工程测量方案国家大剧院.docx

1、工程测量方案国家大剧院工程测量方案国家大剧院工程是一个标志性建筑。该工程占地面积较大、基础较深，较大跨度钢结构壳体安装，以及考虑到该建筑及毗邻建筑的重要性，从面使该工程的测量工作较其它工程尤为重要。采用常规测量方法，无法完全有效的保证施工测量的精度，因此在该工程中我们不仅要采用常规的测量仪器和方法，更要大胆采用新技术、新设备。在钢结构安装测量及沉降变形测量方面采用了较为先进的测量仪器，并将三维工业测量技术和近景摄影测量等技术应用到该工程。第一节 工程施工测量一、平面控制网测设 场区平面控制网布设原则 1. 平面控制应先从整体考虑，遵循先整体、后局部，高精度控制低精度的原则；2. 布设平面控制网

2、形首先根据设计总平面图，现场施工平面布置图；3.选点应选在通视条件良好、安全、易保护的地方；4.桩位必须用混凝土保护，需要时用钢管进行围护，并用红油漆作好测量标记； 场区平面控制网的布设及复测由于该工程占地面积较大，根据总平面图利用Leica TCA2003全站仪(测角0.5”，测距1+1PPM)，从高级起算点在场区布测一条闭合或附合导线，然后采用极坐标法，定出建筑物纵横两条主轴线，经角度、距离校测符合点位限差要求后，作为主场区首级平面控制网（图1）。 主场区南北两侧地下室的平面控制应与主场区首级平面控制同时进行，并要进行相互校核。场区平面控制网的精度等级根据工程测量规范要求，控制网的技术指标

3、必须符合表1的规定。 表1 等 级 测角中误差( ) 边长相对中误差一 级 5 1/30000建筑物的平面控制网首级控制网布设完成后，建立建筑物平面矩形控制网（图2）。建筑物平面矩形控制网悬挂于首级平面控制网上。 图1 场区首级平面控制 图2 场区平面轴线控制三、高程控制网建立高程控制网的布设原则1、为保证建筑物竖向施工的精度要求，在场区内建立高程控制网。高程控制的建立是根据甲方提供的场区水准基点（至少应提供三个），采用Zeiss DINI10电子水准仪（精度0.3mm/km往返测）对所提供的水准基点进行复测检查，校测合格后，测设一条附合水准路线，联测场区平面控制点，以此作为保证施工竖向精度控

4、制的首要条件。2. 高程控制网的精度，不低于三等水准的精度。3. 在布设附合水准路线前，结合场区情况，在场区与甲方所提供的水准基点间埋设半永久性高程点，埋设3-6个月后，再进行联测，测出场区半永久性点的高程，该点也可作为以后沉降观测的基准点。4. 场区内至少应有三个水准点，水准点的间距应小于1公里，距离建筑物应大于25米，距离回土边线应不小于15米。2. 水准测量应符合下列规定： (1)、水准线路应按附合路线和环形闭合差计算，每千米水准测量高差全中误差，按下式计算： MW = 式中MW-高差全中误差(mm)： W-闭合差(mm)： L -相应线路长度： N-附合或闭合路线环的个数。 （2）国家

5、二等水准测量要求 四、0.00以下施工测量 轴线控制桩的校测 1. 在建筑物基础施工过程中，对轴线控制桩每半月复测一次，以防桩位位移，而影响到正常施工及工程施测的精度要求。 2. 采用测量精度2”级、测距精度2mm+3ppm的全站仪，根据首级控制进行校测。校测无误后，再根据轴线控制网对其承重的桩基础进行检测，符合桩基础施工规范要求后方可进行下步工作，否则应将检测结果报有关技术部门及监理单位。轴线投测方法 1. 首先依据场区平面轴线控制桩和基础开挖平面图，测放出基槽开挖上口线及下口线，并用白石灰撒出。当基槽开挖到接近槽底设计标高时，用经纬仪分别投测出基槽边线和集水坑控制轴线，并打控制桩指导开挖。

