廣州**體育館主場館測量方案
一、工程概況
廣州**體育館是一座綜合性多功能的體育設施，是廣州市1999年重點建
設工程項目之一。建築方案採用法國ADP公司的初步設計，廣州市設計院進行施工圖的設計。整個體育館的外型由圓滑流暢的圓弧曲線正反相切連接而成。主場館位於整個體育館中間，長160m，寬109.7m，平均深約10m，主要包括兩大部分：主場館場館約36878m2、技術通道約2886m2，建築總面積約4萬平方米，空間造型複雜，施工測量放樣精度要求高。場館的長軸2/00/00軸長191.5m，設定兩個端點分別為C:x=35063.7584,y=38819.9619和D:x=35245.1741,y=38758.6503。建築物的平面外圈為互相相切的三個正圓弧和二個非對稱反圓弧相接而成，三個半徑為122.8m、119.1m、31.55m的對稱正圓弧。該工程為環形地下室結構，在邊緣是輻射狀鋼筋混凝土剪力牆壁骨，中央部分為一個大跨度的鋼—砼結構樓面，屋蓋是輻射形半透明對稱錐形網架結構。
二 、軸線特點和測量難點
1 軸線特點
整個主場館的控制軸線主要東西兩側39根角度差約為3.34°的輻射軸線和半徑為85.68～122.8m的6條圓弧形軸線相交控制的。這些圓弧軸線的圓心，橢圓中心控制點達12個之多，並且圓心位置不重疊，半徑大小不一，多點控制。與訓練館的連接通道為非對稱反圓弧線。總體來看，整個場館結構由輻射軸線和圓弧軸線控制，軸線平面看象一隻大眼睛。比起傳統的四方建築物，軸線錯綜複雜，精確要求高，覆核困難，極具特色，是一座多圓心不規則欖核狀建築物。
2 測量難點
自然條件的影響。由於體育館位於白雲山西邊迎風坡，白雲機場的東面，場地空曠，風力較強，很容易受日照、風力等不利因素的影響，增加了測量的難度。
地形條件的影響。由於體育館位於白雲山山腳邊，整個場地呈東高西低，戶外的主要控制點又分布於東西兩側，存在地勢高差，而且結構部分起伏跌盪，為丈量工作增加不少難度。
施工條件的影響。由於該工程投標造價低，為了降低成本，三層的地下室採用分區流水施工的方法，只採用了一層的模板量，因而各區的施工流水周期短、節奏快，施工區段快慢不一，呈現兩端快，中間慢，東邊快，西邊慢的狀況。同一結構層中分區段多次測量放樣，通視條件受到很大的影響。
體育館以多層的正反圓弧相切連接而成，圓滑、流暢的正反圓弧是其獨有的特點。加上主場館位於整個體育館的南端，北段、西段分別與訓練館和能源中心相連接，交接的圓弧曲線特多，軸線控制要求高，軸線稍有偏移，會造成結構連接不流暢、起折，影響外部的整體效果。
三、施工測量控制方法
由於該工程空間造型複雜，軸線互相不平行，並且軸線成環狀閉合，軸線點不允許有過大的累積誤差，軸線點位要符合施工驗收規範的5mm內，否則環形閉合就會超限，關係到整個場館的連接和鋼結構安裝的成敗。
1 儀器選用
測量儀器選用DTM-310型全站儀，最大測程4.4km，距離測量精度為±（2mm+2ppm）m.s.e.；測角精度為2」。經緯儀選用SOKKIA DT5電子經緯儀，測角值讀至5」。
2 控制網的布設
為了使用方便，保證施工過程中控制點不易被破壞掉，主場館的整個控制網選擇了內控法和外控法相結合的方法建立首級控制網，主控點布置在主場館內部長軸1/00上的兩個端點C(x=35063.7584,y=38819.9619)點、D(x=35245.1741,y=38758.6503)點和外部兩個半徑為114.8m正圓的圓心點A（x=35137.4015,y=38731.7926）點與B（x=35175.7905,y=38845.3808）點，短軸為1/21/E～1/21/W軸，四個主控點建成的一個互相垂直的「十」字形軸線控制網，形成一個相對的直角坐標系統。這四個主控點按四等導線2」級儀器，6個測回數，半測回歸零差8」，同一方向值各測回較差9」，進行導線複測，精度符合要求後，採用全站儀坐標測量法，測放出各圓心點、橢圓中心點等多個次級控制點進行軸線控制。
