大型组合式预埋件工程的高精度施工测量

2017-07-05徐拥国叶瀚波钱佳智

地理空间信息 2017年5期

关键词：预埋件点位控制点

徐拥国，叶瀚波，钱佳智

（1.浙江有色测绘院，浙江绍兴312000）

大型组合式预埋件工程的高精度施工测量

徐拥国1，叶瀚波1，钱佳智1

（1.浙江有色测绘院，浙江绍兴312000）

以镜湖旅游综合体为例，介绍了组合式预埋件工程施工控制网的设立和预埋件的高精度放样；并根据其组合式的特点和施工的实际要求，提出了建立施工控制网的简单方法，既可满足施工精度，又可节省时间，符合整个工程的推进要求。最后介绍了整个施工测量工作的基本流程。

组合式；预埋件；高精度；施工测量

绍兴镜湖旅游综合体总投资约为20亿元，是迄今为止绍兴市区投资最大的旅游项目。项目一期由6个不同的小项组成，是一个大型组合式预埋件工程。

混凝土基础柱体与上部设备连接件的螺母、螺栓、垫圈（法兰盘）的预埋精度直接影响上方构件的安装，稍有不慎上部滑道等构件就可能无法安装。各组合的滑道构件均已由外国公司事先设计制造完毕，对预埋件的预埋精度要求很高，但在施工过程中存在许多外力因素会直接影响预埋精度，因此高精度的施工测量对工程质量起着决定性的作用。

此前各组合的基础柱体已施工完毕或正在施工，原来的测量控制点已不完整，因此要重新建立施工控制网，并对基础柱体进行检核，以确认其误差是否在可施工范围，然后才能进行下一步工作。为使整个施工测量过程做到“有规可依，有迹可循”，经过综合分析，本文制定的施工测量作业流程见图1。

图1 施工测量作业流程图

1 前期工作

前期工作包括设计图纸归拢、控制资料收集、仪器选择和检核校验等。工程采用绍兴市城市坐标系和1985国家高程基准（二期）。工程位于绍兴市中心地带，

高程平整一致，不用考虑投影面问题。原来规划部门布设有4个控制点，现仅存S1，为保持连贯一致，将该点的坐标和高程作为整个施工控制网的起算数据。

2 施工控制网的设计与建立

2.1 精度确定

在设计施工控制网时，应使控制点引起的放样点位误差相对于施工放样本身误差来说，尽可能小。施工控制网的精度应根据竣工后关键部位允许误差和实际情况合理确定。工程竣工后的点位精度取决于控制网精度、放样精度和施工精度，设M为放样后点位总误差，m1为控制点引起的误差，m2为放样产生的误差，则有：

因m1

根据表1所标的公差，取两个螺栓的中心到中心的允许误差（3.0 mm）的0.4倍作为施工控制网的精度，即1.2 mm，相当于二级控制网。

表1 预埋件的预埋螺栓公差/mm

2.2 施工控制平面网的建立

工程处于施工状态，钢筋林立，工程车来来往往，可埋设点位的地方很少，两个点位的通视状况不确定。最重要的是前期施工进度已严重滞后，业主对后续施工进度提出了强烈要求，因此必须跳出常规，结合实际，快速建立简单有效可靠的施工控制网。

精密工程施工控制网一般可布设成基准线、三角网、三边网或边角网，但该工程的6个组合互相独立，组合间没有强制的数学关系，且分别由不同单位施工，施工进度不尽相同，因此本文决定采取各组合分别独立布设的方法，网形上不拘一格，采用独立2点1方向的双点模式。各组合可根据实际情况分时布设，且组合间的控制点可相互利用。控制点采用强制对中观测墩，这样可消除点位对中误差，最大程度地保证其稳固性，不易被破坏。

各组合中预埋件的设计高度普遍高于地面，预埋件高度也相差很大，相互间和距地面的高差均可达数米，因此考虑将水准观测平台和平面观测平台组合设置为L型观测平台，高处为水准观测平台，强制对中墩设于稍低的平台。各观测平台的高度可根据各组合预埋件高度作相应调整，平面观测平台高度（含强制对中墩约1 m高度）要求保证合理的观测仰角（俯角），以±30°为最佳。观测平台由各组合的施工单位制作，为保证其稳固性，地基要求入地最少50 cm，且台板、基础采用钢筋混凝土现浇，强制对中墩更应从基础开始全实心现浇完成（图2）。

图2 L型平台及强制对中墩

观测采用RTK方法进行，可节省时间，提高效率。本文采用4个测回取平均数的方式，同时用全站仪进行距离测量，距离测量实行正反站观测，各观测2个测回；方位角利用RTK数据进行反算，选择其中一点坐标作为起算，重新求得另一点的坐标。对精度起决定作用的是全站仪的观测精度，由于比例误差对于短边长的误差可忽略不计，因此全站仪的固定误差决定了精度，拓普康SET05型全站仪的检定固定误差为±0.34 mm，完全可以达到1.2 mm的控制精度。同时在每个观测平台精确测定附近固定的移动基站天线与控制点间的角度，角度测定按2个测回进行，这样实际上构成了一个简洁的三角形。