6、 2. 待垫层、底板打好后，根据基坑边上的轴线控制桩，将T2经纬仪架设在控制桩位上，经对中、整平后、后视同一方向桩(轴线标志)，将所需的轴线投测到施工的平面层上，在同一层上投测的纵、横轴线不得少于2条，以此作角度、距离的校核。一经校核无误后，方可在该平面上放出其它相应的设计轴线及细部线。并弹墨线标明作为支模板的依据。模板支好后，应用两经纬仪架设在两条相互垂直的轴线上检查上口的位置。在各楼层的轴线投测过程中，上下层的轴线竖向垂直偏移不得超过4mm。 对电梯井位的平面控制，在测量放线中是一个该注意的问题，在电梯井位附近设置纵、横控制轴线各一条, 确保电梯井平面位置的正确性。施工放样技术要求如下表4

7、：表4建筑物结构特征 测距相对中误差 测角中误差() 测站测定高差中误差(mm) 起始与施工测定高程中误差 竖向传递轴线点中误差(mm)钢混结构 1/20000 5 1 6mm 4 3. 该工程-20.00米以下的基础施工采用经纬仪方向线交会法来传递轴线、引测投点误差不应超过3mm，轴线间误差不应超过2mm。-20.00米以上，可采用轴线交会法或内控法。在-20.00米层适当的平面位置测设轴线控制点，作为该平面层以上层面轴线控制的依据。采用激光准直仪向上传递轴线平面位置。4. 内控法轴线投测 20.000米层验收后，应将控制轴线引测至建筑物内。根据施工前布设的控制网基准点及施工过程中流水段的划

8、分，在各建筑物内做内控点（每一流水段至少2-3个内控基准点），埋设在首层相应偏离轴线1米的位置。基准点的埋设采用10cm10cm钢板，钢针刻划十字线，钢板通过锚固筋与首层楼面钢筋焊牢，作为竖向轴线投测的基准点。基准点周围严禁堆放杂物，向上各层在相应位置留出预留洞(15cm15cm) 。图3 内控法基准点埋设 竖向投测前，应对钢板基准点控制网进行校测，校测精度不宜低于建筑物平面控制网的精度，以确保轴线竖向传递精度。轴线竖向投测的允许误差：高 度(m) 允许误差(mm)每 层 3H30m 530mH60m 10轴线控制点的投测，采用激光准直仪，先在底层基点处架设激光准直仪，调校到准直状态后，打开激

9、光电源，就会发射和该点铅垂的可见光束。然后在楼板开口处用接收靶接收。通过无线对讲机调校可见光光斑直径，达到最佳状态时，通知观测人员逆时针旋转准直仪，这样在接收靶处就可见到一个同心圆（光环），取其圆心作为向上的投测点，并将接收靶固定。同样的办法投测下一个点，保证每一施工段至少2-3个点，作为角度及距离校核的依据。控制轴线投测至施工层后，应组成闭合图形，且间距不得大于所用钢尺长度。施工层放线时，应先在结构平面上校核投测轴线，闭合后再测设细部轴线。 5. 在施工过程中，每当施工平面测量工作完成后，进入竖向施工，在施工中，每当柱浇筑成形拆掉模板后，应在柱侧平面投测出相应的轴线，并在墙柱侧面抄测出建筑1

10、米线或结构1米线。(1米线相对于每层楼板设计标高而定)，以供下道工序的使用。 6. 当每一层平面或每段轴线测设完后，必须进行自检、自检合格后及时填写报验单，报送报验单必须写明层数、部位、报验内容并附一份报验内容的测量成果表，以便能及时验证各轴线的正确程度状况。 基础验线时，允许偏差如下： L 30 m 允许偏差5 mm 0.00以下结构施工中的标高控制 1. 高程控制点的联测 在向基坑内引测标高时，首先联测高程控制网点，以判断场区内水准点是否被碰动，经联测确认无误后，方可向基坑内引测所需的标高。 2. 0.00以下标高的施测 为保证竖向控制的精度要求，对每层所需的标高基准点，必须正确测设，在同

