控制高聳構(gòu)筑物施工精度的技術(shù)分析

摘要:高聳構(gòu)筑物施工過程中，由于日光照射、大氣作用、機(jī)械振動和施工偏載等因素的影響，構(gòu)筑物會發(fā)生彎曲，施工平臺會發(fā)生緩慢擺動。所以在高聳構(gòu)筑物施工中必須高度重視這些因素的影響，采取措施加以消除，確保施工精度。本文闡述了日光照射、大氣作用等因素對高聳構(gòu)筑物施工精度的影響，提出了消除這種影響的有效途徑。

關(guān)鍵詞:高聳建筑物 精度 因素 對策

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新技術(shù)、新材料的推廣應(yīng)用，高聳構(gòu)筑物建設(shè)項(xiàng)目日益增多，高度不斷加大，高聳構(gòu)筑物的顯著特點(diǎn)是基礎(chǔ)底面積小，重心高，柔度大，施工精度要求高，施工時豎向軸線很難控制。目前，鋼筋混凝土高聳構(gòu)筑物一般都采用爬模、滑模或翻板模施工。施工過程中，受日光照射引起的溫差作用、大氣作用、機(jī)械振動及施工偏載等因素的影響，構(gòu)筑物豎向軸線會發(fā)生彎曲，施工平臺會發(fā)生緩慢擺動。通常情況下，這種彎曲和擺動常常大于施工精度要求。

1 影響高聳建筑物的因素分析

1.1 溫差對高聳構(gòu)筑物施工精度的影響 在日光照射下，高聳構(gòu)筑物的向陽面和背陰面溫差較大，陰陽兩面存在不均勻膨脹，使構(gòu)筑物向背陰面彎曲。關(guān)于日光照射溫差對高聳構(gòu)筑物施工的影響，國內(nèi)尚缺乏系統(tǒng)的研究資料。日光照射溫差引起的彎曲，對高聳構(gòu)筑物施工影響很大，且隨溫差增大而增大。日光照射溫差對高聳構(gòu)筑物的影響是使構(gòu)筑物的豎向軸線向背陰面彎曲，形成一條弧線，且這條弧線隨太陽方位變化而改變。

1.2 大氣作用、機(jī)械振動和施工偏載對高聳構(gòu)筑物施工精度的影響

高聳構(gòu)筑物存在一定的柔度，在風(fēng)力、施工工作面機(jī)械振動以及施工偏載的作用下，施工平臺會在一定范圍內(nèi)緩慢擺動，且這種擺動是隨機(jī)的、無序的，對構(gòu)筑物豎向軸線定位測量工作影響很大。

2 消除彎曲和擺動對高聳構(gòu)筑物施工精度影響的對策

高聳構(gòu)筑物施工中最復(fù)雜和最重要的工作是構(gòu)筑物豎向軸線的定位測量。問題的復(fù)雜性在于:施工時，除溫差的作用外，施工平臺常處于緩慢無序的運(yùn)動過程中。由外界條件引起構(gòu)筑物的彎曲和擺動很大，使豎向軸線偏離設(shè)計(jì)位置，如果不加以克服，仍沿用傳統(tǒng)的軸線測量定位方法，定位點(diǎn)落在一個較大的范圍內(nèi)，定位周期長，且不易達(dá)到精度要求，必須采取措施，設(shè)計(jì)新的軸線定位測量方案加以克服。

2.1 減小機(jī)械振動 選用剛度高、易提升的模板，嚴(yán)格操作，平穩(wěn)提升工作平臺，減少施工偏載，可以有效減小機(jī)械振動，有利于豎向軸線定位控制。

2.2 噴水降溫減小構(gòu)筑物的彎曲 曾有文獻(xiàn)提出利用噴水降溫來解決日光照射引起的構(gòu)筑物彎曲問題。盡管這種方法對施工環(huán)境影響很大，不利施工，也不經(jīng)濟(jì)，但對減少這種影響也能起到一定的作用。

2.3 利用分層投點(diǎn)克服彎曲和擺動對施工精度的影響 在高聳構(gòu)筑物施工中，應(yīng)從兩個方面來考慮施工精度:第一，保證構(gòu)筑物豎向軸線的鉛直性;第二，保證相鄰兩次澆筑混凝土扇塊的共軸性。