3 相對直角坐標系測量法
主場館的主軸線主要是以主場館長軸 1/00軸為縱向對稱軸，1/21/E～1/21/W軸為橫向對稱軸，形成一個相對直角坐標系統。
以往方形建築物通常選擇軸線平移借線的方法，在建築物每層四個角位上選擇通視條件好的四點作控制，建立直角坐標系統。四點連線作為建築物外邊和內部的軸線的借線，進行軸線控制。而主場館工程施工中，由於結構圓弧造型以及模板的投入，施工的先後順序，和中間為空層的鋼—砼結構樓面後做等因素，加上結構起伏跌盪，形成斷層，間層和跳層，因此控制點不能同一時間布設在同一層上，對測量的整體控制增加不少難度，另外，由於輻射軸線控制的剪力牆和圓弧軸線控制的弧形剪力牆阻擋視線的影響，採用外部控制點測量放樣，通視條件受到很大影響。最終主場館的輻射軸線和圓弧軸線採用了全站儀相對坐標系測量法和極坐標法相結合的聯合測量方法來控制。根據施工的進展，為使測量控制點儘可能的接近施工區，根據工程的實際施工情況，在設置相對直角坐標系中，布置了一定數量的次級控制點，使控制點能依次傳遞上各層。
4 坐標系統
以平行於訓練館的長軸 1/00 軸作為相對坐標系的橫坐標軸E，平行於1/21/E~1/21/W軸為豎向坐標軸N，兩條正交軸線的交點位於整個場館的中心點M。通常將整個建築物設置在相對坐標系的第一象限，使建築物軸線上的特徵點均為正值，所以設定M點其坐標為N=200.000；E=200.000，在1/21/E~1/21/W軸上設定兩個次級控制點，相對坐標分別為A』（235.000，200.000）；B』（165.000，200.000），兩個轉點測站的設定可避開了輻射剪力牆和圓弧剪力牆的遮擋影響。
根據圖紙提供的每根輻射軸線夾角的相對關係和圓弧軸線的圓心控制點的相對坐標，計算出每根輻射軸線和圓弧軸線相交的特徵點的相對坐標，在轉點測站A』和B』分別架設全站儀，後視圓心點B和A點，採用極坐標測量法測放出每根軸線上的兩個特徵點，並用相對坐標值進行覆核。利用此特徵點，進行每根輻射軸線控制和圓弧軸線半徑起點1/A和終點1/E的控制。少部分通視不到的放樣部位，可通過相對坐標系再轉點，進行測量。通過採用此坐標系統的相對坐標定位，既可消除測量通視條件的影響，又可明了直觀的確定放樣點的相對偏移位置，避免了絕對坐標系中方位錯覺的特點，提高了測量放樣的效率。
（1）弧形軸線的弧長拱高等分法
主場館中絕大部分的圓弧軸線半徑都很大，從85.68m~122.8m不等。由於半徑大，採用畫弧法不可行，如採用弦長拱高等分法，既可覆核輻射軸線的夾角，又可覆核弧形軸線的半徑，可加快弧形軸線的放樣速度。例如通過相對直角坐標系測量法，測放的相臨兩根輻射軸線和圓弧軸線相交的特徵點，可通過弦長拱高等分法放出弧形軸線。假如弧形軸線的半徑為85.68m，則通過兩個輻射軸線和弧形軸線R=85.68m相交特徵點間的弦長L0=5000mm，可覆核輻射軸線的夾角和圓弧半徑，採用弧形軸線弦長拱高等分法，只需知道圓弧的半徑R，就可將圓弧上任意兩點連成弧線，弧線AB的弦長L0，拱高為h0，半徑為R，則弦兩點的垂距即拱高h0=R-√R2-(L0/2)2，可標定AB弧的中點C點，按圓的微積分原理，繼續將弧AC和弧CB進行逐次細分加密，最後讓拱高控制在1~2mm以內，以短直線連接各等分點，就可得到平滑曲線，定出弧形軸線。（見圖2）。
