大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)精確測(cè)量定位控制技術(shù)在佛山市某醫(yī)院醫(yī)療綜合樓的應(yīng)用

目錄2.1課題的背景與提出 192.2空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù) 192.3空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)在佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓的應(yīng)用 202.3.1佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)的特點(diǎn) 202.3.2佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓工程施工控制測(cè)量 222.3.2.1施工控制點(diǎn)的布設(shè) 232.3.2.2施工控制網(wǎng)的觀測(cè)及精度評(píng)定 262.4關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)施效果與創(chuàng)新 272.4.1關(guān)鍵技術(shù) 272.4.1.1幾何強(qiáng)度高的施工控制網(wǎng)272.4.1.2安全穩(wěn)定的控制點(diǎn)及控制樁272.4.1.3適當(dāng)?shù)拿芏燃巴耆ㄒ?72.4.1.4合理的精度要求 282.4.2實(shí)施效果 292.4.3創(chuàng)新 292大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)精確測(cè)量定位控制技術(shù)2.1課題的背景與提出在工程建設(shè)中，施工測(cè)量是施工各工序中非常重要的組成部分之一。施工測(cè)量是指將圖紙上設(shè)計(jì)好的建筑物（構(gòu)筑物）的平面位置和高程標(biāo)定在實(shí)地上的工作。建筑物的形狀和大?。◣缀翁匦裕┦峭ㄟ^(guò)其軸線特征點(diǎn)在實(shí)地上表示出來(lái)的。因此，軸線點(diǎn)的標(biāo)定是建筑物施工放樣的基礎(chǔ)。目前建筑物（構(gòu)筑物）軸線點(diǎn)的放樣方法主要有：極坐標(biāo)法、直角坐標(biāo)法、前方交會(huì)法和邊長(zhǎng)交會(huì)法。其中，極坐標(biāo)法應(yīng)用極為廣泛；直角坐標(biāo)法主要適用于建筑施工坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與建筑物主軸線平行或垂直時(shí)的情況；前方交會(huì)法又稱(chēng)角度交會(huì)法主要適用于已知兩方向而不便量距時(shí)的情況；邊長(zhǎng)交會(huì)法又稱(chēng)距離交會(huì)法主要適用于便于量距、地勢(shì)平坦、定位點(diǎn)距已知點(diǎn)較近的施工場(chǎng)地的情況。以上四種方法均為二維平面(x、y)的定位測(cè)量技術(shù)，第三維ZH定位通常是通過(guò)高程放樣實(shí)現(xiàn)（即傳統(tǒng)的放樣方式為：平面放樣+高程放樣），是一種2+1維施工放樣測(cè)量技術(shù)。隨著現(xiàn)代建筑施工技術(shù)的發(fā)展，建筑物（構(gòu)筑物）的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)施工測(cè)量技術(shù)和方法要求也越來(lái)越高，急需尋求一種新的放樣方法和技術(shù)，以提高傳統(tǒng)的2+1維放樣技術(shù)，本課題的空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)正是基于此而提出?？臻g坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)是一種真三維施工測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)具有作業(yè)簡(jiǎn)便、精度高、成果可靠等特點(diǎn)。把空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)施工過(guò)程中，不僅可完成常規(guī)測(cè)量工作，而且對(duì)現(xiàn)代復(fù)雜建筑物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和空間定位起到不可替代的作用。