高層建筑施工控制網方案與精度控制分析

馬成

摘? ? 要：工程建筑施工中，施工控制測量是為了建立施工控制網而進行的測量工作，其中包含施工控制網坐標系統設計、精度設計、控制網布設與觀測等。基于此，本文以施工控制網作為研究對象，結合工程實際概況，從平面控制網和高程控制網兩方面入手進行高層建筑施工控制網的方案設計，并對其展開精度控制，確保工程測量準確。

關鍵詞：高層建筑;施工控制網;精度控制

1? 引言

一般情況下，高層建筑的高度比較高，且建設施工難度大，工程施工的測量問題十分重要，特別是對垂直度控制方面的問題，其測量與精度控制結果直接關系到高層建筑的后期使用。從施工控制網放樣、布設以及選點等工作出發，了解建筑物的豎向情況，針對高層建筑物施工的垂直度控制問題，做好施工控制網的布設和垂直度的精度控制，盡可能的消除測量誤差。

2? 工程概況

以某小區為例，該小區內新建高層建筑，建筑面積已達到109271m2，主樓地下有二層，車庫地下一層。整個高層建筑的結構形式屬于現澆框架與剪力墻結構，地基部分為GFC樁復合地基，筏板基礎，埋深達到11m。建筑地下共有21層，檐高65.3m，主樓長寬分別為57.98m和25.2m，標準層高2.9m，絕對標高35.1m，室內室外高差0.3m。

3? 高層建筑施工控制網方案設計

3.1? 平面控制網設計

（1）邊長測量。本次施工控制網的布設是在建筑物為矩形且布置密集有規則的場地，因此可采用建筑方格網。按照指標坐標法將建筑方格網放樣于建筑物，工作操作簡單，但必須保證測量精確度。整個測量區域內共布設了24座觀測墩，埋設觀測墩時，平面控制點需要設立在擁有強制歸心裝置的觀測墩上，并按照一定的規格和規范要去埋設觀測墩，保證強制歸心基座水平，采用圓水準氣泡進行檢查。通過徠卡全站儀，利用二等邊長測量技術進行電磁波邊長的測量，以此完成對GNSS網平差的有效約束，為接下來GNSS網的精度校驗奠定基礎，一共測量了19條邊[1]。

接下來，需要對邊長加以改化，高層建筑施工控制網是獨立的平面控制網，其邊長會在測區范圍內的高程面上投影，測距邊歸算需要符合以下規定要求。對邊長進行改正時如果不進行高斯投影改正，可取值Y=0;在經過氣象、加常數和周期誤差改正之后的邊長斜距可化為水平距離;測距邊氣象改正應結合儀器說明進行計算，加常數以及乘常數的改正也要按照儀器檢驗結果完成計算;測距邊長經過各方面的改正后，可將邊長歸算為50米、400米以及750米的高層建筑施工高程面。采用相應編制的計算機邊長改正軟件，對經過測距儀觀測的邊長加常數、乘常數、周期誤差、氣壓、溫度等改正后，將邊長計算結果歸算到指定的建筑高層面上，二等測距邊長的往返測較差符合限差要求，并有63%左右的可能低于二分之一的限差，對向觀測邊長平均值誤差為0.5mm，測距精度優。得到邊長測量結果后，可對二等GNSS網進行測量，為接下來施工控制網的測量精度控制奠定基礎。應將平面控制網的控制點選擇在視線良好且土質堅實的位置，方便控制點的長期保存，利于接下來的高層建筑施工放樣。對于控制網加密的指示樁，建議選擇在建筑物行列線與主要設備的中心線位置，主要控制網點與設備中心線端點應埋設固定的標樁，控制網軸線起始點的定位誤差，不宜超過2cm，建筑物之間產生聯動關系時不宜超過1cm，定位點不能低于3個。

