国家体育场(鸟巢)的施工组织设计(测量方案部分)

第二章 工程测量 奥运主体育场工程占地面积大、工程规模大、造型复杂，涉及到土建施工、道路、管线大型钢结构安装及大跨度可开启屋盖安装。测量控制工作显得尤为重要。为了确保施工进度和施工精度，提高施测效率，体现科技奥运的精神，在测量工作中，将全面推行数字化测量控制技术，为施工过程、施工质量提供控制依据，使测量工作成为智能化施工的第一道工序。 第一节 控制网测量 为保证总体工程和各分项工程测量工作的统一性、完整性和延续性，本工程建立统一的平面控制网和高程控制网。控制网分为两级。第一级为长期保存高精度整体控制网，第二级为配合各项工程施工的半永久性施工控制网。 1.1高精度整体控制网的布设。根据场区平面规划和招标人提供的测量基准点（红线桩或城市导线）为依据。建立以体育场中心为原点的十字型场地平面控制网。（详见示意图）首级高程控制借用平面控制网的桩点，进行布设。这两个控制网是工程整体控制和变型监测的依据和基准，用以保证各单项工程之间的连贯性和统一性。 1.2施工控制网的布设。施工控制网是根据施工进度分不同阶段进行测设。它的布设原则是要满足相关施工细部测量或施工控制的要求，全面覆盖。其网形依具体使用对象而定。建筑施工平面控制网为矩形网，采用场地坐标系，市政管线施工控制网为导线网，采用城市坐标系。 1.3控制网的精度设计。平面设计网的技术指标见下表： 附表2-1 控制网主要技术指标 等级 边长 (m) 测角中误差 边长相对中误差 相邻两点距离误差 第一级 200～300 ±5 1/40000 ±3mm 第二级 <100 ±10 1/20000 ±3mm 一级高程控制网的技术指标按国家二等水准测量的精度要求进行引测，相邻两点高程误差要求小于 ± 0.1mm。二级高程控制网的技术指标按国家三等水准测量的精度要求进行引测，相邻两点高程误差要求小于 ±1.0mm。引测方法采用附和或结点水准测量。 对于钢结构，比赛设施及辅助系统等高精度安装工程，建立局部高精度控制网，以保证施工测控的精度。 1.4首级控制网测设 平面控制网测设在满足规划主要条件的前提下，根据红线桩用坐标测量的方法首先测设出中心点KO；用全圆归零测法依次定出KN、KW、KS、KE的方向点位；依次测量相邻两点的距离及∠KN、∠KW、∠KS、∠KE的角度值；根据观测数据对控制网进行严密平差；根据平差结果对桩点进行修正。首级高程控制采用精密数字水准仪附合水准测量进行引测；引测校核精度合格后，根据观测数据对高程控制网进行严密平差；根据平差结果对桩点高程进行修正。 1.5控制网的精度保证措施 高精度控制网的精度保证的关键是其桩点的长久稳定性的保持。因此其埋设要按照国家二级变形监测基准点位的要求进行。对于施工控制网，其控制点位不可避免的会存在位称现象，因此在使用期间要适时的对其进行校测，平差后解算出每个点位数据修正值。此项工作每月进行一次。 1.6桩点的设置 首级平面控制桩基准点应布设在无变形影响的区域；半永久性二级平面控制桩基准点应布设在变形影响较小的区域；监测点应设在变形量大，应能确切反映变形量和变形特征的位置；对于使用时段较短或精度要求较低的控制桩可采用木桩；水准基点借用平面控制桩。 混凝土桩直径0.5m，桩顶标高为场地设计标高下0.3m，顶部预埋100mm×100mm×6mm钢板，点位中心镶嵌φ1mm铜芯，在桩顶面的角上设水准点，水准点高出钢板5～10mm，一级网埋深不小于2m，二级网埋深不小于1m。控制桩四周用钢管做1500×1500的防护栏和醒目的标记，确保桩点不被压盖、碾轧、扰动，要保持控制桩间的通视。 1.7标识 所有控制桩点、监测点均设标识牌，牌中注明桩点的名称、精度等级、点号、数据及管理单位；对于细部测设的点位、线段用油漆进行标识，注明其性质和相关数据。 附图2-1 平面控制网 第二节 建筑施工测量 2.1建筑物定位及施工控制网的测定 建筑物定位和施工控制网以首级精密控制为依据，采用极坐标或直角坐标的方法进行。在控制网中应包含重要点位和重要轴线；要和主要轴线保持平行关系；要保证每施工流水段中至少有四条两两相交的控制线。高程控制点布设以保证施测为原则。 2.2轴线的投测与精度设计 2.2.1土方及结构施工阶段主要采用全站仪坐标放样法向待测面投测控制点，为保证测设的精度要求，在两个控制桩上进行。每个待测面至少要投测3个控制点。使用前应做角度、距离校核，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。