2.2空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)就是先建立三維空間坐標(biāo)系，利用測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確觀測(cè)定位信息，通過(guò)計(jì)算獲取待定點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。設(shè)安置儀器的測(cè)站坐標(biāo)為（、、），待定點(diǎn)P的觀測(cè)信息為：水平方向的坐標(biāo)方位角α，鉛垂面內(nèi)的垂直角β和斜距S，通過(guò)觀測(cè)定位點(diǎn)的準(zhǔn)確信息，經(jīng)計(jì)算得出待定點(diǎn)P的空間三維坐標(biāo)，如圖2.1所示。圖2.1空間三維直角坐標(biāo)系2.3空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)在佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓的應(yīng)用2.3.1佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)的特點(diǎn)佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)醫(yī)療綜合大樓）工程占地面積達(dá)13671㎡，大樓東西向總長(zhǎng)152.264m，南北向總長(zhǎng)107.464m，總高達(dá)89.1m。建筑面積114000平方米，地下室2層，地上23層，其中裙樓5層。地下室面積21000㎡，裙樓單層面積8023㎡。南面與親仁路平行，西面與汾江路平行，西南角呈半徑為17.08m、圓心角為109.34度的圓弧形狀；主樓單層面積為2848㎡，平面外形呈夾角為109.34度的“八”字型，開(kāi)口朝向***路與***路交匯處，向南、向西二個(gè)肢端相互對(duì)稱(chēng)，并分別與***路、***路相互垂直。醫(yī)療綜合大樓造型效果、平面示意圖如圖2.2、圖2.3所示。綜合大樓體型復(fù)雜、平面曲線、折線多，軸網(wǎng)復(fù)雜、平面外形極不規(guī)則、空間上分布著高低錯(cuò)落的七個(gè)標(biāo)高層的屋面，加之受場(chǎng)地條件的限制，為測(cè)量工作帶來(lái)極大難度。為了保證軸線投測(cè)的精度，真正做到空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)，課題組提出利用真三維施工測(cè)量技術(shù)，在基礎(chǔ)工程平面控制采用外控引測(cè)法，主體工程平面控制采用內(nèi)控引測(cè)法來(lái)進(jìn)行空間坐標(biāo)精確定位。因醫(yī)療綜合大樓建筑造型復(fù)雜，定位坐標(biāo)系多，相互關(guān)系復(fù)雜，如何精確控制建筑物的內(nèi)外形狀成為關(guān)鍵。而建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜無(wú)法固定測(cè)控點(diǎn)，必須通過(guò)外部測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行引測(cè)，利用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)投放和閉合復(fù)核。圖2.2醫(yī)療綜合大樓造型示意圖圖2.3佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓平面示意圖為保證建筑物測(cè)量工作技術(shù)可靠、方案可行、精度準(zhǔn)確，根據(jù)我國(guó)《工程測(cè)量規(guī)范》（GB－50026-93）的要求，結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)，經(jīng)分析研究，提出了該建筑物施工放樣的主要技術(shù)要求（表2.1）。表2.1建筑物施工放樣的主要技術(shù)要求序號(hào)測(cè)量誤差內(nèi)容中誤差值允許誤差值1測(cè)距相對(duì)中誤差1/200001/100002測(cè)角中誤差5″10″3在測(cè)站上測(cè)定高差差中誤差1mm2mm4根據(jù)起始水平面在在施工水平面面上測(cè)定高差差的中誤差6mm12mm5豎向傳遞軸線點(diǎn)中中誤差4mm8mm按《工程測(cè)量規(guī)范》（GB－50026-93）規(guī)范中提出的限差值（允許誤差）是中誤差的兩倍列出。2.3.2佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓工程施工控制測(cè)量佛山*****院醫(yī)療綜合大樓工程屬于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其形狀極不規(guī)則，軸網(wǎng)關(guān)系復(fù)雜，施工精度要求極高。