不規(guī)則建筑測(cè)量技術(shù)在贊比亞體育場(chǎng)項(xiàng)目中的應(yīng)用

上海建工集團(tuán)股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200030

1 工程概況

贊比亞盧薩卡體育場(chǎng)坐落在東南非洲贊比亞共和國(guó)的盧薩卡市，是一座綜合性多功能的體育設(shè)施。體育場(chǎng)整體呈橢圓形，用地面積為177 371 m2，擁有50 009 座觀眾席，分為東、南、西、北4 個(gè)看臺(tái)區(qū)，是盧薩卡市2011年重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目之一，也是盧薩卡市的標(biāo)志性建筑。該體育場(chǎng)建筑總面積48 137 萬(wàn)m2，體育場(chǎng)長(zhǎng)軸為縱軸，軸長(zhǎng)288.99 m，設(shè)定兩個(gè)端點(diǎn)分別為ND（x=374.50，y=320.00）和SD（x=－22.50，y=320.00）；短軸為橫軸，軸長(zhǎng)136.20 m，設(shè)定兩個(gè)端點(diǎn)分別為WD（x=176.00，y=169.20）和ED（x=176.00，y=470.80）（圖1）。建筑物的平面外圈為互相相切的4 個(gè)正圓弧相接而成，半徑為175.50 m和113.49 m的對(duì)稱正圓弧。該工程為環(huán)形框架結(jié)構(gòu)，看臺(tái)雨棚采用輻射形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，懸挑距離達(dá)30 m。

2 工程特點(diǎn)和測(cè)量難點(diǎn)

2.1 工程特點(diǎn)

體育場(chǎng)以多層的正圓弧相切連接而成，眾多圓滑、交接流暢的正反圓弧是其獨(dú)有的特點(diǎn)。交接的圓弧曲線較多，軸線控制要求較高，如軸線稍有偏移，就會(huì)造成結(jié)構(gòu)連接不流暢，從而影響外部的整體效果。

2.2 軸線特點(diǎn)

圖1 看臺(tái)平面

整個(gè)體育場(chǎng)的控制軸線為東西兩側(cè)各18 根角度差約為3.53°的輻射軸線和半徑為134.70～175.50 m的7 條圓弧形軸線，以及南北兩側(cè)各18 根角度差約為6.32°的輻射軸線和半徑為72.69～113.49 m的7 條圓弧形軸線。通過(guò)輻射軸線和圓弧形軸線的相交對(duì)整個(gè)體育場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，由于圓弧軸線的圓心位置不重疊，半徑大小不一，因此實(shí)行多點(diǎn)控制（控制點(diǎn)為4 個(gè)）。在每個(gè)看臺(tái)區(qū)采用伸縮沉降縫分隔。總體來(lái)看，整個(gè)場(chǎng)館結(jié)構(gòu)由輻射軸線和圓弧軸線控制，軸線平面像一只大眼睛。

2.3 測(cè)量難點(diǎn)

（a）盧薩卡體育場(chǎng)位于白云山西邊迎風(fēng)坡，坐落在盧薩卡國(guó)際機(jī)場(chǎng)的南面，由于場(chǎng)地空曠，風(fēng)力較強(qiáng)，容易受日照、風(fēng)力、沙塵、雨季等不利因素的影響，增大了測(cè)量難度。

（b）由于體育場(chǎng)坐落在山坡上，施工場(chǎng)地和戶外主要控制點(diǎn)的高差都很大，最大高差達(dá)11 m，而且部分結(jié)構(gòu)起伏跌宕，周圍控制點(diǎn)主要分布于東西兩側(cè)。

（c）體育場(chǎng)基礎(chǔ)采用的是獨(dú)立承臺(tái)基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，網(wǎng)架柱下還設(shè)置了人工挖孔樁，為降低施工成本，采取了分層開挖的施工工藝。同時(shí)，為減少材料的影響，基礎(chǔ)采用了分區(qū)流水施工的方法，每區(qū)只配置半個(gè)看臺(tái)基礎(chǔ)的模板量，由于各區(qū)的施工周期不同，施工區(qū)段快慢不一，呈現(xiàn)了兩端快、中間慢，西邊快、東邊慢的狀況。同時(shí)，同一結(jié)構(gòu)層中必須分區(qū)段測(cè)量放樣，通視條件受到很大的影響。

3 施工測(cè)量控制方法[1-8]

3.1 控制網(wǎng)的布設(shè)

