施工测量数据，是测量工作的重中之重，直接关系着最终工程的质量。从测量工作的逐级控制原则出发，严格执行“项目部测量组→施工测量复核→监理检核”的三级管理程序，高标准、严要求、高精度，为确保工程质量获结构优质的目标实现提供基本保障。
    1、总体控制
    1.1  平面控制
    场地控制测量，按照由整体到局部、先控制整体后控制碎部的逐级控制的测量原则，结合场地、工程建筑结构特点，根据现场通视条件以及现场施工的需要，以城市导线点为高级控制点，沿场地周围布设了一条闭合导线，作为首级控制导线网。导线全长相对中误差高于1／35000，方位角闭合差小于±5″√n（n为导线点个数），平差后精度指标：测角中误差小于±2.5″，边长相对误差高于1／40000。
    由于曲线类型多、通视条件差、占地面积大、平面形状复杂等施工特点，外控制点的布设困难大，布设导线边长差异大，首级导线点之间精度不均匀，且在施工过程中的使用率也会受到很大程度的限制。因此，在施工测量的总体控制采取内控为主，外控为辅，内外控相结合的的控制方法，但始终保持内、外联测。测设现场方格网做为轴线控制时，边长不宜过长（如取≤100m），并以此作为工程的二级导线，为减少由于工程高差太大产生I角的影响，避免地下、地上两部分结构出现测量放样的超差，事先在基础护坡周围布设“十”字轴线控制点，并与地上Ⅰ、Ⅱ级导线点联测，检核，以确保施工测量控制精度的要求。
    轴线控制点的测放，按常规正倒镜投点法投测，并经平差、复核后，采用内分法或直角坐标法测放出其他线及墙体控制线等细部线。如基坑开挖进行边坡上、下口线控制时，应根据坡度计算边坡外放量。
    为便于层间的检核，在各流水段内应以适当密度设置预留点：轴线控制点，主楼每层预留点九个），以此进行层间放线的复核，对于大凌空层间较复杂的点位采用激光铅直仪法进行投点检核。
    平面细部测量一般分为初测和归化2步进行，放样定点后要对各点做校核条件的检查或在一点架设仪器重复检查。对于一些不连线的或与周边结构相对关系不很明确的独立结构（如独立柱），在放样后必须用另外的控制点或轴线进行检查，以保证其位置正确。
    1.2  竖向标高控制
    本工程的高层控制，采取二等水准测量和四等水准测量法控制。
    1.2.1  ±0.000以下
    由于工程   结构基坑深，采用水准仪高程测量向基坑度进行标高传递，获得基底高程，经检查、复检、复核进行闭合差调整后将标高基准桩妥善保护起来（标高基准桩不少于三个），对于基底均以2－3m设控制桩带水平线来控制开挖平整度。
    1.2.2  ±0.000以上
    为了避免标高传递出现上、下层标高超差，经常对标高控制点进行联测、复测、平差，检查核对后方可进行向上层的标高传递，在适当位置设标高控制点（每层不少于三点），精度在±3mm以内，总高±15mm以内调整闭合差，结构标高主要采取测设﹢1m标高控制线，作为高程施工的依据。
    1.3  非常规结构构件的测量控制
    西北航空中心工程中，主楼平面中轴以斜10°11″线为主。东西端辅以圆弧。旋转餐厅为半悬空圆形，南裙房交叉圆弧等。因此，控制曲线放样精度及中轴斜线精度，直接关系到建筑物的成形效果。
    1.3.1  外业控制
    受通视等条件制约较大，常规的测量方法已无法满足该工程的精度和质量要求，现场施工测量主要采用全站仪极坐标测量法，局部放线也可适当采用直角坐标放样法。全站仪的选择和精度指标控制是制约施工测量的因素之一，如本工程中全站仪（精度指标在2＋2ppm）和棱镜，要求能精确测距和极坐标放样乃至进行三维坐标测量，其精度在±3mm。
    1.3.2  内业控制
    测量内业工作是进行一切施工测量的重要前提和保障，尤其对于本工程而言包括施工图纸的准确核对、以不同种方法进行图纸原始数据和推算数据的计算与核对、复核以及资料编制等，为此，利用计算机编程和电子板制图方法进行测量内业工作在本工程中得到了广泛的应用。
