原創(chuàng) 中國測(cè)繪學(xué)會(huì) 中國測(cè)繪學(xué)會(huì) 收錄于合集 #中國測(cè)繪雜志 127個(gè)

本文內(nèi)容摘自《中國測(cè)繪》2023年第5期

——訪重勘院副院長(zhǎng)、重慶市勘察設(shè)計(jì)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(xué)會(huì)(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(dá)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(huì)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(huì)因素進(jìn)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(dá)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(chǔ)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(dǎo)致夏季風(fēng)速低、風(fēng)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(shè)計(jì)加強(qiáng)通風(fēng)、降溫散熱成為了重慶建筑設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)。而成片的低層高密度建筑實(shí)際上并不利于通風(fēng)排熱。

1997年，根據(jù)國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，重慶被設(shè)為直轄市，成為國家設(shè)立在中西部地區(qū)，促進(jìn)中西部地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心。自直轄后，重慶城市發(fā)展進(jìn)入快車道，充分發(fā)揮自身作為核心城市的作用，帶動(dòng)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(zhǎng)。

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(jìn)行超高層建筑設(shè)計(jì)，成為了節(jié)約用地、拓展土地資源的一個(gè)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(zhǎng)通過壯觀威嚴(yán)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(dāng)?shù)啬酥林苓厖^(qū)域的社會(huì)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)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(lǐng)重慶制高點(diǎn)，打造山城亮麗名片成為了可行的選項(xiàng)。

重勘院副院長(zhǎng)、重慶市勘察設(shè)計(jì)大師向澤君

由此看來，重慶有著建設(shè)超高層建筑的良好條件。作為扎根重慶、深植重慶的地方標(biāo)桿單位，重慶市勘測(cè)院（以下簡(jiǎn)稱“重勘院”)承接了一些超高層建筑的監(jiān)測(cè)任務(wù)，在重勘院副院長(zhǎng)、全國首批注冊(cè)測(cè)繪師、2019年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)獲得者、重慶市勘察設(shè)計(jì)大師向澤君看來，重慶在建設(shè)超高層建筑方面有較好的基礎(chǔ)，但超高層建筑的監(jiān)測(cè)、維護(hù)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(xì)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(shì)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(chǔ)深等特點(diǎn)。“超高層建筑在施工和運(yùn)營(yíng)過程中必然會(huì)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(dǎo)致自身主體沉降，若發(fā)生不均勻沉降則會(huì)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(fù)雜、綜合且系統(tǒng)?！?/p>

向澤君坦言超高層建筑在縱橫兩個(gè)方向上的測(cè)量也頗具挑戰(zhàn)?！俺邔咏ㄖ母蓴_更多，影響因素更復(fù)雜?！笔紫龋S著建筑高度增高，樓體體積更大、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜；其次，晝夜和季節(jié)性溫差、日照、風(fēng)荷載等對(duì)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(dòng)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(huì)有場(chǎng)地狹小、基坑位移、施工限制、自然條件等限制，增加測(cè)量難度。

難度的增加使得人們對(duì)超高層建筑的安全問題愈發(fā)議論紛紛?！鞍踩冀K是超高層建筑工程把握的重點(diǎn)。為保障施工安全，也為項(xiàng)目的順利高效進(jìn)行，超高層建筑施工監(jiān)測(cè)是十分必要且重要的。”在向澤君看來，監(jiān)測(cè)應(yīng)貫穿于超高層建筑施工的全過程，是銜接各分部、分項(xiàng)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(cè)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(yùn)營(yíng)期間需對(duì)其進(jìn)行定期沉降監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)量的難度十分大，為確保施工質(zhì)量，保障施工安全，達(dá)到提前預(yù)警的目的，一般會(huì)采用第三方監(jiān)測(cè)的方式對(duì)超高層建筑施工過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；诖?，重勘院承接了重慶當(dāng)?shù)夭糠殖邔咏ㄖ谋O(jiān)測(cè)項(xiàng)目。針對(duì)這些項(xiàng)目，重勘院對(duì)監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了梳理。

