體育場(chǎng)大跨度多圓弧結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)淺析

吳文發(fā) 胡家忠 李 壘 蔣奮清

(中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250022)

體育場(chǎng)大跨度多圓弧結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)淺析

吳文發(fā) 胡家忠 李 壘 蔣奮清

(中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250022)

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，多圓弧結(jié)構(gòu)越來越多，準(zhǔn)確對(duì)弧形結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)設(shè)成為測(cè)量重點(diǎn)和難點(diǎn)。

多圓弧結(jié)構(gòu);大跨度;體育場(chǎng);測(cè)量

一、引言

施工測(cè)量是建筑施工中的重要環(huán)節(jié)，服務(wù)于施工全過程。隨著建筑業(yè)日新月異的飛速發(fā)展，各種奇異獨(dú)特的構(gòu)造設(shè)計(jì)，展繪出一幅幅巧奪天工的絕妙景觀。現(xiàn)結(jié)合青島市民健身中心體育場(chǎng)多圓弧組合全弧形結(jié)構(gòu)及不規(guī)則曲線的控制測(cè)量和定位放樣兩個(gè)方面進(jìn)行分析，淺談大型體育場(chǎng)館從宏觀控制到微觀曲線定位放樣的測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)。

二、工程概況

青島市市民健身中心體育場(chǎng)是一座橢圓多圓弧形建筑，為山東省第24屆省運(yùn)會(huì)主賽場(chǎng)，本體育場(chǎng)共計(jì)四層，設(shè)觀眾席6萬座，占地面積36.5萬m2，建筑面積15.2萬m2，主體框架、少量框架剪力墻結(jié)構(gòu)，屋面鋼椼架結(jié)構(gòu)。本工程面積大、范圍廣、軸網(wǎng)復(fù)雜。體育場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)縱橫跨度長(zhǎng)，長(zhǎng)軸353.5m，短軸341.3m，高程變化大，軸線變化多，由8個(gè)圓心放射112條徑向軸線和7條不同半徑和曲率的環(huán)向軸線組成，外圍也有圓心分布，半徑各不相同，最大半徑2208.405m,縱環(huán)軸線交點(diǎn)為柱中心點(diǎn)，共有 1071個(gè)承臺(tái)基礎(chǔ)，柱形為長(zhǎng)方形、圓形、異形且柱方向與縱向軸線一致，放線難度大，體育場(chǎng)看臺(tái)分為上下兩層，看臺(tái)高度從+2.75m至35.08m。

三、測(cè)量重點(diǎn)及技術(shù)要點(diǎn)

(一)測(cè)量重點(diǎn)

工程占地面積大，錯(cuò)綜變化的標(biāo)高以及橢圓型的主體結(jié)構(gòu)對(duì)工程施工中的測(cè)量控制提出了較高的要求，鋼結(jié)構(gòu)的吊裝量比較大，弧線測(cè)量放線多。精度要求高，軸線點(diǎn)位中誤差要求控制在3mm范圍內(nèi)。平面控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)，高程的傳遞，每個(gè)獨(dú)立柱的定向，鋼結(jié)構(gòu)的定位等測(cè)量難度大，測(cè)量精度要求高，以至于工程在施工過程中和竣工后的沉降觀測(cè)都是測(cè)量工作的重點(diǎn)。因此測(cè)量工作是本工程的生命線，而平面控制測(cè)量的精度則是整個(gè)測(cè)量工作重中之重。

(二)技術(shù)要點(diǎn)

所有環(huán)向軸線全為曲線，獨(dú)立柱全為方形和長(zhǎng)方形柱，必須保證每個(gè)曲線上柱的 朝向與縱向軸線一致。多圓心形成的曲線間距不一，獨(dú)立柱定向放樣點(diǎn)位多，地下部分全在拉梁 上定點(diǎn)，側(cè)向借線法使用頻繁，平面量距精度要高。

圖3.1 體育場(chǎng)多圓弧形示意圖

圖4.1 場(chǎng)區(qū)平面控制網(wǎng)布置圖

四、平面控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)

遵循“先整體后局部，先控制后碎部，高精度控制低精度”的原則，本工程分為三級(jí)控制，控制網(wǎng)布置見表4.1。

表4.1 場(chǎng)區(qū)三級(jí)控制網(wǎng)布置

縱觀工程整體布局，一級(jí)平面控制網(wǎng)A1、A2、A3、A4以及火炬路上的控制點(diǎn)均為測(cè)繪院提供，對(duì)上述各點(diǎn)采用定期進(jìn)行復(fù)核監(jiān)測(cè)；A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L各點(diǎn)布設(shè)成沿主體結(jié)構(gòu)一圈的一條閉合導(dǎo)線，導(dǎo)線網(wǎng)中必須包含建筑物對(duì)稱中心即主點(diǎn)(長(zhǎng)短軸交點(diǎn))，閉合到測(cè)繪單位提供的一級(jí)控制點(diǎn)上。