为便于测设，每个施测面的控制点应保持上下一致。 2.2.2 ±0.000以上结构施工阶段亦可使用激光铅直仪内控法进行竖向传递控制。内控点设在±0.000处，内控点的间距控制在30m左右，每个施工流水段内不少于3个。控制点在选点时要避开梁、柱托及构造上有特殊要求的部位；要保证通视，便于丈量。内控点必须连测，平差后才能使用。 2.2.3采用全站仪坐标放样法投测施测面上控制点的测设精度按Ⅰ级平面控制实施，测角中误差为±9"，边长相对中误差1/25000，相邻两点的距离误差不大于±2.5mm。在施测面上局部临时加密的控制点相对精度为测角±10"，量距1/20000。内控点的相对精度不低于1/20000。 2.3高程的投测与精度设计 2.3.1 ±0.000以下标高传递，采用全站仪间接高法进行。基坑底水准点设在塔身上，在塔身附近的混凝土底板上设水准导线点。水准路线的两端用全站仪链接到基坑上的现场水准点上。待水准路线闭合后再将水准标高引测到塔身上。标高在基底到±0.000阶段用钢尺沿塔身铅直向上传递。为减少建筑沉降对建筑物标高的影响，在±0.000处重新确定建筑物的标高基准。±0.000以上标高用钢尺沿结构外皮或塔身垂直向上传递。用钢尺传递标高时，每个施测面至少要从三处向上传递，校核合格后方可使用。 2.3.2 水准路线按三等水准测量进行，附合误差小于±4mm( n钢尺竖向传递标高基准点的误差控制在±1mm以内。每30天对塔身上的水准基点与混凝土底板上的水准基点进行一次校测。 2.4曲线测设 2.4.1曲线测设时，首先测设欲设曲线的等距控制线（借线），然后依据控制线沿法线方向用小盒尺定出施工所需的轴线及结构外廓（曲）线。控制线到欲设曲线的距离控制在1m以内。曲线上相邻两点的矢高小于8mm，弹线时将墨线中间向外捻至矢高点，再分两段弹线，将曲线的实际矢高控制在2mm以内。 2.4.2圆曲线测设主要采用极坐标法测设，辅以长弦纵距法、四分高法和全站仪坐标放样法，施测时视具体情况采用相应的测法，对于半径小于15m的圆曲线采用钢尺直接量设的方法。 2.4.3非圆曲线的测设采用全站仪坐标放样法。在室内用计算机计算出欲设曲线上各点的坐标，绘出各欲设点编号位置图。将计算机中的数据传输到全站仪，在施测面将全站仪安置在控制点上，按编号图调出欲设点位的坐标，用坐标放样模式依次定出曲线上的各个点位。 2.4.4竖曲线测设采用在竖直面上测设曲线主要采用距离交会法和直角坐标法，水平方向用水准仪确定，竖直方向以铅垂线为基准。空间曲线用全站仪坐标放样法测设。 2.4.5法线方向的测设，可以利用原点时依据已知水平角用经纬仪直接测设，不能直接利用原点时，根据法线与控制线的交点用经纬仪间接测设。 2.5常规要求 2.5.1采用先整体后局部、高精度控制低精度的工作程序，科学、合理、简捷的测量方法，坚持测算工作步步有校核的工作方法，为施工提供可靠的测量保障。 2.5.2对于平面控制网、高程网采用条件平差进行误差调整，对细部轴线等碎部区域测量误差采用现场直接平差进行调整。 2.5.3测量记录要原始真实，数字正确，内容完整，字体工整，不允许涂改、转抄。细部平面位置线包括：轴线；柱（墙）结构边线；柱（墙）控制线（借线），门窗洞口位置线。控制线距结构边线的距离统一为300mm。 2.5.4细部高程控制包括：一米标高线或整米数标高线；结构施工标高控制点。 墨线的宽度小于1.5 mm，墨线的挠度小于1mm。对控制点、控制线及其它关键点线用油漆进行标识。 第三节 钢结构安装测量 奥运主体育场巨型鸟巢型钢结构的安装测量是一顶非常重要的测量工作，如何采用先进的测量技术将结构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。以下分别介绍地脚螺栓的埋设及结构体的安装测量。 3.1 地脚螺栓的埋设 3.1.1平面位置测量：在场地平面控制网上用高精度全站仪（或经纬仪）以极坐标方法确定出每根柱子的法线（纵向中心线），距离采用全站仪测距，定出地脚螺栓的中心，然后过中心点做垂线，定出横向中心线，为提高精度测设时应采用规化法进行。定位线相对于体育场中心的整体精度为1/40000，定位方向线的测角中误差为±5秒，对应两点间的纵向距离误差为±1.5mm，相邻两点间的横向距离误差为±2.0mm。 3.1.2施测方法：在下部混凝土中预埋与地脚螺栓定位板面同高度的角钢架子，纵横双向中心线均投测在架子上，并用红色三角标识，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投测的轴线完全重合为止。