超高層建筑施工測量

1、超高層建筑施工測量 【摘 要】 開宗明義，超高層的特點就是高度特高，因此，導引其向上施工的測量難度極大。在分析了影響超高層建筑施工測量的若干因素后，介紹幾種用于超高層建筑施工的高精度測量新技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】 超高層建筑；施工測量；平面控制；高程控制 gps測量 1、超高層建筑施工測量的任務 在超高層建筑施工中，施工測量面臨的任務主要有：一是建立施工測量平面和高程控制網(wǎng)，為施工放樣提供依據(jù)；二是隨超高層建筑施工高度增加，逐步將施工測量的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)引測至作業(yè)面；三是根據(jù)施工測量控制網(wǎng)，進行超高層建筑主要軸線定位，并按幾何關(guān)系測設超高層建筑的次要軸線和各細部位置；四是展開竣工測量，為超高

2、層建筑工程竣工驗收和維修擴建提供資料；五是變形觀測，在超高層建筑施工和運營期間，定期進行變形觀測，以了解其變形規(guī)律，確保工程施工和運營安全。 2、超高層建筑施工測量特點 2.1 超高層建筑施工測量技術(shù)難度大 由于超高層建筑結(jié)構(gòu)超高，平面控制網(wǎng)和高程垂直傳遞距離長，測站轉(zhuǎn)換多，測量累計誤差較大，加之超高層建筑高度大，側(cè)向剛度小，特別是體形奇特時，施工過程中受環(huán)境影響極為顯著，又由于空間位置不斷變化，高空測量控制網(wǎng)的穩(wěn)定性也較差。特別是超高層建筑施工高度高空作業(yè)多，作業(yè)條件差，測量通視困難，高空架設儀器和接收裝置也比較困難，常需設計特殊裝置以滿足觀測條件。這些都極大地增加了超高層建筑施工測量的技術(shù)

3、難度。 2.2 超高層建筑施工測量精度要求高 超高層建筑結(jié)構(gòu)超高，結(jié)構(gòu)受力施工測量精度影響比較大，過大的施工測量誤差不但會影響建筑功能正常發(fā)揮，如長距離告訴電梯的正常運行，而且會惡化超高層建筑結(jié)構(gòu)受力，因此必須嚴格控制施工測量誤差。另外，為加快施工速度，超高層建筑大多采用階梯狀流水施工流程，大量采用工廠預制、現(xiàn)場裝配的施工工藝，如鋼結(jié)構(gòu)工程、幕墻工程，工業(yè)化生產(chǎn)也對施工測量精提出了較高的要求。 2.3 超高層建筑施工測量影響因素多 超高層建筑施工測量精度除受測量儀器精度和測量技術(shù)人員素質(zhì)影響外，還受建筑設計、施工工藝和施工環(huán)境影響。超高層建筑造型、基礎和側(cè)向剛度等設計對施工測量精度影響更顯著。

4、建筑高度越大、造型越復雜，施工過程中超高層建筑變形越顯著?；A剛度越小，施工過程中超高層建筑沉降越大，差異沉降也越顯著。 3、測量儀器 3.1經(jīng)緯儀 經(jīng)緯儀是測量水平角和豎直角的儀器，由望遠鏡、水平度盤、豎直度盤、水準器、讀書設備、基座部件組成。經(jīng)緯儀按讀數(shù)設備分為游標經(jīng)緯儀、光學經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。電子經(jīng)緯儀雖然在外觀上和光學經(jīng)緯儀相類似，但是由于采用微機控制和電子測角系統(tǒng)，性能更為優(yōu)越：能自動顯示測量成果，實現(xiàn)讀數(shù)的自動化和數(shù)字化；加之采用積木式結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)傳輸接口，可把野外采集的數(shù)據(jù)直接輸入計算機進行計算和繪圖。因此電子經(jīng)緯儀在超高層建筑施工測量中得到了廣泛應用。 3.2 水準儀 水準

5、儀是建立水平視線，測定地面兩點間高差的儀器，由望遠鏡、管水準器（或補償器）、垂直軸、基座和腳螺旋等部件組成。水準儀按結(jié)構(gòu)分為微傾水準儀，自動安平水準儀和數(shù)字水準儀，其中自動安平水準儀和數(shù)字激光水準儀應用較為廣泛。自動安平水準儀借助自動安平補償器獲得水平視線，當望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在重力作用下對望遠鏡做相對移動，從而迅速獲得視線水平時的標尺讀數(shù)，工效高、精度穩(wěn)定。數(shù)字激光水準儀以標尺的條紋碼作為參照信號存在儀器內(nèi)，測量時，線譯碼器捕獲儀器視場內(nèi)的編碼標尺影響作為測量信號，然后與儀器的參考信號進行比較，就可獲得視線高度和水平距離。數(shù)字激光水準儀在觀測時可自動讀數(shù)，避免人為誤差。觀測數(shù)據(jù)可