五、高程控制網(wǎng)的建立

六、±0.000 以下基礎(chǔ)部分施工測(cè)量

獨(dú)立基礎(chǔ)定位點(diǎn)的選取：每個(gè)獨(dú)立柱基需使用全站儀直角坐標(biāo)放樣法獨(dú)立放樣，每個(gè)柱基不得少于兩個(gè)放樣點(diǎn)，縱向軸線向兩側(cè)各偏 1 米與橫軸線(過柱中心點(diǎn)與長(zhǎng)軸垂直)相交的交點(diǎn)，通過坐標(biāo)標(biāo)注插件將點(diǎn)位坐標(biāo)逐一標(biāo)于電子版上(見圖6.1)。

圖6.1 基礎(chǔ)點(diǎn)位坐標(biāo)標(biāo)注

圖6.2 基礎(chǔ)軸線定位圖

圖6.3 梁邊線放樣示意圖

將圖形放大后再分區(qū)或分片打印成冊(cè)，供現(xiàn)場(chǎng)施測(cè)時(shí)方便使用。坐標(biāo)標(biāo)注時(shí)極易出現(xiàn)偏差，此項(xiàng)工作必須細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)，切不可馬虎。另外各環(huán)向軸線間距最好一同標(biāo)于圖上，對(duì)后續(xù)放線非常有用。

因?yàn)槭仟?dú)立基礎(chǔ)，由于土方開挖和基坑清理導(dǎo)致相互基礎(chǔ)間不能直接用鋼尺量距，也無法使用儀器投測(cè)直線，所以必須嚴(yán)格檢查各個(gè)基礎(chǔ)放樣點(diǎn)間距是否與圖紙尺寸一致。將各獨(dú)立柱基的兩個(gè)放樣點(diǎn)連線找出中點(diǎn)，分別以兩點(diǎn)為圓心以大于點(diǎn)到中點(diǎn)的距離為半徑，在直線兩側(cè)畫弧，將交點(diǎn)過中點(diǎn)連線形成柱軸線(附圖 a)，依據(jù)基礎(chǔ)圖和柱位圖放出柱邊線和基礎(chǔ)邊線。

檢查復(fù)核：用全站儀依據(jù)縱向柱間距或柱中心點(diǎn)坐標(biāo)逐一檢查所放柱基中心，點(diǎn)位偏差 ≤2-3mm 時(shí)即為合格。

基礎(chǔ)弧形梁定位放線：其放樣方法與基礎(chǔ)定位不同，在墊層上或梁上定位弧梁軸線，依據(jù)柱中心的放樣點(diǎn)連線定中點(diǎn)量矢高，在柱中心點(diǎn)連線上取出中心點(diǎn)，由柱中連線的中心點(diǎn)向兩側(cè)每1m畫一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)到弧形軸線的矢高直接從電子版上獲取，量矢高值≤3mm時(shí)符合要求，否則重新畫點(diǎn)測(cè)量矢量高，將點(diǎn)連線即為弧梁軸線，依圖放出梁邊線，見圖6.3。

基礎(chǔ)高程測(cè)量：當(dāng)土方開挖接近設(shè)計(jì)高度時(shí)，在每個(gè)獨(dú)立基坑內(nèi)釘木樁，直接從鄰近的高程控制網(wǎng)點(diǎn)上引測(cè)高程至每個(gè)木樁上，測(cè)量出木樁高程以控制土方超挖和墊層標(biāo)高。在柱基混凝土澆筑前，在其豎向鋼筋上抄測(cè)出基礎(chǔ)拉梁頂面 500mm 控制線用油漆標(biāo)注。

七、±0.000 以上主體部分施工測(cè)量

平面放線主要是確定軸線位置和柱子方向，其方法同基礎(chǔ)放樣相同，所不同的是放樣控制點(diǎn)選取為將縱向長(zhǎng)軸線向兩側(cè)各偏 1 米后與弧形軸線相交的交點(diǎn)，采用全站儀坐標(biāo)放樣法定位控制軸線。同時(shí)在每柱的縱向軸線上放樣一個(gè)與柱心相距 1 米的控制點(diǎn)，與縱向按據(jù)圖紙幾何尺寸量距做校核，橫向相鄰軸線間距通過直接測(cè)量弦長(zhǎng)檢查其偏差。當(dāng)偏差≤±2-3mm即為合格，再測(cè)放出軸線、柱邊線、500mm 控制線。

