航空中心工程施工測量技術

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西安西北航空中心工程是由西北航空中心有限公司投資興建，中國建筑西北設計研究院設計。位于西安市勞動南路東側，緊靠西北民航管理局辦公樓。地下二層，最大埋深12.14m；平面呈多邊形（主樓水平投影類似于烏龜殼），東西向軸長約100 m，南北向150 m（其中主樓約45 m），最高點108 m，自然地坪標高402.3 m，±0.000標高402.9 m。工程由北裙樓、主樓、南裙樓三部分組成。北裙樓主要為地下二層地上四層服務區(qū)；中部為主樓部分，內設賓館、寫字間、游樂中心、餐飲等；南裙樓主要為商場、保齡球館并且屋頂有游泳池。
    主樓位于本工程的正中間，地下有兩個標高層，地上有8個標高層（其中有20層的標準層），平面尺寸為100×45 m，結構頂標高108 m，基礎埋深－9 m，最大埋深－12.14 m。作為具有深基礎、大凌空、高程落差大、曲線類型多、結構平面形式復雜的大型建筑，且工期緊、任務重、圖紙多，促成施工測量工作內業(yè)計算量超常。因此，如何控制本工程測量放樣的精度，如何進行系統(tǒng)地、高效地、全面地圖紙審核和快速準確的提供施工測量數(shù)據(jù)，是測量工作的重中之重，直接關系著最終工程的質量。從測量工作的逐級控制原則出發(fā)，嚴格執(zhí)行“項目部測量組→施工測量復核→監(jiān)理檢核”的三級管理程序，高標準、嚴要求、高精度，為確保工程質量獲結構優(yōu)質的目標實現(xiàn)提供基本保障。
    1、總體控制
    1.1  平面控制
    場地控制測量，按照由整體到局部、先控制整體后控制碎部的逐級控制的測量原則，結合場地、工程建筑結構特點，根據(jù)現(xiàn)場通視條件以及現(xiàn)場施工的需要，以城市導線點為高級控制點，沿場地周圍布設了一條閉合導線，作為首級控制導線網(wǎng)。導線全長相對中誤差高于1／35000，方位角閉合差小于±5″√n（n為導線點個數(shù)），平差后精度指標：測角中誤差小于±2.5″，邊長相對誤差高于1／40000。
    由于曲線類型多、通視條件差、占地面積大、平面形狀復雜等施工特點，外控制點的布設困難大，布設導線邊長差異大，首級導線點之間精度不均勻，且在施工過程中的使用率也會受到很大程度的限制。因此，在施工測量的總體控制采取內控為主，外控為輔，內外控相結合的的控制方法，但始終保持內、外聯(lián)測。測設現(xiàn)場方格網(wǎng)做為軸線控制時，邊長不宜過長（如取≤100m），并以此作為工程的二級導線，為減少由于工程高差太大產生I角的影響，避免地下、地上兩部分結構出現(xiàn)測量放樣的超差，事先在基礎護坡周圍布設“十”字軸線控制點，并與地上Ⅰ、Ⅱ級導線點聯(lián)測，檢核，以確保施工測量控制精度的要求。
    軸線控制點的測放，按常規(guī)正倒鏡投點法投測，并經平差、復核后，采用內分法或直角坐標法測放出其他線及墻體控制線等細部線。如基坑開挖進行邊坡上、下口線控制時，應根據(jù)坡度計算邊坡外放量。
    為便于層間的檢核，在各流水段內應以適當密度設置預留點：軸線控制點，主樓每層預留點九個），以此進行層間放線的復核，對于大凌空層間較復雜的點位采用激光鉛直儀法進行投點檢核。
    平面細部測量一般分為初測和歸化2步進行，放樣定點后要對各點做校核條件的檢查或在一點架設儀器重復檢查。對于一些不連線的或與周邊結構相對關系不很明確的獨立結構（如獨立柱），在放樣后必須用另外的控制點或軸線進行檢查，以保證其位置正確。
    1.2  豎向標高控制
    本工程的高層控制，采取二等水準測量和四等水準測量法控制。
    1.2.1  ±0.000以下
    由于工程   結構基坑深，采用水準儀高程測量向基坑度進行標高傳遞，獲得基底高程，經檢查、復檢、復核進行閉合差調整后將標高基準樁妥善保護起來（標高基準樁不少于三個），對于基底均以2－3m設控制樁帶水平線來控制開挖平整度。
    1.2.2  ±0.000以上
    為了避免標高傳遞出現(xiàn)上、下層標高超差，經常對標高控制點進行聯(lián)測、復測、平差，檢查核對后方可進行向上層的標高傳遞，在適當位置設標高控制點（每層不少于三點），精度在±3mm以內，總高±15mm以內調整閉合差，結構標高主要采取測設﹢1m標高控制線，作為高程施工的依據(jù)。
    1.3  非常規(guī)結構構件的測量控制
    西北航空中心工程中，主樓平面中軸以斜10°11″線為主。東西端輔以圓弧。旋轉餐廳為半懸空圓形，南裙房交叉圓弧等。因此，控制曲線放樣精度及中軸斜線精度，直接關系到建筑物的成形效果。
    1.3.1  外業(yè)控制
