淺談如何有效控制高層建筑施工中的垂直度

于清源

( 北京誠信工程監(jiān)理有限公司，北京 100043)

在基礎(chǔ)施工時，平面測量應(yīng)利用平面控制網(wǎng)，用靈活的極坐標(biāo)法，計算放樣數(shù)據(jù)，達到主軸線定位和基礎(chǔ)放樣的目的。而垂直測量因精度要求高，施工環(huán)境復(fù)雜，受制約因素多等，遠比平面測量復(fù)雜。因此，高層建筑施工測量的主要問題是控制垂直度。

1 高層建筑垂直度的要求

高層建筑的垂直度偏差應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。鑒于建筑物高度、結(jié)構(gòu)形式、施工方法、環(huán)境條件等因素，高層建筑總垂直度要求一般介于H/1000～H/3000 之間(H 為建筑物總高，以m 為單位);另外，對層間偏差和總垂直度偏差規(guī)定一個限值，以防止垂直度偏差在某一方向積累，在許多實際的問題和工程中，我們不僅需要研究一個或幾個變量，而且還要求研究一族無限多個隨機變量，例如:為描述系統(tǒng)的隨機運動或工程中隨機現(xiàn)象的變化過程，我們必須引進依賴于時間參數(shù)的隨機變化量，也就是依賴于時間參數(shù)的一族隨機變量。

2 高層建筑垂直測量控制點設(shè)置方法

(1)在各軸線點位置于樓板面上預(yù)留250mm ×250mm 的方洞，由激光垂直儀將室內(nèi)各點引至樓面，然后用精密經(jīng)緯儀定出全部柱、墻、梁的軸線位置，經(jīng)過中心第7 點的校核調(diào)整，驗收后，以軸線為標(biāo)準(zhǔn)彈出墻、柱的模板位置線。組裝墻、柱模板時，先將墻、柱模板按彈線位置就位，然后用垂球?qū)⒛０逍Ｕ怪薄?2)從標(biāo)高控制點或引出點用同一把鋼尺量出該層的梁底標(biāo)高，然后用水準(zhǔn)儀將該標(biāo)高線引至墻、柱鋼筋上，按此標(biāo)高安裝底模。此外，每層墻體混凝土澆筑結(jié)束后，用激光垂直儀測定外墻墻角的垂直度，并將該層出現(xiàn)的誤差在上一層模板的組裝中糾正。通過上述逐層控制和糾正措施，使得建筑物不出現(xiàn)積累誤差。(3)為控制建筑物在施工階段的垂直度，必須使模板有可調(diào)性。因而，作為承重和導(dǎo)向的勁性鋼柱和工具式鋼柱的垂直度應(yīng)嚴格控制，在安裝時，須用兩臺經(jīng)緯儀在互相垂直的方向上進行測定控制，連接時，先用螺栓將上、下擰緊，然后再進行電焊，并且電焊要對稱進行，將焊接變形控制在最小范圍內(nèi)。(4)承力架在升差、風(fēng)荷載、泵送混凝土在操作平臺上產(chǎn)生的水平力等作用下，如果現(xiàn)在時刻的某絕緣特性指標(biāo)已知，則未來某一時刻的該垂直特性與現(xiàn)在的垂直特性指標(biāo)有關(guān)，而與這之前的任一時刻的絕緣特性情況無關(guān)等等。這就是統(tǒng)計規(guī)律上所說的無后效性。

3 高層建筑垂直測量控制的主要方法

高層建筑垂直測量控制，主要是將建筑物基礎(chǔ)軸線準(zhǔn)確地向高層引測，各層相應(yīng)的軸線位于同一豎直面內(nèi)，使軸線向上投測的偏差值不超限，以保證建筑物在施工中的整體垂直度、幾何形狀和截面尺寸符合設(shè)計要求。為此，首先要建立較高精度的軸線控制網(wǎng)進行控制和定線放樣。高層建筑基礎(chǔ)軸線一般使其與設(shè)計柱列軸線平行，組成矩形軸線控制網(wǎng)。放樣軸線時，距離精度要求較高，一般不得低于1/10000;測角用J:光學(xué)經(jīng)緯儀按測回法測兩個測回，使縱、橫軸線交角與90°角之差≤20”。高層建筑垂直測量控制的形式主要有外控投測法和內(nèi)控投點法兩種。

