施工新技术第三讲课件.ppt

1,3.1 超大型项目施工测量难点3.2 施工测量的作用与任务3.3 工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,第3章 超大型项目施工测量技术,3.1 超大型项目施工测量难点,在超大型项目尤其是超高层建筑结构施工中，建筑高度增加，受制于测量仪器的测量精度要求，测量传递次数增加，若仅采用传统的层层传递的测量控制方法会出现累计误差严重超限的问题，另外因为超高，建造过程中建筑物自身摆动，以及风载、温度等对结构变形影响均会加大，相当于是利用一套误差逐渐变大的主控点控制一个时刻变化的结构，那整个工程的测量控制将是一个非常混乱失控的状态，故在超高层结构施工过程中必须针对上述问题进行综合考虑和分析，有效地避免上述问题的影响。,2,3.1 超大型项目施工测量难点,3.1.1 技术难度大（1）超大型项目尤其是超高层建筑结构超高，平面控制网和高程垂直传递距离长，测站转换多，测量累计误差大。（2）超大型项目尤其是超高层建筑高度大，侧向刚度小，特别是体形奇特时，施工过程中受环境影响极为显著，空间位置不断变化，保证高空测量控制网的稳定难度大。（3）超大型项目施工测量通视困难，高空作业多，作业条件差，高空架设仪器和接收装置困难，常需设计特殊装置以满足观测条件。,3,3.1 超大型项目施工测量难点,3.1.2 精度要求高超大型项目尤其是超高层建筑的结构超高，结构受力受施工测量精度影响比较大，过大的施工测量误差不但会影响建筑功能正常发挥，如长距离高速电梯的正常运行，而且会恶化超大型项目结构受力，因此必须严格控制施工测量误差。为加快施工速度，超大型项目多采用阶梯状流水施工流程，大量采用工厂预制、现场装配的施工工艺，如钢结构工程、幕墙工程，工业化生产对施工测量精度要求高。,4,3.1 超大型项目施工测量难点,国家规范对超大型项目施工测量精度要求较一般建筑工程高。建筑高度（H）越大，施工测量精度要求越高。高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32010)的要求：30 m150 mm，轴线竖向投测允许偏差30 mm。,5,3.1 超大型项目施工测量难点,3.1.3 影响因素多超大型项目施工测量精度除受测量仪器精度和测量技术人员素质影响外，还受建筑设计、施工工艺和施工环境影响。超大型项目造型、基础和侧向刚度等设计对施工测量精度影响显著。建筑高度越高、造型越复杂，施工过程中超大型项目变形越显著。基础刚度越小，施工过程中超大型项目沉降越大，差异沉降越显著。建筑侧向刚度越小，施工过程中超大型项目受施工环境和施工荷载影响越大。超大型项目在施工过程中的空间位置受施工工艺和施工环境影响也非常显著。施工环境中风和日照作用下超大型项目的变形众所周知。,6,3.2 施工测量的作用与任务,3.2.1 超大型项目施工测量的作用（1）施工测量是联系设计与施工的桥梁，是设计蓝图转化为现实的必经环节。（2）施工测量是超大型项目各分部分项工程施工的先导性工作，只有测量定位工作完成以后，各分部分项工程施工才能大规模展开。（3）施工测量贯穿于超大型项目施工的全过程，是衔接各分部分项工程之间空间关系的重要手段。（4）施工测量是超大型项目健康状况监测的重要手段之一，施工过程中和运营期间进行的变形监测可以比较全面地反映超大型项目的设计和施工质量。,7,3.2 施工测量的作用与任务,3.2.2 超大型项目施工测量的任务（1）建立施工测量平面和高程控制网，为施工放样提供依据。（2）随超大型项目施工高度不断增加，逐步将施工测量平面控制网和高程控制网引测至作业面。（3）根据施工测量控制网，进行超大型项目主要轴线定位，并按几何关系测设超大型项目的次要轴线和各细部位置。（4）开展竣工测量，为超大型项目工程竣工验收和维修扩建提供资料。（5）在超大型项目施工和运营期间，定期进行变形观测，以了解其变形规律，确保工程施工和运营安全。在超大型项目尤其是超高层建筑的施工测量所有任务中，最重要的是将平面控制网正确地向上传递至高空作业面，确保超大型项目的垂直度。,8,3.3 工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术,主控点传递及控制方法1.