百米以下住宅项目测量中的误差分析与精度控制研究

2024-01-22李妍麒

中国建筑装饰装修 2024年1期

李妍麒

2022 年，我国新建商品住宅施工面积已经达到63.97 亿m2。在大量住宅项目中，百米以下住宅占住宅施工总面积的60%以上。这些小型住宅项目测量过程中，由于楼房尺寸较小、测量精度要求高、项目进度较快及测量环节集中，导致测量误差问题较突出。如何有效控制测量误差，提高测量精度，成为行业关注的焦点。

1 百米以下住宅项目测量工作的主要内容

1.1 定位控制测量

定位控制测量是百米以下住宅项目测量工作的基础，目的是建立项目区的三维控制网，为后续测量工作提供控制基准。定位控制测量主要包括水平控制网测量和高程控制网测量。水平控制网测量采用全站仪测量，通过锁定已知点坐标实现新点定位，形成项目区水平控制网。高程控制网测量采用精密水准仪进行高差测量，通过闭合差检验控制误差，确定项目区基准高程和各点高程[1]。

1.2 基础控制测量

1.3 主体结构测量

主体结构测量以框架结构和楼板结构为主要对象，通过测量主要构件的位置和尺寸，检查主体结构是否符合设计要求。测量内容包括梁、柱、板的坐标及墙体竖直度等[2]。还要进行遥距监控和结构偏斜监测，实时监测结构变形情况。精确的主体结构测量直接关系建筑质量和使用安全。

1.4 装饰装修测量

在建筑主体完成后，装饰装修测量以室内装修工程为对象，主要检查室内装修尺寸是否符合设计和使用功能要求。测量内容包括墙体、门窗、地面、天花板等二次结构的尺寸控制。还需要检查水平、垂直度和定向是否符合要求，为后期使用提供依据。

1.5 竣工测量

竣工测量是建筑工程测量的重要部分，测量内容包括建筑边界控制、主要构件坐标、位置、主要装修尺寸等。竣工测量结果直接关系到工程结算、交付使用和属性管理。

2 百米以下住宅项目测量中常见的误差分析

2.1 工程测量设备造成的误差

在建筑工程测量中，测量设备的精准性和可靠性直接影响测量结果的准确性。如果测量设备存在误差，将直接导致测量数据存在偏差。具体来说，测量设备本身的制造工艺水平、使用年限、校准情况等都会对测量精度产生影响[3]。一般情况下，测量仪器的平均使用寿命为5 ～10a，采用接近报废年限的测量仪器进行施工测量时，与使用新设备相比，测量误差可增加10%以上。另外，测量设备需要定期进行校准检测。以水准仪为例，超过校准周期未进行定期维护的自动水准仪，其水平角测量误差约为正常的1.5 倍。如果长时间不进行校准，设备的系统误差也会逐渐增大。

2.2 测量方法造成的误差

测量方法的选择会直接影响测量结果的准确性。不适当的测量方法将导致较大的随机误差和系统误差。测量方法造成的误差主要源于以下4 个方面：第1，采用低精度的角度和距离测量方法，如使用经纬仪等低精度设备测量角度，将产生较大的仪器误差。使用导绳或卷尺等测量距离时，由于测量范围和精度有限，也会产生一定的误差。第2，测量布设不合理，主要体现在控制网络布设的稠密度不足、控制点选择位置不当等方面。这将导致被控点接入控制网络的距离过远，控制效果不佳，从而产生较大的累计误差[4]。第3，数据处理方法存在问题，如使用低效的网络平差法，没有充分考虑各类观测量的权值等。没有排除处理结果中的异常值，也会影响计算结果的准确性。第4，成图方法选择不当也会带来测绘误差。如在较大比例尺工程测量绘图中使用简易方法绘制，无法满足绘图精度需求。

2.3 外在环境因素造成的误差

施工测量多在室外进行，复杂的外在环境会影响测量结果,具体为：首先，恶劣的天气条件会直接影响测量仪器的使用。遇到大雾天气时，能见度较低，会降低全站仪等光学测量设备的准确度，增加测距误差。遇到大风天气时，轻型测量设备易出现晃动现象，导致测角、测距结果存在振动误差。其次，气温波动会影响测量精度。温度升高使测量设备中的金属材料发生热膨胀，改变设备的尺寸参数。以全站仪为例，其主体结构多由铝合金等金属材料制成。当温度变化时，其线性热膨胀系数α与温度变化量ΔT存在以下关系：

