王光胜

（贵州省冶金建设公司贵州遵义　563000）

现代高层建筑施工的精密工程测量法

王光胜

（贵州省冶金建设公司贵州遵义563000）

随着经济的发展和社会的不断进步，我国的城市化进程不断加快，而由于城市空间越来越狭窄，人们必须依赖高层建筑进行生产生活的情况下，高程建筑的质量就愈来愈受到人们的重视。本文通过分析GNSS技术的特点以及高层建筑的要求入手，分析在实际的工程测量和施工中所起到的作用。

高层建筑；施工测量；GNSS技术

引言

随着高层建筑的层级太多，寻常的施工器械都不能正常的开展垂直或者水平方面的作业，为此GNSS技术被引入到高层建筑的施工测量中，而且该技术准确性强、安全性高、速度快并且能够不间断的执行作业，因此被广泛地研究和应用。

1　精密工程测量的特点

1.1精密工程测量的定义

所谓精密工程测量，是指以毫米级或更高精度进行的工程测量，该测量就结合了现代测绘科技的新进展，研究和解决大型或特种工程对测量的高精度、可靠性、自动测控等各个方面要求的测绘科学。精密工程测量代表了工程测量学的一个发展方向，它主要是研究地球空间中具体几何实体的精密测量描绘和抽象几何实体的精密测设实现的理论、方法和技术。凡是采用一般的、通用的测量仪器和方法不能满足工程对测量或测设精度要求的测量，统称精密工程测量。

1.2精密工程测量的特点

1.2.1精度高

精密工程测量的最大特点是要求的测量精度，这种技术一般工作难度大。大型特种工程中一定包括一些或许多精密工程测量。三维工业测量、工程变形监测中的许多测量也属于精密工程测量。就精度而言，在工业测量中，在设备的安装、检测和质量控制测量中，精度可能在计量级，如微米乃至纳米；在工程变形监测中，精度可能在亚毫米级；在工程控制网建立中，精度可能在毫米级。长、大隧道的横向贯通精度虽然在厘米、分米级，但对测量精度要求很高，仍属于精密工程测量。

1.2.2可靠性强

精密工程测量对测量的可靠性要求也很高，要求合理确定放样测量的允许误差，确保目标点的要求精度，这种可靠性包括测量仪器的鉴定检核、测量标志的稳定、测量方法的严密、测量方案的优选、观测量之间的相互检查控制，以及严密的数据处理和对测量的质量检查控制以及监理等等。

2　建筑工程测量的相关工作

2.1勘测设计环节的工作

对于建筑工程的建设在规划和设计中我们一定要综合自然环境和预期目标。勘测设计环节的工作重心在于：对多种比例尺的地形图进行绘制，还有就是测量工程、水文地质勘探和水文测验等。对一些大型的特种工程或是所处地质环境不好（比方说土区域比较膨胀）的工程建造，第一步就是对地层的稳定性实施有效的观测。工程项目的规划设计环节所需要的地形图通常比例尺很小，一般可达1：10000～1：10万的国家地形图比例。对于一些工程比较大的情况，就需要借助于专门测绘区域性或是带状性地形图，一般最常使用到的就是航空摄影测量方式实施测图。对于1：1千到1：5千的比例尺的局部地形图或是带状地形图，适合使用地面测量方法。对于工程测量当中的地形测绘包含以下两种：以江、河、库、湖、海为代表的水下地形测绘、纵横断面比较多的地形图测绘。

2.2阐述动工建设方面的测量工作

对于建筑工程的设计需要经过以下几个环节才可进入施工环节，即论证、审查和批准。我们第一步就要对工地的地势、地质环境，工程性质和动工组织计划等等实施精确的了解，对施工测量控制网进行合理的控制；之后，要根据动工的需求，使用不一样的方法，把图纸上所包含的抽象几何实体在现场中标定出来，之后把他们变成具体几何实体这个过程也是我们常说的动工放样。动工放样的工作量相对来说是最多的，也是动工建设环节最重要的测量工作。动工期间也要把握好动工质量的控制，对于动工测量来讲，我们一定要做好几何尺寸的控制，比方说高耸建筑物的竖直度、曲线、曲面型建筑的形态等。

在工程建筑物修筑的过程中，要想确保工程的安全性与稳定性，一定要把握好设计的合理性，对于设计理论的正确与否进行验证，掌握工程的动态变换，比方说水平位移、沉陷、倾斜、裂缝和震动、摆动等等变化实施有效的监测，这个过程也就是我们所说的变形观测，要想实现大型机器设备的安全运行，我们一定要做好检测和调校，并建立变形监测体系和工程办理信息体系，以实现对工程的保护和管理。