主控网的选择针对广州国际金融中心项目特点，主塔楼主控网在选择时主要考虑以下几个方面：（1）各个主控制点必须能够闭合，以便于在传递之后能够互相校核，保证控制网传递精确，避免个别点传递误差造成整体控制误差。（2）由于该项目施工过程分混凝土核心筒和外框钢结构两大部分独立组织施工，而最终两大部分的测量定位必须统一，因此控制点在选择布置时需考虑能同时满足两大部分的测量工作需求。（3）测控点能够非常便利地传递至各个工作面以进行细部构件测量放线工作（如顶模平台上），因楼层较多，测量工作量比较大，在传递时若传递通道不通畅，将会给测量工作增加非常大的负担，进而对整体工期控制也会造成影响。（4）测量传递通道不宜影响钢梁的安装、测量控制点位不宜影响后续管道、线路、墙体砌筑等施工，避免遗留太多的后补施工工作。,9,3.3 工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术,2.主控网传递控制方法（1）以测量仪器的精度限制设置测量控制中转。（2）选用高精度的测量仪器。（3）平面控制网的竖向引测采用激光铅直仪进行，外控引测点设置在顶部核心筒作业面下部的测量悬挑钢平台上和下部已经施工完的外框楼板上，内控引测点设置在核心筒内楼板测量孔处，见图3-1。（4）利用全站仪进行高程控制网的传递。（5）设置单独的平面复核控制网，在核心筒内楼板设置独立的平面控制网，见图3-2，并独立传递，逐层跟进复核主控网的测量控制效果。,10,11,12,3.3 工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术,（6）将测量控制点向外围扩充加密，在周边已有建筑物制高点设置大控制网，主要在周边海关大楼、珠江投资大厦和利雅湾商住楼三个点（均为强制对中点）。其作用有两个，一可以作为主塔楼主控轴线（点）后方交会检测方向点；二可以作为GPS检测时坐标起算点。（7）每次控制网中转传递一次均采用GPS对新控制点进行复核。（8）测量主控每54 m高度设置中转，所有测量均从最顶部一个中转站向上引测，层间吊线仅做测量作业复核用，避免层间累计误差，同时避免全部从底部引测造成建筑高度较大时摆动引起的测量偏差。（9）所有测量引测均在每天的同一时间段进行，避免因温度偏差引起的结构变形而造成测量偏差。,13,3.3 工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术,核心筒测量控制由于该项目采用的顶模系统设计有一个刚度很大的钢平台，覆盖了整个核心筒区域，经过对钢平台的监测，其晃动基本为零，可作为楼层测量中转。采用激光铅直仪，利用外控任意三个点，引测至顶模钢平台上，每三层需全引一次六个点闭合校核，见图3-3。三点闭合无误后，采用全站仪在钢平台上测设核心筒墙体控制网，利用手持激光铅直仪进行模板上口控制点的测量定位，见图3-4。利用外六角点及内控1#、2#、3#点从测量控制中转楼层向上投射，利用激光接受靶放置在模板上口检查模板定位偏差，见图3-5。,14,15,图3-3 外控点投递至顶模平台示意图,16,3.3工程案例1广州国际金融中心项目施工测量技术,空间钢结构测量控制外框钢结构测量主要采用六个外控测量控制点进行，见图3-6图3-8。实施效果通过采用上述系列措施，并结合施工过程进行的沉降观测、24 h连续监控塔楼变形及摆动、48 h连续监控塔楼变形及摆动、各楼层标高变化等监测措施，以及辅助虚拟仿真分析结果，整个结构施工过程中精度完全满足设计及规范要求。,17,18,3.4工程案例2广州塔项目施工测量技术,概述1.施工测量特点施工测量既是各施工阶段的先行引导性工作，又是质量过程控制的重要环节之一。而广州塔建筑特点给施工测量提出非常高的要求：（1）外部钢框筒钢管柱呈三维空间倾斜，除必须进行三维空间点定位外，尚需考虑构件转动影响。（2）广州塔位于珠江岸畔，塔体结构纤细，故施工过程中受风荷载影响大，结构容易产生晃动。（3）结构高度达454 m，结构顶部的测量传递累积误差控制要求高。（4）楼层结构不规则，测量通视条件差。,19,3.4工程案例2广州塔项目施工测量技术,2.施工测量难点综合上述施工测量特点，在实际测量工作中产生了如下一系列的难点：（1）如何保证垂直测量的系统性和可控性。（2）各单体独立施工，如何保证各轴线系统的统一性。（3）结构施工时间跨度将近4年，如何保证结构整体的统一。