定位板上的纵横轴线，与设计位置的允许误差为0.3mm。在混凝土浇注完毕后初凝前，应再次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。 3.1.3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角钢架子上，用红油漆作好标记，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。 3.2 结构体安装测量 钢结构安装过程中，由于受结构、脚手架的影响，测量视线会受到相当程度的阻挡。解决方法：一是在施工场地上定出钢结构主要受力构件的平面投影，用激光铅直仪将主要的点位（方向）投射到施工面上；二是搭设两到三个高出屋顶结构的观测平台，用高精度全站仪三维坐标测量进行控制。安装时，先用激光铅直仪或经纬仪控制钢结构的概略位置。然后用全站仪控制其精确位置。事先在钢结构的节点上，粘贴全站仪专用不干胶反光标靶。照准标靶后，用坐标放样模式从全站仪中调出（事先由计算机输入的）该节点的三维坐标，全站仪自动计算出该点的实际坐标和实际坐标与安装位置的差值，进行安装过程的调控，并完成最终安装的测量控制。 3.3加工及进场检验 3.3.1钢结构加工下料时，在满足设计几何尺寸的前提下，还应考虑焊接变形、吊装变形和加工期间大气温度与预定安装期间大气温度差别引起的温度变形对钢结构几何尺寸产生的不利影响，应根据预测变形量对钢结构几何尺寸进行修正，并制定出其它相应措施。 3.3.2钢结构进场后及对接合拢前要对其几何尺寸进行复测校核，确定出钢结构部件在当时温度条件及吊装时刻下的实际长度，为顺利拼装提供依据。 钢结构详细测量方案详见钢结构施工方案。 第四节 变形监测 变形监测的作用是及时反映出被监测物体的实时状态，预测其发展趋势，为相关部门提拱信息反馈，确保建筑物、重要设备及施工过程的安全性和使用功能。本工程的变形监测均采用电子测量仪器进行，实行数据采集和分析的自动化、智能化。每次监测结束后，将监测数据、监测结果和根据已有成果分析得出的变形规律及发展变化趋势等信息，以电子和书面两种形式及时反馈给相关部门。 4.1建筑物沉降观测 建筑物沉降观测路线共设两条，体育场内外各设一条，环形布置。水准基准点设在变形区以外。两条观测路线均采用二等沉降观测，使用精密电子水准仪进行观测，每站高差中误差±0.3mm，闭合差±0.6mm×n0.5，按国家二等水准测量的技术要求施测。 4.2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，直线坡壁采用经纬仪小角度法监测，观测点间距20～30m，曲线坡壁采用高精度全站仪测距的方法监测，在超深区及曲线上的重点部位采用滑动式测斜仪进行监测，根据现场具体情况还可辅以后方交会法和导线测量法进行监测。变形观测按三等进行，其控制网借用场地域平面控制网。各观测站点要和远处空间点位进行角度锁定。 4.3地基回弹观测 本工程土方开挖面积和结构荷载较大，根据《建筑变形测量规程》及该工程的实际情况，建议进行地基回弹观测。回弹观测的目的主要是观测基础开挖后，由于上部土方荷载卸除，由此引起的基底土层的回弹量，它对地基承载力和沉降预测具有重要的参照意义。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。 4.4钢结构变形监测 重型塔形支撑结构基础的沉降观测采用国家二等水准测量的技术要求进行，每个基座设四个监测点，使用精密电子水准仪进行观测。钢结构施工过程中、施工完成后和开启屋盖试运行的变形监测采用高精度全站仪三维坐标测量的方法进行监测，点位精度为±2mm，对于需要实时监测的关键点位采用GPS卫星定位系统测量的方法进行，点位的监测精度为±3mm。 第五节 市政、园林测量和体育设施测量 5.1道路、管线测量 虽然红线内施工的区域面积相对较小，但道路有地上和地下两种形式，各类管线错综复杂，工作的关键是确保与红线外和建筑物之间各类接口的正确连接。测量控制工作是保证施工过程、施工质量的关键环节。各类施工测量控制均已首级高精度网为依据，以确保各系统间的协调性、统一性和整体性。其布设要以满足施工需要为前提。平面控制网采用一级导线测量，高程控制网采用二等水准测量。为保证与外界接口的正确连接，要做好场地坐标与城市坐标的转换工作。道路及各类管线的细部放样要符合相关要求，要及时做好竣工测量工作。 