11、一平面层上所引测的高程点，不得少于三个。并作相互校核，校核后三点的较差不得超过3mm，取平均值作为该平面施工中标高的基准点，基准点应标在塔吊或护坡桩的立面位置，根据基坑情况。设置在护坡桩侧面，所标部位，应先用水泥砂浆抹成一个竖平面，在该竖平面上测设定施工用基准标高点，用红色三角作标志，并标明绝对高程和相对标高，便施工中使用。3. 待模板支好检查无误后，用水准仪在模板内壁定出基础面设计标高线。柝模后，抄测结构1米线，在此基础上，用钢尺作为向上传递标高的工具。五、0.00以上施工测量平面控制测量对于局部层的建筑物0.00以上的轴线传递，采用经纬仪方向交会法(外控法)，对于不能采用经纬仪方向交会法的

12、层面应采用内控法。在建筑物-20.000米内测设轴线控制点上架设激光指向仪，向上传递轴线平面位置。支立模板时的测量1. 1. 中心线及标高的测设拆模后，根据轴线控制点将中心线测设在靠近柱底的基础面上，并在露出的钢筋上测设标高点，供支立柱子模板时定位及定标高使用。2. 2. 柱子垂直度检测柱身模板支好后，先在柱子模板上端标出柱中心点，与柱下端的中心点相连并弹出墨线。将两台经纬仪架设在两条相互垂直的轴线上，对柱子的垂直度进行检查校正或用垂球法。3. 3. 柱顶及平台模板抄平 柱子模板校正好后，选择不同行列的2-3根柱子，从柱子下面已测设好的1米线标高点，用钢尺沿柱身向上量距，引测2-3个相同的标高

13、点于柱子上端模板上。在平台上置水准仪，以引测上来的任一标高点作为后视，施测各柱顶模板标高，并闭合于另一点作为校核。高程的传递在第一层的柱子和平台浇筑好后，从柱子下面的已有标高点（通常是1米线）向上用钢尺沿柱身量距。 1. 标高的竖向传递，应用钢尺从首层起始高程点竖直量取，当传递高度超过钢尺长度时，应另设一道标高起始线，钢尺需加拉力、尺长、温度三差改正。 2. 每栋建筑物应由三处（选择三个内控点）分别向上传递，标高的允许误差见下表：高 度 (m) 允许误差(mm)每 层 3H30m 5 3. 施工层抄平之前，应先校测首层传递上来的三个标高点，当较差小于3mm时，以其平均点引测水平线。抄平时，应尽

14、量将水准仪安置在测点范围的中心位置，并进行一次精密定平，水平线标高的允许误差为3mm。第二节 钢结构安装测量 国家大剧院巨大的椭圆形壳体安装测量是一项非常重要的测量工作，如何采用先进的测量技术将整个壳体按照设计图纸准确无误地安装就位，将直接关系到工程的进度和质量。 在壳体安装测量前应建立较高精度的安装测量控制网（一级建筑控制网）。要求测角中误差5，边长相对中误差1/30000。以下分别介绍地脚螺栓的埋设及肋梁安装测量。一、地脚螺栓的埋设 (1) 平面位置测量 测定平面位置时，将两台经纬仪架设纵横轴线控制基准点上,后视同一轴线对应的控制基准点，将轴线投测到与地脚螺栓定位板面同高度的木方子上并用红

