高层建筑施工控制网方案与精度控制分析

马成

摘    要：工程建筑施工中，施工控制测量是为了建立施工控制网而进行的测量工作，其中包含施工控制网坐标系统设计、精度设计、控制网布设与观测等。基于此，本文以施工控制网作为研究对象，结合工程实际概况，从平面控制网和高程控制网两方面入手进行高层建筑施工控制网的方案设计，并对其展开精度控制，确保工程测量准确。

关键词：高层建筑;施工控制网;精度控制

1  引言

一般情况下，高层建筑的高度比较高，且建设施工难度大，工程施工的测量问题十分重要，特别是对垂直度控制方面的问题，其测量与精度控制结果直接关系到高层建筑的后期使用。从施工控制网放样、布设以及选点等工作出发，了解建筑物的竖向情况，针对高层建筑物施工的垂直度控制问题，做好施工控制网的布设和垂直度的精度控制，尽可能的消除测量误差。

2  工程概况

以某小区为例，该小区内新建高层建筑，建筑面积已达到109271m2，主楼地下有二层，车库地下一层。整个高层建筑的结构形式属于现浇框架与剪力墙结构，地基部分为GFC桩复合地基，筏板基础，埋深达到11m。建筑地下共有21层，檐高65.3m，主楼长宽分别为57.98m和25.2m，标准层高2.9m，绝对标高35.1m，室内室外高差0.3m。

3  高层建筑施工控制网方案设计

3.1  平面控制网设计

（1）边长测量。本次施工控制网的布设是在建筑物为矩形且布置密集有规则的场地，因此可采用建筑方格网。按照指标坐标法将建筑方格网放样于建筑物，工作操作简单，但必须保证测量精确度。整个测量区域内共布设了24座观测墩，埋设观测墩时，平面控制点需要设立在拥有强制归心装置的观测墩上，并按照一定的规格和规范要去埋设观测墩，保证强制归心基座水平，采用圆水准气泡进行检查。通过徕卡全站仪，利用二等边长测量技术进行电磁波边长的测量，以此完成对GNSS网平差的有效约束，为接下来GNSS网的精度校验奠定基础，一共测量了19条边[1]。

接下来，需要对边长加以改化，高层建筑施工控制网是独立的平面控制网，其边长会在测区范围内的高程面上投影，测距边归算需要符合以下规定要求。对边长进行改正时如果不进行高斯投影改正，可取值Y=0;在经过气象、加常数和周期误差改正之后的边长斜距可化为水平距离;测距边气象改正应结合仪器说明进行计算，加常数以及乘常数的改正也要按照仪器检验结果完成计算;测距边长经过各方面的改正后，可將边长归算为50米、400米以及750米的高层建筑施工高程面。采用相应编制的计算机边长改正软件，对经过测距仪观测的边长加常数、乘常数、周期误差、气压、温度等改正后，将边长计算结果归算到指定的建筑高层面上，二等测距边长的往返测较差符合限差要求，并有63%左右的可能低于二分之一的限差，对向观测边长平均值误差为0.5mm，测距精度优。得到边长测量结果后，可对二等GNSS网进行测量，为接下来施工控制网的测量精度控制奠定基础。应将平面控制网的控制点选择在视线良好且土质坚实的位置，方便控制点的长期保存，利于接下来的高层建筑施工放样。对于控制网加密的指示桩，建议选择在建筑物行列线与主要设备的中心线位置，主要控制网点与设备中心线端点应埋设固定的标桩，控制网轴线起始点的定位误差，不宜超过2cm，建筑物之间产生联动关系时不宜超过1cm，定位点不能低于3个。