圖2
（2）內凹圓弧一點偏角法測量
非對稱內凹圓弧是一種較難放樣的凹形曲線。通常曲線的測量，放樣採用對稱凸向測量，一來可提高測量精度，二來可減少測量的計算量。然而主場館中與訓練館相交接處是由凹弧形曲線相切而成。由於其中兩圓弧的半徑很大，達到84.3m和34.1m，遠離基坑邊線，不可能布設控制點和照准其圓心位置，而且對於已有控制點非對稱。根據三角幾何的角邊關係，運用一點偏角法進行放樣測量可在任一控制點上放出凹弧形軸線。根據設計坐標值定出圓弧圓心點O與主軸 1/00 軸方向角關係，由於圓心點離基坑很遠，或遠離場地以外，或被建築物本身遮擋，待全站儀架設好後，一般很難後視到圓心點O；因此O點只不過是理論點位。因而在實際測量放樣中，通常先計算出圓心點O與測站C點或D點和主場館長軸 1/00 軸的夾角關係γ，然後後視 1/00 軸作為基準線，設定內夾角γ，確定後再將水平角撥回0o0』0」，就可定出圓心O的理論虛方位。根據餘弦定理和正弦定理的三角關係確定弧線的精確位置M。（見圖3）
圖3 餘弦定理:
正弦定理:
其中：
R——圓弧軸線的曲率半徑，由設計圖紙提供。
——測站點C到理論圓心點O之間連線距離，可通過設計坐標值計算出。
α——待測放樣點M和圓心連線與理論方位的夾角，該角可通過自定義圓弧的長度計算出α=MN×180。/（R×π）β——偏角——偏角距根據以上關係式，通過電腦，可將公式輸入到Microsoft Excel表格中，進行電算，只要輸入測站到圓心距離，圓弧半徑R，待求弧線MN的間隔，通過電算法，可很快輸出偏角和偏角距，通過調整圓弧的每段間隔距離，就可以隨意加密弧線的特徵點。
四、施工注意事項
1 由於本工程的施工測量精度要求較高，特別是屋面鋼結構的埋件軸線點位偏差在5mm內，在場地如此大、環境如此複雜的施工現場內進行測量，要把軸線控制在設計要求的範圍內，非一般的儀器能達到，因此選擇先進的測量儀器——全站儀和選用科學合理的測量方案，並嚴格按施工測量規範進行施測很關鍵。
2 開工前要深思熟慮，選定合理科學的測量方案，將會有事半功倍的效果，否則待全面施工後，大量的施工機械，施工運輸車輛、材料堆放、腳手架或豎向鋼筋等將嚴重影響測量的視線，嚴重時將會造成測量錯誤，導致精度超限。
3 對於工程空間造型複雜，軸線互不平行，但整體呈對稱分布的建築物，
如採用相對坐標系方法進行軸線的測量和覆核，可大量減少絕對坐標計算量，能更明了快捷、準確地進行軸線特徵點的測量放樣。
4 施測人員在投測時，必須對控制點和放樣點經常覆核，要注意對偏差及時進行檢查糾正，以取得更好的測量效果。測量過程中要因地制宜，對於不同精度要求的部位，採用不同的施測放樣方法，以符合客觀實際要求，作到既可靠，又可行。
五.平水標高測量
主場館沒有設±0.00標高，直接取用廣州市高程系統。現場交水準測量基準點高程為+22.829m。
主場館長軸方向近200米，短軸方向也有近130米，超出了水準儀的準確測量距離。而鋼筋砼框架標高控制精度要求高，由於主場館面積大，不宜根據一個基準點對全個場館進行水準測量。現場按設計伸縮縫的位置在場館
內適當位置定了四個高程控制點，以方便局部施測。設定的高程控制點經過閉合測回，儘量減少因施工造成的誤差。
六.施工抄平放線基本要求