6、存貯在儀器內(nèi)，也可導出到計算機內(nèi)，進行數(shù)據(jù)處理。瑞士徠卡na2和日本索佳b21精密水準儀的精度可以達到0.3mm/km。 3.3 測距儀 精密測距一直是測量技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的距離測量方法有量尺量距法、視距法、視差法等，其中量尺量距法屬直接測距法，測距精度雖可，但作業(yè)量大，工作效率低。視距法和視差法屬間接測距法，測距精度也比較低。20世紀40年代發(fā)展的電磁波測距技術(shù)隨著科技進步日臻成熟，已經(jīng)成為李湘的測量距離方法。電磁波測距是利用電磁波為載波，經(jīng)調(diào)制后由測線一端發(fā)射出去，由另一端反射或轉(zhuǎn)送回來，測定發(fā)射波與回波相隔的時間，以測量距離的方法。測距儀工效和精度都很高，徠卡智能超強型激光測距儀le

7、icadis-toa8在0.05至200m的測量范圍內(nèi)，測量精度可達1.5mm。利用干涉原理制作的測距儀精度甚至可達到絲級。 3.4 全站儀 全站儀是一種集光、機、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)，因一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作而得名。全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、顯示屏及鍵盤等組成。目前全站儀正在向全能型和智能化方向發(fā)展，采用激光、通訊及ccd技術(shù)，實現(xiàn)測量的全自動化，成為測量機器人。測量機器人可自動尋找并精確照準目標，在1s內(nèi)完成一目標點的觀測，就像機器人一樣對成百上千個目標作持續(xù)

8、和重復觀測，已廣泛用于變形監(jiān)測和施工測量，測量機器人與gps接收機相結(jié)合，可成為超全站儀或超測量機器人，將gps的實時動態(tài)定位技術(shù)與全站儀靈活的三維極坐標測量技術(shù)完美結(jié)合，實現(xiàn)無控制網(wǎng)的各種工程測量。瑞士徠卡生產(chǎn)的自動導向全站儀tca2003在120m范圍內(nèi)測距精度為0.5mm1ppm，具有自動導向、自動數(shù)據(jù)處理和輸出等功能，能保證施工測量精度和效率，其對點方式為激光對點。 3.5 垂準儀 垂直度控制是超高層建筑施工測量的重要任務，為此工程技術(shù)人員開發(fā)了多種專用測量儀器，如配有90彎管目鏡的經(jīng)緯儀、垂準經(jīng)緯儀、激光鉛直儀、自動天頂準直儀、自動天底準直儀和自動天頂天底準直儀，其中激光鉛直儀在超高

9、層建筑鉛直定位測量中應用最為廣泛。瑞士徠卡生產(chǎn)的wild zl垂準儀精度高達1/200000 4、施工控制測量 4.1平面控制測量 平面控制一般布設三層控制網(wǎng)，由高到低逐級控制。統(tǒng)計控制網(wǎng)可以根據(jù)工程規(guī)模進一步劃分，布設多個平級網(wǎng)。平級網(wǎng)之間必須相互貫通，以便聯(lián)測校正，確保統(tǒng)一性。 4.1.1 首級平面控制網(wǎng) 首級平面控制網(wǎng)是其他各級控制網(wǎng)建立和復核的唯一依據(jù)，并可作為鋼結(jié)構(gòu)吊裝等高空測量定位的空中導線網(wǎng)。首級平面控制網(wǎng)一般以建設單位提供的平面控制點為基礎建立，布設在視野開闊、遠離施工現(xiàn)場穩(wěn)定可靠處。布設首級測量控制網(wǎng)，選擇較穩(wěn)定的地面或樓齡在5年以上并且樓高在50m以下的屋頂布設觀測墩或觀測

10、站（控制點）?？刂泣c應能視線通視，采用gps定位時高度角15以上范圍應無障礙物。為確保在超高層建筑施工全過程中穩(wěn)定運行，首級平面控制網(wǎng)應滿足有多余觀測條件。首級平面控制網(wǎng)可以是導線網(wǎng)、三角網(wǎng)、邊角混合網(wǎng)等。 4.1.2 二級平面控制網(wǎng) 二級平面控制網(wǎng)是場地平面控制網(wǎng)，發(fā)揮承上啟下的作用，即依據(jù)首級平面控制網(wǎng)的測設，并作為三級平面控制網(wǎng)建立和校核的基準，同時也可為重要部位的施工放樣提供基準。但由于二級平面控制網(wǎng)緊鄰施工現(xiàn)場，受施工影響比較大，穩(wěn)定性較差，因此必須定期復測校核。二期平面控制網(wǎng)多為環(huán)繞施工現(xiàn)場的閉合導線網(wǎng)，也可為十字形軸線網(wǎng)。金茂大廈塔樓施工測量二級平面控制網(wǎng)即為軸線網(wǎng)。 4.1.3

