国贸三期测量方案.doc

【国贸三期工程】 【施工测量方案】
目 录
前言┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
1. 施工测量控制网的建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1 1.1 平面控制网的建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
1.1.1 平面控制网的建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄1
1.1.2 内控点的竖向投测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
1.2 高程控制网的建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
1.2.1 高程控制网的建立┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
1.2.2 标高的竖向传递┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
2. 地脚螺栓埋设┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3. 钢结构垂直度的测量校正┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3.1 全站仪实时测量系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3.1.1 基本原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3.1.2 硬件构成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3.1.3 RS30N反光常数测定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4
3.1.4 外业数据采集及现场纠偏┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
3.1.5 内业数据处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
3.1.6 利弊分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
4. 钢结构标高控制测量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
5. 预埋件的测量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5
6. 核心筒模板控制测量┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
7. 测量卡具的采用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
8. 变形观测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
8.1 沉降观测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
8.1.1 沉降观测方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
8.1.2 沉降观测点布设┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7
8.1.3 观测周期的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
8.2 倾斜观测┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
9. 新设备、新技术、新工艺的应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
9.1 新设备┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
9.2 新技术、新工艺┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
9.2.1 全站仪实时测量系统┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
9.2.2 沉降观测内外业一体化┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
10. 钢结构安装误差分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9
11. 本工程钢结构测量校正工艺流程与质量保证体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9
11.1 钢结构测量校正工艺流程图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
11.2 质量保证体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
12. 对业主及设计单位的建议┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
前言：
国贸三期是一座高达330米的超高层钢结构工程，该工程造型新颖、美观，结构复杂，对工程施工提出特殊的要求。对于超高层钢结构工程来说，“测量”是一项专业性较强且又非常重要的工作，测量精度的高低直接影响到工程质量的好坏，是衡量钢结构工程质量的重要指标。下面着重对该工程将采用的测量工艺及如何解决施工过程中可能出现的测量技术难题作一简要阐述。
1. 施工测量控制网的建立
1.1 平面控制网的建立
1.1.1 平面控制网的建立
首先依据总平面图及测绘提供的测量控制点，利用Topcon 601全站仪测设一条一级附合导线（精度指标如表1）；然后根据楼层平面图、导线点坐标，采用极坐标法、直角坐标法、方向线法相结合，运用全站仪依次放样出该工程的纵横主控轴线，并做相应标记，于是就得到了一个建筑方格网即该工程的首级平面控制网（精度要求如表2）。

表1 一级导线主要技术指标
等级
边长（m）
测角中误差（″）
边长相对中误差
一级
50-200
5
1/40000

表2 建筑平面控制网主要技术指标
等级
范围
测角中误差（″）
边长相对中误差
方位角闭合差（″）
一级
钢结构
建筑
5
1/24000
10

待首层楼面施工完毕，根据首级平面控制网布设首层内控点（如附图1），其中K1—K4组成的控制网为主体钢结构的平面控制网，K5—K8组成的控制网为核心筒部位的平面控制网。它们是以上各楼层测量工作的基准。

附图1：

1.1.2 内控点的竖向投测
将徕卡天顶仪（精度1/200000）架设在首层内控点上，调整到准直状态，发射激光束，并在待施楼层用激光接收把接收，调整光斑到最佳状态，慢慢旋转铅直仪（0，90，180，270，360），便在接收把上得到一个激光圆，该圆心即为该内控点的接收点（精度要求：激光点的直径小于1mm，激光圆的直径小于3mm）。按以上步骤依次投测其他内控点，对接收点组成的控制网进行角度、距离闭合测量，经平差计算，满足表2的精度要求后，即作为该楼层的平面控制网及细部放线的依据。
由于该工程高达330米，为了减少天顶仪投点误差，因此我们决定每100米做一次转点。
1.2 高程控制网的建立
1.2.1 高程控制网的建立
根据国家标准《工程测量规范》，在施工现场外预先合理埋设三个半永久性高程基准点BM1—BM3（埋设方法如图2），待其稳定后根据国家城市水准点，用zess DIN100电子水准仪，测设一条二等附合水准路线，从而测得BM1—BM3的高程。BM1—BM3组成了该工程的高程控制网，无论是沉降观测还是施工过程中的标高控制都应以其为基准。

