大型組合式預(yù)埋件工程的高精度施工測量

徐擁國，葉瀚波，錢佳智

（1.浙江有色測繪院，浙江 紹興312000）

大型組合式預(yù)埋件工程的高精度施工測量

徐擁國1，葉瀚波1，錢佳智1

（1.浙江有色測繪院，浙江 紹興312000）

以鏡湖旅游綜合體為例，介紹了組合式預(yù)埋件工程施工控制網(wǎng)的設(shè)立和預(yù)埋件的高精度放樣；并根據(jù)其組合式的特點(diǎn)和施工的實(shí)際要求，提出了建立施工控制網(wǎng)的簡單方法，既可滿足施工精度，又可節(jié)省時間，符合整個工程的推進(jìn)要求。最后介紹了整個施工測量工作的基本流程。

組合式；預(yù)埋件；高精度；施工測量

紹興鏡湖旅游綜合體總投資約為20億元，是迄今為止紹興市區(qū)投資最大的旅游項(xiàng)目。項(xiàng)目一期由6個不同的小項(xiàng)組成，是一個大型組合式預(yù)埋件工程。

混凝土基礎(chǔ)柱體與上部設(shè)備連接件的螺母、螺栓、墊圈（法蘭盤）的預(yù)埋精度直接影響上方構(gòu)件的安裝，稍有不慎上部滑道等構(gòu)件就可能無法安裝。各組合的滑道構(gòu)件均已由外國公司事先設(shè)計(jì)制造完畢，對預(yù)埋件的預(yù)埋精度要求很高，但在施工過程中存在許多外力因素會直接影響預(yù)埋精度，因此高精度的施工測量對工程質(zhì)量起著決定性的作用。

此前各組合的基礎(chǔ)柱體已施工完畢或正在施工，原來的測量控制點(diǎn)已不完整，因此要重新建立施工控制網(wǎng)，并對基礎(chǔ)柱體進(jìn)行檢核，以確認(rèn)其誤差是否在可施工范圍，然后才能進(jìn)行下一步工作。為使整個施工測量過程做到“有規(guī)可依，有跡可循”，經(jīng)過綜合分析，本文制定的施工測量作業(yè)流程見圖1。

圖1 施工測量作業(yè)流程圖

1 前期工作

前期工作包括設(shè)計(jì)圖紙歸攏、控制資料收集、儀器選擇和檢核校驗(yàn)等。工程采用紹興市城市坐標(biāo)系和1985國家高程基準(zhǔn)（二期）。工程位于紹興市中心地帶，

高程平整一致，不用考慮投影面問題。原來規(guī)劃部門布設(shè)有4個控制點(diǎn)，現(xiàn)僅存S1，為保持連貫一致，將該點(diǎn)的坐標(biāo)和高程作為整個施工控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。

2 施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建立

2.1 精度確定

在設(shè)計(jì)施工控制網(wǎng)時，應(yīng)使控制點(diǎn)引起的放樣點(diǎn)位誤差相對于施工放樣本身誤差來說，盡可能小。施工控制網(wǎng)的精度應(yīng)根據(jù)竣工后關(guān)鍵部位允許誤差和實(shí)際情況合理確定。工程竣工后的點(diǎn)位精度取決于控制網(wǎng)精度、放樣精度和施工精度，設(shè)M為放樣后點(diǎn)位總誤差，m1為控制點(diǎn)引起的誤差，m2為放樣產(chǎn)生的誤差，則有：

因m1

根據(jù)表1所標(biāo)的公差，取兩個螺栓的中心到中心的允許誤差（3.0 mm）的0.4倍作為施工控制網(wǎng)的精度，即1.2 mm，相當(dāng)于二級控制網(wǎng)。