明朝陆容《菽园杂记》一书云，晋代张华《博物志》即有染白须法，然以前大都用以“媚妾”，如今“大抵皆听选及恋职者耳”，所以，“吏部前粘壁有染白须发药，修补门牙法”。古时当官的如果还想升官，以及过了官员退休年龄不想退的人，只需通过染发染须，在外貌上加工一番以示健康、年轻和有活力就行了。

式中：L为原长度；ΔL为长度变化量。温度升高会使全站仪的各个组件发生微小变形，影响角度测量的准确性，出现角度误差。温差较大的环境下进行测量，会由于反射镜、测距棱镜等组件的热胀冷缩导致测距误差。

2.4 人为因素造成的误差

在百米以下住宅项目测量中，人为因素造成的误差可达到测量误差约60%。具体来看，主要包括测量人员技能水平参差不齐、测量操作不规范等方面。测量工作需要测量人员具有一定的专业知识和实际操作技能，如果测量人员缺乏系统训练，专业素质不高，很容易在测量工作中出现失误，导致测量结果不准确。

3 百米以下住宅测量精度的控制对策

3.1 加强测量设备的选型管理和维护

测量设备的性能直接决定了测量结果的精度，合理的设备选型和维护管理对提高测量精度至关重要。

3.1.1 测量设备的选型

选择测量设备时，应考虑该设备的精度指标是否能满足工程测量的要求。不同类型的测量工作，精度要求也不相同[5]。此外，在选型的时候，还需考虑设备的使用寿命、环境适应性、操作便利性等因素。百米以下住宅项目测量中的常用设备及用途如表1 所示。

表1 百米以下住宅项目测量中的常用设备及用途

3.1.2 测量设备的日常管理

测量设备的日常管理包括：第1，建立健全测量设备的日常管理制度，对设备实行全生命周期管理，包括登记造册、编号、借还登记、状况检查等。第2，制订明确的责任制度，对测量设备实施专人管理，进行定期维护保养。设备发生故障时及时报修或更换，以保证设备可以正常使用。

3.1.3 测量设备的维护保养

加强对测量设备的维护保养，预防设备故障，延长使用寿命。主要维护措施包括：第1，做好测量设备的日常保养，根据使用说明书要求进行定期检修、添加润滑油等。第2，对测量设备进行定期校验和调整，保证测量参数的准确性。定期校准的周期根据设备精度要求确定，一般1 ～2 a。第3，加强测量设备的三防工作，防止设备生锈、生霉、生雾，采取加热烘干、擦拭、防尘防潮等措施。第4，加强仓库管理，保证测量设备处于干燥通风的环境，备置消防设施。第5，制订维修保养制度和操作规程，督促操作人员遵守操作规范，规范设备的使用。

3.2 优化测量方法，提高测量精度

针对不同类型的建筑工程测量，选择合适的测量方法对提高测量精度非常重要。例如，为获得更高的测量精度，可采用电子距离仪比测和三角法组合测量的方法。电子距离仪测量距离误差在±2 mm 以内，但需保证站点间视线条件。而三角法不受视线限制，通过优化三角网结构，闭合误差可控制在1/2000 以内。具体操作时，先采用全站仪测量控制点的坐标，再利用电子距离仪在控制点间进行比测，最后通过三角法对比测段进行闭合计算。合理设计三角网可使三角法闭合精度达到1/50000。这样既利用了电子距离仪的高精度，又增加了三角法的闭合约束，测量精度可大幅提升。

对建筑物外轮廓尺寸测量，可运用双站交会法，一个测站在建筑物一侧，另一个测站在建筑物对侧，两个测站同时对建筑物边线和转角点进行交会测量，最后将两个测站的测量数据汇总处理。双站交会闭合精度可达1/30000，能有效消除单站测量的累积误差，确保尺寸精度。进行遥距和高处测量时，可选用红外线和激光测距仪，测距精度在±3 mm 以内，结合使用经纬仪或全站仪，不但避免了直接接近被测物体的困难和安全隐患，且可快速准确测量距离和空间坐标，从而提高遥距和高处测量的精度。

