工程测量与监测施工专项方案

第四节 工程测量与监测施工专项方案1 工程测量1.1 工程测量总体规划1、总体思路平面控制网分两级测设:首级为总控制网,二级控制网为轴线控制网。首级平面控制 网的建立以业主提供的控制点为基准,采用全站仪进行测设。二级控制网依据首级平面总 控制网采用直角坐标法和极坐标法来测设轴线控制点。标高控制以业主提供的水准点为 依据,采用电子水准仪进行数次往返闭合测量形成闭合水准网,引测到现场首级平面控制 网的控制点上,建立水准基准控制网。地下施工平面测量采用外控法,直接用全站仪(经纬仪)投测各控制轴线和定位点,标 高采用悬吊钢尺法进行传递；地上施工测量采用内控法,用激光垂准仪将轴线控制点整体 同步传递,标高用 30m 钢尺向上传递。2、测量原理结合本工程自身单体结构多，结构面积广的特点，本工程主要利用CAD软件辅助全站 仪施工测量技术对工程进行测量放线工作。3、测量准备施工测量准备工作包括图纸的审核，测量定位依据点的交接与校核，人员的组织及测 量仪器的选择及检定，测量方案的编制、审核与数据准备，工程重点、难点分析与应对措 施。4、平面总控制网的建立(1) 平面控制网布设原则及精度指标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) 轴线控制网的布设根据设计总平面图、现场施工平面布置图等进行。3) 控制点选在通视条件良好、安全、易保护的地方。4) 平面控制网的精度技术指标必须符合下表的规定:等级测角中误差(mB)边长相对中误差(k)二级121/15000(2)基准点的交接与校核测量工作实施前与监理工程师进行基准点交接桩,要求所有桩位现场确认,索取点之 记录和成果表,填写交接桩记录,并对基准点进行复测,其测量方法及精度与原等级测量 的技术要求相同。复测测量成果与原成果比较其误差小于原等级中误差的两倍。复测结 束在规定时间向提交复核测量报告。复核测量报告在监理工程师审核期间,测量人员不得 在现场进行施工放样。控制桩位必须用混凝土保护,地面以上设醒目的围护栏杆,防止施工机具车辆碰压。(3)平面控制网的布设方法、测量原理及布置图平面总控制网布设成环形,用全站仪、经纬仪导线法测量,经平差计算精度符合要求 后作为平面总控制网点。根据测量总控制网的成果资料,采用直角坐标法和极坐标法来测设建筑物所需要的 轴线控制桩,经复核无误后作为建筑物轴线平面控制网。5、高程控制网的建立(1) 高程控制网的布设原则高程控制网的精度采用国家二等水准精度。高程控制的建立是根据业主提供的场区水准基点 ,采用水准仪对所提供的水准基点 按二等水准精度进行复测检查,校测合格后,测设一条闭合或附合水准路线,联测场区平 面总控制网控制点,以此作为保证施工竖向精度控制的首要条件。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25m,距 离回填土边线应不小于 15m。(2) 水准线路按附合路线和环形闭合差计算，水准测量高差全中误差，按下式计算: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。(3) 高程控制网的等级为二等，水准测量技术要求如下表规定。等级视线长度(m)前后视距差(m)前后视距累积差(m)视线高度(m)基辅分划读数之差 (mm)平地闭合差(mm)一 AA- 二寺W30W1.0W3.0三0.3W0.34/L1.2 测量内容本工程结构体系繁多,施工穿插作业多,且场地内部环境复杂,是本工程测量的环境 特点。同时由于本工程的各部分结构体系的施工精度直接影响下道工序的安装误差精度, 因此必须制定严格的测量方案,采用科学的测量仪器及测量手段进行各道施工精度的控 制。另外由于钢结构屋顶网架跨度大、结构的施工面积大且安装精度要求高的特点,以及 现场施工安装过程中不同结构体系的温差效应导致的热胀冷缩差异 ,所以本工程所涉及 的测量内容繁多,技术要求很高。(1) 一级控制网建立 一级控制点示意如下,具体位置及坐标信息依据肇庆市城建办移交的控制点。