精確可靠的測(cè)量定位技術(shù)對(duì)于該復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)順利按設(shè)計(jì)圖紙完成施工起到至關(guān)重要的作用。為滿(mǎn)足工程施工精度的要求，工程中應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)量?jī)x器，建立高精度測(cè)量控制網(wǎng)。在現(xiàn)場(chǎng)比較安全穩(wěn)定的地方布設(shè)施工控制樁網(wǎng)，通過(guò)真三維空間坐標(biāo)精確定位控制技術(shù)確定各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置，并加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的復(fù)核控制。工程軸線平面布置圖如圖2.3所示。圖2.3醫(yī)療綜合大樓軸線平面布置圖2.3.2.1施工控制點(diǎn)的布設(shè)1）地下室工程軸線定位(1)控制點(diǎn)及控制線的布置①在地面上設(shè)置1－B交2－1軸的交點(diǎn)O1，門(mén)診樓二層墻上設(shè)置1－B軸的控制點(diǎn)，玻璃樓二層墻上設(shè)置2－1軸控制點(diǎn)，健力寶樓二層墻上設(shè)置3－4軸控制點(diǎn)；②在地面上設(shè)置1－15軸及距1－B軸6.5m的Ⅰ控制線；③在地面上設(shè)置2－K軸及距2－1軸7.5m的Ⅱ控制線；④在地面上設(shè)置3－B軸控制線；⑤在地面上設(shè)置1－1軸及2－A軸控制線?？刂泣c(diǎn)及控制線平面布置如圖2.4所示。圖2.4地下室軸線測(cè)量控制網(wǎng)（2）控制點(diǎn)及控制線的校核①在地面上設(shè)置2－2軸交1－C軸交點(diǎn)O2，門(mén)診樓二層墻上設(shè)置1－C軸的校核控制點(diǎn)，玻璃樓二層墻上設(shè)置2－2軸控制點(diǎn)。②在地面上設(shè)置2－F、1－6、3－E、1－M軸的校核控制線。根據(jù)上述控制點(diǎn)、控制線分別放出1－15、1－B、2－1、2－K、3－4、3－B等控制軸線及控制點(diǎn)O。根據(jù)1－15和1－B軸放出1－1～1－28軸及1－A～1－S軸；根據(jù)2－1和2－K軸放出2－2～2―13軸及2―A～2―T軸；根據(jù)3－4、3－B軸和控制點(diǎn)O放出3－1～3－7軸、3－A～3－R軸及西南角圓弧線。根據(jù)放出的各軸線測(cè)放出建筑物的各種結(jié)構(gòu)尺寸。校核控制點(diǎn)及校核控制線用于放線過(guò)程中對(duì)軸線的校核，避免出現(xiàn)工作失誤及儀器偏差。圖2.52-6層軸線控制網(wǎng)圖2）主體工程軸線定位（1）內(nèi)控網(wǎng)的布設(shè)①因場(chǎng)地狹窄，故在首層樓面上設(shè)置內(nèi)控網(wǎng)，制作內(nèi)控基準(zhǔn)點(diǎn)，用200×200×5鋼板制作，鋼板埋設(shè)固定在樓板面上，再用鋼劃針刻出十字線作為基準(zhǔn)點(diǎn)。②控制點(diǎn)設(shè)置位置：7~屋面層主樓使用A、B、C、D、E、F、G、H控制點(diǎn)，2~6層使用A1、B1、B、C、E、E1、F、G、G1、H1控制點(diǎn)，平面各控制點(diǎn)平面位置見(jiàn)圖2.5。③校核控制點(diǎn)設(shè)置位置：7~屋面層主樓使用1、2、3、4校核控制點(diǎn)，校核控制點(diǎn)的平面位置詳見(jiàn)圖2.5；2~6層使用1、2、5校核控制點(diǎn)，校核控制點(diǎn)的平面位置詳見(jiàn)圖2.6。圖2.67~屋面層軸線測(cè)控網(wǎng)④校核控制點(diǎn)的使用：利用校核控制點(diǎn)與控制點(diǎn)連線形成各方向的校核控制線，用于放線過(guò)程中對(duì)軸線的校核，避免出現(xiàn)工作失誤及儀器偏差。⑤留置測(cè)量口：各層樓面的內(nèi)控基準(zhǔn)點(diǎn)正上方相應(yīng)位置預(yù)留一個(gè)200×200孔洞（激光束通孔）。⑥使用工具：GTS-225全站儀，目的是校核控制軸線、標(biāo)志樁、投測(cè)縱軸及橫軸等各軸線的控制線、對(duì)邊、角值進(jìn)行校測(cè)。（2）軸線投測(cè)方法①將激光鉛直儀架設(shè)在首層樓面板面的內(nèi)控制點(diǎn)上，接收靶放在投測(cè)樓層的相應(yīng)預(yù)留洞面，將最小光斑的激光束投到接收靶的“十”字交叉點(diǎn)處。