重慶天和國際中心沉降監(jiān)測(cè)及精密高程測(cè)量

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基準(zhǔn)平面控制網(wǎng)的建立和維護(hù)

基準(zhǔn)平面控制網(wǎng)主要是指整個(gè)超高層建筑施工監(jiān)測(cè)工作的基準(zhǔn)，其具有恢復(fù)迅速、基準(zhǔn)統(tǒng)一的特點(diǎn)。超高層建筑施工監(jiān)測(cè)為確保施工質(zhì)量和施工安全，建立并注重維護(hù)基準(zhǔn)平面控制網(wǎng)是十分必要的。

在建立基準(zhǔn)平面控制網(wǎng)時(shí)，首先應(yīng)做好選址工作，一般來說，其常布置在樓頂。同時(shí)，為做好選址工作，還應(yīng)事先對(duì)所選地址進(jìn)行踏勘，綜合考量通視條件、圖形條件以及GNSS觀測(cè)條件等，方能著手布設(shè)。另外，基準(zhǔn)平面控制網(wǎng)在建立的過程中，還應(yīng)利用地面城市等級(jí)控制點(diǎn)，同時(shí)，也可利用附近區(qū)域連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站網(wǎng)點(diǎn)，依據(jù)GNSS一級(jí)網(wǎng)的要求，實(shí)施同步靜態(tài)觀測(cè)。

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施工控制網(wǎng)豎向傳遞復(fù)測(cè)

該項(xiàng)工作包含以下幾個(gè)重要方面：

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

（2）超高層建筑施工測(cè)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(diǎn)把握塔體周日擺動(dòng)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(dòng)監(jiān)測(cè)作為施工監(jiān)測(cè)要解決的核心技術(shù)問題，能夠?yàn)榧m正激光投點(diǎn)偏差提供數(shù)學(xué)模型。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行施工內(nèi)外符合性檢查，進(jìn)而達(dá)到共同檢核的目的。為準(zhǔn)確獲取塔體周日擺動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)觀測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和表達(dá)，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)采集的精度，應(yīng)采用數(shù)字正垂法和CCD法。

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施工控制網(wǎng)高程基準(zhǔn)豎向傳遞檢測(cè)

施工控制網(wǎng)高程基準(zhǔn)豎向傳遞檢測(cè)，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(duì)于場(chǎng)地有較高的要求。而全站儀天頂距法則應(yīng)用更為廣泛，同時(shí)，全站儀天頂距法的操作過程也十分簡(jiǎn)便。

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電梯井與核心筒垂直度測(cè)量

從首層起，應(yīng)每上升2層對(duì)電梯井和核心筒測(cè)量1次，方法是基于內(nèi)外控制點(diǎn)布設(shè)的一級(jí)導(dǎo)線，對(duì)電梯井與核心筒的剪力墻碎步點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，還應(yīng)基于最小二乘法擬合出與剪力墻相交的特征角點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，采用矩陣法獲得幾何中心，并將其與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較，獲得電梯井與核心筒的垂直度偏差。

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建筑物沉降觀測(cè)

超高層建筑沉降觀測(cè)主要解決的問題包括精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理以及深坑高程基準(zhǔn)傳遞。其中，精密水準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理軟件應(yīng)具備優(yōu)化項(xiàng)目管理、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理以及成果報(bào)表自動(dòng)生成等功能。

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軸線檢測(cè)

軸線檢測(cè)過程中，選擇關(guān)鍵結(jié)構(gòu)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，如首層以及各轉(zhuǎn)換層。

以重慶天和國際中心項(xiàng)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(biāo)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(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)沉降變形監(jiān)測(cè)、主體樓層地板高程精密測(cè)量?jī)身?xiàng)測(cè)繪工作。