（2）GNSS網測量。對外業進行觀測，埋設標石后等待兩個月以上，穩定期之后才能開始貫徹。利用GNSS靜態測量方式，相關技術要求如下：衛星高度角≥15°;有效衛星數≥5顆;觀測時段數≥2個;時段長度≥120分鐘;數據采樣間隔時間為5秒;幾何強度因子≤6.基線解算后進行GNSS網平差計算，施工控制網中所有的GNSS點需要納入GNSS網內準備統一計算，整個平差的計算過程可使用軟件自動計算。對于三維無約束平差，可在WGS-84橢球上進行三維自由網平差，基線相對誤差1/174429，點位平均誤差5.4mm，該平差結果的精度指標能夠滿足施工控制網測量施工規范要求。對于二維約束平差的計算，將點GPS22和GPS42作為起算點，放入施工控制網GNSS網中二維約束平差，計算出北京坐標和響應的方位角，利用全站儀測量的點和邊長，將數據代入GNSS網內完成二維約束平差，在計算各個點的坐標即可。邊長計算分別投影到50m、400m以及750m的位置，算出邊長后，再算出GNSS網的三套坐標。

3.2? 高程控制網設計

對施工控制網進行高程控制測量時，需布設水準路線，按要求選擇二等水準點的點位。埋設18座二等水準點，利用8座舊的水水準點，聯測5個GNSS點，這時共有31個二等水準高程點。高程控制測量中，水準路線的布設主要包含35個測段與三個閉合環構成的水準網，點位布設均勻且合理，可滿足各類標段的應用。對二等水準進行測量，作業之前進行儀器的i角檢查，要求i角小于限差20秒，從往測轉為返測時，將兩支標尺相互調換位置，整平儀器后穩定進行高程控制網的二等水準測量[2]。

4? 高層建筑施工控制網的精度控制

4.1? 坐標系統轉換

城市測量和建筑工程測量采用國家坐標系中的高斯平面直角坐標，因遠離中央子午線，測區平均高程比較大，長度投影變形較大，這將無法滿足高層建筑施工對精度的要求。以限制變形為基礎，為了方便實用，很多城市高層建筑工程測量中都會建立符合本地區要求的獨立坐標系。為將建筑物設計放樣成功，應建立局部直角坐標系統，簡化點位坐標計算，方便現場建筑物放樣，局部坐標系統坐標軸方向應與建筑物主軸線平行，或者與街道中心線平行。如果施工坐標系和測量坐標系無法達到一致，這是需要進行坐標換算。

4.2? 高層建筑垂直度控制

采用以下三種方法進行高層建筑物的垂直度控制：（1）激光鉛直儀法。憑借著激光鉛直儀的高精度和操作便捷，設備測量速度很快，可用于大型建筑的多次頻繁測量工作，不僅能快速完成測量任務，還能保證測量精度。但是設備成本較高，對高層建筑物進行垂直度控制時，往往需要多臺激光鉛直儀一同展開作業，因此激光鉛直儀法適合用于大型建筑的測量工作。

（2）經緯儀外控法。在高層建筑外部使用經緯儀，按照建筑物軸線控制樁豎向投測，該方法是工程中常見的垂直度控制方法，精度上沒有激光鉛直儀法方法高，但成本較低，無需使用專門測量儀器。不僅如此，經緯儀可以外控，也能測量角度，在建筑物底部投測中心軸線之后，隨著建筑物高度的增加，當經緯儀鏡頭不能繼續抬升時，可向上投測中心線。

（3）吊線墜法。這種方法就是最原始的建筑物垂直度控制方法，被各類建筑施工工程廣泛應用。吊線墜就是一個鋼繩上懸掛一個10-20kg左右的鋼球，用于建筑物內部墻體的垂直度測量。與激光鉛直儀法和經緯儀外控法相比，吊線墜法容易受到外部因素的影響，測量精度也會隨著測量次數和測量時間的增加而降低。

5? 總結

總而言之，施工控制網對于每項建筑工程來說都有著重要的作用，為建筑物施工提供科學放樣依據。由于現場地質條件、施工環境以及施工條件會對施工控制網的精度有所影響，因此測量人員應當測設出符合現場施工的控制網，多角度完成施工控制網的質量檢查，勘察前期收集關于控制點、土質環境、地質條件等情況，完成坐標系統投影分析和控制點校驗，保證施工控制網的方案設計科學合理。

參考文獻：

[1] 朱珍.高層建筑施工測量控制[J].建材與裝飾，2020（8）：245～246.

[2] 崔芳銘.工程測量技術要點與控制方法簡述[J].智能城市，2019（13）：55～56.