原創(chuàng) 中國測繪學會 中國測繪學會 收錄于合集 #中國測繪雜志 127個

本文內(nèi)容摘自《中國測繪》2023年第5期

——訪重勘院副院長、重慶市勘察設計大師向澤君

提到超高層建筑，人們往往只想到“北上廣深”四大一線城市。而世界高層建筑與都市人居學會(CTBUH)發(fā)布2022年“摩天高樓城市”排行榜顯示，前10名中，中國占5城，分別為香港、深圳、上海、廣州、重慶，重慶以多達140棟超過了150米的超高層建筑位居全球第九名。

親身來到重慶，你還會發(fā)現(xiàn)被網(wǎng)友稱為“8D魔幻城市”的重慶，高樓不僅多，而且非常密集，甚至超過了中國大部分城市。一棟棟高聳入云的形態(tài)各異的大廈是一座城市的亮麗名片，就讓我們接過重慶高樓所塑造的城市名片，探究名片背后的建筑故事。

依山塑形 因地制宜

重慶超高層建筑數(shù)量之多和密度之高的原因可以從自然因素和社會因素進行解釋。

首先是自然因素，“山城”“火爐”，這兩大地形地質(zhì)特征與環(huán)境氣候特征讓高層與超高層建筑在此頗受青睞。

通常人們把山地、丘陵和比較崎嶇的高原稱為山區(qū)。我國幅員遼闊，山地、丘陵和崎嶇不平的高原約占全國陸地面積的69%，其中，山地約占33%，丘陵約占10%，高原約為26%。山地城市即指城市主要分布在上述山地區(qū)域的城市，它們擁有著與平原地區(qū)迥然不同的城市形態(tài)與生態(tài)環(huán)境。重慶，就是我國典型的山地城市。重慶地形以山地、丘陵為主，其中山地占總面積比重高達76%。由此看來，開發(fā)山地，利用山地是必然之舉。作為山地城市，相比起中原地區(qū)的黃土、東南沿海的軟土，重慶地質(zhì)基礎以巖石為主，比很多城市泥土地基更為穩(wěn)定。

其次，重慶位于亞熱帶中緯度地區(qū)且依山傍水，但由于三面環(huán)山、地形封閉，導致夏季風速低、風力小、氣溫高、空氣濕度大，可謂悶熱異常，故稱之為“火爐”。如何利用建筑設計加強通風、降溫散熱成為了重慶建筑設計的關(guān)注點。而成片的低層高密度建筑實際上并不利于通風排熱。

1997年，根據(jù)國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，重慶被設為直轄市，成為國家設立在中西部地區(qū)，促進中西部地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的中心。自直轄后，重慶城市發(fā)展進入快車道，充分發(fā)揮自身作為核心城市的作用，帶動周邊地區(qū)一同發(fā)展。重慶在區(qū)域發(fā)展中的地位和作用逐漸凸顯，城市功能集聚度不斷增加。我們可以看到大量周邊人口涌入重慶、外來企業(yè)紛紛入駐，城市人口急劇增長。

山地重慶本身就面臨了人多地少的“先天不足”難題，城市化的發(fā)展更使得用地空間這一尖銳矛盾愈發(fā)突出。為平衡用地需求，在山地上進行超高層建筑設計，成為了節(jié)約用地、拓展土地資源的一個重要方法，高度整合配套資源、釋放城市公共空間。

此外，超高層建筑是城市發(fā)展的一張名片。自古開始，人類就擅長通過壯觀威嚴的建筑展現(xiàn)城市的地位和文化。作為直轄市的重慶，其核心區(qū)的發(fā)展象征著當?shù)啬酥林苓厖^(qū)域的社會發(fā)展水平和經(jīng)濟活力程度，超高層建筑也有著城市形象之象征。利用超高層建筑刷新重慶天際線，占領重慶制高點，打造山城亮麗名片成為了可行的選項。

