某工程超高层建筑垂直度控制方法

谢力分，孙　彪

(1. 长江工程职业技术学院，武汉　430212；2. 中国电建地产集团有限公司湖北区域总部，武汉　430000)



某工程超高层建筑垂直度控制方法

谢力分1，孙彪2

(1. 长江工程职业技术学院，武汉430212；2. 中国电建地产集团有限公司湖北区域总部，武汉430000)

摘要：结合某工程项目一期超高层住宅工程，阐述了项目测量控制网的建立，详细探讨了激光铅垂仪内控法和全站仪外控法原理及其在工程中的应用，并对主体结构垂直测量结果进行了分析。工程测量实践表明：采用内控法和外控法能够控制超高层住宅结构垂直度满足规范精度要求，且有较好的测量控制效果。

关键词：超高层建筑；测量；垂直度；控制方法

超高层住宅由超高层塔楼和多层地下室组成，由于建筑物受温度、风荷载影响，超高层建筑的精确定位一直是测量控制的难点，垂直度控制也是整个建筑物测量的关键环节。建筑物的测量及其垂直度控制方法直接影响整个建筑结构的整体施工质量和工程验收。基于此，结合湖北某超高层住宅建筑工程，对超高层住宅建筑整体垂直度控制方法进行简要分析和总结。

1工程概况

本工程项目位于武汉市江汉区。项目分三期开发，一期一标段含三栋超高层住宅(即11#、12#、13#楼)和一栋三层框架幼儿园，布置图如图1。总建筑面积为14.82万m2，其中地上建筑面积12.67万m2，地下建筑面积2.15万m2。其中11#楼地下1层、地上42层，建筑高度122.1 m，12#楼地下1层、地上52层，建筑高度152.5 m，13#楼地下1层、地上42+1层商业，建筑高度126.15 m。

图1 各楼栋分布位置图

本项目属高容积率超高层住宅项目，楼栋数量多且各楼栋所采用的测量方法基本相同。故以12#楼(地上52层，楼高152.5 m)为分析对象，采用激光铅垂仪内控法结合全站仪外控法对超高层复杂结构的垂直度控制进行研究。

2测量控制网建立

为了确定各建筑物的平面位置和标高，必先在现场建立统一的平面控制网，从整体到局部，从高精度到低精度逐级加密。为此，建立了两类控制网，即内控网和外控网。

内控网用激光铅垂仪投测到施工层进行结构定位，再用外控网进行复核。测量控制网分布为：(1)平面首级控制网，用于项目单体建筑物的测量和定位。(2)平面二级控制网，用于布置在±0.000楼面或基坑内的各主要轴线控制点、标高控制点；(3)高程控制网，用于引测在柱、梁、剪力墙、门、洞口的轴线控制点和标高控制点。

2.1首级控制网布设

为了充分考虑项目总体规划、施工总平面布置和测量通视要求等多种因素，首先建立了平面首级控制网(即主控网)，其主要用于引测各单体建筑物的标高和轴线控制点。平面控制网和高程控制网都用附和导线方法观测，首级控制网观测路线为R1-R2-R3-S1-S2-S3，如图2所示。

2.2二级控制网布设

施工测量主控网建立后，根据实际情况将建筑物平面轴线偏移一定距离，在CAD中将偏移后的轴线位置的坐标放样出来。然后以放样出来的坐标为依据，通过测设定出各轴线作为二级平面控制网(即内控网)，内控网轴线位置如图3所示。

图2 首级控制网点及观测路线示意图

为减小超高层测量误差，12#楼二级控制网设置8个内控点，分别予以标号，且均预留150 mm×150 mm的放线孔，其控制点位置见图3。

1#点在E轴向北偏1 000 mm交2轴向东偏1 000 mm。2#点在E轴向北偏1 000 mm交20轴向东偏1 000 mm。3#点在6轴向西偏1 000 mm交B轴向北偏1 000 mm。4#点在6轴向西偏1 000 mm交K轴向南偏1 000 mm。5#点在E轴向北偏1 000 mm交41轴向西偏1 000 mm。6#点在E轴向北偏1 000 mm交23轴向西偏1 000 mm。7#点在37轴向东偏1 000 mm交B轴向北偏1 000 mm。8#点在37轴向东偏1 000 mm交K轴向南偏1 000 mm。所有控制点所在的横轴和纵轴互为垂直，其中1#、2#、3#、4#共4个控制点形成闭合控制网复核闭合差。5#、6#、7#、8#共4个控制点形成闭合控制网复核闭合差。