（2）GNSS网测量。对外业进行观测，埋设标石后等待两个月以上，稳定期之后才能开始贯彻。利用GNSS静态测量方式，相关技术要求如下：卫星高度角≥15°;有效卫星数≥5颗;观测时段数≥2个;时段长度≥120分钟;数据采样间隔时间为5秒;几何强度因子≤6.基线解算后进行GNSS网平差计算，施工控制网中所有的GNSS点需要纳入GNSS网内准备统一计算，整个平差的计算过程可使用软件自动计算。对于三维无约束平差，可在WGS-84椭球上进行三维自由网平差，基线相对误差1/174429，点位平均误差5.4mm，该平差结果的精度指标能够满足施工控制网测量施工规范要求。对于二维约束平差的计算，将点GPS22和GPS42作为起算点，放入施工控制网GNSS网中二维约束平差，计算出北京坐标和响应的方位角，利用全站仪测量的点和边长，将数据代入GNSS网内完成二维约束平差，在计算各个点的坐标即可。边长计算分别投影到50m、400m以及750m的位置，算出边长后，再算出GNSS网的三套坐标。

3.2  高程控制网设计

对施工控制网进行高程控制测量时，需布设水准路线，按要求选择二等水准点的点位。埋设18座二等水准点，利用8座旧的水水准点，联测5个GNSS点，这时共有31个二等水准高程点。高程控制测量中，水准路线的布设主要包含35个测段与三个闭合环构成的水准网，点位布设均匀且合理，可满足各类标段的应用。对二等水准进行测量，作业之前进行仪器的i角检查，要求i角小于限差20秒，从往测转为返测时，将两支标尺相互调换位置，整平仪器后稳定进行高程控制网的二等水准测量[2]。

4  高层建筑施工控制网的精度控制

4.1  坐标系统转换

城市测量和建筑工程测量采用国家坐标系中的高斯平面直角坐标，因远离中央子午线，测区平均高程比较大，长度投影变形较大，这将无法满足高层建筑施工对精度的要求。以限制变形为基础，为了方便实用，很多城市高层建筑工程测量中都会建立符合本地区要求的独立坐标系。为将建筑物设计放样成功，应建立局部直角坐标系统，简化点位坐标计算，方便现场建筑物放样，局部坐标系统坐标轴方向应与建筑物主轴线平行，或者与街道中心线平行。如果施工坐标系和测量坐标系无法达到一致，这是需要进行坐标换算。

4.2  高层建筑垂直度控制

采用以下三种方法进行高层建筑物的垂直度控制：（1）激光铅直仪法。凭借着激光铅直仪的高精度和操作便捷，设备测量速度很快，可用于大型建筑的多次频繁测量工作，不仅能快速完成测量任务，还能保证测量精度。但是设备成本较高，对高层建筑物进行垂直度控制时，往往需要多台激光铅直仪一同展开作业，因此激光铅直仪法适合用于大型建筑的测量工作。

（2）经纬仪外控法。在高层建筑外部使用经纬仪，按照建筑物轴线控制桩竖向投测，该方法是工程中常见的垂直度控制方法，精度上没有激光铅直仪法方法高，但成本较低，无需使用专门测量仪器。不仅如此，经纬仪可以外控，也能测量角度，在建筑物底部投测中心轴线之后，随着建筑物高度的增加，当经纬仪镜头不能继续抬升时，可向上投测中心线。

（3）吊线坠法。这种方法就是最原始的建筑物垂直度控制方法，被各类建筑施工工程广泛应用。吊线坠就是一个钢绳上悬挂一个10-20kg左右的钢球，用于建筑物内部墙体的垂直度测量。与激光铅直仪法和经纬仪外控法相比，吊线坠法容易受到外部因素的影响，测量精度也会随着测量次数和测量时间的增加而降低。

5  总结

总而言之，施工控制网对于每项建筑工程来说都有着重要的作用，为建筑物施工提供科学放样依据。由于现场地质条件、施工环境以及施工条件会对施工控制网的精度有所影响，因此测量人员应当测设出符合现场施工的控制网，多角度完成施工控制网的质量检查，勘察前期收集关于控制点、土质环境、地质条件等情况，完成坐标系统投影分析和控制点校验，保证施工控制网的方案设计科学合理。

参考文献：

[1] 朱珍.高层建筑施工测量控制[J].建材与装饰，2020（8）：245～246.

[2] 崔芳铭.工程测量技术要点与控制方法简述[J].智能城市，2019（13）：55～56.