表1 預(yù)埋件的預(yù)埋螺栓公差/mm

2.2 施工控制平面網(wǎng)的建立

工程處于施工狀態(tài)，鋼筋林立，工程車來來往往，可埋設(shè)點(diǎn)位的地方很少，兩個點(diǎn)位的通視狀況不確定。最重要的是前期施工進(jìn)度已嚴(yán)重滯后，業(yè)主對后續(xù)施工進(jìn)度提出了強(qiáng)烈要求，因此必須跳出常規(guī)，結(jié)合實(shí)際，快速建立簡單有效可靠的施工控制網(wǎng)。

精密工程施工控制網(wǎng)一般可布設(shè)成基準(zhǔn)線、三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，但該工程的6個組合互相獨(dú)立，組合間沒有強(qiáng)制的數(shù)學(xué)關(guān)系，且分別由不同單位施工，施工進(jìn)度不盡相同，因此本文決定采取各組合分別獨(dú)立布設(shè)的方法，網(wǎng)形上不拘一格，采用獨(dú)立2點(diǎn)1方向的雙點(diǎn)模式。各組合可根據(jù)實(shí)際情況分時布設(shè)，且組合間的控制點(diǎn)可相互利用。控制點(diǎn)采用強(qiáng)制對中觀測墩，這樣可消除點(diǎn)位對中誤差，最大程度地保證其穩(wěn)固性，不易被破壞。

各組合中預(yù)埋件的設(shè)計(jì)高度普遍高于地面，預(yù)埋件高度也相差很大，相互間和距地面的高差均可達(dá)數(shù)米，因此考慮將水準(zhǔn)觀測平臺和平面觀測平臺組合設(shè)置為L型觀測平臺，高處為水準(zhǔn)觀測平臺，強(qiáng)制對中墩設(shè)于稍低的平臺。各觀測平臺的高度可根據(jù)各組合預(yù)埋件高度作相應(yīng)調(diào)整，平面觀測平臺高度（含強(qiáng)制對中墩約1 m高度）要求保證合理的觀測仰角（俯角），以±30°為最佳。觀測平臺由各組合的施工單位制作，為保證其穩(wěn)固性，地基要求入地最少50 cm，且臺板、基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆，強(qiáng)制對中墩更應(yīng)從基礎(chǔ)開始全實(shí)心現(xiàn)澆完成（圖2）。

圖2 L型平臺及強(qiáng)制對中墩

觀測采用RTK方法進(jìn)行，可節(jié)省時間，提高效率。本文采用4個測回取平均數(shù)的方式，同時用全站儀進(jìn)行距離測量，距離測量實(shí)行正反站觀測，各觀測2個測回；方位角利用RTK數(shù)據(jù)進(jìn)行反算，選擇其中一點(diǎn)坐標(biāo)作為起算，重新求得另一點(diǎn)的坐標(biāo)。對精度起決定作用的是全站儀的觀測精度，由于比例誤差對于短邊長的誤差可忽略不計(jì)，因此全站儀的固定誤差決定了精度，拓普康SET05型全站儀的檢定固定誤差為±0.34 mm，完全可以達(dá)到1.2 mm的控制精度。同時在每個觀測平臺精確測定附近固定的移動基站天線與控制點(diǎn)間的角度，角度測定按2個測回進(jìn)行，這樣實(shí)際上構(gòu)成了一個簡潔的三角形。

距離計(jì)算加入地球曲率、溫度氣壓等氣象參數(shù)進(jìn)行改正，其公式為：

2.3 施工高程控制網(wǎng)的建立

高程控制網(wǎng)的建立相對簡單，布設(shè)與水平控制網(wǎng)相適應(yīng)，其精度應(yīng)滿足工程竣工后關(guān)鍵部位高程誤差的要求。其公式為：經(jīng)過解析計(jì)算，高程控制選擇四級精度即可滿足要求（表2）。其中，M為擬設(shè)測站高差中誤差；ΔF為測量對象F的允許誤差；QF為測量對象F的權(quán)倒數(shù)。

