工程測量方案.doc

工程測量方案國家大劇院工程是一個標(biāo)志性建筑。該工程占地面積較大、基礎(chǔ)較深，較大跨度鋼結(jié)構(gòu)殼體安裝，以及考慮到該建筑及毗鄰建筑的重要性，從面使該工程的測量工作較其它工程尤為重要。采用常規(guī)測量方法，無法完全有效的保證施工測量的精度，因此在該工程中我們不僅要采用常規(guī)的測量儀器和方法，更要大膽采用新技術(shù)、新設(shè)備。在鋼結(jié)構(gòu)安裝測量及沉降變形測量方面采用了較為先進(jìn)的測量儀器，并將三維工業(yè)測量技術(shù)和近景攝影測量等技術(shù)應(yīng)用到該工程。第一節(jié) 工程施工測量一、平面控制網(wǎng)測設(shè) 場區(qū)平面控制網(wǎng)布設(shè)原則 1. 平面控制應(yīng)先從整體考慮，遵循先整體、后局部，高精度控制低精度的原則；2. 布設(shè)平面控制網(wǎng)形首先根據(jù)設(shè)計總平面圖，現(xiàn)場施工平面布置圖；3.選點應(yīng)選在通視條件良好、安全、易保護的地方；4.樁位必須用混凝土保護，需要時用鋼管進(jìn)行圍護，并用紅油漆作好測量標(biāo)記； 場區(qū)平面控制網(wǎng)的布設(shè)及復(fù)測由于該工程占地面積較大，根據(jù)總平面圖利用Leica TCA2003全站儀(測角0.5”，測距1+1PPM)，從高級起算點在場區(qū)布測一條閉合或附合導(dǎo)線，然后采用極坐標(biāo)法，定出建筑物縱橫兩條主軸線，經(jīng)角度、距離校測符合點位限差要求后，作為主場區(qū)首級平面控制網(wǎng)（圖1）。 主場區(qū)南北兩側(cè)地下室的平面控制應(yīng)與主場區(qū)首級平面控制同時進(jìn)行，并要進(jìn)行相互校核。場區(qū)平面控制網(wǎng)的精度等級根據(jù)工程測量規(guī)范要求，控制網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)必須符合表1的規(guī)定。 表1 等 級測角中誤差( )邊長相對中誤差一 級51/30000建筑物的平面控制網(wǎng)首級控制網(wǎng)布設(shè)完成后，建立建筑物平面矩形控制網(wǎng)（圖2）。建筑物平面矩形控制網(wǎng)懸掛于首級平面控制網(wǎng)上。 圖1 場區(qū)首級平面控制 圖2 場區(qū)平面軸線控制三、高程控制網(wǎng)建立高程控制網(wǎng)的布設(shè)原則1、為保證建筑物豎向施工的精度要求，在場區(qū)內(nèi)建立高程控制網(wǎng)。高程控制的建立是根據(jù)甲方提供的場區(qū)水準(zhǔn)基點（至少應(yīng)提供三個），采用Zeiss DINI10電子水準(zhǔn)儀（精度0.3mm/km往返測）對所提供的水準(zhǔn)基點進(jìn)行復(fù)測檢查，校測合格后，測設(shè)一條附合水準(zhǔn)路線，聯(lián)測場區(qū)平面控制點，以此作為保證施工豎向精度控制的首要條件。2. 高程控制網(wǎng)的精度，不低于三等水準(zhǔn)的精度。3. 在布設(shè)附合水準(zhǔn)路線前，結(jié)合場區(qū)情況，在場區(qū)與甲方所提供的水準(zhǔn)基點間埋設(shè)半永久性高程點，埋設(shè)3-6個月后，再進(jìn)行聯(lián)測，測出場區(qū)半永久性點的高程，該點也可作為以后沉降觀測的基準(zhǔn)點。4. 場區(qū)內(nèi)至少應(yīng)有三個水準(zhǔn)點，水準(zhǔn)點的間距應(yīng)小于1公里，距離建筑物應(yīng)大于25米，距離回土邊線應(yīng)不小于15米。 2. 水準(zhǔn)測量應(yīng)符合下列規(guī)定： (1)、水準(zhǔn)線路應(yīng)按附合路線和環(huán)形閉合差計算，每千米水準(zhǔn)測量高差全中誤差，按下式計算： MW = 式中MW-高差全中誤差(mm)： W-閉合差(mm)： L -相應(yīng)線路長度： N-附合或閉合路線環(huán)的個數(shù)。 （2）國家二等水準(zhǔn)測量要求 四、0.00以下施工測量 軸線控制樁的校測 1. 在建筑物基礎(chǔ)施工過程中，對軸線控制樁每半月復(fù)測一次，以防樁位位移，而影響到正常施工及工程施測的精度要求。 2. 采用測量精度2”級、測距精度2mm+3ppm的全站儀，根據(jù)首級控制進(jìn)行校測。校測無誤后，再根據(jù)軸線控制網(wǎng)對其承重的樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，符合樁基礎(chǔ)施工規(guī)范要求后方可進(jìn)行下步工作，否則應(yīng)將檢測結(jié)果報有關(guān)技術(shù)部門及監(jiān)理單位。軸線投測方法 1. 首先依據(jù)場區(qū)平面軸線控制樁和基礎(chǔ)開挖平面圖，測放出基槽開挖上口線及下口線，并用白石灰撒出。當(dāng)基槽開挖到接近槽底設(shè)計標(biāo)高時，用經(jīng)緯儀分別投測出基槽邊線和集水坑控制軸線，并打控制樁指導(dǎo)開挖。 2. 待墊層、底板打好后，根據(jù)基坑邊上的軸線控制樁，將T2經(jīng)緯儀架設(shè)在控制樁位上，經(jīng)對中、整平后、后視同一方向樁(軸線標(biāo)志)，將所需的軸線投測到施工的平面層上，在同一層上投測的縱、橫軸線不得少于2條，以此作角度、距離的校核。一經(jīng)校核無誤后，方可在該平面上放出其它相應(yīng)的設(shè)計軸線及細(xì)部線。并彈墨線標(biāo)明作為支模板的依據(jù)。模板支好后，應(yīng)用兩經(jīng)緯儀架設(shè)在兩條相互垂直的軸線上檢查上口的位置。在各樓層的軸線投測過程中，上下層的軸線豎向垂直偏移不得超過4mm。 對電梯井位的平面控制，在測量放線中是一個該注意的問題，在電梯井位附近設(shè)置縱、橫控制軸線各一條, 確保電梯井平面位置的正確性。施工放樣技術(shù)要求如下表4：表4建筑物結(jié)構(gòu)特征測距相對中誤差測角中誤差()測站測定高差中誤差(mm)起始與施工測定高程中誤差豎向傳遞軸線點中誤差(mm)鋼混結(jié)構(gòu)1/20000516mm4 3. 該工程-20.00米以下的基礎(chǔ)施工采用經(jīng)緯儀方向線交會法來傳遞軸線、引測投點誤差不應(yīng)超過3mm，軸線間誤差不應(yīng)超過2mm。-20.00米以上，可采用軸線交會法或內(nèi)控法。在-20.00米層適當(dāng)?shù)钠矫嫖恢脺y設(shè)軸線控制點（圖3），作為該平面層以上層面軸線控制的依據(jù)。采用激光準(zhǔn)直儀向上傳遞軸線平面位置。 4. 內(nèi)控法軸線投測 20.000米層驗收后，應(yīng)將控制軸線引測至建筑物內(nèi)。根據(jù)施工前布設(shè)的控制網(wǎng)基準(zhǔn)點及施工過程中流水段的劃分，在各建筑物內(nèi)做內(nèi)控點（每一流水段至少2-3個內(nèi)控基準(zhǔn)點），埋設(shè)在首層相應(yīng)偏離軸線1米的位置?；鶞?zhǔn)點的埋設(shè)采用10cm10cm鋼板，鋼針刻劃十字線，鋼板通過錨固筋與首層樓面鋼筋焊牢，作為豎向軸線投測的基準(zhǔn)點。基準(zhǔn)點周圍嚴(yán)禁堆放雜物，向上各層在相應(yīng)位置留出預(yù)留洞(15cm15cm) 。圖3 內(nèi)控法基準(zhǔn)點埋設(shè) 豎向投測前，應(yīng)對鋼板基準(zhǔn)點控制網(wǎng)進(jìn)行校測，校測精度不宜低于建筑物平面控制網(wǎng)的精度，以確保軸線豎向傳遞精度。軸線豎向投測的允許誤差：高 度(m)允許誤差(mm)每 層3H30m530mH60m10軸線控制點的投測，采用激光準(zhǔn)直儀，先在底層基點處架設(shè)激光準(zhǔn)直儀，調(diào)校到準(zhǔn)直狀態(tài)后，打開激光電源，就會發(fā)射和該點鉛垂的可見光束。