3.1 外控投測法

外控投測法是在建筑物外基礎(chǔ)軸線延長方向上選擇合適地點埋設(shè)軸線控制樁，安置經(jīng)緯儀在軸線控制樁上向上進行垂直投測或交會定點，把建筑物縱、橫軸線傳遞到不同高度的樓層，作為確定垂直度和施工放樣的依據(jù)。基礎(chǔ)施工完成后，把經(jīng)緯儀安置在4 個軸線控制樁上，將③軸和⑤軸精確地投測在建筑物底部，并標(biāo)定為a，a’和b，b’，隨著建筑物的不斷升高，用盤左盤右中分法向上投測到每層樓面上，即得投測在該層上的軸線點。樓面上各相應(yīng)的縱、橫主軸線點連接構(gòu)成的交點，即是該層樓面的施工軸線控制網(wǎng)點。當(dāng)樓層升至相當(dāng)高度(一般為10層以上)時，經(jīng)緯儀向上投測時仰角增大，投點精度會降低且不便操作，因此須將主軸線控制樁引測延伸至遠處的穩(wěn)固地點或附近大樓的頂面上，以減小投測時仰角。

外控投測所用經(jīng)緯儀必須經(jīng)過嚴格的檢驗校正，尤其是照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸。投測時，應(yīng)嚴格整平。

外控投測形式簡便，儀器設(shè)備簡單，但要求施工場地較開闊，通視條件良好。由于仰角原因，放樣距離要遠，所以軸線控制樁位置距建筑物宜在(0.8～1.5)H(m)外(H 為建筑物總高)。此形式受天氣影響大，一般須在陰天或無風(fēng)天氣下進行。

3.2 內(nèi)控投點法

內(nèi)控投點法是在建筑物內(nèi)±0 平面建立軸線控制網(wǎng)，軸線交點即控制點預(yù)埋標(biāo)志，以后在各層樓板形成軸線控制網(wǎng)的控制點的相應(yīng)位置上預(yù)留200mm ×200mm 的傳遞孔，在控制點上直接用垂準(zhǔn)儀或錘球通過預(yù)留孔將其點位垂直投遞至任一樓層。內(nèi)控投點法不受施工場地大小影響和制約，特別是不用顧慮施工腳手架、排柵、安全網(wǎng)遮擋儀器通視問題，少受外界環(huán)境干擾，有利于提高測量精度等優(yōu)點。但各層相應(yīng)位置要求預(yù)留傳遞孔，給施工帶來麻煩。

內(nèi)控投點的儀器主要有光學(xué)垂準(zhǔn)儀和激光鉛垂儀兩種。這兩種儀器具有精度高、專用性強等特點，并需要較高的操作使用要求。對高層建筑垂直測量控制方法的選擇，除了主要考慮建筑物高度、施工方法、具體條件、外界環(huán)境等因素外，仍須隨著條件(特別是施工方法)的變化而改變形式及采取相應(yīng)措施。

3.3 垂直控制測量的施測(內(nèi)控投點)

(1)光學(xué)垂準(zhǔn)儀投測光學(xué)垂準(zhǔn)儀能自動設(shè)置鉛垂線，主要由水平望遠鏡和五角棱鏡組成。光學(xué)垂準(zhǔn)儀利用儀器內(nèi)的自動安平敏感元件裝置，保證人射光線水平，入射光線經(jīng)五角棱鏡后，出射光線垂直于入射光線，提供了一條可以指向天頂，也可以指向地心的鉛垂線，將控制點垂直投測標(biāo)定到所需要的樓面上。光學(xué)垂準(zhǔn)儀系統(tǒng)從時刻開始工作，經(jīng)地段時刻發(fā)生故障，系統(tǒng)即處于故障修理時刻，經(jīng)一定時刻設(shè)備修復(fù)后又立即投入正常工作狀態(tài)，如此形成故障與工作狀態(tài)不斷交替進行，顯然是是一個隨機過程，即設(shè)備在正常與故障的相互狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程只與現(xiàn)在所處的狀態(tài)有關(guān)，而與以前的狀態(tài)轉(zhuǎn)移無關(guān)，這過程是一個時間連續(xù)。

(2)激光鉛垂儀投測激光鉛垂儀是一種專用的鉛垂定位儀器，適用于高層建筑或高聳構(gòu)筑物的鉛直定位測量。儀器采用整體懸掛結(jié)構(gòu)，令重心與激光束重合以實現(xiàn)自動鉛直。激光鉛垂儀可以從兩個方向(向上或向下)發(fā)射鉛垂激光束，作為鉛垂基準(zhǔn)線。預(yù)防性維修活動的企圖是消除故障的隱患，確保設(shè)備在運行使用過程中不發(fā)生故障，從而避免造成更大的損失，做到防患于未然。