重勘院副院長、重慶市勘察設計大師向澤君

由此看來，重慶有著建設超高層建筑的良好條件。作為扎根重慶、深植重慶的地方標桿單位，重慶市勘測院（以下簡稱“重勘院”)承接了一些超高層建筑的監(jiān)測任務，在重勘院副院長、全國首批注冊測繪師、2019年國家科技進步一等獎獲得者、重慶市勘察設計大師向澤君看來，重慶在建設超高層建筑方面有較好的基礎，但超高層建筑的監(jiān)測、維護更需要人們關(guān)注。超高層建筑不是單純將高樓起得更高，不能“為高而高”。

難度更大 細節(jié)更多

隨著重慶的快速發(fā)展，選擇超高層建筑來打造山地城市核心區(qū)勢在必行。那么，超高層建筑和一般建筑相比有哪些不同？

“

向澤君總結(jié)超高層建筑具有高度高、荷載大、基礎深等特點?！俺邔咏ㄖ谑┕ず瓦\營過程中必然會隨著自身荷載的增加、地基承載力的變化、水變化、周邊建構(gòu)筑物的作用等導致自身主體沉降，若發(fā)生不均勻沉降則會產(chǎn)生傾斜、開裂等情況?？偨Y(jié)而言，相較于一般建筑，超高層建筑施工更為復雜、綜合且系統(tǒng)。”

向澤君坦言超高層建筑在縱橫兩個方向上的測量也頗具挑戰(zhàn)?！俺邔咏ㄖ母蓴_更多，影響因素更復雜?！笔紫?，隨著建筑高度增高，樓體體積更大、結(jié)構(gòu)更為復雜；其次，晝夜和季節(jié)性溫差、日照、風荷載等對超高層建筑結(jié)構(gòu)造成的豎向高度變化、側(cè)向撓曲、扭轉(zhuǎn)、擺動等影響更為突出；最后，由于超高層建筑多位于核心商圈，通常還會有場地狹小、基坑位移、施工限制、自然條件等限制，增加測量難度。

難度的增加使得人們對超高層建筑的安全問題愈發(fā)議論紛紛。“安全始終是超高層建筑工程把握的重點。為保障施工安全，也為項目的順利高效進行，超高層建筑施工監(jiān)測是十分必要且重要的?！痹谙驖删磥?，監(jiān)測應貫穿于超高層建筑施工的全過程，是銜接各分部、分項工程之間空間關(guān)系的重要手段，也是超高層建筑“健康”狀況監(jiān)測的重要手段之一。

“

“為了掌握超高建筑物的沉降規(guī)律，保證安全，在建筑物的施工及運營期間需對其進行定期沉降監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析其沉降特征和規(guī)律情況，提前采取處置措施?！毕驖删缡钦f。

由于超高層建筑施工測量的難度十分大，為確保施工質(zhì)量，保障施工安全，達到提前預警的目的，一般會采用第三方監(jiān)測的方式對超高層建筑施工過程進行監(jiān)測?；诖?，重勘院承接了重慶當?shù)夭糠殖邔咏ㄖ谋O(jiān)測項目。針對這些項目，重勘院對監(jiān)測的基本內(nèi)容以及重點、難點進行了梳理。

重慶天和國際中心沉降監(jiān)測及精密高程測量

>>>>

基準平面控制網(wǎng)的建立和維護

基準平面控制網(wǎng)主要是指整個超高層建筑施工監(jiān)測工作的基準，其具有恢復迅速、基準統(tǒng)一的特點。超高層建筑施工監(jiān)測為確保施工質(zhì)量和施工安全，建立并注重維護基準平面控制網(wǎng)是十分必要的。

在建立基準平面控制網(wǎng)時，首先應做好選址工作，一般來說，其常布置在樓頂。同時，為做好選址工作，還應事先對所選地址進行踏勘，綜合考量通視條件、圖形條件以及GNSS觀測條件等，方能著手布設。另外，基準平面控制網(wǎng)在建立的過程中，還應利用地面城市等級控制點，同時，也可利用附近區(qū)域連續(xù)運行的基準站網(wǎng)點，依據(jù)GNSS一級網(wǎng)的要求，實施同步靜態(tài)觀測。