距离计算加入地球曲率、温度气压等气象参数进行改正，其公式为：

2.3 施工高程控制网的建立

高程控制网的建立相对简单，布设与水平控制网相适应，其精度应满足工程竣工后关键部位高程误差的要求。其公式为：经过解析计算，高程控制选择四级精度即可满足要求（表2）。其中，M为拟设测站高差中误差；ΔF为测量对象F的允许误差；QF为测量对象F的权倒数。

表2 精密水准精度

水准点一般要求埋设于土质坚实、不受施工影响、无震动、便于施测的地方，因此将水准点布设在观测平台角上，在浇筑观测墩时一并设置。本文共设置5 个水准点，采用标准水准点标志，以保证其稳定和可用。采用三等水准进行高程控制的施测，其精度能达到四级要求。采用天宝D1N1型水准仪从S1出发经过高程点闭合至S1点，并实行往返测量、电子读数、自动记录。经过Codaps软件处理和平差，测站高差中误差为0.20 mm，完全符合要求。

3 预埋件的放样定位及检核

3.1 预埋前设备基础柱中心坐标的检测与调整

基础的定位精度直接关系到预埋件能否精确设置，若基础与设计尺寸偏移过大，则会引起预埋件重大偏离，造成基础柱体报废，损失巨大。

各基础柱体皆为钢筋笼体，中心位置不易寻找，先测出柱体的圆形表面，再应用解析法求得圆心坐标。根据设计坐标与实测坐标的差值大小和柱体直径判断预埋件能否按照设计进行测设。决定整个组合结构精度的是各预埋件的相对关系，即若整个组合基础柱的偏移量在限差范围内，则可不用纠偏；若整体偏移量超限差，但数值接近且方向基本一致，则可进行整体扭向，保证相对关系正确即可，对个别点位无法处理的则要求施工单位按照规程处理。以大喇叭及大浪板组合为例，进行检测和处理，其中TN4-3所在的基础柱体需施工单位按照业主、设计和监理的要求进行处理（表3）。

表3 C2（大喇叭和大浪板组合）桩位扭后坐标差值表（局部）

3.2 预埋件高精度坐标测量和高程定位

预埋件高精度坐标测量和高程定位为本次高精度测量的主要工作。坐标测量采用极坐标法，测定后由施工人员现场进行相邻点位距离量定以判断精度。设仪器放样误差为Mp，对中误差为m1，后视方向误差为m2，放样误差为m3，角度误差为m4，仪器标定误差为m5，则有：Mp= m12+ m22+ m32+ m42+ m5

2。由于采用强制对中，则m1可忽略；与后视距离成反比，与放样距离成正比，因此尽可能采用远距离定向、近距离放样的方式。本工程中放样距离比后视距离短很多；误差与拨角的余弦成正比，一般应在30～150°，最好角度约为90°；全站仪放样距离无累积误差，其误差即为仪器标定误差，因此应对仪器多做检定。每次测量前要对所用的控制点进行检验，为方便测量，事先将气象、仪器固定误差等参数在仪器中进行设定，气象参数根据一个周期（如早、中、晚）温度、气压的测量数据进行实时改动。

为保证精度，原则上要求仪器架设在观测墩上完成所有点位的测定，因遮挡个别点位无法测定的，可利用支点进行测定，支点要求架设在相对稳固的位置且尽可能保留较长时间，以便日后复测时再次使用，支点的测设严格按照支导线测设规程进行。每次设站必须检查基站天线角度，每测定5个点位后，需重新检查该角度（归零和2C检查），若超限则重新设定方向。

各预埋件的标高测定采用徕卡NA2型水准仪配3 m区格木尺，人工读数的方法进行。水准仪事先已做严格校验，且配合的标尺为3 m区格木尺，精度虽低于四等水准，但远高于一般的等外水准，完全满足项目标高测定工作要求。测定一组预埋件标高后，需将标尺在高程控制点上重置进行检查，以便检验仪器是否发生变动移位。标高测定位置根据施工人员的需要进行选择，一般测定在钢筋顶上，便于进行量测传递。

3.3 期间预埋件精密复测与调整

施工人员根据所测定的点位采用投影法进行预埋件构建，因为工艺或施工水平问题，与原先测定的位置及高度往往存在差异，有时差异还较大。同时，在混凝土浇筑前需进行制模，该过程会对预埋件形成更大的挤压，导致点位和高度的失真。因此，在此期间需进行点位和高程的精密复核，将误差反馈于施工人员，以便及时调整直至成型（图3）。

图3 预埋件成型图

3.4 混凝土浇筑振捣后预埋件复测与调整

各预埋件放置安装完成后，将进行混凝土浇筑工作。浇筑过程中预埋件会受可预见和不可预见两种外力的挤压，前者在设计时已做了弹性考虑，不至于产生致命影响，而后者则会产生严重的后果。混凝土浇筑前，施工人员应根据事先拟定的计划及现场施工进度，事先在观测平台设置好仪器。复核工作应在混凝土浇筑捣振后马上进行，混凝土固结后则无法调整，失去了复核的意义。