GPS技術(shù)在高層建筑物軸線監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

■王景喬

(云南南方地勘工程 云南大理 671000)

GPS技術(shù)在高層建筑物軸線監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

■王景喬

(云南南方地勘工程 云南大理 671000)

GPS技術(shù)作為近年來新興的高精度、高技術(shù)含量、高效率、低成本的導(dǎo)航定位技術(shù)，其高精度工程測(cè)量的突出能力越來越廣泛地應(yīng)用在對(duì)高層建筑的變形監(jiān)測(cè)上。本文主要根據(jù)高層建筑物軸線監(jiān)測(cè)的要求和技術(shù)要點(diǎn)對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

GPS技術(shù)工程測(cè)量高層建筑變形監(jiān)測(cè)軸線監(jiān)測(cè)

隨著我國(guó)近年來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用地越來越緊張，高層、超高層建筑物的出現(xiàn)成為一種必然趨勢(shì)，并且會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展逐漸成為未來城市建筑發(fā)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(xiǎn)性以及地震、惡劣天氣等引起的建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(jié)構(gòu)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(qiáng)對(duì)建筑物的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)成為建筑物在施工、使用中極其重要的管理內(nèi)容。

1 高層建筑軸線監(jiān)測(cè)

在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中，對(duì)建筑物的軸線方向上結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)的軸線監(jiān)測(cè)能夠準(zhǔn)確地把握施工動(dòng)態(tài)、查找施工偏差問題，在保證建筑物的施工質(zhì)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(jiān)測(cè)方式主要有：吊錘法、經(jīng)緯儀交會(huì)法、激光鉛直儀投點(diǎn)法和精密天頂基準(zhǔn)法等。但對(duì)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(jīng)緯儀交會(huì)法雖然不會(huì)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(jì)；激光鉛直儀投點(diǎn)法會(huì)因?yàn)檫^高而導(dǎo)致激光點(diǎn)圓斑過大，影響精度；精密天頂基準(zhǔn)法對(duì)施工環(huán)境要求極高，導(dǎo)致施工成本過高。這就導(dǎo)致在對(duì)高層建筑進(jìn)行軸線監(jiān)測(cè)方面缺乏足夠科學(xué)合理的措施來提升校正精度、保證施工質(zhì)量。

2 GPS技術(shù)概要

GPS技術(shù)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)軍方主導(dǎo)研制開發(fā)出的全球?qū)Ш降匚幌到y(tǒng)，它利用多個(gè)太空衛(wèi)星和地面、海洋固定基站與流動(dòng)基站創(chuàng)建出來覆蓋全球的三維立體坐標(biāo)系，通過不間斷地向地面發(fā)送衛(wèi)星信號(hào)并接收地面物體、GPS終端返回的信號(hào)來對(duì)地面物體、終端進(jìn)行坐標(biāo)定位，從而達(dá)到導(dǎo)航定位的作用。GPS技術(shù)具有高技術(shù)水平、高精度定位、全球化網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，其民用部分功能得到世界各地用戶的普遍好評(píng)。在車輛交通導(dǎo)航定位、工程測(cè)量、地質(zhì)勘探、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)繪等方面得到了廣泛的應(yīng)用。GPS技術(shù)應(yīng)用在工程測(cè)量方面，具有著其他測(cè)量方法所不具備的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在GPS技術(shù)的高精度性、全天候及時(shí)性、不受環(huán)境變化影響、操作簡(jiǎn)便等。GPS技術(shù)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(shù)在高層建筑的變形監(jiān)測(cè)中逐漸開始得到應(yīng)用。

3 GPS技術(shù)在高層建筑物軸線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在高層建筑施工中，GPS技術(shù)逐漸在對(duì)建筑軸線變形監(jiān)測(cè)工作中得到應(yīng)用，以下對(duì)其具體的應(yīng)用步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

3.1 固定基準(zhǔn)測(cè)量控制點(diǎn)的設(shè)置

某高層建筑設(shè)計(jì)高度236米，設(shè)計(jì)施工周期為18個(gè)月。在進(jìn)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(shè)立三個(gè)或多個(gè)GPS固定基準(zhǔn)測(cè)量控制點(diǎn)。一般地基水平面上需要至少三個(gè)以確定高層建筑定位測(cè)量的基準(zhǔn)面。同時(shí)在其設(shè)置位置的選擇上，應(yīng)盡量避免選擇在易受到強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的公路、電力設(shè)施、信號(hào)塔等附近，也應(yīng)盡量避免基準(zhǔn)測(cè)量控制點(diǎn)附近有樹木、樓房等干擾因素存在。如果實(shí)際施工時(shí)周邊空曠范圍較小，如在城市鬧市區(qū)等，可以將該基準(zhǔn)控制點(diǎn)設(shè)立在臨近結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的已有建筑上。在施工項(xiàng)目正式完結(jié)之前不準(zhǔn)挪動(dòng)該固定測(cè)量控制點(diǎn)位置，也不允許在該控制點(diǎn)附近設(shè)置配電房等產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)施設(shè)備。