15、色三角标记,将其与定位板上纵横柱定位轴线比较，根据偏差情况，调整定位板,使得定位板的纵横轴线与两台经纬仪投测的轴线完全重合为止，定位板的纵、横轴线允许误差为0.3mm。在灌注基础混凝土前，检查定位板上的纵横轴线,与设计位置的允许误差为0.3mm。相邻柱中心间距测量误差为1mm,第一根钢柱至第n根钢柱间距的测量允许误差为 mm，量距时，采用一级钢尺并加上尺长、温度、垂曲三项改正。在混凝土浇筑完后初凝前，应检测定位板上的中心线，如发现偏差，应即刻校正，直至符合精度要求为止。 (2 ) 地脚螺栓标高测量方法 地脚螺栓标高测量采用DS1 水准仪从高程控制点直接引测到辅助安装的木方子上，用红油漆作好标记

16、，根据引测的标高点，调整定位板的高度到设计位置，标高测量的允许误差为1mm。二、肋梁安装测量 对于肋梁的拼装及安装测量，我们拟采用以下两种方案中的一种。当然我们也考虑到采用近景摄影测量的方法，但这种方法后处理时间较长，不能完全实时进行测量数据的处理。（当然，摄影测量技术用于壳体的变形监测也未尝不可）。 方案一 全站仪三维测量 1、 1、坐标系的建立如图所示，在待测物方任取A、B两点，将其在水平面（取仪器三轴交点处的水平面）内投影点的联线为X轴方向，仪器中心为坐标原点，过原点在水平面面内垂直于X轴的方向为Y轴，垂直于XY平面的轴为Z轴，构成右手直角坐标系。 b测量原理 全站型电子速测仪（简称全站

17、仪）是具有测距、测角能力的先进仪器，因此根据极坐标法测定物点的三维坐标为全站仪三维测量系统提供了理论依据和技术保障。 设在O点的全站仪测得A、B两点的距离分别为SA、SB，天顶角为VA、VB，水平角为A、B，由图4-1可得A、B两点在O-XYZ坐标系下的坐标为： 式中 、为OA方向与Y轴之间的夹角由于A、B两点的水平投影在X轴方向上，则有YA=YB，即:由此可求得 由上式可以看出，值取决于仪器中心及选取的A、B两点的位置关系，解求的工作也即完成了全站仪三维测量系统的定向。 对于物方空间的任意点P在上述坐标系中的坐标为： 式中 、SP为P点的斜距，VP为P点的天顶角， 为P点的水平度盘读数，其余

18、符号同前。 在国家大剧院肋脊梁安装测量过程中，三维测量坐标系的选择需根据安装现场平面布置图具体确定，由于场区原有场区平面控制网不能完全满足肋梁安装测量精度的要求，因此必须建立精度较高的安装测量控制网。 2、测量精度分析 分析全站仪三维测量系统的点位精度，主要有以下三个方面的因素：仪器的系统误差、仪器的偶然误差、反射装置（目标）误差。这里主要分析前两者对点位精度的影响。根据误差传播定律可得： 式中，mS为P点距离测量中误差； mV为P点天顶角测量中误差； mH为水平角测量中误差； m为定向时确定角的中误差3、肋梁安装校正安装测量前，在肋梁的节点位置粘贴Leica TCA2003仪器专用反射标志，

19、并根据设计的形状及其方程计算该标志中心点的三维坐标。然后根据三维测量系统测量原理利用Leica TPCA2003工业测量全站仪（内置测量程序），测量所安装肋梁测量标志中心的实际三维坐标（x y z），利用实时处理软件计算实测值与设计值的差值，实时指挥肋梁的安装测量。在内业利用外业所采集到的数据在所编程序环境下进行数据后处理并成图，打印有关资料上报有关部门。方案二 电子经纬仪三维测量在国家大剧院工程中，肋梁的安装校正测量亦可采用电子经纬仪三维工业测量系统。针对该工程，我们采用Leica TM5100A自动准直精密电动经纬仪和TCA2003自动跟踪精密全站仪为传感器，利用数据通讯设备将两台仪器的观