附图2：

1.2.2 标高的竖向传递
根据高程控制网，在首层核心筒的外墙面上均匀引测四个标高基准点，作为以上各楼层标高传递的基准点。
如图3所示，用两台S3水准仪，配合50米钢尺，通过公式（1）进行计算，把首各标高基准点传递到各施工楼层（每楼层至少三个），并对其进行闭合检查，闭合差小于2mm时，取其平均值作为该楼层的标高测量基准点。考虑到钢尺的长度，每40m应在相应楼层作一次转点。
附图3：

2. 地脚螺栓埋设
根据首级平面控制网放样各钢柱的“+”字中心线，依此调整地脚螺栓使其满足精度要求（1mm）并焊牢。在砼浇筑过程中应实时监控并纠偏。砼浇筑完毕，再次放样“+”字中心线、检测螺栓偏差并上报主管部门。
3. 钢结构垂直度的测量校正
钢柱的测量校正由安装过程中的测量校正、螺栓经拧后检测及焊接后偏差测量三部分组成，而每部分又包括就位偏差、柱顶轴线偏差及自身垂直度三项内容。
3.1 全站仪实时测量系统
经典的经纬仪“+”钢尺测量法，是目前钢结构测量校正所采用的普遍方法，其原理简单、直观，容易被大多数人所接受，但细部放线工作较多，工作量较大，对现场的通视条件要求较高，不仅耗费大量的人力、物力，而且效率较低。在高新技术日益发展的今天，全站仪和计算机得到了广泛的应用，运用接口技术使二者相连，建立一套完整的全站仪实时测绘系统，对钢柱进行测量校正是我们一直在探索的新课题。在上海浦东国际金融大厦工程施工期间，我公司研制并实施了该系统，取得了较为理想的效果。下面将着重介绍该系统的开发和应用情况。
3.1.1 基本原理
根据工程特点和平面图的具体情况，以轴线为基准建立一个施工测量坐标系；计算各柱中心和控制点在该坐标系下的理论坐标，运用极坐标原理对钢柱进行测量校正。
3.1.2 硬件构成
1) 数据采集器为SokkiA Set2B全站仪；
2) SokkiA RS30N型反光贴片；
3) 处理器采用586便携机；
4) 全站仪操作平台。
3.1.3 RS30N反光贴片常数测定
用Set2B全站仪和与其配套的棱镜精确测量一段距离S，然后移开棱镜，使反光贴片的竖丝对准棱镜对中点进行测量，测得距离S′，调整全站仪的棱镜常数，直至S=S′。经过多次试验，最终确定反光贴片的常数为2。
3.1.4 外业数据采集及现场纠偏
为了给钢柱测量校正创造有利条件，也为了该系统的有效实施，我们专门设计并加了全站仪操作平台，运用膨胀螺栓使其固定在该节柱顶层的核心筒墙面上，并且安装在控制点的正上方。运用激光铅直仪把控制点投测到操作平台上，并且使全站仪对中该接收点。架好全站仪，后视另一控制点，瞄准反光贴片（贴片竖丝对准柱顶中心且贴片面朝向全站仪），运用极坐标原理测得斜距、水平夹角和竖直角，该数据自动传输给便携机，利用建立的数学模型自动计算并输出柱中心的实测坐标（X，Y），以及实测值与理论值之差值，现场据此数据进行纠偏，指挥校正，直至满足精度要求。
每节柱焊接后再次按上面的测量方法得到各柱焊接后柱顶中心坐标文件。
3.1.5 内业数据处理
利用便携机中存储的柱中心理论坐标文件、校正后实测坐标文件、焊接后坐标实测坐标文件，可以自动进行该节柱点位偏差平面图和立面图的绘制。
3.1.6 利弊分析
全站仪实时测绘系统大大减少了外业工作时间，提高了工作效率，而且可以同时进行多根柱子的测量校正，减轻了测量人员的投入；但需要投入全站仪、计算机等先进设备，对测量人员的素质要求也较高。
4. 钢结构标高控制
每节柱安装完毕，利用S3水准仪，后视相应的楼层的标高基准点，依次测得各柱的柱顶标高及梁顶标高，并将资料报送加工厂家，以正确调整下节柱的高度，从而保证楼层的实测标高与设计标高相一致。
5. 预埋件的测量
核心筒预埋件的测量包括轴线放样及凹进凸出测量两部分，轴线放样又分为竖向轴线和水平标高线。凹进凸出测量一般测量埋件的沿竖向轴线上、中、下三点，测量方法采用正倒镜后视法。其成果用以作为连接板尺寸加工的依据，从而保证外围钢柱的正确就位，这样将减少钢结构测量校正时间，大大提高了钢结构的安装效率和精度。
理件的水平轴线即为标高控制线，考虑到施工过程中核心筒施工在先，务必引起核心筒与主体钢结构的沉降步调不相一致，通过前几层的沉降资料的规律性，一般在放样埋件标高控制线时有意抬高一定高度，以保证外围钢结构钢梁的水平度。
6. 核心筒模板控制测量
如附图4所示，根据核心筒控制网，放样纵横轴线平行线，根据预制模板的尺寸及位置，利用弦线支距法测量模板（中点及端点）的偏位并调整。
附图4：