3　工程概况

某项工程的总建筑面积有18.5万m2，为了响应政府节能环保号召，在材料的选用和购置方面，都采用的是绿色环保的预制混凝土，为居民营造一个良好的居住环境。由于该地处于经济开发区，土地资源紧缺因而建筑的空间非常有限，建筑工程为了在不增加土地利用空间的前提下，满足更多人的住房需求所以建筑的楼层相对较高，所以整个工程的建设表现为工期短、楼层高、施工范围窄、机械设备规格高，因而必须慎重地选择高质量的施工方案，来解决垂直高度和水平面的偏差问题，保证工程建设的顺利进行，同时减少建设过程中的误差造成重大的生命财产事故的发生。为了解决该工程建设的质量，同时证明GNSS技术在进行高层建筑测量和施工方面具有的作用，工程建设采用了徕卡VivaGS15GNSS系统，它的作用非常的广泛能够支持美国的GPS系统、俄国的GLONASS系统以及中国的北斗卫星系统，通过静态相对定位法来进行研究。

4　现代高层建筑施工的精密工程测量法——GNSS技术

4.1 GNSS技术实际测量过程分析

通过对工程建设中的五栋楼房进行了测量，然后选择了4个平面控制点以及3个高程控制点来进行测量，其中高程控制点使用的是徕卡DNA03电子水准仪，其规格是误差只有0.3mm/km，然后根据建筑规划部门提供的建筑高程点来测量其高程值。此外这些平面控制点以及高程控制点，也可以作为分析楼层施工的数据来进行运用。通过对平面控制点和高程控制点进行GPS静态联系和测量，具体要求测量的时间在1h左右，把卫星高度的角度调到15°左右，把测量采样的时间控制在10s左右，然后再进行数据分析。然后在后期进行测量时，把4台DNSS接收机中的1、3号位架设在地上、把2、4号位架设在楼顶，然后在一起进行一个时间的观测，如图1所示。

图1　楼层基准点与控制点联测

接着将前期高程和平面控制点测得的数据与后来测得的数据共同利用软件进行测算，来检验原先做的基线是否满足实际的需要，接着采用二维和三维的无约束平差计算，并对基准投影坐标进行徕卡一步法的方式进行转换。而莱卡一步法的具体操作是将高程和平面点位进行分开的转换计算：①要想使测量和计算的结果与实际的投影保持一致，必须先将WGS84地心坐标投射到暂时搭建的横幅上，然后再进行移动、旋转和伸缩比例，对于高程转换则没有那么严格的要求，在这个基础上高程点与平面点不一定非要一个点才可以，而且高程和平面误差之间不会产生严重的影响。②把GPSA和GPSB视为已经知道的平面点，然后通过徕卡全站仪器来对施工层各个轴线点的位置进行放样处理，同时把GPSA和GPSB当作已经知道的高程点，通过水准测量法来测量各层施工的高点。

4.2对GNSS测量基线的准确度进行计算

徕卡VivaGS15GNSS双频接收机当处在静态时，能够进行精确度很高的计算，其规格显示为3mm+0.5×10-6D，其中D是测量的距离，要想测算静态测量基线的的误差，可以利用GPS基线向量的弦长精度公式来计算，其中a代表的是可能出现的固定误差值（mm），b代表的是可能呈比例出现的误差值，s代表的是基线的距离（km），公式是由于这次工程建设过程中个点的距离是0.5km，所以可以算出精度是3mm。

4.3对于垂直度和标高的控制分析

高层建筑过程中要想保证建筑物的竖向垂直度，必须随施工轴线进行正确的引导和传递，否则就会出现严重的误差，使建筑高层的稳定性和坚固程度下降，乃至造成重大的危险和损失。以工程建设的第26号楼进行分析，在每次进行测算后就可以计算相对于第一次而言的垂直度，其中得知5楼的差值总额是2.6mm，相对首次观测的高差有14.5m，垂直度是1：5369；而10楼的差值总额是4.3mm，相对于首次观测的高差是29m，垂直度是1：6907，由此可知越王高层去它的垂直度的差值就会越大。而标高的情况则不同，实际标高是施工过程中各个基准传递点的大地高的平局数值，在5楼的时候设计比实际的标高高出0.4cm，在10楼的时候设计标高比实际的标高矮了0.8cm，在15楼时，设计的标高又比谁的标高矮了0.6cm，总体而言是符合2010年的《高层建筑混凝土结构技术规程》要求。

5　结束语

高层建筑已经成了现代建筑发展的必然选择，但是在工程测量和施工阶段会有不同的误差和风险存在，不仅影响着工程建设的质量，对施工人员乃至将来的居民都会造成生命财产等严重的安全隐患。而GNSS技术的使用，能够对垂直度以及高程控制进行准确的计算，提高了工程建设的效率并减少了分阶段基准传递而带来的误差，是未来高层建筑测量施工重要的技术参考。

[1]赵雪云.徕卡GNSS在高层建筑施工测量中的应用[J].施工技术，2014（7）：68～69.

[2]吴俊杰.GPS测量技术在高层建筑施工中的应用[J].科技创新导报，2009（19）：30～32.

TU974

A

1673-0038（2015）09-0143-02

2015-2-10

王光胜（1964-），男，贵州六枝人，工程师，本科，主要从事建筑工程施工测量工作。