根據施工設計圖紙，按照設計要求，將建（構）築物的平面尺寸、標高、位置、測放到建（構）築物的[產物土地上或建（構）構物相對應的位置，為施工提供各种放線標誌作為按圖施工的依據。
1 建立施工控制圖
1.1根據施工總平面圖上擬建的建（構）築物的坐標位置、基線、基點的相關數據，城市水準點或設計圖紙上指定的相對標高參照點，用經緯儀、水準儀、鋼尺進行網點的測設。
1.2施工控制網的測量，應制訂施工控制網的測放方案，測量應遵循先整體後局部的工作程序進行。
1.3施工控制網點的布設和網點布設間距應滿足各建（構）築物施工定位放線和技術監督的要求，並與總平面圖相配合，以便在施工過程中，保持有足夠數量的控制網點，為施工提供定位測設及技術覆核的標誌。
1.4建築群小區規劃建築，應先在整個建築場面地內建立統一的控制網，作為建築群內各建（構）築物的定位、放線的依據。
1.5各建（構）築物的施工定位及施工控制網點的布設，應根據施工控制網進行定位測設。
1.6施工控制網點的測量，應進行閉合誤差校核，誤差值在1/5000內，可按比例修正，超出允許誤差值時，應複測。
1.7使用經偉儀測設施工控制網點網時，測量應不少於一個測回（往返測為一個測回）。
1.8建立施工平面控制網使用鋼尺量度時，應將鋼尺兩端儘可能保持在同一水平高度後方可進行尺量。
1.9統一的施工控制網點，水準點及建（構）築物的主軸線等控制點標誌，
應設置牢固、穩定、不下沉、不變位，並用混凝土包護，重點的標誌和環境保護需要，可加設護欄圍護。
2. 高程控制
2.1根據總平面圖上所示的國家水準點標誌或勘測設計圖紙上指定的水準點相對標高參照點，用水準儀準確地引測到施工現場附近便於監控的相應位置上，用於監控的水準點位置，應牢固穩定，不下沉，不變形。
2.2高程的引測應進行往返一個測回，其閉合誤差值不得大於Ⅱ等的值（n為引測站數）閉合誤差值在允許值範圍內，可按水平距離比例相應修正。
3. 建（構）築物軸線的定位及標定
3.1根據總平面圖或四置平面圖所標示的方位、朝向定出基點，用經緯儀測量定位，用鋼尺丈量平面及開間尺寸。
測量由主軸線交點處開始，測量（丈量）各軸線，最後將經緯儀移到對角點進行校核閉合無誤，總體尺寸及開間尺寸覆核準確，方可把軸線延伸到建築物外的軸線樁，龍門架及鄰近建（構）築物上。
3.2分畫軸線開間尺寸，應用總長度尺寸進行覆核，晝減少分畫尺寸積累誤差。
3.3延伸軸線標誌的軸線樁，龍門架應設在距離開挖基坑上坡邊1~1.5m以外，軸線標誌應標畫出各縱橫軸線代號。
3.4延伸軸線標誌標畫的軸線樁，龍門架及建（構）築物應牢固、穩定、可靠和便於監控。
4. 施工抄平放線
4.1基礎施工抄平放線
⑴樁基礎的建（構）築物，根據樁平面圖，按建（構）築物的軸線定位定出相應軸線的樁位中心標誌，經校核無誤後，插上樁定位標誌。
⑵基礎與樁基礎：根據基礎平面圖及大樣圖，按建（構）築物的軸線定位，連續相應的軸線，計算開挖放坡度（或採用坑壁支支護開挖度），定出開挖邊線擱置。
⑶用水準儀把相應的標高引測到水平樁或軸線樁上，並畫標高標記。
⑷基坑開挖完成後，基坑坑底開挖寬度應通線校核，坑底深度應經水平標高校核無誤後，並把軸線和標高引移到基坑，在基坑中設置軸線，基礎邊線及高程標記。有墊層的應在墊層面上放出（彈墨線）牆或基礎平面尺寸。
⑸基礎模板完成後，應按設計圖紙要求校核模板安裝的幾何尺寸，在模板周邊放出基礎面的標高線，並用釘子標示（在豎向鋼筋上用紅漆油標示），牆、柱的軸線和邊線標記，應延長線引至基礎邊線外，方便施工覆核。