丄 l_L_LJLLLLLILLLLLILLLLLILLLLLLLLL LLLLLLLLLLLLLLL l_l_l_l_LLL LLLLLL匚匚厂匚匚ILLLLLL LLLLLL LLLLLL LLLLLL LLLLLLCLLL.-LLLLLLLL iLLLLkLllL .LLLLLLLL一级控制网示意图(2) 二级控制网建立依据基准点和测量的坐标,以及施工现场平面图和肇庆市一级控制点的标高和坐标,在建筑结构周围引二级测量控制点,建立二级控制网,作为外控法测控钢结构控制点和建立三级控制网的控制点。站前大街-LtLLL一1_|_|_|_|_L1_LLFi I i I r丑E亠亠ILLL t-ILLL f-ILLL f-ILLL 77 LLLUy LLLLLL -LLLCL- L_u . L_l_l LLL LLL-j 丄 LL 一级控制网点H二级控制网点二级控制网示意图(3) 三级控制网加密根据二级控制网在建筑结构内部布设三级控制网点 ,布置三级控制点原则为相邻两测控点之间间距约为 40 米,用于钢结构内控法测控钢结构安装、楼层胎架拼装等测量。站前大街l_L丄LLbuxUUUL.-LLUy -llllmpt -LLLLL _1. -LLLLLL. 匚 _U_U_LL LLLj lllD商业B区LLLLLLLI- EEFQ牡L止点I:-=/llulZ二级控制网示意图1.3 地上结构工程测量1、轴线控制测量轴线内控点的布设:轴线内控点的平面布设在正负零底板上,埋设铁件并与钢筋桁架 楼板钢筋焊接牢固。预埋铁件由钢板制作而成。待预埋件埋设完毕后,将内控点所在纵横 轴线分别投测到预埋铁件上,并用全站仪进行坐标校核,精度合格后作为平面控制依据。 预埋件及预埋件埋设方法如下:2、施工层放线施工层放线时,应先在结构平面上校核投测轴线,闭合后再细部放线。室内应把建筑 物轮廓轴线和电梯井轴线的投测作为关键部位。为了有效控制各层轴线误差在允许范围 内,并达到在装修阶段仍能以结构控制线为依据测定,要求在施工层的放线中弹放所有细 部轴线,墙体边线、门窗洞口边线等。1.4 装饰工程施工测量1、轴线的恢复和引测(1) 轴线恢复前对每条轴线的相对距离、角度进行校核,方法为:用钢尺直接丈量距离, 用经纬仪测量轴线、轴线控制线之间的角度。(2) 在施工中被砂浆覆盖和因为时间久而模糊的轴线、轴线控制线,把面层的附着物 清理干净,用墨线重新弹出,用于隔墙的平面位置控制。(3) 柱立面的轴线由恢复后的轴线进行引测,并弹出墨线用红油漆标识。(4) 根据恢复后的轴线及图纸依次放出各楼层的隔墙线,用墨线弹出。2、标高的抄测(1)+0.500m 线在装饰工程中因为高度太低上返造成误差 , 一般把装饰线定在+ 1.000m,这样可以为施工时定标高提供方便。(2) 楼层+1.000m抄测前应先校测结构施工从首层传递在电梯井内壁的标高控制点， 当较差小于3mm时,取其平均高程引测水平线。(3) 楼层+1.000m线抄测时，应尽量将水准仪安置在测点范围的中心位置，采用水准仪、塔尺抄测高程控制点的标高,各标高点之间用墨线连接并用红油漆标明数据。1.5 钢结构测量1.5.1 吊装测量流程1.5.2 细部测量放样流程本工程钢结构构件大,节点多,所以主要节点的位置都必须用全站仪进行三维空间坐钢结构测量校正采用全站仪直接观测顶轴线、标高偏差进行测量、校正或者采用经 纬仪进行正。（1）采用全站仪进行测量校正按如下两种工况计算三维坐标:1）常温条件,不考虑荷载增加引起变形而影响每段构架顶中心点的三维坐标。2）按施工顺序,考虑各种因素,主要是荷载增加引起每段构件顶中心点位移。 测量步骤:1）计算上一段将要吊装的钢构件顶中心的三维坐标。2）平面和高程控制网点投递到上部并复测校核。3）吊装前复核下节钢构件顶中心的三维坐标偏差,为上节构件的垂直度、标高预调提 供依据 。4）对于标高超差的钢构件,可切割上节柱的衬垫板（3mm内）或加高垫板（5mm内）进行 处理,如需更大的偏差调整将由制作厂直接调整钢结构制作长度。5）用全站仪对外围各个构件中心或节点进行坐标测量。具体方法如下所示i、架设全站仪在投递引测上来的测量控制点上，照准一个或几个后视点。ii、输入后视点、测站点坐标值、仪高值、棱镜常数、棱镜高度值建立本测站坐标系统。iii、配合小棱镜或对中杆测量各柱顶中心的三维坐标。