將檢定合格的全站儀架設(shè)在接收靶上，按基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)中，依次投測(cè)、校核各軸線控制網(wǎng)，然后由施工放線組測(cè)定出建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸線。②將檢定合格的全站儀架設(shè)在接收靶上，按基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)中，依次投測(cè)軸線控制網(wǎng)。7~屋面層主樓：根據(jù)A、B、C點(diǎn)放出2－4~2－B軸及2－K~2－Q軸的控制線；根據(jù)C、D、E、F點(diǎn)放出3－1~3－7軸及3－K~3－R軸的控制線；根據(jù)C、G、H點(diǎn)放出1－10~1－20軸及1－D~1－S軸的控制線。各控制線詳見(jiàn)圖2.6。2~6層：根據(jù)A1、B1、B、C點(diǎn)放出2－1~2－13軸及2－A~2－T軸的控制線；根據(jù)E、E1、F點(diǎn)放出3－1~3－7軸及3－A~3－R軸的控制線；根據(jù)C、G、G1、H1點(diǎn)放出1－1~1－20軸及1－A~1－S軸的控制線。3）高程測(cè)量將市測(cè)繪處測(cè)定的絕對(duì)標(biāo)高“＋3.000m”引測(cè)到大樓對(duì)面親仁路和汾江路旁的已有建筑物的墻壁上。每間隔一定時(shí)間聯(lián)測(cè)一次，特別是土方開(kāi)挖至地下室施工階段應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)密度，以作互相檢驗(yàn)校核。對(duì)檢測(cè)后的數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析，以保證水準(zhǔn)點(diǎn)使用的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)建筑物的高程依據(jù)上述基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行引測(cè)。在引測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的過(guò)程中進(jìn)行閉合驗(yàn)算，最后平差。然后在建筑物的主要位置標(biāo)注紅色油漆的“▼”標(biāo)記作為建筑標(biāo)高，一般取樓板上＋0.500ｍ為高程點(diǎn)的建筑標(biāo)高。每層的墻、柱模板和該層頂架拆除后，采用水準(zhǔn)儀和水平尺在墻、柱上測(cè)彈出該樓層＋0.500m的標(biāo)高墨線。各層標(biāo)高利用紅“▼”標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，用檢定合格的鋼尺向上傳遞，并用紅“▼”作好標(biāo)記，然后使用S2水準(zhǔn)儀往返檢測(cè)合格后（誤差﹤2mm）作為該層高程的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。各施工放線組依此為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，各自用水準(zhǔn)儀投測(cè)出各需要點(diǎn)（如梁、柱、墻等）的標(biāo)高，并用黃油漆畫(huà)“▼”標(biāo)注，以備測(cè)量組驗(yàn)收，驗(yàn)收合格之后，各施工放線班組用檢定合格的鋼尺向上引測(cè)出各梁、柱、墻的標(biāo)高，并畫(huà)黃色“▼”標(biāo)注。2.3.2.2施工控制網(wǎng)的觀測(cè)及精度評(píng)定（1）施工控制網(wǎng)平面觀測(cè)施工控制網(wǎng)平面觀測(cè)信息按四等平面控制觀測(cè)，形成大地四邊形，實(shí)測(cè)值必須完全滿(mǎn)足控制要求。（2）觀測(cè)值的平差計(jì)算和坐標(biāo)成果對(duì)觀測(cè)信息進(jìn)行大地四邊形典型圖形全展系數(shù)法的嚴(yán)密平差。大地四邊形平差后誤差滿(mǎn)足控制要求。（3）施工控制網(wǎng)的高程控制測(cè)量在施工控制網(wǎng)上做高程點(diǎn)的標(biāo)志，標(biāo)志頂打磨成半球形，以構(gòu)成高程施工控制網(wǎng)，然后用精密水準(zhǔn)儀，按二等水準(zhǔn)觀測(cè)方法觀測(cè)。實(shí)測(cè)值滿(mǎn)足二等水準(zhǔn)的觀測(cè)要求。