然后在樓板開口處用接收靶接收。通過無線對講機調(diào)?？梢姽夤獍咧睆?，達(dá)到最佳狀態(tài)時，通知觀測人員逆時針旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)直儀，這樣在接收靶處就可見到一個同心圓（光環(huán)），取其圓心作為向上的投測點，并將接收靶固定。同樣的辦法投測下一個點，保證每一施工段至少2-3個點，作為角度及距離校核的依據(jù)?？刂戚S線投測至施工層后，應(yīng)組成閉合圖形，且間距不得大于所用鋼尺長度。施工層放線時，應(yīng)先在結(jié)構(gòu)平面上校核投測軸線，閉合后再測設(shè)細(xì)部軸線。 5. 在施工過程中，每當(dāng)施工平面測量工作完成后，進(jìn)入豎向施工，在施工中，每當(dāng)柱澆筑成形拆掉模板后，應(yīng)在柱側(cè)平面投測出相應(yīng)的軸線，并在墻柱側(cè)面抄測出建筑1米線或結(jié)構(gòu)1米線。(1米線相對于每層樓板設(shè)計標(biāo)高而定)，以供下道工序的使用。 6. 當(dāng)每一層平面或每段軸線測設(shè)完后，必須進(jìn)行自檢、自檢合格后及時填寫報驗單，報送報驗單必須寫明層數(shù)、部位、報驗內(nèi)容并附一份報驗內(nèi)容的測量成果表，以便能及時驗證各軸線的正確程度狀況。 基礎(chǔ)驗線時，允許偏差如下： L 30 m 允許偏差5 mm 0.00以下結(jié)構(gòu)施工中的標(biāo)高控制 1. 高程控制點的聯(lián)測 在向基坑內(nèi)引測標(biāo)高時，首先聯(lián)測高程控制網(wǎng)點，以判斷場區(qū)內(nèi)水準(zhǔn)點是否被碰動，經(jīng)聯(lián)測確認(rèn)無誤后，方可向基坑內(nèi)引測所需的標(biāo)高。 2. 0.00以下標(biāo)高的施測 為保證豎向控制的精度要求，對每層所需的標(biāo)高基準(zhǔn)點，必須正確測設(shè)，在同一平面層上所引測的高程點，不得少于三個。并作相互校核，校核后三點的較差不得超過3mm，取平均值作為該平面施工中標(biāo)高的基準(zhǔn)點，基準(zhǔn)點應(yīng)標(biāo)在塔吊或護坡樁的立面位置，根據(jù)基坑情況。設(shè)置在護坡樁側(cè)面，所標(biāo)部位，應(yīng)先用水泥砂漿抹成一個豎平面，在該豎平面上測設(shè)定施工用基準(zhǔn)標(biāo)高點，用紅色三角作標(biāo)志，并標(biāo)明絕對高程和相對標(biāo)高，便施工中使用。 3. 待模板支好檢查無誤后，用水準(zhǔn)儀在模板內(nèi)壁定出基礎(chǔ)面設(shè)計標(biāo)高線。柝模后，抄測結(jié)構(gòu)1米線，在此基礎(chǔ)上，用鋼尺作為向上傳遞標(biāo)高的工具。五、0.00以上施工測量平面控制測量對于局部層的建筑物0.00以上的軸線傳遞，采用經(jīng)緯儀方向交會法(外控法)，對于不能采用經(jīng)緯儀方向交會法的層面應(yīng)采用內(nèi)控法。在建筑物-20.000米內(nèi)測設(shè)軸線控制點上架設(shè)激光指向儀，向上傳遞軸線平面位置。支立模板時的測量1. 1. 中心線及標(biāo)高的測設(shè)拆模后，根據(jù)軸線控制點將中心線測設(shè)在靠近柱底的基礎(chǔ)面上，并在露出的鋼筋上測設(shè)標(biāo)高點，供支立柱子模板時定位及定標(biāo)高使用。2. 2. 柱子垂直度檢測柱身模板支好后，先在柱子模板上端標(biāo)出柱中心點，與柱下端的中心點相連并彈出墨線。將兩臺經(jīng)緯儀架設(shè)在兩條相互垂直的軸線上，對柱子的垂直度進(jìn)行檢查校正或用垂球法。3. 3. 柱頂及平臺模板抄平 柱子模板校正好后，選擇不同行列的2-3根柱子，從柱子下面已測設(shè)好的1米線標(biāo)高點，用鋼尺沿柱身向上量距，引測2-3個相同的標(biāo)高點于柱子上端模板上。