鋼結構膜結構安裝測量及沉降觀測探討

李懷珠

（河南第五建筑安裝工程（集團）有限公司，河南 鄭州 450007）

引言

鋼結構及膜結構安裝測量是一項非常重要的測量工作，如何采用先進的測量技術將整個殼體按照設計圖紙準確無誤地安裝就位，將直接關系到工程的進度和質量。安裝測量前應建立較高精度的安裝測量控制網（一級建筑控制網）。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及肋梁安裝測量。

1 地腳螺栓的埋設

1.1 平面位置測量

測定平面位置時，將兩臺經緯儀架設在縱橫軸線控制基準點上,后視同一軸線對應的控制基準點，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記,將其與定位板上縱橫柱定位軸線比較，根據偏差情況，調整定位板,使得定位板的縱橫軸線與兩臺經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。在灌注基礎混凝土前，檢查定位板上的縱橫軸線,與設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，應檢測定位板上的中心線，如發現偏差，應即刻校正，直至符合精度要求為止。

1.2 地腳螺栓標高測量方法

地腳螺栓標高測量采用DS2水準儀從高程控制點直接引測到輔助安裝的木方子上，用紅油漆做好標記，根據引測的標高點，調整定位板的高度到設計位置，標高測量的允許誤差為±1mm。

2 主塔樓錐形鋼架及膜結構安裝測量

對于主塔樓錐形鋼架及膜結構的拼裝及安裝測量，我們擬采用全站儀三維測量方案。

2.1 坐標系的建立

如圖1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）內投影點的連線為X軸方向，儀器中心為坐標原點，過原點在水平面面內垂直于X軸的方向為Y軸，垂直于XY平面的軸為Z軸，構成右手直角坐標系。

2.2 測量原理

全站型電子速測儀（簡稱全站儀）是具有測距、測角能力的先進儀器，因此根據極坐標法測定物點的三維坐標為全站儀三維測量系統提供了理論依據和技術保障。

圖1 三維坐標系

設在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αA、αB，由圖1可得A、B兩點在O-XYZ坐標系下的坐標為：

式中H＝αA－αB、β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，β值取決于儀器中心及選取的A、B兩點的位置關系，解求β的工作也即完成了全站儀三維測量系統的定向。

對于物方空間的任意點P在上述坐標系中的坐標為：

式中 HP＝αP-αA、Sp為P點的斜距，αP為P點的天頂角，αP為P點的水平度盤讀數，其余符號同前。

主塔樓錐形鋼架及膜結構安裝安裝測量過程中，三維測量坐標系的選擇需根據安裝現場平面布置圖具體確定，由于場區原有場區平面控制網不能完全滿足主塔樓錐形鋼架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。

2.3 測量精度分析

分析全站儀三維測量系統的點位精度，主要有以下三個方面的因素：儀器的系統誤差、儀器的偶然誤差、反射裝置（目標）誤差。這里主要分析前兩者對點位精度的影響。

根據誤差傳播定律可得：

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；mβ為定向時確定β角的中誤差。

2.4 塔尖安裝校正

安裝測量前，在塔尖的側面位置粘貼TOPCON GTS-602AF全站儀(測角1"，測距1+1×10-6)儀器專用反射標志，并根據設計的形狀及其方程計算該標志中心點的三維坐標。然后根據三維測量系統測量原理利用全站儀（內置測量程序），測量所安裝塔尖測量標志中心的實際三維坐標（x，y，z），利用實時處理軟件計算實測值與設計值的差值，實時指揮主塔樓錐形鋼架的安裝測量。在內業利用外業所采集到的數據在所編程序環境下進行數據后處理并成圖，打印有關資料上報有關部門。

3 沉降觀測

工程在施工的過程中，在采用科學合理的降水方式及邊坡支護的前提下，也必須對其本身及周邊環境進行沉降變形監測，確保工程的沉降量在規定的范圍內，從而為整個施工過程提供安全保障，同時也為以后的形變測量提供參考依據。對周邊環境，如護坡樁位移等按照二等測量要求進行觀測。

3.1 沉降基準點布設原則

布設的沉降基準點必須堅固穩定且便于長期保存；為了對沉降基準點進行相互檢查，沉降基準點的數目應不少于三個，以保證沉降觀測成果的正確性；沉降基準點與觀測點的距離不宜太遠，以保證觀測精度；沉降基準點須埋設在建筑物的壓力傳播范圍以外，同時為了防止沉降基準點受到凍脹的影響，沉降基準點的埋設深度不小于1.5m，以保證沉降基準點的穩定。沉降觀測基準點埋設在變形區以外，數量三個，按國家二等水準測量的技術要求施測，每站高差中誤差±0.3mm，閉合差±0.6mm×n0.5。

