激光垂準儀在高層建筑豎向軸線控制中的應用

◎ 河南江河工業(yè)有限責任公司 靳廣興 遼寧鐵煤集團 靳 曲

改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增強，高層和超高層建筑層出不窮，這些建筑往往比較密集、場地較小，給建筑物的垂準測量帶來相當大的難度。如何有效控制高層建筑的垂直度是擺在面前的難題，通過近幾年高層建筑的施工，發(fā)現(xiàn)激光垂準儀對高層建筑物的垂直度控制具有良好效果，現(xiàn)將有關原理、方法、應用等進行分析。

1.適用范圍和工藝特點

隨著我國建筑業(yè)飛速發(fā)展，新材料、新工藝、新設備不斷涌現(xiàn)。在豎向軸線測量上出現(xiàn)了激光垂準儀，該測量設備的問世解決了各種高層、超高層建筑日益增多且向造型復雜、質(zhì)量水平要求高等技術難題。

激光垂準儀（我們通常使用的北京產(chǎn)DZJ3激光垂準儀）是用于測量相對垂準線的微小水平偏差，進行鉛垂線的點位傳遞的測量工具。主要技術指標：同軸誤差≤5"，精度1/40000以上，100m光斑直徑僅為5mm，激光測量距離為白天≥120m、夜晚≥300m。且結構簡單、操作方便。可以廣泛應用在高層、超高層建筑、電梯、井塔以及煙囪等。

在投點過程中通常使用到：激光垂準儀一臺、若干個網(wǎng)格激光接收靶及有同調(diào)頻的對講機兩臺。

2.豎向軸線控制方法

2.1 豎向軸線控制儀器的選擇依據(jù)

工程施工測量主體部分最重要的工作即為：軸線控制和標高控制，其中軸線控制尤其重要，是否能夠保證建筑物的垂直度、是否能夠滿足裝飾裝修及外墻飾面等工作的施工直接與垂直度有關。對于建筑豎向軸線控制有如下三種方案：

（1）吊線墜法：受風力影響大，精度較低。當風力較大時，線墜會出現(xiàn)晃動，對精度有較大影響，且受測量人員主觀因素影響較大；

（2）經(jīng)緯儀垂直投影傳遞法：受環(huán)境、場地、氣候條件制約嚴重。施工到高度較大時候，由于場地狹小沒有場地去安放儀器、陰雨天等因素制約著此方法的應用；

（3）激光垂準儀內(nèi)控法：精度較高、測量速度快。受操作人員主觀影響因素小，且越暗處施工精度越高，適用于工業(yè)與民用建筑精確測量使用。

根據(jù)以上特點的比較，采用激光垂準儀進行豎向軸線測量是最優(yōu)選方案。

2.2 儀器工作原理

開動激光垂準儀發(fā)射器，可以將下方的激光束向下投至地面的基準點上，之后向上方發(fā)射鉛錘激光束，用它作為鉛錘基準線，精度比較高。具體原理如圖2-1。

圖2-1 垂準儀測量示意圖

2.3 工藝流程和方法

制定測量方案→選定底層控制點→調(diào)試儀器→施工測量。

2.4 控制點的分段投測

為了提高工效，防止誤差積累，考慮儀器性能條件和施工環(huán)境（如風力、溫度等）影響縮短測程，對于層數(shù)較高、建筑物形狀復雜的垂直度的測量可采取分段控制。分段投點的方式，即按照層數(shù)將建筑物分成幾個測量段，每當施工到上一段樓層時，在同一位置控制點的點傳遞孔兩側預埋鋼板，然后將首層的控制點的點位精確地投至上一段的樓層，并進行控制網(wǎng)的檢測及校正，確定該點位后作為上一段各層的引測點。

具體步驟為：

（1）制定測量方案：

根據(jù)高層建筑的結構形式、施工方法和環(huán)境條件，工程技術人員和測量人員制定出切實可行的施工方案。

（2）選定底層控制點：

在底層依據(jù)平面控制系統(tǒng)，建立豎向測量控制點。控制網(wǎng)點在建筑物底層混凝土面上預埋若干塊200mm×200mm的鋼板預埋件，標定點位后在鋼板面上用2mm手鉆鉆出點位，并用銅絲釘入點位孔中，同時四周用鋼筋焊制100mm高鋼筋籠，用木模板加以覆蓋并作明顯標識，每個控制點在各層樓面均預留200mm×200mm垂直傳遞孔，并用紅磚在孔四周砌設120mm高的阻水圈。

（3）調(diào)試儀器：

調(diào)節(jié)基座腳螺旋，使基座上的圓水準泡居中，之后按順時針方向連續(xù)旋轉120°，三個方向均顯示水泡居中即為調(diào)平無誤；在測量開始前要先用接收靶在預投射樓層試驗激光光斑的直徑，直到調(diào)節(jié)到光斑最小為止。

調(diào)試儀器時，最好把儀器放在一個比較昏暗的環(huán)境中,這樣可使激光光斑看起來更加清晰,可提高調(diào)校的準確性,同時用于調(diào)校的場地必須保持平穩(wěn),遠離震源。

（4）施工測量：

在此處施工測量即為投點工作：包括下方測量人員的投點工作和上方測量人員的記點工作。

①在預投點的樓層,上方測量人員先把1塊300mm×300mm的網(wǎng)格接收靶放置在樓板的預留洞上,接收靶的靶心要記錄激光光斑,不能受阻隔。

②上方測量人員準備好后用對講機通知下方測量，下方測量人員接通知后,首先把激光垂準儀開啟,然后按下激光垂準儀的上、下出光選擇鍵,選擇上下同時出光,向上發(fā)射激光束。

③上方測量人員看到激光束的核心光斑投射到接收靶上后，待光斑逐漸穩(wěn)定下來。當上方測量人員確定核心光斑已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時,移動接收靶使靶心與核心光斑重合，記下激光束的光斑圓心位置，則可進行所測樓層的放線工作。

3.結果驗證

通過大量的工程實踐，以鐵嶺醫(yī)學高等專科學校附屬醫(yī)院工程（65.6m高）為例，通過軸線豎向的控制，各垂直度偏差結果如下：外墻邊緣從15層每層丈量的記錄數(shù)據(jù)，與室內(nèi)各層墻、柱垂直度檢查得出，偏差值在3mm以內(nèi)的為100%；外墻垂直度偏差最大值為12mm，高度在60m＜H≤90m建筑物，垂直度偏差最大值為15mm。這說明豎向垂直度控制是成功的，它對高層建筑施工中垂直度控制是可行的。

4.結語

4.1 高層和超高層建筑測量控制點之一就是軸線豎向控制，在施工前要按照工程實際情況和該工程結構特點制定可行的施測方案，合理選擇控制點和控制網(wǎng)，選擇經(jīng)驗豐富的測量人員按照操作方法準確施測是高層和超高層建筑軸線豎向控制的必備條件。

4.2 激光垂準儀投測軸線法精度高、速度快，從架設儀器到投測完成不超過10分鐘。通過調(diào)兵山宇泰花園工程、鐵嶺市民服務中心工程、鐵嶺市如意大廈工程、鐵嶺醫(yī)學高等專科學校附屬醫(yī)院工程等的豎向投測實踐應用顯示利用該法大大減少了人力投入，且操作方便，是高層和超高層建筑理想的軸線豎向控制方法。