表2 精密水準(zhǔn)精度

水準(zhǔn)點(diǎn)一般要求埋設(shè)于土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不受施工影響、無震動、便于施測的地方，因此將水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在觀測平臺角上，在澆筑觀測墩時一并設(shè)置。本文共設(shè)置5 個水準(zhǔn)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志，以保證其穩(wěn)定和可用。采用三等水準(zhǔn)進(jìn)行高程控制的施測，其精度能達(dá)到四 級要求。采用天寶D1N1型水準(zhǔn)儀從S1出發(fā)經(jīng)過高程點(diǎn)閉合至S1點(diǎn)，并實(shí)行往返測量、電子讀數(shù)、自動記錄。經(jīng)過Codaps軟件處理和平差，測站高差中誤差為0.20 mm，完全符合要求。

3 預(yù)埋件的放樣定位及檢核

3.1 預(yù)埋前設(shè)備基礎(chǔ)柱中心坐標(biāo)的檢測與調(diào)整

基礎(chǔ)的定位精度直接關(guān)系到預(yù)埋件能否精確設(shè)置，若基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)尺寸偏移過大，則會引起預(yù)埋件重大偏離，造成基礎(chǔ)柱體報廢，損失巨大。

各基礎(chǔ)柱體皆為鋼筋籠體，中心位置不易尋找，先測出柱體的圓形表面，再應(yīng)用解析法求得圓心坐標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)與實(shí)測坐標(biāo)的差值大小和柱體直徑判斷預(yù)埋件能否按照設(shè)計(jì)進(jìn)行測設(shè)。決定整個組合結(jié)構(gòu)精度的是各預(yù)埋件的相對關(guān)系，即若整個組合基礎(chǔ)柱的偏移量在限差范圍內(nèi)，則可不用糾偏；若整體偏移量超限差，但數(shù)值接近且方向基本一致，則可進(jìn)行整體扭向，保證相對關(guān)系正確即可，對個別點(diǎn)位無法處理的則要求施工單位按照規(guī)程處理。以大喇叭及大浪板組合為例，進(jìn)行檢測和處理，其中TN4-3所在的基礎(chǔ)柱體需施工單位按照業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理的要求進(jìn)行處理（表3）。

表3 C2（大喇叭和大浪板組合）樁位扭后坐標(biāo)差值表（局部）

3.2 預(yù)埋件高精度坐標(biāo)測量和高程定位

預(yù)埋件高精度坐標(biāo)測量和高程定位為本次高精度測量的主要工作。坐標(biāo)測量采用極坐標(biāo)法，測定后由施工人員現(xiàn)場進(jìn)行相鄰點(diǎn)位距離量定以判斷精度。設(shè)儀器放樣誤差為Mp，對中誤差為m1，后視方向誤差為m2，放樣誤差為m3，角度誤差為m4，儀器標(biāo)定誤差為m5，則有：Mp= m12+ m22+ m32+ m42+ m5

2。由于采用強(qiáng)制對中，則m1可忽略；與后視距離成反比，與放樣距離成正比，因此盡可能采用遠(yuǎn)距離定向、近距離放樣的方式。本工程中放樣距離比后視距離短很多；誤差與撥角的余弦成正比，一般應(yīng)在30～150°，最好角度約為90°；全站儀放樣距離無累積誤差，其誤差即為儀器標(biāo)定誤差，因此應(yīng)對儀器多做檢定。每次測量前要對所用的控制點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，為方便測量，事先將氣象、儀器固定誤差等參數(shù)在儀器中進(jìn)行設(shè)定，氣象參數(shù)根據(jù)一個周期（如早、中、晚）溫度、氣壓的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時改動。

為保證精度，原則上要求儀器架設(shè)在觀測墩上完成所有點(diǎn)位的測定，因遮擋個別點(diǎn)位無法測定的，可利用支點(diǎn)進(jìn)行測定，支點(diǎn)要求架設(shè)在相對穩(wěn)固的位置且盡可能保留較長時間，以便日后復(fù)測時再次使用，支點(diǎn)的測設(shè)嚴(yán)格按照支導(dǎo)線測設(shè)規(guī)程進(jìn)行。每次設(shè)站必須檢查基站天線角度，每測定5個點(diǎn)位后，需重新檢查該角度（歸零和2C檢查），若超限則重新設(shè)定方向。