图3 12#楼内控网及其控制点位置示意图

2.3高程控制网

高程控制网采用国家二等水准精度进行测设，需引用首级控制网所埋设控制点，控制网布设为附和水准路线，并用两个城市高程点进行检测以确定起算点的正确性后，再由起算点与控制网联测。

测量仪器尽可能采用高精度电子水准仪及其配套传感器自动测量条码尺进行外业测量，而内业经仪器观测数据进行自动平差后与计算机进行数据通讯取得各控制点高程数据。结构施工3～5层后，必须要求施工单位对基准点和高程控制网进行复测。如果误差满足规范要求则允许其使用，否则重新引测或恢复控制点，控制点作为上部高程传递的依据。

3±0.000以上超高层测量

3.1外控法测量

外控法测量是在建筑物外部，利用电子全站仪根据建筑物轴线控制桩来进行楼层轴线的竖向引测的一种测量方法。各楼层标高引测方法和主要步骤为：(1)在±0.000 m混凝土楼面架设全站仪，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置。(2)全站仪望远镜垂直向上，顺着激光控制点的预留洞口垂直往上测量距离，顶部反射棱镜放在需要测量标高的楼层，镜头向下对准全站仪。(3)将望远镜竖直角调整到90°，对准接收靶直接测距，得高程点到施工层的高差。将水准仪安置在施工楼层上，后视竖立在棱镜面处水准尺，读数b，前视施工楼层上B点水准尺，读数c，则B点高程HB为：HB=H+h+b-c。(4)全站仪后视核心筒墙面+1.000 m标高基准线，测得仪器高度值。对仪器内Z向坐标进行设置，包括反射棱镜的常数设置。

3.2内控法测量

建筑物±0.000以上的轴线传递，采用激光铅垂仪内控接力传递法进行轴线投测，其原理是通过建筑物结构预留孔利用激光铅垂仪，将控制点为投测至任意楼层的一种测量方法。

根据首层以上各楼层的平面图以及施工流水段的划分情况，选定所需要的内控点布设方法。采用内控法进行测量的主要步骤如下：

(1)首层底板浇筑时，在需要设置内控点的位置埋设150×150×4 mm厚的铁件，为布设内控点作准备，各建筑物首层内控点布设如前述。通过基坑外围的轴线控制桩把控制轴线投测到首层平面上，然后对各轴线组成的方格网进行角度、距离的复核，允许偏差不得低于建筑物基础放线尺寸允许偏差要求，方可进行下一步。

(2)用钢锯在铁件上沿轴线方向刻划十字线，其交点即为首层布设的内控点，并做施工期保护，作为以上各楼层平面控制的传递点。这些点所组成的方格网即为±0.000以上各楼层的平面控制网。

(3)在±0.000以上各楼层楼面板施工的过程中，在内控点区域上方相应位置预留一个15 cm×15 cm的孔洞(激光洞)，用于内控点的竖向传递。施工期间，激光洞严禁堵塞，直至结构封顶，以保证测量工作的顺利进行。

由于本项目均为超高层住宅建筑，在塔楼施工时，激光控制点三级测量控制网分段循环垂直投测，同时用全站仪外控法加以复测。每一段控制高度在20 m以内，以降低主楼晃动所造成的摆动影响。轴线的引测采用天顶准直法，通过在测量孔架设激光铅垂仪把底层的轴线控制点垂直投测到施工层，利用投测上来的轴线控制点测放出各轴线。利用照准部0°、90°、180°、270°分别向上投测，在接收靶上A1′、A2′、A3′、A4′有4个投测点，将A1′A3′，A2′A4′连接得到A′。即为所需的投测点，如图4所示。

图4 激光垂准仪竖向投测示意图

3.3垂直测量结果

利用上面投测出的控制点可以对12#楼主楼任意一层的4个边界角点进行坐标测量。以楼栋整体为测量对象，以52层为观测楼层，将二级内控点用激光铅直仪投测到52层激光靶上，激光靶上投测的内控点进行闭合复核，待结果合格后(精度应达到1/200 000，各点角度误差控制在±10〞以内)，将全站仪架设在内控点上，对好后视(另一个投测的内控点)；用坐标观测法将观测层建筑物外侧轴线角点的坐标测设并记录，将记录数据与原设计坐标进行比较，计算其差值为偏移量。12#楼外侧轴线相交的4个角点计算后的偏移量分别为：J1北偏7 mm，西偏3 mm；J2南偏5 mm，东偏10 mm；J3南偏4 mm，西偏6 mm；J4南偏5 mm，西偏6 mm。