（4）项目施工涉及的作业面大，各种分包单位、协作单位众多，如何保证互相之间轴线系统的统一。（5）各分包测量系统差异统一协调的管理、钢结构与混凝土两种不同材料体系所引起的不同压缩变形差异的协调、风荷载以及日照温差引起的结构变形的控制。,20,3.4工程案例2广州塔项目施工测量技术,针对该工程异形超高层建筑的特点，将采取先进的技术方案和高效的管理措施来克服一系列的难题。在施工中，将配置先进、精密的测量仪器及相应的数据处理软件，借鉴国内外最新测量控制科研成果，结合施工中建筑物的变形监测信息，采用科学合理的测量技术与方法，确定最佳的测量时间段。通过对建筑物的空间几何解析，建立空间点位的数据库，从外业的数据采集、放样，到内业的数据处理、成果分析，实现测量的智能化、数字化和程序化。同时，在该工程的施工中，充分发挥先进测量技术在异形超高层建筑施工中的作用，使得在整个施工过程中，建筑物的空间位置均在受控范围内，确保空间定位及时准确，精度合理，满足施工质量和进度的要求，见图3-9。,21,22,图3-9施工测量示意图,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,平面测量控制网布置施工平面测量控制网是各施工单位局部、单体施工各环节轴线放样的依据。因此，务求达到可靠、稳定、使用方便的标准。控制网除应考虑满足工程施工精度要求外，还必须有足够的密度和使用方便的特点。且应由测量人员对施工场地及控制点进行实地踏勘，结合工程平面布置图，创建施工测量平面控制网,要求达到通视条件好、网点稳固状况、攀登方便等各种要求。各级控制网的创建，必须对各控制点之间，以及各级控制网之间进行闭合校验和平差，保证各点位于同一系统。每次使用前，必须对控制网校核。随着施工的进度，按重要性原则定期对其复测，以求得控制网稳固不变和防止地面变形、沉降或其他因素导致的控制点移位，并加强对各点的保护。其他各级控制网如遭遇破坏，由上级平面控制网来恢复。平级网之间互相贯通，形成系统。,23,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,结合该工程的特点，按测量控制网级别的高低及具体在该工程不同部位的应用，该工程测量平面控制网共设置三级控制网。1.首级GPS平面控制网鉴于广州塔项目的施工对测量精度的超高标准要求，故采用GPS卫星定位技术并辅助于高精度全站仪进行复核而建立首级平面控制网，满足规范及图纸设计对核心筒钢混结构施工放样和外框钢结构节点安装定位的需要。首级控制网设置在距离施工现场较远的稳定可靠地点，其担当全局性控制的作用，是其他各级控制网建立和复核的唯一依据。在整个工程为时近4年的时间跨度内，必须保证这个控制网绝对不变，绝对避免前后期测量系统的不一致。为此，由5个外控点组成首级测量平面控制网，采用GPS静态技术观测，并辅助于高精度全站仪进行复核。,24,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,（1）平面控制点的选取与建造外控点选择较稳定的地面或楼龄在5年以上并且楼高在50 m以下的顶面布设观测墩或观测站。同时，能得到长期有效保护、便于观测和施工作业；点位附近视野开阔，高度角15以上无障碍物；点位应远离无线电发射站、高压电线等其他干扰源。根据以上原则，在珠江对岸设置两个点；在珠江帝景、赤岗塔和新鸿花园分别设置一点，见图3-10。外控点距电视塔主体建筑施工区域均在0.41.0 km的范围内，内控点在核心筒施工范围内。,25,26,图3-10首级测量平面控制点布置图,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,首级GPS点布设5个点。控制点要建造观测墩，墩顶面安装强制对中装置，观测墩进行基础处理以增加观测墩的稳定性，地面观测墩下设置直径500 mm、长 812 m的混凝土桩，上面浇注混凝土观测墩。为了提高平面控制的精度，减少对中误差，方便施工放样，墩面埋设强制对中基盘，与仪器基座用中心螺丝连接。考虑墩标的稳定性，尽量建立较低的观测墩。观测墩高度初步设计为1.53 m。同时，为便于测量机器人（精密全站仪）的检测和应用，点与点之间应尽可能通视。,27,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,（2）平面控制网的观测为保证获得精确的WGS-84地心坐标和广州市坐标，观测时联测国际IGS站（SHAO）和广州市GPS首级控制点。