高层建筑施工测量.doc

高层建筑施工测量 4-5 高层建筑施工测量 4-5-1 高层建筑施工测量的特点及基本要求 4-5-1-1 高层建筑施工测量的特点 1．由于建筑层数多、高度高，结构竖向偏差直接影响工程受力情况，故施工测量中要求竖向投点精度高，所选用的仪器和测量方法要适应结构类型、施工方法和场地情况。 2．由于建筑结构复杂，设备和装修标准较高，特别是高速电梯的安装等，对施工测量精度要求亦高。一般情况在设计图纸中有说明，总的允许偏差值，由于施工时亦有误差产生，为此测量误差只能控制在总的总偏差值之内。 3．由于建筑平面、立面造型既新颖且复杂多变，故要求开工前先制定施测方案，仪器配备，测量人员的分工，并经工程指挥部组织有关专家论证方可实施。 4-5-1-2 高层建筑施工测量的基本准则 1．遵守国家法令、政策和规范，明确为工程施工服务。 2．遵守先整体后局部和高精度控制低精度的工作程序。 3．要有严格审核制度。 4．建立一切定位、放线工作要经自检、互检合格后，方可申请主管部门验收的工作制度。 4-5-2 建立施工控制网 近十几年来我国高层建筑大量兴起，高层建筑中的施工测量已引起重视。在高层建筑施工过程中有大量的施工测量问题，施工测量应紧密配合施工，起到指导施工的作用。 4-5-2-1 平面控制 高层建筑必须建立施工控制网。一般建立施工方格控制网较为实用，使用方便，精度可以保证，自检也方便。建立施工方格控制网，必须从整个施工过 ±2mm，测角中误差±5"，其余均按施工测量规程进行。 图4-152 上海商城平面控制网 2．用极坐标法和直角坐标法的放样 在工业企业建筑场地上，一般地面较为平坦，适宜于用简单的测量工具进行平面位置的放样。在平面位置的放样方法中，通常用的是极坐标法和直角坐标法。 用极坐标法放样时，要相对于起始方向先测设己知的角度，再由控制点测设规定的距离。 当用直角坐标法放样时，则先要在地面上设有两条互相垂直的轴线，作为放样控制点。此时，沿着Z轴测设纵坐标，再由纵坐标的端点对Z轴作垂线，在垂线上测设横坐标。为了进行校核，可以按上述顺序从另一轴线上作第二次放样。为了使放样工作精确和迅速，在整个建筑场地应布设方格网作为放样工作的控制，这样，建筑物的各点就可根据最近的方格网顶点来放样。 下面分析用极坐标法和直角坐标法放样点位的精度。 （1）极坐标法 设有通过控制点O的坐标轴Ox和Oy，待放样点C（图4-153）的坐标等于x和y。放样是用极坐标法，由位于Ox轴上离点O距离为c的点A来进行。也就是说，在A点测设出预先算得之角度α，再由点A测设距离到点c。因此，为了放样C点，需要进行下列工作： 图4-153 1）在Ox方向上量出由点O到点A的距离。； 2）仪器对中； 3）在A点安置仪器测设角度α； 4）沿着所测设的方向，由A点量出距离b； 5）在地面上标定C点的位置。 以上各项工作均具有一定的误差。由于各项误差都是互不相关的发生，所以彼此均是独立的，按误差理论可得用极坐标法测设C点的总误差： （4-59） 式中 μ，μ1——丈量c与b的误差系数； e——对中误差； mα——测设角度误差； τ——标定误差。 由上式可看出，C点离开A点O点愈远，则误差愈大。尤其是b的增大影响更大。此外，我们还可看出，总误差不取决于角度α的大小，而是决定于测设角度的精度。为此，为了减少误差M，需要提高测设长度和角度的精度。 （2）直角坐标法 直角坐标法是极坐标法的一种特殊情况。此时α＝90°，此外，b和c均是直接丈量的，所以误差系数μ＝μ1。由此得C点位置的总误差为 （4-60） 3．施工方格控制网点的精测和检核测量 建立施工方格控制网点，一般要经过初定、精测和检测三步。 （1）初定 初定即把施工方格网点的设计坐标放到地面上。此阶段可以利用打入的5cm×5cm×30cm小木桩作埋设标志用。 