    受通視等條件制約較大，常規(guī)的測量方法已無法滿足該工程的精度和質量要求，現(xiàn)場施工測量主要采用全站儀極坐標測量法，局部放線也可適當采用直角坐標放樣法。全站儀的選擇和精度指標控制是制約施工測量的因素之一，如本工程中全站儀（精度指標在2＋2ppm）和棱鏡，要求能精確測距和極坐標放樣乃至進行三維坐標測量，其精度在±3mm。
    1.3.2  內業(yè)控制
    測量內業(yè)工作是進行一切施工測量的重要前提和保障，尤其對于本工程而言包括施工圖紙的準確核對、以不同種方法進行圖紙原始數(shù)據(jù)和推算數(shù)據(jù)的計算與核對、復核以及資料編制等，為此，利用計算機編程和電子板制圖方法進行測量內業(yè)工作在本工程中得到了廣泛的應用。
    1.3.2  新方法的探討與改進
    在高精度要求的復雜建筑工程結構施工中，受到現(xiàn)場通視等條件影響，當在控制點的布設和使用率受到限制時，采用GPS進行控制點的隨機布設，既可避免由于不通視所帶來的困擾，且可免除控制點間聯(lián)測等工作，從而一步定點，既可確保點位精度，又可節(jié)省時間提高工作效率，每定一點時間不超過40min，點位精度可達到±3mm，但使用GPS定點應確保有一個固定點做為永久性控制點用于相對定點。
    2、施工測量技術的應用
    在西北航空中心工程中，除了大范圍的斜線，復雜的平面曲線，螺旋曲線也是本工程的重點與難點，以下將分別從平面斜線、二維曲線（旋轉餐廳），異形曲線樓梯等結構的測量控制加以探討。
    2.1  復雜平面斜線的測量控制
    本工程的結構平面為非對稱性平面，且無主軸定位線，對測量控制標準要求更高（本工程的內控制標準比國家提高一級），考慮到施工中其他分項工程（如鋼筋、模板工程）的相互制約。施測步驟如下：①在1點處架設經緯儀，觀測2（2′），旋轉90°0′0″之后取3點及4點，滿足√3，√4的距離；（此時正南北、正東西控制線已施測出來了）②在3（4）點處架設經緯儀，向內轉10°11′（a值）；至此本工程主樓的平面方位控制線均已明確。（說明：原施工組織設計為四角控制點，本人對此作了修改，同時滿足分成左右兩段施工及測量的要求，為主體的提前竣工搶得了寶貴的時間）
    2.2  旋轉餐廳的施工測量控制
    2.2.1  基本特征
    旋轉餐廳位于主樓28層頂，且偏西方向，呈半懸挑狀態(tài)，平面為一半徑為6.8m的圓弧圖形，內弧半徑為6.8 m，外圓弧半徑為10m，懸挑3.8m。旋轉餐廳有三層，包括設備層、餐廳、水箱間三部分。
    2.2.2  測量控制
    根據(jù)施工餐廳與主樓屋面有高低差，故旋轉餐廳的測量分為：高程傳遞與平面控制兩大部分。本文著重介紹平面控制測量方法：將儀器架設于2點處，將2、2′線移至標高H1處，再在2′處架儀器，2′2″線即可出來。
    2.3  南裙房
    2.3.1  基本特征
    入口門廳為一半徑為35m的弦，在其南方由一空中游泳池。
    2.3.2  測量控制
    主要介紹入口門廳弦的平面定位：已知OM＝a，CM＝m，AO＝R。
    易知：OC＝√a2＋ m2，DC＝R－√a2＋ m2，n＝DC／OC×m，即b／a＝n／m，則：b＝n／m× a，x1＝m＋n＝MR／√a2＋ m2，D1＝b＝R－√a2＋ m2／√a2＋ m2× a。I測量時，知x1即1M，y1即1D，調整為x1，H－y1，此D點即為已知OM、R及CM時的圓弧上的點。此法我們稱之為平行移弦法。避免了需要圓心時的測量變通法。
    3、施工測量中計算機技術的應用
    在大型工程的施工測量中，由于結構復雜、計算量大，尤其是對于平面不規(guī)則的施工放樣與數(shù)據(jù)計算（包括二維曲線和三維曲線），使用傳統(tǒng)的計算方法已不能滿足工程的需要。因此，利用計算機程序進行計算也越來越廣泛地應用在大量的測量內業(yè)計算中，不但計算精確、高效，而且能快速完成復雜、大量的計算，人而大地提高工作效率。
    3.1  曲線放樣計算程序
    根據(jù)曲線特征要素，為施工放樣的方便起見，以一定弧長為等分圓弧起始步長，來實現(xiàn)計算圓弧中間加密點坐標，輸入已知數(shù)據(jù)即可算出該段圓弧中所加密點數(shù)和各點在當前坐標系內的坐標值。對于隨圓曲線，可以一確定距離為限定界限等分拖延來計算加密點坐標。
    3.2  計算機電子模似制圖應用
    施工測量工作中，電子版模擬制圖的廣泛應用，在處理復雜部位施工上起到了明顯的效果，如曲線、不規(guī)則斜線、基礎開挖邊坡控制、汽車坡道三維實體模擬等。除此，應用電子版制圖模擬法還可快速求點坐標和量取距離及圖形面積、實體體積、圖紙校對等。但值得注意的是使用電子版制圖應與施工坐標系統(tǒng)相統(tǒng)一，以及與其他方法的正確復核。