7. 测量卡具的采用
根据上海浦东国际金融大厦的经验，受现场施工条件所限，很可能不具备架设仪器的条件，因此就需要我充分利用现场的有利条件，开动脑筋，自己设计并加工一系列测量专用卡具，以取代三角架，这将会有效地保证测量工作。下面附有金融大厦的部分卡具图（附图5）。
附图5：
8. 变形观测
8.1 沉降观测
对于超高层建筑来说，沉降观测是一项必要的工作，一旦发现不均匀沉降应及时报送有关部门以采取有效措施，否则后果不堪设想。
8.1.1 沉降观测方法
沉降观测按《工程测量规范》规定的二等水准测量要求，利用德国zeiss DIN100电子水准仪，配合铟瓦数码条形尺进行。观测过程中应遵循观测路线、观测人员、观测仪器、观测方法、观测环境五固定的原则，沉降基准点采用上面提到的BM1—BM3。
8.1.2 沉降观测点布设
沉降观测点应布设在能够反映建筑物变形特征明显的部位。例如建筑物的拐角处，变形缝的两侧，高低建筑以及纵横墙的交接处，人工地基和天然地基的接壤处，建筑物不同结构的分界处等等。
该工程应首先在地下室布设沉降观测点，待首层结构施工完毕，在首层再次布设观测点，并作两次地上、地下观测点的联测。观测点的标志采用暗藏式，标志埋设时采用φ32的电缍在设计位置打孔，将直径28mm、长度12cm的预理件放入口内，周围用环氧树脂填充使其牢固。观测时将活动标志旋紧，测毕取出，盖好保护盖。这样既不影响建筑物的外观又起到保护标志的作用（见附图6）。