由于该点为埋石点，在埋设标志时必须挖掉，为此在初定时必须定出前后方向桩，离标桩约2~3m，根据埋设点和方向桩定出与方向线大致垂直的左右两个，这样当埋设标志时，只要前后和左右用麻线一拉，此交点即为原来初定的施工方格网点（图4-154）。另配一架水准仪，为了掌握其顶面标高，在前或后的方向桩上测一标高。因前后方向桩在埋设标志时不会挖掉，可以在埋设时随时引测。为了满足施工方格网的设计要求，标桩顶部现浇混凝土，并在顶面放置200mm×200mm不锈钢板。方格网点的埋设见图4-155。 图4-154 初定点位及方向桩示意图 图4-155 方格网控制点标志埋设图 1-混凝土保护桩；2-预制钢筋混凝土桩；3-水准标志； 4-不锈钢标板；5-300mm×300mm混凝土 （2）精测 方格网控制点初定并将标桩埋设好后，将设计的坐标值必须精密测定到标板上。为了减少计算工作量，一般可以采用现场改正。改正方法如下： 1）180°时的改正方法。 详见图4-156长轴线改正示意图。 图4-156 长轴线改正示意 （4-61） 改正后用同样方法进行检查，其180°之差应≤±10"。 2）90°时的改正方法。 详见图4-157短轴线改正示意图。 图4-157 短轴线改正示意 （4-62） 式中 l——轴线点至轴线端点的距离； δ——设计角为直角时。 改正后检查其结果，90°之差应≤±6"。 （3）检测 精测时点位在现场虽作了改正但为了检查有否错误以及计算方格控制网的测量精度，必须进行检测，测角用T2经纬仪两个测回，距离往返观测，最后根据所测得的数据进行平差计算坐标值和测量精度。 4-5-2-2 高程控制 水准测量在整个测量工作中所占工作量很大，同时也是测量工作的重要部分。正确而周密地加以组织和较合理地布置高程控制水准点，能在很大程度上使立面布置、管道敷设和建筑物施工得以顺利进行，建筑工地上的高程控制必须以精确的起算数据来保证施工的要求。 高层建筑工地上的高程控制点，要联测到国家水准标志上或城市水准点上。高层建筑物的外部水准点标高系统与城市水准点的标高系统必须统一，因为要由城市向建筑工地敷设许多管道和电缆等。 利用水准点标高计算误差公式求得的标高误差为 m2＝n2Li＋σ2Li （4-63） 式中 n——每公里平均偶然误差，在三等水准测量中相当于±4mm。 σ——平均系统误差，相当于±0.8mm； L——为公里数，假设为2km。 将上述代入则得 m＝＝5.8mm 4-5-3 建（构）筑物主要轴线的定位及标定 4-5-3-1 桩位放样 在软土地基区的高层建筑常用桩基，一般都打入钢管桩或钢筋混凝土方桩。由于高层建筑的上部荷重主要由钢管桩或钢筋混凝土方桩承受，所以对桩位要求较高，按规定钢管桩及钢筋混凝土桩的定位偏差不得超过D/2（D为圆桩直径或方桩边长），为此在定桩位时必须按照建筑施工控制网，实地定出控制轴线，再按设计的桩位图中所示尺寸逐一加以定出桩位，定出的桩位之间尺寸必须再进行一次校核，以防定错，详见图4-158。 图4-158 桩位图（单位：mm） 4-5-3-2 建筑物基坑与基础的测定 高层建筑由于采用箱形基础和桩基础较多，所以其基坑较深，有的达20余m。在开挖其基坑时，应当根据规范和设计所规定的精度（高程和平面）完成土方工程。 基坑下轮廓线的定线和土方工程的定线，可以沿着建筑物的设计轴线，也可以沿着基坑的轮廓线进行定点，最理想的是根据施工控制网来定线。 根据设计图纸进行放样，常用的方法有： 1．投影法 根据建筑物的对应控制点，投影建筑物的轮廓线。具体作法如图4-159所示。将仪器设置在A2，后视A'2，投影A2A'2方向线，将仪器移至A3，后视A'3，定出A3A'3方向线。用同样方法在B2B3控制点上定出B2B'2，B3B'3方向线，此方向线的交点即为建筑物的四个角点，然后按设计图纸用钢尺或皮尺定出其开挖基坑的边界线。 