所有观测的仪器经过严格的检验校准，提供法定有效的鉴定证书。（3）平面控制网的数据处理和平差计算在进行GPS平面控制网的数据处理之前，要做好观测数据的整理工作，在此基础上，首先采用随机商用软件进行GPS基线向量的解算，在GPS基线向量解算合格的条件下，对GPS外业观测成果进行检核，再确定GPS平面控制网的平差基准，在WGS-84坐标系下平差时，固定国际IGS站（SHAO）；在广州市坐标系下平差时，固定广州市GPS首级控制点。然后，采用平差软件即可进行GPS平面控制网的平差计算，获取GPS平面控制点的坐标，再通过软件计算将其转换为与设计图纸一致的施工坐标（广州坐标）。,28,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,（4）平面控制网的检核在5个平面控制点上，用测量机器人（精密全站仪）应用边角测量的方法，测定5个平面控制点的相互关系，经软件平差计算后，在统一坐标系下与GPS测量结果进行比较，当两者相差较大时，应找出原因，当两者相差满足限差要求时，认为测量成果合格。,29,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,2.二级平面控制网二级控制网用于为受破坏可能性较大的下一级控制网的恢复提供基准。同时，也可直接引用该级控制网中的控制点，测量重要的或关键的测量工序，其建立以首级控制网为依据。二级控制网宜设置在环绕工程现场道路稳定的一侧处，且需考虑使用方便。该工程二级网为三等闭合导线网，见图3-11，布点需由测量人员经过现场踏勘，外业测量结束后对数据进行严密平差。,30,31,图3-11二级测量平面控制点布置图,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,3.三级控制网三级控制网布置在基础底板上，按一级方格网标准测设，主要用于地下结构施工阶段的测量，具有短期使用性质。该控制网的使用需随时根据施工阶段的沉降、变形情况进行调整。由于该工程的工况变化很大，且三级控制网布置于现场内部，容易遭到施工破坏，故在实际测量过程中，除需要在上述情况下进行实时调整外，还需要根据施工情况进行布网位置的调整，布网依据为上级控制网。在0.000层将竖向控制点与二级控制网进行联测，以核心筒体为载体垂直向上传递，层层闭合。三级控制网是该工程施工阶段的主要测量控制网，见图3-12。,32,33,图3-12三级测量平面控制点布置图,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,高程测量控制网布置1.首级高程控制网首级高程控制网的创建以业主下发或城市测绘部门单位提交的城市高程控制点为依据。创建过程中需考虑除了下发或提交的城市高程控制点外，还要增加冗余高程控制点，以增强高程系统的安全性。为保证高程系统的稳定性，点位应设置在不受施工环境影响，且不易遭破坏的地方。考虑季节变化、环境影响以及其他不可知因素，定期对高程控制点进行复测。首级高程控制点的建立使用精密水准仪，并采用二等水准测量的方法建立。具体设置如下：,34,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,（1）首级高程控制点点位的选取与建造选择3个高程控制点，其中新鸿花园和赤岗塔与上述GPS平面控制点重合，另在珠江帝景附近地面单独布设一点。高程控制点与GPS平面控制点重合时，在观测墩柱体安装水准标志；在地面单独建点时，采用钢管钻孔灌注桩形式（深度815 m），钢管顶面安装不锈钢水准标志（钢管为108 mm5 mm）。高程控制点地面建造护井，增加控制点的稳定性，在观测墩上预先埋设高程点标志。同时，适当联测前期基坑施工单位已经建造并使用的高级控制点一个到两个；另外选择2个高程内控点，预埋标准标志，与上述高程控制点合在一起组成一个二等首级精密高程控制网。（2）首级高程控制网的观测施测时可以分两次组网观测，外控点组网观测一次，便于基础和附属建筑物的施工。当施工至0.000时，再将内控点联网观测平差。,35,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,（3）首级高程控制网的数据处理和平差计算首先对外业观测的各段高差进行限差检核，然后进行环闭合差检核，当各段往返测高差、环闭合差均满足限差要求后，进入内业平差计算。