20、测数据传送给与之相连的计算机，并根据相应的软件对观测数据进行处理，实时获得肋梁标志点位的空间位置和肋梁的几何形状。电子经纬仪工业测量系统根据实际的工作环境及设备配置情况可分为联机系统（实时系统）和脱机系统（非实时系统）。在国家大剧院工程中，由于安装测量的实时性，应采用联机系统进行测量，系统结构如图所示。联机三维工业测量系统系统测量坐标系1、系统的测量原理该系统是由两台电子经纬仪（其中一台全站仪可用作电子经纬仪）、通讯设备、计算机、数据终端、基准尺、输出设备等组成，以三维空间交会原理为基本理论依据，间接测定目标点的空间三维坐标，并通过应用软件对所测数据进行处理。如图所示，两台电子经纬仪A和B，为

21、计算物方空间三维坐标，建立如下坐标系，以A点全站仪三轴交点为坐标原点（0，0，0），以过原点的铅直方向为Z轴，以两仪器三轴交点A、B连线在水平面上的投影为X轴，垂直于XZ平面并过原点的直线为Y轴，XYZ构成右手测量坐标系。 在测量坐标系中，设AB的水平投影b为基线长，AB的高差为hAB。假定在交会之前b和hAB均已精确测定，且A、B站上的电子经纬仪互瞄十字丝，以获得基线作水平角观测的零方向，根据两台电子经纬仪同时测得物点P的水平角、及天顶距A、B，即可求得该点在测量坐标系中的三维坐标（x，y，z）为： 2、实时测量过程 电子经纬仪三维工业测量系统是以空间前方交会为基础，通过观测水平角和天顶角来

22、确定物点在给定坐标系下的坐标（x，y，z）。然后根据设计图纸有关的数学模型计算给定点位在给定坐标系下的理论坐标，利用所编的实时测量程序，计算实测值与理论值之差值，从而实时指导现场测量工作。在进行观测之前应先进行两个仪器站间的“定向”工作，即确定下列三种定向元素：两经纬仪水平角在两测站连线上的零方向；两仪器间的平距，即基线长b；两仪器横轴的高差hAB；系统定向完成后，利用TCA2003全站仪对所要校测的目标进行初校，当达到一定的位置后，再利用两台仪器进行同步观测，从而精确地进行目标的校测。第三节 沉降变形观测一、概述 1建筑物本身的变形观测项目与精度要求，应根据工程安全等级与实际要求由设计单位确

23、定，原则上工程等级与下表的观测等级相对应。变形观测的等级划分及精度要求变形观测等级 沉降观测 水平位移观测 适 用 范 围 变形点的高程中误差 （mm） 相邻变形点高程中误差 （mm） 变形点的点位中误差（mm）一等 0.5 0.3 1.5 变形敏感的高层建筑、高耸构筑物与工业建筑、重要古建筑、工程设施等二等 1.0 0.5 3.0 变形敏感的高层建筑、古建筑、工业建筑、高耸构筑物、工程设施护坡桩及重要场地滑坡监测等 2、由于施工的影响与施工安全的需要所进行的变形观测项目，一般包括：邻近建（构）筑物安全监测、邻近地面下沉监测、对护坡桩位移监测、地基回弹监测、重要施工设施（如钻井、塔吊等）的安全

24、监测等。这些项目中前两项观测的要求应由设计单位确定，其他项目由施工单位确定。国家大剧院是一个标志性重要建筑，在采用科学合理的降水方式及边坡支护的前提下，也必须对其及周边建筑及其本身进行沉降变形监测，从而为整个施工过程提供安全保障，同时也为以后的形变测量提供参考依据。对周边重要建筑如人民大会堂、两侧地铁及钢结构壳体等建筑物的变形观测应按一等观测要求施测。对其它，如护坡桩位移、大会堂西路及地基回弹等可按照二等测量要求进行观测。二、沉降观测 （一） 沉降基准点埋设根据中华人民共和国国家标准工程测量规范(GB50026-93)的有关沉降基准点埋设规定 1、沉降基准点布设原则： （1）布设的沉降基准点必

