淺談?wù)w提模施工的定位控制技術(shù)

劉志明（湖南省鴻騰建設(shè)工程有限公司，湖南 永州 425006）

整體提模施工的操作鋼平臺(tái)表面寬敞便于儀器進(jìn)行作業(yè)，對(duì)核心筒剪力墻的控制采用豎向投影測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)至鋼平臺(tái)頂面，在已安裝的對(duì)中鋼架上面架設(shè)全站儀，采用坐標(biāo)法放樣剪力墻邊線控制點(diǎn)，然后采用手持激光給向儀，以剪力墻邊線控制點(diǎn)做豎向向下投測(cè)到鋼模板上口來控制鋼模板安裝定位。

由于測(cè)量放樣利用鋼平臺(tái)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，而整個(gè)提模系統(tǒng)沒有很有效的側(cè)向約束，因此整體提模施工的垂直度控制對(duì)于施工質(zhì)量至關(guān)重要。

1 整體提模施工的垂直度觀測(cè)

整體提模施工的垂直度觀測(cè)可利用激光鉛直儀進(jìn)行，一般采用激光導(dǎo)向法。

①具體方法：可在建筑物的外側(cè)轉(zhuǎn)角處，分別設(shè)置固定的測(cè)點(diǎn)。 在模板提升之前，在操作平臺(tái)對(duì)應(yīng)地面的部位，設(shè)置激光接收靶，接收靶的原點(diǎn)位置與激光鉛直儀的垂直光斑重合。在施工中每提升一次至少觀測(cè)兩次。

②具體做法：在測(cè)點(diǎn)水平鋼板上安放激光鉛直儀，儀器校平正并轉(zhuǎn)動(dòng)一周，消除儀器本身的誤差。然后，以儀器射出的激光束打在接收靶上的光斑中心為基準(zhǔn)位置，記錄在平面圖上。 與接收靶原點(diǎn)位置對(duì)比，即可得到改點(diǎn)的位移。

2 整體提模施工的水平位移監(jiān)測(cè)

水平位移監(jiān)測(cè)的任務(wù)是測(cè)定整體提模系統(tǒng)在平面位置上隨時(shí)間變化的移動(dòng)量。根據(jù)建筑物的形狀和大小，布設(shè)各種形式的控制網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)。

水平位移的監(jiān)測(cè)方法較多。 主要有基準(zhǔn)線法、前方交會(huì)法、后方交會(huì)法。 當(dāng)測(cè)定某個(gè)特定方向的位移量時(shí)，常用基準(zhǔn)線法，當(dāng)測(cè)定兩個(gè)方向的位移量時(shí)，常用前方交會(huì)法或后方交會(huì)法。

3 GPS 測(cè)量控制

GPS 技術(shù)作為一種全新的測(cè)量定位手段，在工程測(cè)量中已逐步得到使用，其技術(shù)的先進(jìn)性、優(yōu)越性已為眾多的工程技術(shù)人員所認(rèn)同。 GPS 定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在不存在誤差積累，精度高、速度快，全天候，無需通視，點(diǎn)位不受限制，并可同時(shí)提供平面和高程的三維位置信息。

①GPS的簡(jiǎn)介

圖1 同步圖形

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。

②GPS 測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施

GPS 測(cè)量的外業(yè)工作主要包括選點(diǎn)、建立觀測(cè)標(biāo)志、野外觀測(cè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作主要包括GPS 測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)、測(cè)后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。

如果按照GPS 測(cè)量實(shí)施的工作程序，則可分為技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)與建立標(biāo)志、外業(yè)觀測(cè)、成果檢核與處理等階段。

1)GPS 網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)

GPS 網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。 這項(xiàng)工作應(yīng)根據(jù)網(wǎng)的用途和用戶的要求來進(jìn)行，其主要內(nèi)容包括精度指標(biāo)的確定和網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)等。

①GPS 測(cè)量的精度指標(biāo)

GPS 網(wǎng)的精度指標(biāo)，通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表示，其具體形式為：

式中：σ—網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差（mm）；

a—固定誤差（mm）；

b—比例誤差（ppm）；

D—相鄰點(diǎn)間的距離（mm）。

精度指標(biāo)的確定取決于網(wǎng)的用途，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)用戶的實(shí)際需要和可以實(shí)現(xiàn)的設(shè)備條件，恰當(dāng)?shù)卮_定GPS 網(wǎng)的精度等級(jí)。

