建设部颁发建筑业10项新技术（九）---施工过程监测和控制技术

9. 施工过程监测和控制技术 9.1 施工过程测量技术 9.1.1 施工控制网建立技术 (1) 主要技术内容 施工控制网是施工放样的依据，其精度要求高，测设困难。利用GPS 精密定位技术和全站仪观测技术能达到省时、省力、提高工作效率的目的，且成果的可靠性有保障。利用GPS 建立施工控制网，一般采用GPS 相对定位原理，根据工程的具体条件和特点，布设满足该工程施工测量要求的控制网。控制点的布设应根据工程的总体布局设计，控制网的网形应能保证控制网有足够的几何强度和观测数据有足够的可靠度。控制网的观测应采用静态观测模式，并根据精度要求确定相应的观测时间（具体要求可参照有关规范）。控制网的数据处理应采用经鉴定过的商品化专用软件进行，并根据实际情况进行电离层改正、尺度比改正和投影面改正等。对于一般工程，控制网最弱点的点位中误差应小于±10mm，对于大型工程和设备安装，控制网最弱点的点位中误差应小于±5mm。全站仪是目前施工测量普遍采用的一种新型测量仪器，由于其集成化的设计，为施工测量提供了极大的方便。利用全站仪建立施工控制网可采用测角、测边或边角同测模式。对于一般工程，应充分利用全站仪方便测边的优势，尽量采用测边网的形式，这时应注意控制网应有足够的图形强度和多余观测。对于测量精度要求高的工程，应尽量采用边角同测的形式，以 保证控制网的精度和可靠性。控制点的布设应根据工程的布局和工程的地质条件设计，并保证点位的稳定和良好的通视效果。控制网的观测应选择有利的观测时间，在距离测量时应同步测量相应的气象元素，并对测量结果进行气象改正。控制网的观测结果应按照有关规范进行必要的检核和改正，并利用鉴定过的商品化软件进行数据处理。控制网的点位精度可参照有关规范和工程施工要求确定。 (2) 技术指标 施工控制网的建立应根据具体工程的类型和特点，参照下列规范执行： 1) 《全球定位系统（GPS）测量规范》CH 2001-92； 2) 《公路全球定位系统（GPS）测量规范》JTJ/T066-98； 3) 《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97； 4) 《国家三角测量规范》GB/T 17942-2000； 5) 《精密工程测量规范》GB/T15314-94； 6) 《工程测量规范》GB 12315-93； 7) 《中短程光电测距规范》GB/T 16818-1997； 8) 《国家一、二等水准测量规范》GB 12897-91； 9) 《测绘产品检查验收规定》CH1002-1995。 (3) 适用范围 大型土木工程的施工、大型机械设备的安装等。 (4) 已应用的典型工程 该技术在国内外的很多大型土木工程建设中都得到成功应用，例如：民用高层建筑施工、高速公路施工、工业厂房、水电工程、桥梁工程等都得到普遍应用。比较典型的工程有：三峡水利枢纽工程、小浪底水利枢纽工程、杭州湾大桥工程、润扬长江公路大桥等。 9.1.2 施工放样技术 (1) 主要技术内容 ① 全站仪坐标法放样技术 全站仪具有测量精度高，仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点，已大量应用于各类工程的施工测量中。坐标法放样是充分利用全站仪的这些优点，直接利用施工控制点和放样点的坐标进行放样工作，避免了大量的放样数据的准备工作，提高了施工测量的工效，同时也减少了施工放样中可能出现的差错。该技术对一些形体复杂的建筑物放样工作有明显的优势。全站仪坐标法放样一般直接利用全站仪内置的放样程序进行，用户只需输入测站点坐标和放样点坐标。当有一批点需放样时，用户可以事先将这些点的坐标输入全站仪，这极大地方便了放样工作的进行，有利于提高工作效率。在利用全站仪放样点位时，应注意加入必要的改正参数（如：仪器常数、气象元素等），特别对于三维坐标放样，应注意加入适当的大气折光系数改正。坐标法放样结果应采用其他有效的方法进行检核，以防止测量结果错误的发生。 ② 测距仪高程传递技术 高程传递一般采用水准测量和悬挂钢尺的方法解决，这些方法劳动强度大，所需时间长，且测量成果的精度和可靠性有时得不到保证。现代测距仪具有测量精度高，观测快捷、方便等优点，只需将目前常用的测距仪或全站仪稍作改进，就可完成高程传递的测量工作。该技术对超高层建筑物的高程传递特别有效。测距仪高程传递直接利用测距仪的测距功能进行，在测量时，要求测距仪处于铅垂状态，并于反射棱镜处于同一铅垂线上。测距仪高程传递的精度主要取决于测距仪的测距精度和仪器高的量取精度，因此，应根据施工测量的要求确定所采用的仪器型号，并采用适当的方法精确量取仪器高。 (2) 技术指标 本技术的应用应参照下列规范执行：《精密工程测量规范》GB/T15314-94、《工程测量规范》GB 12315-93、《中短程光电测距规范》GB/T 16818-1997 (3) 适用范围 大型土木工程的施工、大型机械设备的安装等。 (4) 已应用的典型工程 润扬长江公路大桥、三峡水利枢纽工程、上海国际会议中心等。 9.1.3 地下工程自动导向测量技术 (1) 主要技术内容 自动导向测量技术主要应用于顶管工程的施工控制，其目的是测量出顶管机头当前的位置，并与设计管道轴线进行比较，求出机头当前位置的左右偏差（水平偏差）和上下偏差（垂直偏差），以引导机头纠偏。自动导向测量系统的测量原理就是传统的支导线测量。