⑹基礎施工完成後，把軸線引測至基礎面，並按施工圖放出有關的牆和柱等截面尺寸線，有地梁、預留孔洞、管道、埋件等應按施工圖紙在相應的位置上放出有關的標示（包括標高和截面等幾何尺寸）。
⑺磚砌基礎要按施工圖紙放出實牆和放級外邊線及相應的磚砌基礎大樣標示。
4.2主體結構施工抄平放線
⑴結構平面的施工放線：根據已有控制網點的主軸線精確引測到各層樓面上，特別是地面層的引測必須覆核無誤後做標記。以後每完成一層樓面用垂球或經緯儀（鉛垂儀）把地面層的控制線傳遞到上一層樓面（高層建築可在樓面內的控制位置，設立若干個150mm×150mm的傳遞孔，以便在室內傳遞軸線）。再根據各層施工平面圖放出相應的軸線及牆、柱、梁和各種洞口等的平面位置。
⑵高程施工測量：各層牆、柱筋接駁安裝完畢後把水準點結合每棟建（構）築物各層相應的標高引測到豎向鋼筋上，用紅油漆標示，再按施工圖在牆、柱筋上相應位置標上樑（板）及板面等的標高標記（包括：樓板的跌級、斜水和預埋件等）。在拆除模板後把水準點標高精確引測到柱上並選擇便於向上傳遞位置作好標記，作為向上傳遞的控制點，再根據施工圖用鋼尺量度傳遞到各層（要注意減少積累誤差）。
⑶砌磚的施工抄平放線：先根據各層平面的軸線和各層建築施工平面圖，放出牆體的平面軸線、牆邊線及門窗、洞口等位置（先安裝門框後砌磚的應標記門的開啟方向）。
1）混合結構工程砌磚前，應在樓（地）面磚牆砌位置的轉角（陰角）處的地面上引測水平標高標誌，並標記實測標高數據，作為砌磚時水平標高的依據，轉角處磚牆砌築到適當高度後，再將地面上的平水標高引測到磚牆上，並用皮數杆標出窗台、窗頂、門頂、洞底、頂等標高、作為砌磚的依據。
2）框架結構工程砌磚前，應將平水標高經測的混凝土牆、柱的一定高度位置上，與混凝土牆（柱）相邊接的牆體相應位置應放出牆體的垂直邊線，窗台、窗頂、門頂、洞底、頂等標高、作為砌磚的依據。
4.3裝飾施工抄平放線
⑴室內裝飾：根據建築施工圖彈出相應的全部墨線，包括腳線、牆裙線、
頂棚頂高程線、梁底水平線、裝飾線及窗台、門窗頂、壓頂、樓梯步級等的墨線，對廚房間的台階、水灶基、廚櫃、儲物櫃、閣樓等的墨線及有關跌級斜水等的控制線。
⑵外牆裝飾：要按圖放出陽台（包括陽台壓頂）、飄板（包括窗眉板）和凹凸線、花池、花架、曬衣架、門窗頂、窗台線、立邊線、裝飾線、外牆裙、欄河壓頂線、女兒牆壓頂線等的通光和平直及大小的控制線。
⑶凡鑲貼各種規格的飾面材料應按塊料的規格和設計要求的圖案等放出分格、分色、跌級的布料墨線及收邊、收口、斜水等控制線、樓地面包括：廳房、走廊、陽台等應統一放線，力求飾面縫線縱橫暢順。
⑷天面防水層、找平（坡）層等應按圖紙要求放控制線，並在其完成面上按圖紙和規範要求，結合各種隔熱層塊料規格放出脊縫、順水縫、伸縮縫、飾面層收口及分隔縫的控制線。
⑸電梯間的指示燈槽及有關埋件應按圖放出控制線標示。
⑹特種構築物和古建築物、異形、園林等建築應制訂專題施工放線方案。
⑺化糞池應按圖紙要求放出定們線，並應注意出口、入口、蓋板底隔板的
高程及容積的準確線。下水管道、沙井應按圖紙要求放線定位，並應注意管底高程控制，敷設順直。
5. 保證質量措施
⑴電梯井每層必須有獨立的「十字」墨線控制減少誤差，且每完成一層結構隨即在井內壁四邊彈上垂直控制墨線。
⑵標示混凝土厚度的「三角墨」應尖角朝上，以便澆搗混凝土中途尋找（或用鐵釘、鐵絲等標示）。
⑶用於測量軸線的大鋼尺除有cmc標誌外，必須要計量檢定合格，並應妥善保管，以達到整棟建築物都使用同一把尺放線。
⑷水準儀、經緯儀要按計量要求進行檢定合格後才能投入施工使用，並要注意進行妥善保管和使用。
⑸每次軸線測量都應由另一人進行覆核。