图4-159 建筑物放样示意 2．主轴线法 建筑方格网一般都确定一条或两条主轴线。主轴线的形式有“L”字形、“T”字形或“十”字形等布置形式。这些主轴线是作为建筑物施工的主要控制依据。因此，当建筑物放样时，按照建筑物柱列线或轮廓线与主轴线的关系，在建筑场地上定出主轴线后，然后根据主轴线逐一定出建筑物的轮廓线。 3．极坐标法 由于建筑物的造型格式从单一的方形向“S”形、扇面形、圆筒形、多面体形等复杂的几何图形发展，这样对建筑物的放样定位带来了一定的复杂性，极坐标法是比较灵活的放样定位方法。具体做法是，首先将设计要素如轮廓坐标，曲线半径、圆心坐标等与施工控制网点的关系，计算其方向角及边长，在工作控制点上按其计算所得的方向角和边长，逐一测定点位。将所有建筑物的轮廓点位定出后，再行检查是否满足设计要求。 总之，根据施工场地的具体条件和建筑物几何图形的繁简情况，测量人员可选择最合适的工作方法进行放样定位。 4-5-3-3 建筑物基础上的平面与高程控制 1．建筑物基础上的平面控制 由外部控制点（或施工控制点）向基础表面引测。如果采用流水作业法施工，当第一层的柱子立好后，马上开始砌筑墙壁时，标桩与基础之间的通视很快就会阻断。由于高层建筑的基础尺寸较大，因而就不得不在高层建筑基础表面上做出许多要求精确测定的轴线。而所有这一切都要求在基础上直接标定起算轴线标志。使定线工作转向基础表面，以便在其表面上测出平面控制点。建立这种控制点时，可将建筑物对称轴线作为起算轴线，如果基础面上有了平面控制点，那就能完全保证在规定的精度范围内进行精密定线工作。 图4-160所示为某一高层层面轴线投点图，根据施工控制轴线8、11、D主要轴线，仪器架设在⑧，后视投点，架在D'后视D'投点，此交点为8/D'。以同样方法交出11/D'，此两个主要轴线点定出后，必须再进行检查，看测出之交角是否满足精度要求180°±10"和90°±6"，再用精密丈量的方法求得实际定出的距离，再与设计距离比较是否满足精度要求，如果超限则必须重测。精度要求由设计部门提出或甲方提出，一般规定基础面上的距离误差在±5mm以内。当高层建筑施工到一定高度后，地面控制点无法直接投线时，则可利用事先在做施工控制网投至远方高处红三角标志作为控制。图4-161所示为某高层建筑施工到8层时用远方高处的红三角，用串线的方法定出8层基础面的控制点。 图4-160 轴线放样图 图4-161 8层底板的轴线投放 串线法是利用三点成一直线的原理。如图4-161若测定8轴线，将仪器安置在8/D'处（目估），将望远镜照准8红三角，倒转望远镜测出8'红三角的偏差值，松动仪器中心螺栓，移动仪器大约偏差值的1/2，再照准8目标、固定度盘，倒转望远镜照准8'目标。这样往返测量多次，使仪器中心严格归化到8轴线上，最后测定8轴线的直线角是否满足180°±10"。如测角已满足180°±10"，即仪器中心已置于8轴线上，可以在建筑面上投放轴线。 总之，高层建筑施工时在基础面上放样，要根据实际情况采取切实可行的方法进行，但必须经过校对和复核，以确保无误。 当用外控法投测轴线时，应每隔数层用内控法测一次，以提高精度，减少竖向偏差的积累。为保证精度应注意以下几点： （1）轴线的延长控制点要准确，标志要明显，并要保护好。 （2）尽量选用望远镜放大倍率大于25倍、有光学投点器的经纬仪，以T2级经纬仪投测为好。 （3）仪器要进行严格的检验和校正。 （4）测量时尽量选在早晨、傍晚、阴天、无风的气候条件下进行，以减少旁折光的影响。 2．建筑物基础上的高程控制 基础上高程控制的用途，是利用工程标高保证高层建筑施工各阶段的工作。高程控制水准点必须满足基础整个面积之用，而且还要有高精度的绝对标高。必须用二等水准测量确定水准标面的标高。水准网的主要技术要求按工程测量规范，必须把水准仪置于两水准尺的中间，II等水准前后视