為了方便控制點(diǎn)的使用，并保證施工過(guò)程中控制點(diǎn)不被破壞，采用內(nèi)控法和外控法相結(jié)合的方法建立首級(jí)控制網(wǎng)。主控點(diǎn)布設(shè)在體育場(chǎng)長(zhǎng)軸和短軸的端點(diǎn)，長(zhǎng)軸兩個(gè)端點(diǎn)分別為ND和SD，短軸兩個(gè)端點(diǎn)分別為WD和ED。4 個(gè)主控點(diǎn)組成一個(gè)十字形軸線控制網(wǎng)，并形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的直角坐標(biāo)系統(tǒng)。這4 個(gè)主控點(diǎn)按四等導(dǎo)線測(cè)量要求進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測(cè)，并采用全站儀坐標(biāo)測(cè)量法，測(cè)出各圓心點(diǎn)、橢圓中心點(diǎn)等多個(gè)次級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行軸線控制（圖2）。

圖2 軸線坐標(biāo)控制

3.2 相對(duì)直角坐標(biāo)系測(cè)量法

體育場(chǎng)的主軸線以主場(chǎng)館長(zhǎng)軸為縱向?qū)ΨQ軸，短軸為橫向?qū)ΨQ軸，并形成一個(gè)相對(duì)直角坐標(biāo)系統(tǒng)。

由于場(chǎng)館獨(dú)特的結(jié)構(gòu)造型和施工的先后順序，造成了斷層、間層和跳層，加上輻射軸線和圓弧軸線控制的剪力墻對(duì)測(cè)量視線的影響，采用了全站儀相對(duì)坐標(biāo)系測(cè)量法和極坐標(biāo)法相結(jié)合的聯(lián)合測(cè)量方法來(lái)控制主場(chǎng)館的輻射軸線和圓弧軸線。為使測(cè)量控制點(diǎn)盡可能的接近施工區(qū)，根據(jù)工程的實(shí)際施工情況，在相對(duì)直角坐標(biāo)系中，布設(shè)了一定數(shù)量的次級(jí)控制點(diǎn)，保證控制點(diǎn)的依次傳遞。

3.3 坐標(biāo)系統(tǒng)

以體育場(chǎng)東西看臺(tái)的對(duì)稱軸線作為相對(duì)坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)軸A，南北看臺(tái)的對(duì)稱軸線作為相對(duì)坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)軸B，兩條正交軸線的交點(diǎn)位于整個(gè)場(chǎng)館的中心點(diǎn)ZK。為保證建筑物軸線上的特征點(diǎn)坐標(biāo)均為正值，將整個(gè)建筑物設(shè)置在相對(duì)坐標(biāo)系的第一象限。設(shè)定ZK點(diǎn)坐標(biāo)為（176.00；320.00）在A軸上設(shè)定2 個(gè)圓心控制點(diǎn)，相對(duì)坐標(biāo)分別為EK（176.00，373.70）、WK（176.00，266.30）；在B軸上設(shè)定2 個(gè)圓心控制點(diǎn)，相對(duì)坐標(biāo)分別為SD（145.00，320.00）、ND（207.00，320.00），再以圓心坐標(biāo)點(diǎn)為測(cè)站，測(cè)定出每根輻射軸線的次級(jí)控制點(diǎn)（圖3）。

圖3 看臺(tái)軸線輻射控制點(diǎn)位

根據(jù)圖紙計(jì)算出每根輻射軸線和圓弧軸線相交的特征點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)，對(duì)每根輻射軸線和圓弧軸線半徑起點(diǎn)B軸和終點(diǎn)H軸進(jìn)行控制。部分無(wú)法通視的放樣部位，可通過(guò)相對(duì)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

3.4 軸線的弧長(zhǎng)拱高等分法

主場(chǎng)館中的圓弧軸線半徑均較大，從69.69～175.50 m不等。由于半徑較大，可采用弧長(zhǎng)拱高等分法，既可復(fù)核輻射軸線的夾角，又可復(fù)核弧形軸線的半徑，可加快弧形軸線的放樣速度。例如通過(guò)相對(duì)直角坐標(biāo)系測(cè)量法，測(cè)放的相鄰2 根輻射軸線和圓弧軸線相交的特征點(diǎn)，可通過(guò)弦長(zhǎng)拱高等分法放出弧形軸線。

4 結(jié)語(yǔ)

為保證贊比亞盧薩卡體育場(chǎng)這類不規(guī)則建筑物的施工測(cè)量工作按期保質(zhì)完成，在國(guó)外特殊自然、施工條件的影響下，工程施測(cè)需制定合理、科學(xué)的測(cè)量方案，并根據(jù)實(shí)際情況采取不同的施工測(cè)量方法，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制。該項(xiàng)目的完成，創(chuàng)造了一定的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，并為同類工程提供了寶貴的借鑒和參考經(jīng)驗(yàn)。