3.2 沉降基準點埋設方法

基點埋設參照《工程測量規范》及有關變形觀測基點埋設標準進行。沉降基準點埋設根據中華人民共和國國家標準《工程測量規范》(GB 50026-93)的有關沉降觀測點埋設規定進行沉降點的埋設。變形觀測點是直接反映建筑物變形的參照點，應與變形體固結為一體，布設在能敏感反映變形的位置。

在承重墻柱上沉降觀測點標志采用內藏式，用Φ32電錘在設計位置位置打孔，將直徑28mm預埋件放入孔內，周圍用環氧樹脂填充使牢固，觀測時將活動標志旋緊，觀測工作結束以后取出外旋保護蓋，這樣既不影響原有建筑物的外觀，于此同時還能起到保護標志的作用。

3.3 沉降觀測

根據中華人民共和國國家標準《工程測量規范》(GB 50026-93)的有關沉降觀測的規定，結合當前世界先進測量技術，按《工程測量規范》規定的二等水準測量作業要求進行。觀測儀器采用DS2精密水準儀，配合銦鋼尺作業，采用相同觀測路線和觀測方法，使用同一儀器和設備，并要固定觀測人員，在基本相同的環境和條件下工作。

3.4 沉降觀測周期及期限

沉降觀測周期按每兩個結構觀測一次，直至封頂，封頂后每月觀測一次，直至竣工。出現不均沉降時，根據情況增加觀測次數。施工期間因故停工超過三個月，應在停工時及復工前進行觀測。結構封頂至工程竣工沉降周期應符合下列要求：均勻沉降且連續三個月內平均沉降量不超過1mm時，每三個月觀測一次；連續二次每三個月平均沉降量不超過2mm時，每六個月觀測一次；外界發生劇烈變化時應及時觀測；封頂后應每六個月觀測一次，直至基本穩定（1mm/100d）為止。

4 變形觀測

4.1 監測目的

通過對支護結構的位移變形觀測和基底土標高變化的觀測，準確了解支護結構和基底土的變化情況，以利于對變形和應力的發展作出評價，從而判定支護結構的安全性。

4.2 測點布置及觀測方法

4.2.1 支護樁頂部的位移

使用日本拓普康全站儀棱鏡配合，采用坐標法進行觀測。基坑四周帽梁頂部涂紅三角作為觀測點，統一編號，間距9～10m左右。

4.2.2 發現混凝土墊層產生裂紋后，每天做好裂紋分布及發展情況記錄。

4.2.3 降水井水位用鋼卷尺進行測量。

4.2.4 裂縫及沉降：采用全站儀坐標法觀測。觀測點采用鋼釘直接釘在馬路上，路牙上觀測點采用涂紅三角作標識。沉降觀測采用高精度水準儀，沉降觀測點利用裂縫觀測點。觀測時與裂縫觀測一同進行。

觀測頻率支護樁頂部的位移，裂縫、沉降情況每天8：00觀測一次。下列情況下增加一次夜間觀測：土方開挖初期墊層封閉前，發現變形速率較大，遇雨天。墊層裂縫觀測、降水井水位觀測每天記錄一次。基坑回彈觀測，開挖時一次，封墊層一次，承臺澆筑完時一次，共三次。如果建設單位已經委托專業單位負責監測工作，在施工過程中需要同監測單位密切配合，共同完成監測工作。必須將對支護結構的變形觀測每天做2次，繼續做好降水井水位觀測，做好對工程樁的觀測。每天的觀測結果必須整理打印出來報業主、監理、設計和分局技術部門。每次觀測完畢后，觀測數據及時整理填入相應的表中，并及時報告項目技術負責人和值班監理，基坑每個方向挑選1～2各點繪制位移和標高隨時間變化的關系曲線。若發現變位速率較大，支護結構發生異常等情況，及時向各有關單位聯絡人匯報。

結語

在對鋼結構膜結構安裝測量及沉降觀測的工作過程中，管理人員一定要提升管理意識，做好協調與統籌，對于施工中遇到問題需要及時給以妥善處理。技術人員一定要熟悉施工工藝流程，對關鍵環節和重要工序加強施工的過程控制，保證工程質量。

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