与传统导线测量不同的是，自动引导测量系统在各点同时架设有自动观测全站仪和棱镜，并且每台全站仪都通过电缆与计算机联接。在计算机的指挥下，各站点上的全站仪相互配合，按导线测量的测量程序，自动有序地测量导线各点的转折角、垂直角以及导线各点之间的边长，并把角度和边长测量数据自动传回给计算机，由计算机进行数据处理。利用自动导向测量技术可有效地提高施工测量的工作效率，实现施工过程的动态控制，保证工程的质量。 (2) 技术指标 本技术的应用应参照下列规范执行：《工程测量规范》GB 12315-93、《中短程光电测距规范》GB/T 16818-1997 (3) 适用范围 本技术主要适用于顶管工程、隧道工程、城市地铁工程等的施工控制。 (4) 已应用的典型工程 上海市合流污水工程穿越黄浦江底的长距离曲线顶管施工。 9.2 特殊施工过程监测和控制技术 9.2.1 深基坑工程监测和控制 (1) 主要技术内容 深基坑工程是开挖深度大于5m 的基坑工程。深基坑工程的监测与控制则是一种比较复杂的信息反馈与控制。深基坑工程监测是指在深基坑开挖施工过程中，借助仪器设备和其他一些手段对围护结构、基坑周围的环境（包括土体、建筑物、构筑物、道路、地下管线等）的应力、位移、倾斜、沉降、开裂、地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。深基坑工程控制则是根据前段开挖期间的监测信息，一方面与勘察、设计阶段预测的性状进行比较，对设计方案进行评价，判断施工方案的合理性；另一方面通过反分析方法或经验方法计算与修正岩土的力学参数，预测下阶段施工过程中可能出现问题，为优化和合理组织施工提供依据，并对进一步开挖与施工的方案提出建议，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。以便采取必要的工程措施。 (2) 技术指标 深基坑工程监测与控制技术应符合国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 和中华人民共和国行业标准《建筑基坑工程技术规范》YB9258-97 的规定。 (3) 适用范围 深基坑工程监测与控制可用于建筑工程、市政工程等的基坑开挖中的支护结构、主体结构基础、邻近建筑物、构筑物、地下管线等安全与保护。 (4) 已应用的典型工程 深基坑工程监测与控制在国内的土建工程中，例如高层建筑基础、工业厂房、桥梁基础等得到普遍应用。比较典型的工程有上海耀华皮尔金顿浮法玻璃熔窑基坑、上海三角地广场基坑等。 9.2.2 大体积混凝土温度监测和控制 (1) 主要技术内容 大体积混凝土温度监测是对水泥水化热、混凝土浇筑过程中的浇筑温度、养护过程中混凝土浇筑块体升降温、里外温差、降温速度及环境温度等进行测试和监测。监测工作将给施工组织者及时提供信息，反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采用温控对策提供科学依据。大体积混凝土温度控制是防止混凝土由于内外温差产生温度应力和裂缝，核心措施是减小混凝土结构内的温度梯度，技术措施就是“内降外保”。 (2) 主要技术指标 根据国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92 第4.5.3 条规定：对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围以内；当设计无具体要求时，温差不宜超过25C。降温速度一般要小于1.0C/天～1.5C/天。 (3) 适用范围 大体积混凝土温度监测和控制技术适用于高层建筑筏板基础、箱基底板，桩基承台，大型设备基础，结构物中其他厚度较大的混凝土梁、墙，如沉井井壁等。 (4) 已应用的典型工程 大体积混凝土温度监测和控制技术已应用于许多土建工程中，比较典型的有上海金茂大厦厚筏基础、江阴长江公路大桥锚碇大体积混凝土等。 9.2.3 大跨度结构施工过程中受力与变形监测和控制 (1) 主要技术内容 大跨度结构施工监测是对施工全过程中实际发生的各项影响结构内力与变形的参数进行测量与分析。测量是施工监控中的重要环节，它包括几何指标参量的测量和力学指标参量的测量两部分。受力监测包括结构截面的应力(包括混凝土应力、钢筋应力、钢结构应力等)、预应力水平、温度应力的监测。施工控制包括结构变形控制、结构应力控制、结构稳定性控制等。 大跨度结构施工控制则是结合实测的内力与变形数据，随时分析各施工阶段结构内力、变形与设计预测值的差异并找出原因，提出修正对策，以确保在建成后结构的内力、外形曲线与设计尽量相符。 (2) 主要技术指标 大跨度结构施工监测监控是一个“施工-测量-计算分析-修正-预告”的循环过程，根本要求是在确保结构安全施工的前提下，要做到结构形状和内力符合设计规定的允许误差范围。具体实施时必须遵照《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002。 (3) 适用范围 大跨度结构施工监测与控制适用于包括预应力混凝土结构、钢结构、轻型结构、桥梁等大跨度结构施工中的受力与变形监控。 (4) 已应用的典型工程 大跨度结构施工监测与控制已应用的典型工程包括国家大剧院主体建筑钢结构、上海大剧院钢屋盖、上海体育场马鞍型屋盖、上海浦东国际机场候机楼钢屋架、上海国际会议中心单层球网壳等重大工程。