>>>>

施工控制網(wǎng)豎向傳遞復測

該項工作包含以下幾個重要方面：

（1）首級施工控制網(wǎng)檢測。由于其處于超高層建筑施工區(qū)域，控制點間的穩(wěn)定性和兼容性較差，需要重點把控。

（2）超高層建筑施工測量的關(guān)鍵還在于平面控制網(wǎng)的向上傳遞。

施工平面控制網(wǎng)向上傳遞重點把握塔體周日擺動規(guī)律和施工控制網(wǎng)內(nèi)外符合性檢查。其中，塔體周日擺動監(jiān)測作為施工監(jiān)測要解決的核心技術(shù)問題，能夠為糾正激光投點偏差提供數(shù)學模型。以此為基礎，進行施工內(nèi)外符合性檢查，進而達到共同檢核的目的。為準確獲取塔體周日擺動規(guī)律，實現(xiàn)全自動觀測，并對數(shù)據(jù)實時處理和表達，進而提高數(shù)據(jù)采集的精度，應采用數(shù)字正垂法和CCD法。

>>>>

施工控制網(wǎng)高程基準豎向傳遞檢測

施工控制網(wǎng)高程基準豎向傳遞檢測，一般采用的方法是全站儀天頂距法和懸掛鋼尺法兩種。其中，懸掛鋼尺法對于場地有較高的要求。而全站儀天頂距法則應用更為廣泛，同時，全站儀天頂距法的操作過程也十分簡便。

>>>>

電梯井與核心筒垂直度測量

從首層起，應每上升2層對電梯井和核心筒測量1次，方法是基于內(nèi)外控制點布設的一級導線，對電梯井與核心筒的剪力墻碎步點進行測量。同時，還應基于最小二乘法擬合出與剪力墻相交的特征角點，在此基礎上，采用矩陣法獲得幾何中心，并將其與設計坐標比較，獲得電梯井與核心筒的垂直度偏差。

>>>>

建筑物沉降觀測

超高層建筑沉降觀測主要解決的問題包括精密水準數(shù)據(jù)自動化處理以及深坑高程基準傳遞。其中，精密水準數(shù)據(jù)自動化處理軟件應具備優(yōu)化項目管理、自動化數(shù)據(jù)處理以及成果報表自動生成等功能。

>>>>

軸線檢測

軸線檢測過程中，選擇關(guān)鍵結(jié)構(gòu)作為監(jiān)測對象，如首層以及各轉(zhuǎn)換層。

以重慶天和國際中心項目為例，其位于重慶市觀音橋商圈步行街核心地段，是重慶地標性超高層建筑綜合體，占地面積9451平方米，總建筑面積約170000平方米。地上58層，地下8層，建筑高度283.5米。重勘院對該項目進行主體結(jié)構(gòu)沉降變形監(jiān)測、主體樓層地板高程精密測量兩項測繪工作。

塔樓基礎沉降是控制建筑主體結(jié)構(gòu)加載期間重要指標，重勘院按照《建筑變形測量規(guī)范》二等精度實施，每兩層監(jiān)測一期，共分30期對塔樓沉降開展監(jiān)測工作。從該項目最終的測量沉降值來看，各沉降點的差異沉降小，平均沉降量為11.7毫米；各沉降觀測點位的沉降速率較小，最后平均沉降速率均低于0.01毫米～0.04毫米/每天。該監(jiān)測成果準確反映了大廈在建設過程中隨著建筑荷載增加對地基基礎沉降變形影響，為施工和后續(xù)運營安全提供了可靠監(jiān)測數(shù)據(jù)。

智能測繪 全程守護

施工監(jiān)測是測繪在超高層建筑領域的一個重要環(huán)節(jié)。隨著信息化、智能化測繪的浪潮襲來，重勘院更不斷將各種測繪地理信息技術(shù)應用于超高層建筑的建設全流程中。