11、 三級平面控制網(wǎng) 三級平面控制網(wǎng)是建筑物平面控制網(wǎng)，為超高層建筑細部放樣而布設的平面控制網(wǎng)，一般布置在基礎底板上。當結(jié)構(gòu)施工至地面以上時，應及時將三級平面控制網(wǎng)轉(zhuǎn)換到0.000結(jié)構(gòu)層，以便與二級平面控制網(wǎng)聯(lián)測校核，進行施工測量控制。三級平面控制網(wǎng)位于超高層建筑內(nèi)部，受施工和建筑沉降影響大，因此必須定期復測校核。 4.2 高程控制測量 較之平面控制測量，高程控制測量相對比較簡單。高程控制網(wǎng)一般分二級布置，由高到低逐級控制。首級高程控制網(wǎng)一般以建設單位提供的高程控制點為基礎建立，一般布設在視野開闊、遠離施工現(xiàn)場的穩(wěn)定可靠處。創(chuàng)建過程中需考慮除了下發(fā)或提交的城市高程控制點外，還要增加冗余高程控制點，

12、以增強高程控制系統(tǒng)的安全性。為保證高程系統(tǒng)的穩(wěn)定性，點位應設置在不受施工環(huán)境影響，且不易遭破壞的地方。考慮季節(jié)變化、環(huán)境影響以及其他不可知因素，定期對高程控制點進行復測。二級高程控制網(wǎng)布設在建筑物內(nèi)部，以首級高程控制網(wǎng)為依據(jù)創(chuàng)建。隨著時間的推移與建筑物的不斷升高，自重荷載的不斷增加，建筑物會產(chǎn)生沉降。因此，要定期檢測高程點的高程修正值，及時進行修正。高程控制網(wǎng)應結(jié)合平面控制網(wǎng)進行布設，控制點盡可能共享，以減少維護工作量。 5、豎向測量 豎向測量是超高層建筑施工測量最重要的任務，也是超高層建筑施工測量技術(shù)研究的主要內(nèi)容。目前，超高層建筑施工豎向測量方法主要有外控法，內(nèi)控法和綜合法三種。 5.1

13、外控法 外控法是在建筑物外部，利用經(jīng)緯儀，根據(jù)建筑物軸線控制樁來進行軸線的豎向投側(cè)，亦稱作“經(jīng)緯儀引樁投側(cè)法”。外控法操作簡單，測量儀器要求低，普通經(jīng)緯儀即可滿足要求，因此早期的超高層建筑豎向測量多采用該方法。但是該方法場地要求高，建筑周邊必須開闊，通視條件好。隨著超高層建筑高度和城市建筑密度不斷增加，外控法作業(yè)條件越來越差，因此該方法應用范圍逐步縮小，僅限于超高層建筑地下結(jié)構(gòu)和底部結(jié)構(gòu)施工測量使用。 5.2 內(nèi)控法 內(nèi)控法是在超高層建筑基礎底板上布設平面控制網(wǎng)，并在其上樓層相應位置上預留200mm200mm的傳遞孔，利用垂準線原理進行平面控制網(wǎng)的豎向投測，將平面控制網(wǎng)垂直投測到任一樓層，以滿

14、足施工放樣需要，即在建筑物內(nèi)部進行豎向測量。 內(nèi)控法有吊線墜法、垂準儀法。吊線墜法受環(huán)境影響大，一般僅適用高度在100m以下的高層建筑，在超高層建筑施工測量中應用不多。而垂準儀法受環(huán)境影響小，投側(cè)距離大，工效高，誤差小，因此目前成為超高層建筑豎向測量的主要方法。按照控制點投測方向，垂準儀法又可分為天頂準直法、天底準直法。天頂準直法是利用垂準儀將控制點向天頂方向進行豎向投測，因此也稱仰視法。常用的天頂準直法測量儀器有：配有90彎管目鏡的經(jīng)緯儀、激光經(jīng)緯儀、激光鉛直儀、自動天頂準直儀和自動天頂-天底準直儀。天底準直法是利用垂準儀將控制點向天底方向進行豎向投測，因此也稱俯視法。常用的天底準直法測量儀器有：垂準經(jīng)緯儀、自動天底準直儀和自動天頂-天底準直儀。 5.3 綜合法 內(nèi)控法雖然彌補了外控法易受環(huán)境制約的缺陷，但是隨著超高層建筑高度的不斷增加，內(nèi)控法自身的缺陷也開始凸現(xiàn)，這就是平面控制網(wǎng)垂直磚遞過程中整體位移難以檢查和控制，因此在金茂大廈施工中又發(fā)展了內(nèi)控法與外控法相結(jié)合的綜合法進行超高層建筑豎向測量。豎向測量采用內(nèi)控法進行平面控制網(wǎng)的豎向傳遞。為了控制傳遞誤差，以首級平面控制網(wǎng)（空中導線網(wǎng)）為依據(jù)，采用外控法校核傳遞至高空作業(yè)面的平面控制網(wǎng)，取得了良好效果。