2.3.1 分層投點(diǎn)的基本思想 分層投點(diǎn)的基本思想是:在高聳構(gòu)筑物內(nèi)部相隔一定高度搭建測量平臺，測量條件較好時，將埋設(shè)于地面的中心控制點(diǎn)逐層向上投遞，控制高聳構(gòu)筑物的鉛直精度。施工過程中，從最靠近施工平臺的測量平臺向施工平臺設(shè)置鉛垂線，指導(dǎo)施工平臺的提升和中心定位。這樣，即使在構(gòu)筑物彎曲和擺動較大的情況下，由于測量平臺和施工平臺隨構(gòu)筑物一起運(yùn)動，二者相對位置變化很小，投點(diǎn)落在一個較小的范圍內(nèi)，可以加快投點(diǎn)速度，大大消除因構(gòu)筑物彎曲和擺動對施工精度的影響，確保相鄰兩次灌注的混凝土扇塊的共軸性。

2.3.2 投點(diǎn)方法 將埋設(shè)于地面的中心控制點(diǎn)分層向上投遞時，一般選在陰天或早上，無日照、風(fēng)速小于4m/s 的有利條件下進(jìn)行。這時構(gòu)筑物不受日光照射影響，擺動也不明顯，利用垂準(zhǔn)儀投點(diǎn)。

施工過程中，測量平臺常處于緩慢運(yùn)動狀態(tài)，偏離鉛垂線位置。從測量平臺向施工平臺設(shè)置鉛垂線，利用常規(guī)光學(xué)儀器或人工置平激光儀器很難控制，最好利用置平范圍大的自動安平激光垂準(zhǔn)儀，不僅作業(yè)速度快，而且精度高。

3 分層投點(diǎn)精度分析

3.1 逐層投點(diǎn)的精度 從一層測量平臺向另一層測量平臺投點(diǎn)，設(shè)置構(gòu)筑物豎向軸線，其精度受垂準(zhǔn)儀相對精度my、設(shè)點(diǎn)精度ms兩方面因素影響。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)點(diǎn)誤差ms一般不超過±1.5mm。假設(shè)分層投點(diǎn)距離為d，則逐層投點(diǎn)的精度為

3.2 最上層測量平臺處構(gòu)筑物豎向軸線位置精度

逐層投點(diǎn)一般選在無日照、風(fēng)速小的有利條件下進(jìn)行。這時構(gòu)筑物擺動幅度不大，速度緩慢，在100m左右的高度上，擺動幅度一般不會超過15mm。設(shè)最上層測量平臺距地面的高度為H，擺動幅度為A。從地面到最上層測量平臺的投點(diǎn)次數(shù)為:n=，構(gòu)筑物豎向軸線相對鉛垂線的偏角為

α=arcsin

假定測量平臺的擺動角度與高度成正比，則最上層測量平臺處構(gòu)筑物豎向軸線位置精度為

表1 列出了H=100m，A=15mm，ms=±1.5mm時，m與d，my的關(guān)系。

從表1 可以看出，采用分層投點(diǎn)法，當(dāng)垂準(zhǔn)儀的相對精度高于萬分之一時，就可以保證高聳構(gòu)筑物豎向軸線的定位精度。選擇垂準(zhǔn)儀時應(yīng)以儀器的適應(yīng)性和自動置平范圍為依據(jù)，不必過分強(qiáng)調(diào)儀器的精度。另外，當(dāng)儀器的精度很高時，影響高聳構(gòu)筑物豎向軸線定位精度的主要因素是設(shè)點(diǎn)精度ms。適當(dāng)選取投點(diǎn)距離d，可以將最上層測量平臺處的豎向軸線定位精度控制在±9mm以內(nèi)。

3.3 從最上層測量平臺控制高聳構(gòu)筑物施工的精度

在最不利的情況下，假定設(shè)置在最上層測量平臺上的構(gòu)筑物中心點(diǎn)，因彎曲和擺動偏離豎向軸線設(shè)計(jì)位置的最大距離為L，最上層測量平臺到施工平臺的高度為h(如圖1)，則由最上層測量平臺控制構(gòu)筑物施工的精度為

當(dāng)高聳構(gòu)筑物的高程精度要求高時，利用EDM三角高程測量來傳遞高程，往往達(dá)不到精度要求。簡單實(shí)用的方法是:利用經(jīng)過檢定的50～100m鋼尺配合水準(zhǔn)儀傳遞高程。一般情況下，只需對鋼尺施加尺長和垂曲改正，無需進(jìn)行溫度改正，因?yàn)殇摮叩木€性膨脹系數(shù)與鋼筋混凝土的膨脹系數(shù)相差不大。當(dāng)高程精度要求很高時，需要根據(jù)建筑材料的性質(zhì)及精度要求，對鋼尺施加溫度及鋼尺自重而產(chǎn)生的伸長改正。

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