通过偏差量结果可以看出，其12#楼外侧轴线相交的4个角点偏差值范围为3～10 mm，且基本在5 mm上下浮动。

4垂直度控制分析

4.1测量结果分析

按上述测量方法确定的轴线控制点竖向传递路径，12#楼垂直测量允许偏差极限值为：

其中H为楼层的高度。

依据高层建筑测量规范精度要求：当H≥90 m时，允许垂直偏差值φ2≤20 mm；

由φ1、φ2可知，当主楼结构角点偏移量不超过20 mm时，表明此建筑整体垂直度满足规范值要求。

结合12#楼外侧轴线相交的4个角点的垂直测量结果可以看出，其偏差值均小于20 mm，且偏差范围不到规范精度允许值φ的一半，这说明该主楼结构垂直度不仅完全满足规范要求，且整体结构垂直测量控制效果较好。

4.2技术要求分析

超高层建筑结构垂直度偏差要求较高，在测量过程中严格执行技术交底和动态管理双控制度。

首先，垂直向上投测的控制点必须6个以上，原则上越多越精确。且控制点之间需经过距离、角度闭合后才能进行下一步放线。同时每两周跟踪复核引测控制点和重要轴线的坐标和标高。

其次，利用全站仪在钢平台上放样剪力墙控制轴线后，应变更测站对所放点位坐标进行检查，减小控制点的测量误差，从而提高精度。每次放样、投测前必须对控制点复核无误后才进行细部放样工作。

再次，竖向投测所用控制点需定期进行水平位移检测，对控制点和主轴线进行自检；宜以3～5层进行一次检测。竖向投测点位保留在模板上口并拉通线，以便模板校正。

最后，施工过程中需加密层间控制点数量，减小测量传递高度，同时加强复测和检查力度。在模板定位的质量检查验收时，需把偏差较大的模板校正后再报监理单位复核，加强监理单位动态管理力度，监督和保证测量技术要求的实施。

5结论

(1)当建筑物高度≥150 m，通过运用内控法和外控法可使超高层住宅整体垂直度满足规范精度要求，且结构垂直测量控制效果较好。

(2)基于超高层标高和垂直度偏差要求高，建议在超高层建筑工程测量中宜选用1″级以上全站仪和精度为1/200 000的激光对中垂准仪，这是控制测量精度的基本保障。

(3)外控网较为复杂，特别是超高层上部结构测量定位放线精度难以控制，内控方法较好地弥补了外控网的不足，同时内控网受外界环境气候条件干扰较少，只是在各楼层相应位置留设传递孔，本工程很好地利用这两种方法达到施工控制要求。

参考文献：

[1]郑宝铖, 叶运安. 广州珠江新城西塔施工测量及层间垂直度控制方法[J]. 施工技术, 2010,(11):8-10.

[2]刘曙，等. 深圳京基100超高层钢结构整体变形控制技术[J]. 施工技术, 2011,(40): 15-18.

[3]王军，等. 超高层建筑测量技术研究[J]. 甘肃科技, 2012, 7(28):114-117.

Verticality Control Method in Super High-rise Residential Project

XIE Li-fen1, SUN Biao2

(1. Changjiang Institute of Technology, Wuhan 430212, China;

2. Power China Real Estate Group LTD., Wuhan 430000, China)

Abstract：Combined with a super high-rise residential project, the establishment of a project survey control network is described; the principles and application of laser plumb instrument internal control method and total station external control method are discussed in detail and the vertical survey results of the main structure are analyzed. Survey practice shows that the internal control method combined with external control method can ensure that the verticality of super high-rise residential buildings meet the accuracy requirement of specifications and have good survey and control effect.

Key words：super high-rise building; survey; verticality; control method

DOI:10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.01.007

中图分类号：TU198

文献标识码：B

文章编号：1673-0496(2016)01-0022-04

作者简介：谢力分(1971-)，男，湖南桃源人，工程师，大学，主要从事勘测工程教学工作。

收稿日期：2015-09-03