浙江省建工集团有限责任公司浙江杭州310012
摘要:在超高层施工测量中,传统的测量方法显示出很多弊端。GPS测量技术作为一种新型技术,精度高,速度快,在建设施工测量中运用也越来越广泛。GPS静态测量精度达5mm左右,完全满足超高层建筑的施工要求。
关键词:超高层;GPS静态测量;数据分析
1前言
随着城市建设的发展,建筑物的高度也在不断的刷新着记录。而且随着建筑物越来越高,施工测量的难度也越来越大,常规的测量方法已经无法满足超高层建筑的精度要求。GPS作为一种全新的测量手段,在工程测控中逐步得到应用,GPS定位技术的优点主要体现在精度高、速度快、全天候和点位不受通视限制,并可同时提供平面和高程的三维位置信息等。
2超高层施工测量特点
(1)超高层施工层数多,高度比较高,地基受力密度大,结构是否存在竖向偏差直接影响到地基的受力情况。
(2)超高层建筑一般为钢混组合结构,钢结构安装比较复杂,钢柱密度大钢梁多,其中各种机械连接(如高强螺栓连接等)要求测量定位精确到毫米。
(3)建筑物的造型复杂,而且基本位于市中心,现场场地狭窄紧张,测量放线需要因地制宜。
(4)建筑结构形式为矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢骨混凝土核心筒结构体系。结构受日照、温度、风荷载及塔吊运行影响较大,随着核心筒的不断上升,塔吊使用过程中产生轻微震力,因此控制点向上引测过程中难度较大,难以保证内控网的精度要求。
3GPS工作原理
GPS系统运用测距后方交会原理定位与导航,利用三个以上卫星的已知空间位置交汇出地面未知点(接收机)的位置。因此利用GPS卫星导航时,必须同时跟踪至少三颗以上的卫星。
GPS定位系统根据接收天线运动状态可分为静态定位和动态定位,根据工作方式可分为绝对定位和相对定位。
GPS绝对定位也叫单点定位,即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标原点的绝对位置。GPS相对定位也叫差分GPS定位,即至少用2台GPS接收机,同步观测相同的GPS卫星,确定2台接收机天线之间的相对位置,它是目前GPS定位中精度最高的一种方法,精度可达到(5mm+1ppm).目前又发展了一种叫载波相位动态实时差分-RTK(Real-timekinematic)技术,,其实质也是相对定位的延伸和扩展,只不过它能快速完成搜索求解,其基本过程是基准站(已知点)通过数据链将其采集的观测数据和测站信息一起传递给流动站,流动站利用同步采集到的GPS观测数据,在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,精度可达(10mm+1ppm).
4工程中的应用
4.1工程概况
兰州红楼时代广场项目工程位于甘肃省兰州市,城关区南关十字东南角,交叉路口以南,北邻庆阳路,南至中街子,西至酒泉路。该区域位于兰州市中心地带,建筑物密度大,场地狭窄,本大厦由主楼A、裙楼B及人防部分组成。地下三层,主楼地上层数55层,裙楼地上为12层,地面以上总高度为266m。本工程主要有外框32根钢柱和核心筒形成为矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢骨混凝土核心筒结构,其中外侧钢柱和核心筒地面上高266m。工程质量和施工进度是该工程施工的关键。
根据本工程测量定位精度及钢结构的安装的要求,现场控制点引测及复核采用GPS静态定位系统,精确到毫米以保证本工程的施工精度及质量要求。在施工过程中我们进行了2次GPS观测,对不同的施工高度的基准点进行复查,以监控本工程的测量精度。
4.2观测点布置
采用3台SouthS862013三频接收机按静态相对测量模式同步观测,其中2台架在地面一级控制点BM1、JC1上,另一台设置在施工层钢柱顶部的特征点上,共施测K1、K2、K4三点,每一点观测时间约70min,数据采样间隔为15s,卫星高度截止角15°。
4.2.1第一次GPS观测
第一次:2015年10月1日,天气晴朗,温度稳定,采用3台GPS接收机按静态相对测量模式同步观测,接收机工作正常,其中2台架在地面一级控制点BM1、JC1上,另一台设置在施工层26层钢柱顶部的特征点上标高为115.97m,共施测K1、K2、K4三点,每一点观测时间约70min(因为附近信号干扰太厉害,且建筑物密集,接受卫星信号质量差),数据采样间隔为15s,卫星高度截止角15°。
观测数据采集正常,采集的数据用南方测绘Gnss数据处理软件解算得到K1、K2、K4点建筑施工平面坐标。GPS观测成果表如下:
表1GPS观测结果列表
(1)GPS观测数据分析
现场使用全站仪常规测量方法同样观测T1、T2、T3各点施工坐标,与GPS测量坐标成果进行比较,比较结果如下表:
表5GPS法与常规法比较列表
由上表数据可见两次观测数据偏差方向一致,X轴偏差4~9mm,Y轴偏差2~8mm,具有一定的系统性。目前在建大楼整体轴线及垂直的控制较为理想,符合规范要求,也满足超高层钢结构施工的精度要求。
5结语
通过GPS定位技术的应用,充分的提高了建筑的施工精度,且在使用GPS测量新技术在工程上应用时,要根据建筑物的自身特点及所处的地理环境因地测量。才能使得GPS测量技术效果发挥最大化,相对GPS定位技术的优点来讲,本身也存在一定的缺点,如GPS接受机周围要空旷无密集建筑物且无其他信号干扰(无线发射塔或高压电线等设备)。希望接下来的工程建设中,对施工质量提高,促进工程获得更好的效益。
参考文献:
[1]肖学年、岳建利、张鹏、宋耀东.GB/T1831-2009全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京:中国标准出版社,2009
[2]王百发、牛卓立、郭渭明等.GB50026-2007工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2012
[3]王宏等.超高层钢结构施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2013