结合下节构件顶焊后偏差和单节构件的垂直度偏差 ,矢量叠加出上一节钢构件校正 后的三维坐标实际值向监理报验钢构件主要节点的实际坐标,焊前验收通过后开始焊接。焊接完成后引测控制点,再次测量钢构件三维坐标,为上节钢构件安装提供测量校正 的依据,如此循环。内业计算柱顶或节点中心坐标,并在柱顶或节点作好点位标示。在下节构件用临时连 接件连接架设全站仪,后方交会仪器站点坐标,测量上节构件中心轴线偏差,检查单节构 件垂直度和位置。(2)采用经纬仪进行测量校正 采用经纬仪进行校正时 ,应采用两台经纬仪同时对钢结构进行观测 ,指导校正,保证 钢结构的轴线和垂直度满足设计和相关规范要求。操作方法如下:经纬仪钢结构测量校正1.5.4 钢结构标高测量校正钢结构标高可采用水准仪或全站仪进行测量校正,为使施工简便快捷,钢结构标高一般都采用水准仪进行测量校正,操作方法如下:271工-TI-TI-T1J 二斗4|2141、PJ3-P PEN 丄4IIE MJWN幽曲 maala導踰屈luwM- n-l-r44B-匸IJLltlr:严二一-二LTrrnLITlrray钢结构标高测量控制示意图钢结构安装允许偏差名称允许偏差(mm)建筑物倾斜H/2500+10.0）且W50建筑总高度偏差eWH/1000 且-30WeW30单节柱倾斜H/1000 且 W10层冋偏差AHW5建筑物矢量弯曲eWL/2500 且 eW25.上柱和下柱的扭转eW3冋层柱顶标咼差-5WeW5梁水平度eWL/1000 且 eWIO地脚螺柱(锚栓)位移2.0基础柱底标咼-2WeW2建筑物定位轴线L/20200,且不应大于3.0底层柱底轴线对定位轴线偏移3.0柱子定位轴线1.02 施工监测根据设计要求,施工及使用过程中,对钢结构的沉降进行监测,对结构的自振周期及 阻尼比、重要构件及重点部位的应力等进行长期监测,掌握建筑物服役期间的受力荷变形 状态。通过加速度传感器监测与记录结构在风和地震作用下的响应,确定结构的动力特性 及其在结构使用期间的变化,及时把握结构的健康状态。变形测量按建筑变形测量规程JGJ/T8-97 级变形测量等级执行,变形测量及平面控制网点位精度要求见下表:变形测量等级沉降观测点高差中误差位移观测坐标点中误差一级W0.15mmW 1.0mm采用先进的监测仪器,提供准确的实时监测数据,为钢结构、幕墙安装等提供定位、 校正的依据；监测环境影响如温度、湿度、风力变化,为顺利安装提供施工依据；对应力 集中的部位进行应力应变测试,跟踪杆件的应力变化,验证施工方案的安全可靠性。2.1 监测项目新建主体结构沉降及其基准点引测采用精密水准仪测量。 钢梁挠度采用精密水准仪或百分表测量。施工现场每天的温度、湿度、风力采用传感器测量。 施工现场每天的污水水质、空气质量监测。测试设备的精度，如垂线坐标仪为0.1 mm,激光垂准仪为1/40000、全站仪测距精度 1mm+2ppm 等,可满足监测精度要求。而且点位设置相对固定,整个施工过程中,传感器放 置固定不变,其稳定可靠性十分有利于长时间重复监测。根据监测点的位置、监测形式和监测仪器的不同,变形值的获取有二种方法:2.1.1 多级分步测量法建筑物由下至上建造,上部楼层某一测点的变形测定是经过多次相对换算,采用多次相对变形叠加获得。多级分步测量流程如下图:具体步骤如下:1）先测出底层监测点相对于建筑物外围的控制点之间的变形；2）测出需监部位的控制点相对于底层监测点之间的变形,得到上部控制点位的变化；3）测出需监测部位的其余测点相对于本层控制点之间的变形 ,从而可知本楼层测点 位置的变化情况。2.1.2 直接测量法通过仪器直接测出测点的三维变形值,也叫实时差分测量。差分测量的优势:影响三维坐标测量精度的主要因素有仪器精度、点间斜距及垂直角, 后两者涉及大气的气象改正、水平折光、垂直折光等许多复杂的因素,故很难精确求出, 从而降低了点位测量精度。然而根据变形监测的特点,需要测量的只是相对变化量,采用 建立基准站进行差分的方法,极坐标法测量的点位精度可达到亚毫米甚至更高。差分测量原理:在一个测站上对两个观测目标进行观测,将观测值求差；或在两个测 站上对同一目标进行观测,将观测值求差；或在一个测站上对一个目标进行两次观测求差, 求差的目的在于消除已知的或未知的公共误差,以提高测量精度。