3.2 流動(dòng)GPS測(cè)量點(diǎn)的配置與實(shí)時(shí)的定位測(cè)量

一般在施工時(shí)期，由施工質(zhì)量控制人員攜帶一臺(tái)或多臺(tái)GPS終端對(duì)建筑物各外墻、梁、柱等主要建筑結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行位置定位測(cè)量，將真實(shí)數(shù)據(jù)收集起來以確定即時(shí)的建筑施工狀況。我們?cè)谶M(jìn)行高層建筑施工過程中的軸線監(jiān)測(cè)工作時(shí)，重點(diǎn)要考慮的是建筑物的主要承重受力結(jié)構(gòu)的軸線變形監(jiān)測(cè)，特別是柱的軸線變形監(jiān)測(cè)，一般在進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)需要將GPS終端放置在施工作業(yè)面上，這時(shí)候就要求測(cè)量人員需要①提前清理校正測(cè)量作業(yè)面的雜物；②正確地使用GPS定位終端；③及時(shí)將測(cè)量結(jié)果記錄、匯總。在進(jìn)行校正定位測(cè)量的時(shí)候特別注意考慮各測(cè)量點(diǎn)的施工情況的不同（如測(cè)量點(diǎn)附近水泥層、灌漿層的厚度不同）帶來的誤差影響，如每次測(cè)量時(shí)需要對(duì)同一層不同位置進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)需要選取該位置多個(gè)點(diǎn)來進(jìn)行測(cè)量，盡量消除工程施工帶來的定位誤差影響，以提高定位測(cè)量精度。

3.3 實(shí)時(shí)坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算與軸線變形監(jiān)測(cè)數(shù)值精度的控制

在對(duì)建筑物進(jìn)行即時(shí)的定位測(cè)量之后就是對(duì)軸線變形量的計(jì)算了。主要是通過對(duì)各個(gè)點(diǎn)即時(shí)坐標(biāo)的綜合匯總分析，加上三個(gè)固定基準(zhǔn)測(cè)量控制點(diǎn)的即時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，得出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的即時(shí)高程，從而換算出即時(shí)的軸線變形參數(shù)，達(dá)到對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行即時(shí)監(jiān)控的作用。

隨著高層建筑施工技術(shù)不斷進(jìn)步，GPS技術(shù)在高層建筑軸線變形監(jiān)測(cè)的應(yīng)用也在不斷地進(jìn)步著。近幾年出現(xiàn)了一種靜態(tài)定位模式，其主要工作原理是利用4到5個(gè)建筑外基準(zhǔn)GPS測(cè)量站作為外控點(diǎn)，組成一個(gè)圖形條件較好的基準(zhǔn)控制網(wǎng)，在建筑施工過程中于建筑物內(nèi)部設(shè)置幾個(gè)相互獨(dú)立的內(nèi)部即時(shí)固定（僅在測(cè)量時(shí)固定其位置）GPS定位測(cè)量點(diǎn)作為內(nèi)控點(diǎn)，通過激光準(zhǔn)直儀將內(nèi)控點(diǎn)投影到建筑內(nèi)部合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換層上 （一般設(shè)立為該樓層的地板層，但要保證該轉(zhuǎn)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(nèi)控點(diǎn)沿投影標(biāo)志處內(nèi)控點(diǎn)中心，同時(shí)將外空點(diǎn)坐標(biāo)值換算進(jìn)來與內(nèi)控點(diǎn)坐標(biāo)值構(gòu)成軸線控制坐標(biāo)系。在進(jìn)行軸線監(jiān)測(cè)工作時(shí)，對(duì)內(nèi)控點(diǎn)和外控點(diǎn)采集的數(shù)值進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)分析處理，解算出測(cè)量時(shí)建筑物軸線變形參數(shù)，從而達(dá)到對(duì)建筑施工質(zhì)量控制的目的。相比于前面介紹的GPS定位測(cè)量校正建筑軸線變形偏差的方法，靜態(tài)定位模式增加了流動(dòng)測(cè)量點(diǎn)的水平面上的坐標(biāo)控制，更加精密的表達(dá)出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的即時(shí)施工狀況，可以更加準(zhǔn)確地定位到軸線變形出現(xiàn)的位置和偏差的大小，利于下一步的工程施工。

4 總結(jié)

高層建筑的軸線變形控制是高層建筑施工使用的重點(diǎn)質(zhì)量控制內(nèi)容，利用GPS定位測(cè)量技術(shù)，可以很好地解決高層建筑軸線變形的測(cè)量困難，提高測(cè)量的精度，達(dá)到建筑質(zhì)量的即時(shí)控制，是值得廣泛地推廣和應(yīng)用的。

[1]蘇麗云.淺析房地產(chǎn)測(cè)繪特點(diǎn)與GPS技術(shù)的應(yīng)用 [J].黑龍江科技信息，2014(10).

P258[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-111-1