塔樓基礎(chǔ)沉降是控制建筑主體結(jié)構(gòu)加載期間重要指標(biāo)，重勘院按照《建筑變形測(cè)量規(guī)范》二等精度實(shí)施，每?jī)蓪颖O(jiān)測(cè)一期，共分30期對(duì)塔樓沉降開展監(jiān)測(cè)工作。從該項(xiàng)目最終的測(cè)量沉降值來看，各沉降點(diǎn)的差異沉降小，平均沉降量為11.7毫米；各沉降觀測(cè)點(diǎn)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(cè)成果準(zhǔn)確反映了大廈在建設(shè)過程中隨著建筑荷載增加對(duì)地基基礎(chǔ)沉降變形影響，為施工和后續(xù)運(yùn)營(yíng)安全提供了可靠監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

智能測(cè)繪 全程守護(hù)

施工監(jiān)測(cè)是測(cè)繪在超高層建筑領(lǐng)域的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著信息化、智能化測(cè)繪的浪潮襲來，重勘院更不斷將各種測(cè)繪地理信息技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑的建設(shè)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(cè)項(xiàng)目中，重勘院就采用了三維激光掃描儀對(duì)大廈進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，將掃描得到的前后兩期點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。用一組等間距的橫向或縱向的截面截取兩個(gè)掃描面，得到相同位置處兩個(gè)掃描面之間點(diǎn)云的位移，即可將其視為兩個(gè)時(shí)期的變形量。又在四個(gè)不同時(shí)期對(duì)重慶世貿(mào)大廈進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

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

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

重勘院在用地面三維激光掃描系統(tǒng)對(duì)世貿(mào)大廈進(jìn)行掃描的同時(shí)，也結(jié)合了常規(guī)測(cè)量方法對(duì)其進(jìn)行變形觀測(cè)，得到各期同一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

常規(guī)觀測(cè)方法是基于特征點(diǎn)的測(cè)量，得到的變形點(diǎn)較少；三維激光掃描方法是基于面的測(cè)量，測(cè)量出的平均變形量連續(xù)平緩，更能反映出目標(biāo)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(cè)結(jié)果基本一致，均反映世貿(mào)大廈因受風(fēng)力和日照等因素的影響處于動(dòng)載中的情況。

而在重慶光大控股朝天門中心的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，重勘院為全面、實(shí)時(shí)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(cè)管理系統(tǒng)，通過對(duì)建筑頂部?jī)A斜、水平位移等關(guān)鍵參數(shù)和風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等10余項(xiàng)輔助參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)對(duì)大廈結(jié)構(gòu)變化作出預(yù)警預(yù)報(bào)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)論為大廈的維護(hù)管理、運(yùn)營(yíng)決策提出科學(xué)合理的建議。

由此可見，測(cè)繪地理信息技術(shù)成功從超高層建筑的前期建設(shè)設(shè)計(jì)、建設(shè)施工監(jiān)測(cè)，走向了后期監(jiān)護(hù)運(yùn)維，為超高層建筑后期的精準(zhǔn)、高效監(jiān)測(cè)和維護(hù)貢獻(xiàn)力量，為超高層建筑的建設(shè)全流程夯實(shí)安全基礎(chǔ)。

對(duì)于測(cè)繪技術(shù)在超高層建筑監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的未來應(yīng)用，向澤君表示，順應(yīng)時(shí)代和當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展，重勘院針對(duì)超高層建筑的變形監(jiān)測(cè)工作開展較早。多年的豐富經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐告訴他們，測(cè)繪的力量在超高層領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于前期施工監(jiān)測(cè)。從人工監(jiān)測(cè)到自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，從前期勘察到全流程守護(hù)，從常規(guī)測(cè)量到運(yùn)用各式新技術(shù)，測(cè)繪地理信息技術(shù)在超高層領(lǐng)域的突破界限和深入應(yīng)用，也體現(xiàn)了其不斷汲取新動(dòng)能，向外破圈的趨勢(shì)。

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(cè)繪》原創(chuàng)文章，授權(quán)合作請(qǐng)?jiān)诒竟娞?hào)留言，或致電：010-63881401。

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