由于基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu)施工階段的平面軸線定位主要采用全站儀坐標(biāo)放樣法向待測(cè)面投測(cè)控制點(diǎn)，為保證測(cè)設(shè)的精度要求，每個(gè)流水段至少要投測(cè) 2-3個(gè)控制點(diǎn)。并與現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)做角度、距離 校核，經(jīng)校核無誤后，方可在該作業(yè)面上放出其它軸線控制線。為便于檢查上下層間同一軸線的偏差，每個(gè)施測(cè)面的控制線應(yīng)做到上下一致，使用經(jīng)緯儀在結(jié)構(gòu)的兩端頭進(jìn)行檢查，每層偏差 ≤±2-3mm 即為合格，否則重新放樣。

作業(yè)面高程測(cè)量：當(dāng)首層墻、柱拆模后及時(shí)抄測(cè)出建筑500mm線。層間標(biāo)高傳遞：當(dāng)結(jié)構(gòu)施工高出±0.000m 以后，用鋼尺延柱身以首層建筑。50線為起點(diǎn)垂直向上量取結(jié)構(gòu)層高加地面作法，作為二層建筑 50 線。用鋼尺傳遞標(biāo)高時(shí)，每個(gè)施測(cè)面至少要從三處上傳遞，在作業(yè)面進(jìn)行校核，點(diǎn)與點(diǎn)間誤差≤±2-3mm即為合格。

八、新技術(shù)的應(yīng)用

(一)積極應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)上學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外體育場(chǎng)館工程建設(shè)中在測(cè)量方面資源，的成功經(jīng)驗(yàn)。

(二)利用計(jì)算機(jī)把圖紙中的設(shè)計(jì)要素?cái)?shù)字化，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)放樣坐標(biāo)。

(三)建立數(shù)字工地，使技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)各種管理用數(shù)字、圖表說話，力爭(zhēng)使各項(xiàng)管理工作數(shù)字化。

九、結(jié)束語：

全站儀的普及使用對(duì)當(dāng)前復(fù)雜的結(jié)構(gòu)施工帶來了前所未有的快捷和方便，但在使用中要特別注意儀器的檢校和各項(xiàng)指標(biāo)，放樣時(shí)要時(shí)刻關(guān)注“目標(biāo)”常數(shù)，此鍵緊靠“測(cè)距”，按錯(cuò)鍵而改變了常數(shù)儀器不會(huì)提示，而放樣出的點(diǎn)位偏差很大，而且很不易發(fā)現(xiàn)。另外儀器的補(bǔ)償功能超限也不影響儀器使用，但測(cè)距偏差大，測(cè)量結(jié)果也是錯(cuò)誤的，所以儀器使用前要做測(cè)距校核，施測(cè)中要遵守操作規(guī)程，使用后要認(rèn)真保養(yǎng)。

另外需要特別指出的是，由于體育場(chǎng)在施工過程中，障礙物不斷增加，測(cè)量放樣的視線經(jīng)常受阻，此時(shí)在使用全站儀放樣過程中會(huì)經(jīng)常采用后方交會(huì)法進(jìn)行設(shè)站，而每次后方交會(huì)法設(shè)站結(jié)束后，拓普康全站儀的格網(wǎng)因子都會(huì)發(fā)生變化，有時(shí)數(shù)值≥1，有時(shí)數(shù)值為0.999961不等。總之，數(shù)值的變化對(duì)于短距離測(cè)量放樣影響不大，而對(duì)于體育場(chǎng)這種長(zhǎng)距離、大面積測(cè)量放樣來說就容易造成誤差超限，應(yīng)該及時(shí)對(duì)格網(wǎng)因子進(jìn)行調(diào)整；一般來說紅島地區(qū)的海拔高度小于10米，格網(wǎng)因子≤1，一般為0.999999，而采用后方交會(huì)法設(shè)站之后，應(yīng)立即對(duì)格網(wǎng)因子的數(shù)值進(jìn)行修改，輸入高程和比例，然后在進(jìn)行測(cè)量放樣，以減少格網(wǎng)因子的誤差對(duì)測(cè)量放樣精度的影響。格網(wǎng)因子修改前和修改后的數(shù)值見下圖：

在青島市市民健身中心體育場(chǎng)工程測(cè)量放線過程中，通過制定有效的技術(shù)措施和施工方法，克服多圓組合全弧形測(cè)量放線的難度，放線結(jié)果均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，達(dá)到質(zhì)量好、速度快的效果，為下一步混凝土結(jié)構(gòu)施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，得到了建設(shè)單位和監(jiān)理公司的一致好評(píng)，也為我公司今后同類工程的施工積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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吳文發(fā)(1987.12-)，男，本科，中建八局第二建設(shè)有限公司，高級(jí)工程師。