    1.3.2  新方法的探讨与改进
    在高精度要求的复杂建筑工程结构施工中，受到现场通视等条件影响，当在控制点的布设和使用率受到限制时，采用GPS进行控制点的随机布设，既可避免由于不通视所带来的困扰，且可免除控制点间联测等工作，从而一步定点，既可确保点位精度，又可节省时间提高工作效率，每定一点时间不超过40min，点位精度可达到±3mm，但使用GPS定点应确保有一个固定点做为永久性控制点用于相对定点。
    2、施工测量技术的应用
    在西北航空中心工程中，除了大范围的斜线，复杂的平面曲线，螺旋曲线也是本工程的重点与难点，以下将分别从平面斜线、二维曲线（旋转餐厅），异形曲线楼梯等结构的测量控制加以探讨。
    2.1  复杂平面斜线的测量控制
    本工程的结构平面为非对称性平面，且无主轴定位线，对测量控制标准要求更高（本工程的内控制标准比国家提高一级），考虑到施工中其他分项工程（如钢筋、模板工程）的相互制约。施测步骤如下：①在1点处架设经纬仪，观测2（2′），旋转90°0′0″之后取3点及4点，满足√3，√4的距离；（此时正南北、正东西控制线已施测出来了）②在3（4）点处架设经纬仪，向内转10°11′（a值）；至此本工程主楼的平面方位控制线均已明确。（说明：原施工组织设计为四角控制点，本人对此作了修改，同时满足分成左右两段施工及测量的要求，为主体的提前竣工抢得了宝贵的时间）
    2.2  旋转餐厅的施工测量控制
    2.2.1  基本特征
    旋转餐厅位于主楼28层顶，且偏西方向，呈半悬挑状态，平面为一半径为6.8m的圆弧图形，内弧半径为6.8 m，外圆弧半径为10m，悬挑3.8m。旋转餐厅有三层，包括设备层、餐厅、水箱间三部分。
    2.2.2  测量控制
    根据施工餐厅与主楼屋面有高低差，故旋转餐厅的测量分为：高程传递与平面控制两大部分。本文着重介绍平面控制测量方法：将仪器架设于2点处，将2、2′线移至标高H1处，再在2′处架仪器，2′2″线即可出来。
    2.3  南裙房
    2.3.1  基本特征
    入口门厅为一半径为35m的弦，在其南方由一空中游泳池。
    2.3.2  测量控制
    主要介绍入口门厅弦的平面定位：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，则：b＝n／m× a，x1＝m＋n＝MR／√a2＋ m2，D1＝b＝R－√a2＋ m2／√a2＋ m2× a。I测量时，知x1即1M，y1即1D，调整为x1，H－y1，此D点即为已知OM、R及CM时的圆弧上的点。此法我们称之为平行移弦法。避免了需要圆心时的测量变通法。
    3、施工测量中计算机技术的应用
    在大型工程的施工测量中，由于结构复杂、计算量大，尤其是对于平面不规则的施工放样与数据计算（包括二维曲线和三维曲线），使用传统的计算方法已不能满足工程的需要。因此，利用计算机程序进行计算也越来越广泛地应用在大量的测量内业计算中，不但计算精确、高效，而且能快速完成复杂、大量的计算，人而大地提高工作效率。
    3.1  曲线放样计算程序
    根据曲线特征要素，为施工放样的方便起见，以一定弧长为等分圆弧起始步长，来实现计算圆弧中间加密点坐标，输入已知数据即可算出该段圆弧中所加密点数和各点在当前坐标系内的坐标值。对于随圆曲线，可以一确定距离为限定界限等分拖延来计算加密点坐标。
    3.2  计算机电子模似制图应用
    施工测量工作中，电子版模拟制图的广泛应用，在处理复杂部位施工上起到了明显的效果，如曲线、不规则斜线、基础开挖边坡控制、汽车坡道三维实体模拟等。除此，应用电子版制图模拟法还可快速求点坐标和量取距离及图形面积、实体体积、图纸校对等。但值得注意的是使用电子版制图应与施工坐标系统相统一，以及与其他方法的正确复核。