GPS技術在高層建筑物軸線監測中的具體應用

■王景喬

(云南南方地勘工程 云南大理 671000)

GPS技術在高層建筑物軸線監測中的具體應用

■王景喬

(云南南方地勘工程 云南大理 671000)

GPS技術作為近年來新興的高精度、高技術含量、高效率、低成本的導航定位技術，其高精度工程測量的突出能力越來越廣泛地應用在對高層建筑的變形監測上。本文主要根據高層建筑物軸線監測的要求和技術要點對GPS技術的應用進行簡要的闡述。

GPS技術工程測量高層建筑變形監測軸線監測

隨著我國近年來經濟的發展，城市用地越來越緊張，高層、超高層建筑物的出現成為一種必然趨勢，并且會隨著經濟的持續快速發展逐漸成為未來城市建筑發展的主流。在高層建筑施工與使用過程中，由于其過高的高度帶來的潛在危險性以及地震、惡劣天氣等引起的建筑物結構穩定性受到破壞，極容易造成建筑物在施工和使用過程中的結構變形，不僅給建筑物的日常使用帶來巨大的安全隱患，而且極大地影響了建筑物的使用壽命。因此，加強對建筑物的實時結構變形監測成為建筑物在施工、使用中極其重要的管理內容。

1 高層建筑軸線監測

在高層建筑變形監測中，對建筑物的軸線方向上結構變形的監測是其中非常重要的工作組成部分，尤其是在高層建筑施工階段，實時的軸線監測能夠準確地把握施工動態、查找施工偏差問題，在保證建筑物的施工質量方面有著重要的作用。

在一般性的工民土建中采用的軸線監測方式主要有：吊錘法、經緯儀交會法、激光鉛直儀投點法和精密天頂基準法等。但對于高層建筑來講，由于受到高層氣流的影響，吊錘法精度無法得到保證；經緯儀交會法雖然不會受到氣流等自然狀況的影響，但該法容易造成誤差的逐層累計；激光鉛直儀投點法會因為過高而導致激光點圓斑過大，影響精度；精密天頂基準法對施工環境要求極高，導致施工成本過高。這就導致在對高層建筑進行軸線監測方面缺乏足夠科學合理的措施來提升校正精度、保證施工質量。

2 GPS技術概要

GPS技術是20世紀70年代由美國軍方主導研制開發出的全球導航地位系統，它利用多個太空衛星和地面、海洋固定基站與流動基站創建出來覆蓋全球的三維立體坐標系，通過不間斷地向地面發送衛星信號并接收地面物體、GPS終端返回的信號來對地面物體、終端進行坐標定位，從而達到導航定位的作用。GPS技術具有高技術水平、高精度定位、全球化網絡的特點，其民用部分功能得到世界各地用戶的普遍好評。在車輛交通導航定位、工程測量、地質勘探、航空攝影測量、海洋測繪等方面得到了廣泛的應用。GPS技術應用在工程測量方面，具有著其他測量方法所不具備的優越性，主要體現在GPS技術的高精度性、全天候及時性、不受環境變化影響、操作簡便等。GPS技術在300-1500m的工程精密定位中，其最小平面位置誤差小于1mm。正是基于此，GPS技術在高層建筑的變形監測中逐漸開始得到應用。

3 GPS技術在高層建筑物軸線監測中的應用

在高層建筑施工中，GPS技術逐漸在對建筑軸線變形監測工作中得到應用，以下對其具體的應用步驟進行簡要的介紹。

3.1 固定基準測量控制點的設置

某高層建筑設計高度236米，設計施工周期為18個月。在進行地基施工過程中，特別在建筑周邊相距建筑施工外墻大約一百米處設立三個或多個GPS固定基準測量控制點。一般地基水平面上需要至少三個以確定高層建筑定位測量的基準面。同時在其設置位置的選擇上，應盡量避免選擇在易受到強磁場干擾的公路、電力設施、信號塔等附近，也應盡量避免基準測量控制點附近有樹木、樓房等干擾因素存在。如果實際施工時周邊空曠范圍較小，如在城市鬧市區等，可以將該基準控制點設立在臨近結構相對穩定的已有建筑上。在施工項目正式完結之前不準挪動該固定測量控制點位置，也不允許在該控制點附近設置配電房等產生電磁干擾的設施設備。

3.2 流動GPS測量點的配置與實時的定位測量

一般在施工時期，由施工質量控制人員攜帶一臺或多臺GPS終端對建筑物各外墻、梁、柱等主要建筑結構部件進行位置定位測量，將真實數據收集起來以確定即時的建筑施工狀況。我們在進行高層建筑施工過程中的軸線監測工作時，重點要考慮的是建筑物的主要承重受力結構的軸線變形監測，特別是柱的軸線變形監測，一般在進行定位測量時需要將GPS終端放置在施工作業面上，這時候就要求測量人員需要①提前清理校正測量作業面的雜物；②正確地使用GPS定位終端；③及時將測量結果記錄、匯總。在進行校正定位測量的時候特別注意考慮各測量點的施工情況的不同（如測量點附近水泥層、灌漿層的厚度不同）帶來的誤差影響，如每次測量時需要對同一層不同位置進行定位測量時需要選取該位置多個點來進行測量，盡量消除工程施工帶來的定位誤差影響，以提高定位測量精度。

3.3 實時坐標點的計算與軸線變形監測數值精度的控制

在對建筑物進行即時的定位測量之后就是對軸線變形量的計算了。主要是通過對各個點即時坐標的綜合匯總分析，加上三個固定基準測量控制點的即時數據進行換算，得出各個測量點的即時高程，從而換算出即時的軸線變形參數，達到對施工質量進行即時監控的作用。

隨著高層建筑施工技術不斷進步，GPS技術在高層建筑軸線變形監測的應用也在不斷地進步著。近幾年出現了一種靜態定位模式，其主要工作原理是利用4到5個建筑外基準GPS測量站作為外控點，組成一個圖形條件較好的基準控制網，在建筑施工過程中于建筑物內部設置幾個相互獨立的內部即時固定（僅在測量時固定其位置）GPS定位測量點作為內控點，通過激光準直儀將內控點投影到建筑內部合適的坐標轉換層上 （一般設立為該樓層的地板層，但要保證該轉換層的表面水平度，盡量不要有雜物的干擾），利用釣魚線將內控點沿投影標志處內控點中心，同時將外空點坐標值換算進來與內控點坐標值構成軸線控制坐標系。在進行軸線監測工作時，對內控點和外控點采集的數值進行聯網分析處理，解算出測量時建筑物軸線變形參數，從而達到對建筑施工質量控制的目的。相比于前面介紹的GPS定位測量校正建筑軸線變形偏差的方法，靜態定位模式增加了流動測量點的水平面上的坐標控制，更加精密的表達出各個測量點的即時施工狀況，可以更加準確地定位到軸線變形出現的位置和偏差的大小，利于下一步的工程施工。

4 總結

高層建筑的軸線變形控制是高層建筑施工使用的重點質量控制內容，利用GPS定位測量技術，可以很好地解決高層建筑軸線變形的測量困難，提高測量的精度，達到建筑質量的即時控制，是值得廣泛地推廣和應用的。

[1]蘇麗云.淺析房地產測繪特點與GPS技術的應用 [J].黑龍江科技信息，2014(10).

P258[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-111-1