25、须坚固稳定且便于长期保存。（2）为了对沉降基准点进行相互检查，沉降基准点的数目应不少于三个，以保证沉降观测成果的正确性。（3）沉降基准点与观测点的距离不宜太远，以保证观测精度。（4）沉降基准点须埋设在建筑物的压力传播范围以外，同时为了防止沉降基准点受到冻胀的影响，沉降基准点的埋设深度不小于1.5米，以保证沉降基准点的稳定。沉降观测基准点埋设在变形区以外，拟在人大会堂的东南侧、兵部洼南口和新华门附近设三个点。按国家二等水准测量的技术要求施测，每站高差中误差0.3mm，闭合差0.6mmn0.5，。2、沉降基准点埋设方法 基点埋设参照工程测量规范及有关变形观测基点埋设标准进行（见附图1）。 （二）沉

26、降观测点的布设根据中华人民共和国国家标准工程测量规范(GB50026-93)的有关沉降观测点埋设规定进行沉降点的埋设。 变形观测点是直接反映建筑物变形的参照点，应与变形体固结为一体，布设在能敏感反映变形的位置。该主体工程地下-11.00m沉降点埋设如附图2所示，地上+0.3m沉降点埋设如附图4所示，人民大会堂沉降点布设如图5所示。在承重墙柱上沉降观测点标志采用内藏式，用F32电锤在设计位置位置打孔，将直径28mm预埋件放入孔内，周围用环氧树脂填充使牢固，观测时将活动标志旋紧，测毕取出外旋保护盖，即不影响原有建筑物的外观又起到保护标志的作用（见沉降观测点装配示意图附图3）。 （四）沉降观测根据中

27、华人民共和国国家标准工程测量规范(GB50026-93)的有关沉降观测的规定，结合当前世界先进测量技术，按工程测量规范规定的二等水准测量作业要求进行。观测仪器采用德国 ZEISS (DiNi10) 电子精密水准仪，配合铟瓦数码条形尺作业，采用相同观测路线和观测方法，使用同一仪器和设备，并要固定观测人员，在基本相同的环境和条件下工作。 （五）沉降观测周期及期限 1. 沉降观测周期按荷载完成后观测一次，直至封顶，封顶后每月观测一次，直至竣工。2. 出现不均沉降时，根据情况增加观测次数。3. 施工期间因故停工超过三个月，应在停工时及复工前进行观测。4. 结构封顶至工程竣工沉降周期应符合下列要求。均匀

28、沉降且连续三个月内平均沉降量不超过1mm时，每三个月观测一次；连续二次每三个月平均沉降量不超过2mm时，每六个月观测一次；外界发生剧烈变化时应及时观测；封顶后应每六个月观测一次，直至基本稳定（1mm/100d）为止。 （六）沉降变形资料的提交1. 垂直位移量成果表；2. 观测点位置图；3. 荷载、时间、位移量、曲线图； 4. 变形分析报告。三、地基回弹观测国家大剧院工程土方开挖面积较大，开挖较深的地方达-43米，根据建筑变形测量规程及该工程的实际情况，必须进行地基回弹观测。回弹观测的目的主要是测出主楼开挖土方荷载卸除后，基坑底面的回弹量。进行地基回弹主要有以下几方面工作：基点埋设；埋设深度回弹标志点；按照有关技术要求进行回弹观测；技术资料及技术分析报告。四、边坡变形观测土方工程支护结构的变形观测采用多种方法进行，南北两区土钉墙等直线坡壁采用经纬仪小角度法监测，观测点间距24m，中心椭圆区域坡壁采用高精度全站仪测距的方法监测，在-43m超深区及曲线上的重点部位采用滑动式测斜仪进行监测，曲线上设六点，超深区每侧设一点。根据现场具体情况可辅以后方交会法和导线测量法进行监测