外围基准点 被监测物上在该系统中,计算机通过电缆与监测站上的全站仪相连 ,在计算机控制下,全站仪对 建筑物外围的基准控制点及被监测物上的变形点进行测量 ,观测数据通过通讯电缆实时 输入计算机,用软件进行实时处理,结果按用户的要求以报表的形式输出,监测人员能实 时地了解监测运行情况。差分测量系统工作原理如下图所示:基准点1基准点nCHI11111 b 11111 b 11变形点1变形点m差分测量系统工作原理图多级分步测量、直接测量二种监测方法都需要有位置相对稳固的外围测量控制点坐 标值或基准面、基准线、基准数作起算依据。对同一测点采用二种检测方法所测得的变 形值应进行相互校核比较,提高监测结果的可信度和准确度。2.2 监测时间影响测试精度的主要因素是仪器精度和现场环境,选择合适的测试时机,一般在清晨 6:008:00,因为经历了一个夜晚后，整体结构的温度比较均匀，比较容易剔除温度差的 影响；此时施工人员少、施工设备对仪器的扰动较小。具体随日出时间而定,夏季相对于 冬季时间稍早些。日出前 40 分钟开始,30 分钟内观测完成。2.3 沉降监测2.3.1 沉降监测点布置本工程在结构施工和钢结构施工过程中作沉降观测记录,地面设二等水准基点,沉降 观测点全部设置在新建结构首层柱上。沉降观测工作从结构施工完成后读零开始,钢结构 安装过程中每 5 天观测一次,完成后每月观测一次,直至沉降稳定为止。沉降稳定标准: 平均每天沉降量小于或等于 0.01mm。2.3.2 沉降监测基准点设置标高基准点位布置在结构范围外,4 个基准点形成闭合水准导线,并定期地与城市导线点进行联测,当基准点发生变化时及时恢复,长期观测建筑沉降。标高基准点的锚固长度锚入土内lm,地面用护栏模板围护，形式如下:围护脚手架十字刻划点高程基准点标桩沉降监测基准点设置示意图2.4 挠度变形监测挠度变形的观测,首次观测时,在变形点上精确安装反射镜,在基准点上用全站仪测 定每一变形观测点与基准点之间的高差和水平距离 ,经平差解算处各点的高程和相对于 各基准点的水平距离,作为以后每次变形观测比较的依据,以后要定期进行检测。这种观 测精度要求较高,规范要求必须连续进行两侧观测,互差小于限差时时取其平均值作为最 后结果。2.5 温度、湿度、风力、污水、空气质量监测整个建筑施工跨度时间较长,冬夏季的温度变化较大,结构变形的主要影响是温度作用,可分为三种形式:一是季节温差,二是日温度变化,三是日照温差。其中日照温差影响最大,但难于精确计算,因此,选择每日清晨的日出之前进行测试,避免日照温差影响。 温度、湿度、风力采用传感器测量,每天分别监测环境和构件表面温度等的变化。2.6 应力应变监测钢结构杆件应力应变测试可采用钢筋应变片法、光纤传感器测应变法、振弦式钢筋 应变计等方法进行。考虑到测试设备的精度和稳定性及坚固程度,本工程选用振弦式钢筋 应变计进行测试,振弦式钢筋应变仪的内部构造如下图:振弦式应变仪与构件相焊连,与构件保持相同的应变值。应变计内钢弦的微小变化通过连出的导线测出应变仪中钢弦的频率变化,经公式换算（或根据标定记录直接插 值）即可求得相应测点处的应变值。当采用混凝土应变计时,则可测出测点埋设部位的混 凝土应变值。2.7 首层组合楼板下梁的挠度监测首层组合楼板下梁的挠度可采用精密水准仪测量,也可如下图所示进行测量:1）安装完监测设备先初读数测试一遍。2）测试时间宜选择在6:00开始,避免阳光照射, 2小时内测试结束。长时间测试可 选择阴天进行,且大型机械暂停运行。3）监测楼层安装完测试设备应全部联测一遍。4）每次测试记录下时间、温度、湿度、风力等资料数据。5）编制测试数据处理程序,实测结果输入电脑,自动以图表形式直观输出。6）测试数据整理分析后,一旦发现异常,立即通知设计,迅速查明原因。7）垂线坐标仪的铟钢丝必须外套钢管,直径必须足够大,钢管与建筑焊连,施工过程 中避免碰撞钢丝,吊装、混凝土浇筑施工过程应保护测试设备。8）沉降观测点设置保护盖。9）施工中根据设计位置及时安装监测点,绘制平面示意图。10）不同途径获得同一测点的变形结果应相互校核,有意识的选择部分楼层的关键测点进行校核,确保测试结果的正确可靠。