各預(yù)埋件的標(biāo)高測定采用徠卡NA2型水準(zhǔn)儀配3 m區(qū)格木尺，人工讀數(shù)的方法進(jìn)行。水準(zhǔn)儀事先已做嚴(yán)格校驗(yàn)，且配合的標(biāo)尺為3 m區(qū)格木尺，精度雖低于四等水準(zhǔn)，但遠(yuǎn)高于一般的等外水準(zhǔn)，完全滿足項(xiàng)目標(biāo)高測定工作要求。測定一組預(yù)埋件標(biāo)高后，需將標(biāo)尺在高程控制點(diǎn)上重置進(jìn)行檢查，以便檢驗(yàn)儀器是否發(fā)生變動移位。標(biāo)高測定位置根據(jù)施工人員的需要進(jìn)行選擇，一般測定在鋼筋頂上，便于進(jìn)行量測傳遞。

3.3 期間預(yù)埋件精密復(fù)測與調(diào)整

施工人員根據(jù)所測定的點(diǎn)位采用投影法進(jìn)行預(yù)埋件構(gòu)建，因?yàn)楣に嚮蚴┕に絾栴}，與原先測定的位置及高度往往存在差異，有時差異還較大。同時，在混凝土澆筑前需進(jìn)行制模，該過程會對預(yù)埋件形成更大的擠壓，導(dǎo)致點(diǎn)位和高度的失真。因此，在此期間需進(jìn)行點(diǎn)位和高程的精密復(fù)核，將誤差反饋于施工人員，以便及時調(diào)整直至成型（圖3）。

圖3 預(yù)埋件成型圖

3.4 混凝土澆筑振搗后預(yù)埋件復(fù)測與調(diào)整

各預(yù)埋件放置安裝完成后，將進(jìn)行混凝土澆筑工作。澆筑過程中預(yù)埋件會受可預(yù)見和不可預(yù)見兩種外力的擠壓，前者在設(shè)計(jì)時已做了彈性考慮，不至于產(chǎn)生致命影響，而后者則會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。混凝土澆筑前，施工人員應(yīng)根據(jù)事先擬定的計(jì)劃及現(xiàn)場施工進(jìn)度，事先在觀測平臺設(shè)置好儀器。復(fù)核工作應(yīng)在混凝土澆筑搗振后馬上進(jìn)行，混凝土固結(jié)后則無法調(diào)整，失去了復(fù)核的意義。

4 結(jié) 語

根據(jù)工程實(shí)際情況，對組合式預(yù)埋件工程的施工控制網(wǎng)進(jìn)行了簡單布設(shè)，其精度能滿足要求，且不影響施工進(jìn)度；并利用控制成果進(jìn)行了預(yù)埋件的定位和檢核工作，達(dá)到了比較滿意的效果。預(yù)埋件澆筑完成后，經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、土建施工、設(shè)備制造、設(shè)備安裝等多方驗(yàn)收，完全符合設(shè)計(jì)要求，以期為類似預(yù)埋件工程提供一定的借鑒。

[1] 李青岳,陳永奇.工程測量學(xué)[M].北京：測繪出版社,1995

[2] GB/T 18314-2009.全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范 [S].

[3] GB 50026-2007.工程測量規(guī)范[S].

[4] GB/T 15314-94.精密工程測量規(guī)范[S].

[5] GB/T 12897-2006.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

[6] GB/T 12898-2009.國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

[7] 孫向晨.全站儀放樣方法及精度分析[J].新疆有色金屬,2012(增刊2)：61-62

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B

1672-4623（2017）05-0112-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.0053.5

徐擁國，工程師，主要從事精密工程測量、房產(chǎn)及地理信息方面的生產(chǎn)與管理工作。

2016-04-13。