②網(wǎng)形設(shè)計(jì)

GPS 網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)就是根據(jù)用戶要求，確定具體的布網(wǎng)觀測(cè)方案，其核心是如何高質(zhì)量低成本地完成既定的測(cè)量任務(wù)。 通常在進(jìn)行GPS 網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須顧及測(cè)站選址、衛(wèi)星選擇、儀器設(shè)備裝置與后勤交通保障等因素。 當(dāng)網(wǎng)點(diǎn)位置、接收機(jī)數(shù)量確定以后，網(wǎng)的設(shè)計(jì)就主要體現(xiàn)在觀測(cè)時(shí)間的確定、網(wǎng)形構(gòu)造及各點(diǎn)設(shè)站觀測(cè)的次數(shù)等方面。

一般GPS 網(wǎng)應(yīng)根據(jù)同一時(shí)間段內(nèi)觀測(cè)的基線邊，即同步觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形（稱同步環(huán)），如圖1 所示，例如三角形（需三臺(tái)接收機(jī)，同步觀測(cè)三條邊，其中兩條是獨(dú)立邊）、四邊形或多邊形等，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性；然后，可按點(diǎn)連式、邊連式和網(wǎng)連式這3 種基本構(gòu)網(wǎng)方法，將各種獨(dú)立的同步環(huán)有機(jī)地連接成一個(gè)整體。關(guān)于各點(diǎn)觀測(cè)次數(shù)的確定，通常應(yīng)遵循“網(wǎng)中每點(diǎn)必須至少獨(dú)立設(shè)站觀測(cè)兩次”的基本原則。應(yīng)當(dāng)指出，布網(wǎng)方案不是唯一的，工作中可根據(jù)實(shí)際情況靈活布網(wǎng)。

圖2 靜態(tài)定位

圖3 GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本流程圖

2）選點(diǎn)與建立標(biāo)志

由于GPS 測(cè)量觀測(cè)站之間不要求通視，而且網(wǎng)形結(jié)構(gòu)靈活，故選點(diǎn)工作遠(yuǎn)較常規(guī)大地測(cè)量簡(jiǎn)便，并且省去了建立高標(biāo)的費(fèi)用，降低了成本。 但GPS 測(cè)量又有其自身的特點(diǎn)，因此選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便，易于安置接收設(shè)備的地方，且視野開闊，以便于同常規(guī)地面控制網(wǎng)的聯(lián)測(cè)；GPS 點(diǎn)應(yīng)避開對(duì)電磁波接收有強(qiáng)烈吸收、反射等干擾影響的金屬和其他障礙物體。點(diǎn)位選定后，應(yīng)按要求埋置標(biāo)石，以便保存。 最后，應(yīng)繪制點(diǎn)之記、測(cè)站環(huán)視圖和GPS 網(wǎng)選點(diǎn)圖，作為提交的選點(diǎn)技術(shù)資料。

3）外業(yè)觀測(cè)

外業(yè)觀測(cè)是指利用GPS 接收機(jī)采集來自GPS衛(wèi)星的電磁波信號(hào)，其作業(yè)過程大致可分為天線安置、接收機(jī)操作和觀測(cè)紀(jì)錄。 外業(yè)觀測(cè)應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)所擬定的觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施，只有這樣，才能協(xié)調(diào)好外業(yè)觀測(cè)的進(jìn)程，提高工作效率，保證測(cè)量成果的精度。 為了順利地完成觀測(cè)任務(wù)，在外業(yè)觀測(cè)之前，還必須對(duì)所選定的接收設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。

天線的妥善安置是實(shí)現(xiàn)精密定位的重要條件之一，其具體內(nèi)容包括：對(duì)中、整平、定向并量取天線高。

4）GPS 作業(yè)模式

GPS 測(cè)量模式可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N模式，而靜態(tài)測(cè)量模式又分為常規(guī)靜態(tài)測(cè)量模式和快速靜態(tài)測(cè)量模式，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式分DGPS和RTK 方式，其中GPS 靜態(tài)測(cè)量和RTK 方式應(yīng)用最為廣泛。