按照间接平差方法，对高程控制网采用自由网或复合网形式进行平差计算。2.二级高程控制网二级高程控制网采用三等水准测量标准，设置在施工现场以内，作为施工所需的标高来源使用。其创建以首级高程控制网为依据。随着时间的推移与建筑物的不断升高，自重荷载的不断增加，建筑物会产生沉降。因此，要定期检测高程点的高程修正值，及时进行修正。由于施工现场的环境条件较差，产生破坏的因素众多，二级控制点需加密复测的次数，以确保其坐标值正确可靠。,36,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,3.测量控制网的布点方法控制网桩点应选在土质稳定、能长期保存、相邻控制点之间应通视、便于施测使用的地方。并按如下规定进行埋设，以便长期保存：一级控制网的桩点，采用深埋钻孔桩，应布设在水平距离基坑大于基坑深度以外的范围，埋深应大于基坑深度4m。二级控制网的桩点采用混凝土桩，底部规格不小于0.6 m0.6m，桩顶标高为场地设计标高下0.3m，顶部预埋100mm100mm6mm钢板，点位中心镶嵌1mm铜芯，在桩顶面的角上设水准点，水准点高出钢板510mm，控制桩四周用钢管做1500mm1500mm的防护栏和醒目的标记，确保桩点不被压盖、碾轧、扰动。,37,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,3.4.4 核心筒控制测量广州塔核心筒高度448.8 m，外壁厚度不断变化，工况中横向结构滞后施工，同时还要控制结构的竖向变形，因而给测量定位带来一定难度。1.楼层平面控制轴线测量（1）在核心筒的内墙壁标定位置固定布置强制对中平台，在整体提升钢模的向上投影相应位置固定布置控制点接收平台。（2）将全站仪在核心筒的单体控制点上设站，测定强制平台的中心坐标。（3）将天顶仪在强制平台上设站，将强制平台中心的平面位置垂直向上投影至控制点接收平台。（4）重复以上步骤，使所有强制平台的控制点垂直向上投影至控制点接收平台。（5）将全站仪在接收平台上设站，使全站仪配套棱镜在其他接收平台上设站，复核各点的传递精度及可靠性，无误后进入下一步操作。（6）使用全站仪放样出施工轴线，经监理检验后投入施工使用。,38,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,2.楼层高程控制测量（1）将全站仪在强制平台上设站，通过调整将镜筒视线调整至垂直向上。（2）使用测距功能将地面的标高引至接收平台。（3）使用水准仪将接收平台的标高传递至施工所需位置。经监理复核通过后投入施工使用。3.楼层控制网的迁移高层建筑测量所采用的天顶法要求随结构的上升将0.000面的基准控制网向上迁移，而通过在上海金茂大厦、上海世茂国际广场等超高层建筑中的测量实践表明，建筑物在建造过程中其顶端将产生持续的、缓慢的结构竖向变形，其变形幅度随高度的上升而加剧。因此高度250 m以上的建筑测量定位时，由于建筑物的结构竖向变形等原因，将导致天顶法测量产生误差。所以，自结构250 m开始，每上升一定高度就必须进行一次基准控制网的检查和纠正。而使用GPS系统所产生的测量结果满足独立性和稳定性要求，适合进行独立、无累积误差、不受干扰的测量。,39,3.4 工程案例2广州塔项目施工测量技术,由于结构一直上升，而仪器的分辨能力有限等原因，楼层控制网不得不向上迁移。迁移的过程必将造成精度损失，因而该工程设置3次楼层控制网迁移，具体设置如下：（1）全站仪在0.000面的单体控制点上设站，将地面上的控制点转换到各强制平台上。使各强制平台组成核心筒控制副网。所指的迁移主要是迁移该控制副网。（2）控制网迁移（转换）层布置在核心筒施工至100 m、200 m和300 m时进行。迁移前对主楼控制网进行复核，消除结构变形等原因造成的控制点移位。（3）控制网迁移应谨慎操作，迁移结束严格复测，确保无误。实施效果通过采用上述系列措施，并结合施工过程进行的沉降观测、各分包测量系统差异统一协调的管理、钢结构与混凝土两种不同材料体系所引起的不同压缩变形差异的协调、风荷载以及日照温差引起的结构变形的控制及辅助虚拟仿真分析结果，整个结构施工过程中精度完全满足设计及规范要求。,40,