5.2园林景观测量 园林景观测量工作的精度，相对要求较低，使用常规测量可以满足施工测量的精度要求，但带图案和造型的大面积庭院施工测量控制还是需要较高精度的，施工时要按照相关标准执行。 5.3体育比赛设施测量 体育比赛设施测量主要包括球类、田径比赛的标准场地测量，各类相关标志、基准点位的测设，裁判设备、系统的安装测量，电视摄像轨道、机位的安装测量。现有测量手段完全可以满足其测量精度的要求，施测时只允许出现正误差，不允许出现负误差。施测时根据各类比赛规则的具体要求进行。 第六节 质量保证措施 测量工作是项目施工管理的一项重要工作，测量工作准确与否，直接影响工程的使用功能及顺利交验，同时也是项目创优工作的必要保证。在整个测量过程中应认真贯彻落实项目测量管理运行程序、质量管理组织体系及质量过程控制。 6.1准备工作 所有进入现场的测量器具无论是否经过计量检定，均重新到指定的计量检定部门进行检定；与建设方办理交接桩手续；检核红线桩和水准点；承担测量工作的单位和个人应具备相应的执业资质；编制测控布置；建立测量数据库；对测量人员进行技术交底。 附表2-3 仪器配备表 名 称 精 度 数 量 用 途 高精度全站仪 ±1mm+1ppm／±0.5" 2台 控制网主轴线和钢结构等重要部位测设、校核；工程基准的传递与复验；变形观测；高程基准传递。 GPS测量仪 5mm+1ppm 4台 控制测量、实时监测 中精度全站仪 ±2mm+2ppm／±2" 6台 主轴线测设、坐标放样、测距、传测标高，钢结构安装、竣工测量、变形观测 电子经纬仪 2" 6台 施测面的角度测量、次要轴线的竖向传递，变形观测，钢结构安装。 精密数字水准仪 S0.4 2台 水准路线、沉降观测、复验标高。 数字水准仪 S1 4台 沉降观测、竣工测量、常规水准测量 普通水准仪 S3 8台 常规水准测量 激光铅直仪 10" 8台 重要轴线的竖向传递 激光平面仪 10" 4台 水平面控制 计算机（一台为笔记本电脑） 3台 内业计算与管理、测量数据库。 6.2组织管理 组建测量管理部，实行统一管理。下设8-10个测量组，负责整个工程的测量与验线工作。各测量组根据工作需要配备相应的测量专业工程师、测量高级技师和测量技师，测工的最低级别为中级工。测量组长必须由工程师、高级技师或技师担任。测量工作的整体管理和统一协调由测量管理部负责；控制测量、变形监测等高精度测量工作由具有测量专业资质的公司负责；施工测量、安装测量由各施工单位自己负责。 附表2-2 测量组织机构表 名 称 工 作 内 容 技术组 编制细部测量方案，内业管理，建立施工控制、测量和变形观测的数据库及数据处理中心 控制组 控制网测设校核、向施测面传递平面与高程控制 土建组 土建施工期间的细部测设、体育比赛设施测量 验线组 验 线 钢结构组 钢结构安装测量控制 变形观测 建筑物沉降观测、地基回弹、护坡桩变形观测、相关区域沉降观测、钢结构变形监测 市政组 道路测量、管网测量 园林组 庭院、景观、园林 6.3数字化测量、管理 本工程在测量工作中将全面使用电子测量仪器和计算机。数据计算、数据传输、数据采集、内外业计算、成果输出全面使用计算机管理，以数字化测量模式取代传统的常规测量模式。在平面测量过程中主要采用全站仪进行。高程控制和沉降观测采用数字水准仪进行。其工作流程见下页图。对于比较简单的细部测量亦可采用常规测量方法。 6.4验线：验线工作由规划验线、监理验线和施工单位的主管部门验线三级组成。建筑物位置、建筑高度等纳入城市规划管理的项目由规划部门负责；施工、安装测量控制的重点部位和关键环节由监理单位负责；施工、安装测量控制的常规验线由施工单位负责。相互重叠的各级验线工作应尽可能的同步进行，以缩短工作时间。验线工作与放线工作要做到人员、仪器和测量方法三分开，独立进行。验线的精度要高于放线。严禁验线与放线同时进行。在施工工序安排上要给验线留出必要的时间，严禁不经验线就擅自施工的现象发生。验线工作按精度级别和难易程度由专业验线组和质检员分别负责。平面和高程控制、主轴线投测、传高传递、曲线、中线测量等关键部位由专业组负责验线，其余由质检员负责验线。验线工作必须有下道工序的工长参加，并填写交接单。 附图2-2 数字化管理工作流程图 结果预测 成果输出 竣工资料 工程状态 工作量 数据处理 决策纠正 竣工测量 变形测量 验线 安装测量 施工测量 数据计算 原始数据 2 1 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