在平臺上置水準(zhǔn)儀，以引測上來的任一標(biāo)高點作為后視，施測各柱頂模板標(biāo)高，并閉合于另一點作為校核。高程的傳遞在第一層的柱子和平臺澆筑好后，從柱子下面的已有標(biāo)高點（通常是1米線）向上用鋼尺沿柱身量距。 1. 標(biāo)高的豎向傳遞，應(yīng)用鋼尺從首層起始高程點豎直量取，當(dāng)傳遞高度超過鋼尺長度時，應(yīng)另設(shè)一道標(biāo)高起始線，鋼尺需加拉力、尺長、溫度三差改正。 2. 每棟建筑物應(yīng)由三處（選擇三個內(nèi)控點）分別向上傳遞，標(biāo)高的允許誤差見下表：高 度 (m)允許誤差(mm)每 層3H30m5 3. 施工層抄平之前，應(yīng)先校測首層傳遞上來的三個標(biāo)高點，當(dāng)較差小于3mm時，以其平均點引測水平線。抄平時，應(yīng)盡量將水準(zhǔn)儀安置在測點范圍的中心位置，并進(jìn)行一次精密定平，水平線標(biāo)高的允許誤差為3mm。第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)安裝測量 國家大劇院巨大的橢圓形殼體安裝測量是一項非常重要的測量工作，如何采用先進(jìn)的測量技術(shù)將整個殼體按照設(shè)計圖紙準(zhǔn)確無誤地安裝就位，將直接關(guān)系到工程的進(jìn)度和質(zhì)量。 在殼體安裝測量前應(yīng)建立較高精度的安裝測量控制網(wǎng)（一級建筑控制網(wǎng)）。要求測角中誤差5，邊長相對中誤差1/30000。以下分別介紹地腳螺栓的埋設(shè)及肋梁安裝測量。一、地腳螺栓的埋設(shè) (1) 平面位置測量 測定平面位置時，將兩臺經(jīng)緯儀架設(shè)縱橫軸線控制基準(zhǔn)點上,后視同一軸線對應(yīng)的控制基準(zhǔn)點，將軸線投測到與地腳螺栓定位板面同高度的木方子上并用紅色三角標(biāo)記,將其與定位板上縱橫柱定位軸線比較，根據(jù)偏差情況，調(diào)整定位板,使得定位板的縱橫軸線與兩臺經(jīng)緯儀投測的軸線完全重合為止，定位板的縱、橫軸線允許誤差為0.3mm。在灌注基礎(chǔ)混凝土前，檢查定位板上的縱橫軸線,與設(shè)計位置的允許誤差為0.3mm。相鄰柱中心間距測量誤差為1mm,第一根鋼柱至第n根鋼柱間距的測量允許誤差為mm，量距時，采用一級鋼尺并加上尺長、溫度、垂曲三項改正。在混凝土澆筑完后初凝前，應(yīng)檢測定位板上的中心線，如發(fā)現(xiàn)偏差，應(yīng)即刻校正，直至符合精度要求為止。 (2 ) 地腳螺栓標(biāo)高測量方法 地腳螺栓標(biāo)高測量采用DS1 水準(zhǔn)儀從高程控制點直接引測到輔助安裝的木方子上，用紅油漆作好標(biāo)記，根據(jù)引測的標(biāo)高點，調(diào)整定位板的高度到設(shè)計位置，標(biāo)高測量的允許誤差為1mm。二、肋梁安裝測量 對于肋梁的拼裝及安裝測量，我們擬采用以下兩種方案中的一種。當(dāng)然我們也考慮到采用近景攝影測量的方法，但這種方法后處理時間較長，不能完全實時進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的處理。（當(dāng)然，攝影測量技術(shù)用于殼體的變形監(jiān)測也未嘗不可）。 方案一 全站儀三維測量 1、 1、坐標(biāo)系的建立如圖所示，在待測物方任取A、B兩點，將其在水平面（取儀器三軸交點處的水平面）內(nèi)投影點的聯(lián)線為X軸方向，儀器中心為坐標(biāo)原點，過原點在水平面面內(nèi)垂直于X軸的方向為Y軸，垂直于XY平面的軸為Z軸，構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。 b測量原理 全站型電子速測儀（簡稱全站儀）是具有測距、測角能力的先進(jìn)儀器，因此根據(jù)極坐標(biāo)法測定物點的三維坐標(biāo)為全站儀三維測量系統(tǒng)提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障。 