3.3 优化测量环境，减少外界干扰

在建筑施工测量中，外界环境因素会对测量精度产生一定的负面影响。气温过高或过低都会影响仪器的正常工作，大风天气下测量设备抖动也会造成测量误差。可采取以下措施：第1，合理规划测量时间，尽量选择气温适宜、无强风天气的日子开展测量工作。测量人员需要对测量环境进行前期调研，了解一定时期内的气候情况，合理安排测量时间，在气候条件较优期间进行。这可以有效减少气温过高或过低给测量带来的误差。第2，在测量过程中注意仪器的布置，保证其置于平坦稳固的位置上。对于轻便设备，可以加装额外固定装置或增加重物以增强其抗风能力。

3.4 强化培训，规范操作

测量工作的准确性不仅依赖于先进的测量设备，还依赖于操作人员的素质。为进一步提高操作人员的业务水平，须强化培训并规范操作：第1，企业应加大培训投入力度，通过业内交流、定期培训等方式提升测量人员的技术水平。同时，要针对不同岗位设置岗前培训、在岗培训等，使测量人员既掌握扎实的基础理论知识，又熟练地运用具体的操作技能。第2，建立健全操作规范，严格操作流程，杜绝随意性。可制订标准的测量作业流程，细化各环节的责任人、测量方法、质检标准等，强制要求严格执行。第3，定期开展业务培训，针对测量新技术、新设备、新规范等进行介绍，督促测量人员及时学习。

4 案例分析

4.1 工程概况

该工程位于陕西省西安市莲湖区蔚蓝观园5#楼。该楼栋为地上20 层、地下1层的混凝土框架结构住宅建筑，建筑面积为21272 m2，层高为2.8 m，墙厚为200 mm。工程测量任务由项目技术部的专业测量人员完成。

根据设计院提供的坐标控制点和高程控制点，测量人员首先完成了工程的定位和控制网测设工作。通过现场勘查确定控制网络布设位置，并进行精确测量，建立包括4 条主控轴线和2 条主控高程点的控制网络，为后续测量工作奠定基础。在工程测量过程中，测量人员遵循相关规范要求，采用经纬仪、水准仪、激光经纬仪等仪器开展施工测量。

4.2 工程测量误差分析

通过分析项目测量过程，发现工程测量中可能存在以下误差：第1，测量仪器误差，如经纬仪的精度限制、水准仪不调平导致的误差等。第2，测量方法误差，如轴线投射距离过长、标高传递次数过多导致的误差。第3，外部环境误差，如受振动、温度变化影响产生的误差。第4，人为误差，如读数错误、记录错误、保护不力造成的控制点损坏等。

4.3 测量精度控制

4.3.1 测量设备管理

测量仪器设备在使用前均需进行鉴定，确保其测量精度达到相关标准要求。还应对设备进行定期检查、调试和维护，保证其性能指标处于最佳状态。设备使用后及时入箱查封保管。

4.3.2 优化测量方法

采用的优化方法为：第1，控制轴线投射距离，投射距离较短能降低累积误差。本项目中，经纬仪轴线投射距离控制在60 m 以内，激光经纬仪投射距离控制在80 m 以内。第2，减少标高传递次数。本项目中采用外墙设置控制点传递的方式，每层只传递一次，有效控制累积误差。第3，测量与计算同步进行，发现差错后及时纠正。第4，采用多种仪器进行校核。

4.3.3 环境控制

本项目选在风力较小、温差较小的无雨天气或夜间进行经纬仪投射、标高传递等工作，以减少外界环境引起的误差。

4.3.4 操作规程管理

测量人员均持有效操作证件，严格按照测量规程和流程进行作业，具体为：第1，控制网测设时进行自检、互检，测绘院验收合格后才能应用。第2，每次标高传递均进行闭合校验，每层轴线投射后进行平面闭合检验。第3，对测量控制点进行全程跟踪管理，确保不受损坏。