①GPS 靜態(tài)定位

常規(guī)靜態(tài)測(cè)量是采用兩臺(tái) （或兩臺(tái)以上）GPS接收機(jī)，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測(cè)4 顆以上衛(wèi)星，每時(shí)段長(zhǎng)45 分鐘至2 小時(shí)或更多。 基線的定位精度可達(dá)5mm＋1ppm.D。 所有已觀測(cè)基線應(yīng)組成一系列的封閉圖形，如圖2，以利于外業(yè)檢核，提高成果的可靠度，并且可以通過平差，有助于進(jìn)一步提高定位精度。

快速靜態(tài)測(cè)量是在測(cè)區(qū)中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，另一臺(tái)接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，每點(diǎn)觀測(cè)數(shù)分鐘。在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)應(yīng)確保有5 顆以上衛(wèi)星可供觀測(cè)，流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km。 流動(dòng)站相對(duì)于基準(zhǔn)站的基線中誤差為5mm＋1ppm·D。

②實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（Real Time Kinematic，簡(jiǎn)稱RTK）測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS 測(cè)量技術(shù)，它是GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本思想是：在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS 接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。

5）成果檢核與數(shù)據(jù)處理

觀測(cè)成果的外業(yè)檢核是確保外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)預(yù)期定位精度的重要環(huán)節(jié)。 所以，當(dāng)觀測(cè)任務(wù)結(jié)束后，必須在測(cè)區(qū)及時(shí)對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的檢核，并根據(jù)情況采取淘汰或必要的重測(cè)、補(bǔ)測(cè)措施。

GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本步驟可劃分如下：數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)定位、數(shù)據(jù)的粗加工、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、基線向量解算、平差計(jì)算以及GPS 成果或地面網(wǎng)成果的聯(lián)合處理，數(shù)據(jù)處理的基本流程如圖3 所示。

4 整體提模施工的糾偏糾扭

1）整體提模施工變扭產(chǎn)生原因

①施工操作平臺(tái)上荷載不均；

②千斤頂頂升不同步，頂升方向不垂直；

③各層控制軸線豎向投測(cè)誤差和模板安裝垂直度偏差；

2）整體提模施工糾偏糾扭方法

①平臺(tái)傾斜法

平臺(tái)傾斜法又可稱作調(diào)整高差法，其原理是：當(dāng)建筑物出現(xiàn)某側(cè)位移的垂直偏差時(shí)，操作平臺(tái)的同一側(cè)，一般會(huì)出現(xiàn)負(fù)水平偏差。據(jù)此，可以在建筑物的向某側(cè)傾斜是，將該側(cè)的千斤頂定高，使該側(cè)的操作平臺(tái)高于其他部位，產(chǎn)生正水平偏差，然后，再將整個(gè)操作平臺(tái)滑升一段高度，其垂直度即可得到糾正。 對(duì)于千斤頂需要的高差，可通過整體提模系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)定。

②千斤頂墊鐵法

千斤頂墊鐵法是將千斤頂?shù)鬃缕品较虻囊粋?cè)墊高,使千斤頂同支承桿偏離偏移方向,滑升時(shí)千斤頂帶動(dòng)平臺(tái)模板系統(tǒng)作定向滑升,從而達(dá)到糾偏、糾扭的目的。

③外力法

當(dāng)建筑物出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)偏差時(shí)，可沿扭轉(zhuǎn)的反方向施加外力，使平臺(tái)在滑升過程中，逐漸向回扭轉(zhuǎn)，直至達(dá)到要求為止。

5 結(jié)語

整體提模施工技術(shù)是近期發(fā)展起來的針對(duì)高層混凝土核心筒結(jié)構(gòu)施工的新技術(shù)，它具有綜合大鋼模和爬模的共同優(yōu)點(diǎn)，采用整體提模施工相對(duì)于爬模施工和大鋼模施工具有靈活方便，結(jié)構(gòu)形式適應(yīng)性強(qiáng)，過程控制簡(jiǎn)潔，工期快的特點(diǎn)，尤其對(duì)于豎向結(jié)構(gòu)變化復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，提模系統(tǒng)具有更強(qiáng)的適用性。

[1]楊嗣信.建筑工程模板施工技術(shù)手冊(cè)（第二版）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社2004,12.

[2]趙志縉等.建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003,9.

[3]毛風(fēng)林,甘振偉.滑升模板[M],北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[4]郝銀泉,王振明.鋼筋混凝土圓筒倉液壓滑升模板施工技術(shù)總結(jié)[J].包鋼科技,2002.04.