設(shè)在O點的全站儀測得A、B兩點的距離分別為SA、SB，天頂角為VA、VB，水平角為A、B，由圖4-1可得A、B兩點在O-XYZ坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為： 式中、為OA方向與Y軸之間的夾角由于A、B兩點的水平投影在X軸方向上，則有YA=YB，即: 由此可求得 由上式可以看出，值取決于儀器中心及選取的A、B兩點的位置關(guān)系，解求的工作也即完成了全站儀三維測量系統(tǒng)的定向。對于物方空間的任意點P在上述坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為： 式中、SP為P點的斜距，VP為P點的天頂角，為P點的水平度盤讀數(shù)，其余符號同前。 在國家大劇院肋脊梁安裝測量過程中，三維測量坐標(biāo)系的選擇需根據(jù)安裝現(xiàn)場平面布置圖具體確定，由于場區(qū)原有場區(qū)平面控制網(wǎng)不能完全滿足肋梁安裝測量精度的要求，因此必須建立精度較高的安裝測量控制網(wǎng)。 2、測量精度分析 分析全站儀三維測量系統(tǒng)的點位精度，主要有以下三個方面的因素：儀器的系統(tǒng)誤差、儀器的偶然誤差、反射裝置（目標(biāo)）誤差。這里主要分析前兩者對點位精度的影響。根據(jù)誤差傳播定律可得： 式中，mS為P點距離測量中誤差； mV為P點天頂角測量中誤差； mH為水平角測量中誤差； m為定向時確定角的中誤差3、肋梁安裝校正安裝測量前，在肋梁的節(jié)點位置粘貼Leica TCA2003儀器專用反射標(biāo)志，并根據(jù)設(shè)計的形狀及其方程計算該標(biāo)志中心點的三維坐標(biāo)。然后根據(jù)三維測量系統(tǒng)測量原理利用Leica TPCA2003工業(yè)測量全站儀（內(nèi)置測量程序），測量所安裝肋梁測量標(biāo)志中心的實際三維坐標(biāo)（x y z），利用實時處理軟件計算實測值與設(shè)計值的差值，實時指揮肋梁的安裝測量。在內(nèi)業(yè)利用外業(yè)所采集到的數(shù)據(jù)在所編程序環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理并成圖，打印有關(guān)資料上報有關(guān)部門。方案二 電子經(jīng)緯儀三維測量 在國家大劇院工程中，肋梁的安裝校正測量亦可采用電子經(jīng)緯儀三維工業(yè)測量系統(tǒng)。針對該工程，我們采用Leica TM5100A自動準(zhǔn)直精密電動經(jīng)緯儀和TCA2003自動跟蹤精密全站儀為傳感器，利用數(shù)據(jù)通訊設(shè)備將兩臺儀器的觀測數(shù)據(jù)傳送給與之相連的計算機，并根據(jù)相應(yīng)的軟件對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實時獲得肋梁標(biāo)志點位的空間位置和肋梁的幾何形狀。 電子經(jīng)緯儀工業(yè)測量系統(tǒng)根據(jù)實際的工作環(huán)境及設(shè)備配置情況可分為聯(lián)機系統(tǒng)（實時系統(tǒng)）和脫機系統(tǒng)（非實時系統(tǒng)）。在國家大劇院工程中，由于安裝測量的實時性，應(yīng)采用聯(lián)機系統(tǒng)進(jìn)行測量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。TM5100A電動經(jīng)緯儀多通道數(shù)據(jù)接口微機或便攜機打印機TCA2003全站儀 聯(lián)機三維工業(yè)測量系統(tǒng)系統(tǒng)測量坐標(biāo)系 1、系統(tǒng)的測量原理 該系統(tǒng)是由兩臺電子經(jīng)緯儀（