重慶解放碑世貿(mào)大廈位于重慶市渝中區(qū)金融業(yè)商業(yè)圈，共62層，高283米。在該大廈的變形監(jiān)測項目中，重勘院就采用了三維激光掃描儀對大廈進行變形監(jiān)測，將掃描得到的前后兩期點云數(shù)據(jù)進行對比分析。用一組等間距的橫向或縱向的截面截取兩個掃描面，得到相同位置處兩個掃描面之間點云的位移，即可將其視為兩個時期的變形量。又在四個不同時期對重慶世貿(mào)大廈進行數(shù)據(jù)采集。

掃描前，相關(guān)人員通過對掃描場地的多次踏勘，制訂合理的儀器架設方案，選擇在與世貿(mào)大廈距離270米左右的大樓頂層，正對世貿(mào)大廈進行掃描。

經(jīng)過點云粗差剔除得到世貿(mào)大廈點云數(shù)據(jù)，將世貿(mào)大廈編輯后的相鄰兩期離散點云數(shù)據(jù)疊加比對，得到變形量的統(tǒng)計結(jié)果。將后面三期的點云數(shù)據(jù)，分別與第一期數(shù)據(jù)進行比對，得到累計變形量。

重勘院在用地面三維激光掃描系統(tǒng)對世貿(mào)大廈進行掃描的同時，也結(jié)合了常規(guī)測量方法對其進行變形觀測，得到各期同一時刻對應的觀測數(shù)據(jù)。

常規(guī)觀測方法是基于特征點的測量，得到的變形點較少；三維激光掃描方法是基于面的測量，測量出的平均變形量連續(xù)平緩，更能反映出目標建筑的整體變形情況。兩種方法因變形量表示方式的差異，而有少量的偏差，最終觀測結(jié)果基本一致，均反映世貿(mào)大廈因受風力和日照等因素的影響處于動載中的情況。

而在重慶光大控股朝天門中心的監(jiān)測項目中，重勘院為全面、實時掌握大廈的狀態(tài)，成功建立了一套超高層建筑健康監(jiān)測管理系統(tǒng)，通過對建筑頂部傾斜、水平位移等關(guān)鍵參數(shù)和風速、風向、溫度等10余項輔助參數(shù)進行遠程自動化監(jiān)測，以便及時對大廈結(jié)構(gòu)變化作出預警預報，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)論為大廈的維護管理、運營決策提出科學合理的建議。

由此可見，測繪地理信息技術(shù)成功從超高層建筑的前期建設設計、建設施工監(jiān)測，走向了后期監(jiān)護運維，為超高層建筑后期的精準、高效監(jiān)測和維護貢獻力量，為超高層建筑的建設全流程夯實安全基礎。

對于測繪技術(shù)在超高層建筑監(jiān)測領域的未來應用，向澤君表示，順應時代和當?shù)氐陌l(fā)展，重勘院針對超高層建筑的變形監(jiān)測工作開展較早。多年的豐富經(jīng)驗和項目實踐告訴他們，測繪的力量在超高層領域遠遠不止于前期施工監(jiān)測。從人工監(jiān)測到自動化監(jiān)測，從前期勘察到全流程守護，從常規(guī)測量到運用各式新技術(shù)，測繪地理信息技術(shù)在超高層領域的突破界限和深入應用，也體現(xiàn)了其不斷汲取新動能，向外破圈的趨勢。

END

文 / 本刊記者 關(guān)曉晴；圖 / 受訪者提供

編輯：張永超

初審：齊 陽

審核：彭震中

聲明：本文為《中國測繪》原創(chuàng)文章，授權(quán)合作請在本公眾號留言，或致電：010-63881401。

《中國測繪》期待您的來稿

《中國測繪》

測繪地理信息發(fā)展變遷的

記錄者、思考者、傳播者

自然資源部主管

中國測繪學會主辦

面向測繪地理信息行業(yè)的全國性綜合刊物

投稿信箱（只接受電子投稿）：

letters@sino-survey.com

《中國測繪》全年征訂中，長按下方二維碼添加關(guān)注，可在線訂閱

原標題：《中國測繪 | 向澤君大師：山地起高樓，勘測保平安》