附图6：

沉降观测点埋设、装配示意图

8.1.3 观测周期的确定
施工过程中每吊装一节柱进行一次观测，直至工程竣工；竣工后根据沉降量大小确定观测周期，直至沉降稳定（1mm/100天）为止。
8.2 倾斜观测
根据预先在主体建筑物的外围布设的观测基线，在施工过程中及竣工后，采用经纬仪方向线法定期测量建筑顶部的倾斜度，并把资料及时报送有关部门。
9. 新设备、新技术、新工艺的采用
9.1 新设备
对于内控点的竖向投测，我们将采用徕卡天顶仪，其精度可达1/200000，即每100米有0.5毫米的误差，能够有利地保障该工程的垂直度；Topcon 601全站仪用于前期工程定位，测角精度1″、测距精度2mm+2ppm；SOKKIA SET2B全站仪用于全站仪时时测量系统，测角精度2″、测距精度2mm+2ppm；Zess DIN100电子水准仪用于沉降观测，精度可达0.001毫米。
9.2 新技术、新工艺
9.2.1 全站仪实时测量系统 （详见3.1）
9.2.2 沉降观测内外业一体化
利用zess DIN100电子水准仪及条码尺进行外业数据采集并平差计算得到各观测点的高程，通过电缆传输给计算机，计算机利用编好的数据库文件把本次成果存入“沉降观测成果表”，同时计算出“本次沉降量”和“累积沉降量”，最后自动生成沉降曲线图。
该系统不仅减少了人员投入，而且提高了测量精度，加快了测量速度，测量资料也非常美观、清晰。
10. 钢结构安装误差分析
高层钢结构施工过程中，影响垂直度的因素主要有：
1） 工厂加工误差；
2） 现场安装误差；
3） 测量校正误差，焊接对安装的影响。
测量误差主要受以下因素的影响：
1） 控制点布设误差，控制点投点误差；
2） 细部放线误差；
3） 外界条件影响；
4） 仪器对中、后视误差；
5） 摆尺误差；
6） 读数误差。
表3列出规范要求和本工程欲控的钢结构安装误差的限差。
表 3
项次
项 目
GB50205—95
附录C 允许偏差（mm）
本工程欲控允许偏差
（mm）
1
钢结构定位轴线
E≤1／2000 且3.0
E≤L／2000 且2.0
2
柱子定位轴线
E≤1.0
E≤1.0
3
地脚螺栓偏移
E≤2.0
E≤2.0
4
插入柱就位偏差
E≤3.0
E≤2.0
5
上柱下柱连接处错口
E≤3.0
E≤3.0
6
底层柱基准点标高
-2.0≤e≤2.0
-2.0≤e≤2.0
7
单节的垂直度
e≤H／1000 且e≤10.0
e≤H／10 且e≤5.0
8
主体结构整体垂直度偏差
e≤H／2500 且e≤50.0
e≤H／2 且e≤30.0
9
同节柱柱顶标高之差
-5.0≤e≤5.0
-5.0≤e≤5.0
10
同根梁两端水平度
e≤L／1000 且e≤10.0
e≤L／1000 且e≤5.0
11
主梁与次梁表面高差
-2.0≤e≤2.0
-2.0≤e≤2.0

11. 本工程钢结构测量校正工艺流程与质量保证体系

11.1钢结构测量校正工艺流程图:
施工测量控制网建立
地脚螺栓埋设
插入柱吊装测量校正
下节柱投点放线标高传递
柱顶层梁标高测量 钢柱测量校正 核心筒埋件安装放线
终拧后检测 预埋件凹进凸出测量
焊接后轴线偏差测量 焊接后柱顶梁标高测量
压顶钢板边模放线

11.2 质量保证体系
测量方案的编制
审批
技术交底
现场操作
自检互检交叉检验
测量责任工程师检验
结构施工责任工程师检验
项目监理工程师检验
进入下一道工序

12. 对业主及设计单位的建议
1） 插入柱的柱底板螺栓孔最好根据砼后地脚螺栓的偏差测量成果进行打孔，或者马粪纸现场取样，这样将有利于钢柱就位精度及安装速度的提高。
2） 核心筒埋件的连接板应根据预埋件的凹进凸出测量成果进行现场加工，这样有利于钢结构的安装校正。
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中建一局四公司测量分公司