2.4關(guān)鍵技術(shù)、實(shí)施效果與創(chuàng)新2.4.1關(guān)鍵技術(shù)施工控制網(wǎng)對(duì)施工測(cè)量作業(yè)至關(guān)重要，施工控制網(wǎng)選取的好壞直接影響放樣的精度和要求，從而影響整個(gè)建筑物的施工。.1幾何強(qiáng)度高的施工控制網(wǎng)空間坐標(biāo)施工控制網(wǎng)的幾何形狀對(duì)控制網(wǎng)的精度影響重大，在施工控制測(cè)量中應(yīng)該選擇幾何強(qiáng)度好的圖形。佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓采用的網(wǎng)形為大地四邊形，其幾何強(qiáng)度較高，完全能夠滿(mǎn)足本課題中網(wǎng)形布設(shè)要求。.2安全穩(wěn)定的控制點(diǎn)及控制樁空間坐標(biāo)施工控制網(wǎng)中點(diǎn)(外控點(diǎn))直接用來(lái)控制軸線點(diǎn)位的放樣，而施工過(guò)程周期較長(zhǎng)，外控點(diǎn)容易受到施工、地質(zhì)條件變化等因素影響，產(chǎn)生外點(diǎn)位位置發(fā)生平移或沉降等不規(guī)則變化，因此對(duì)點(diǎn)位的穩(wěn)定性要求很高。此外，控制點(diǎn)應(yīng)該選在地質(zhì)條件較好的地方，對(duì)控制樁的制作也有要求，因現(xiàn)場(chǎng)為回填土，為保證控制樁的穩(wěn)定性，布設(shè)的樁為1000mm×1000mm的砼樁，并打下三根長(zhǎng)的鋼管，然后在面上綁扎鋼筋。佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓將外控點(diǎn)設(shè)置在已有的建筑物上，外控點(diǎn)安全穩(wěn)定，不受施工及其它因素的影響，同時(shí)對(duì)控制樁的制作也很好地滿(mǎn)足了穩(wěn)定性的要求。.3適當(dāng)?shù)拿芏燃巴耆ㄒ曈捎诮ㄖ锲矫鎻?fù)雜，各個(gè)部分施工進(jìn)度不一，這樣在施工過(guò)程中極有可能造成因外控點(diǎn)密度分布不恰當(dāng)而使放樣點(diǎn)位無(wú)法使用已知控制點(diǎn)，或因施工原因造成不能通視，所以在佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓工程布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)及專(zhuān)項(xiàng)的作業(yè)方案，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在不同區(qū)域合理布設(shè)控制點(diǎn)，尤其是在可能因施工造成無(wú)法通視的地方，適當(dāng)增加了控制點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量，保證了施工順利進(jìn)行。.4合理的精度要求建筑物的建筑限差是指建筑物竣工后實(shí)際位置相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的極限偏差，設(shè)其為，并認(rèn)為它是建筑物放樣點(diǎn)偏離其設(shè)計(jì)位置的容許誤差的兩倍，即一般容許誤差為兩倍點(diǎn)位中誤差，即總的來(lái)說(shuō)，點(diǎn)位中誤差主要由測(cè)量誤差、設(shè)計(jì)工藝計(jì)算誤差以及建筑安裝誤差組成，設(shè)這些誤差相互獨(dú)立，則有：在設(shè)計(jì)中通常給出建筑物的容許誤差值。上述誤差之間的比例關(guān)系應(yīng)根據(jù)不同建筑物的結(jié)構(gòu)特征確定?？紤]到目前的測(cè)量技術(shù)水平和測(cè)量精度較高，測(cè)量誤差對(duì)總誤差的影響可采用忽略不計(jì)的原則處理，一般取等于、或，故有：=或=或=又包括控制測(cè)量的誤差和放樣角度、距離或點(diǎn)位的放樣誤差。即有與之間的關(guān)系可按忽略不計(jì)原則或等影響原則根據(jù)不同情況處理。正確制定放樣的容許誤差十分重要，限差過(guò)寬，可能影響工程質(zhì)量，反之則浪費(fèi)人力、物力和時(shí)間，而與現(xiàn)代化施工安裝的速度不相適應(yīng)。佛山市*****院醫(yī)療綜合大樓空間施工控制網(wǎng)就是在考慮了上述原理的情況下布設(shè)的，其空間施工控制網(wǎng)的精度達(dá)到了建筑施工測(cè)量的要求,其中δx=δy＝5.6mmδh=10mm。2.4.2實(shí)施效果在醫(yī)療綜合大樓砼框架施工和安裝中，測(cè)量基準(zhǔn)傳遞和軸線、垂直度、高程控制是建筑物施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一。為了保證工程質(zhì)量和施工工期要求，提高測(cè)量定位工效