高層建筑垂直度控制

孫林元，于 旺

（中冶天工集團(tuán)渤海公司，天津 東麗 300301）

1 垂直度的技術(shù)規(guī)范

建筑物主體的垂直度觀測應(yīng)測定建筑頂部觀測點(diǎn)相對于底部固定點(diǎn)或上層相當(dāng)于下層觀測點(diǎn)的傾斜度。

1.1 主體傾斜觀測點(diǎn)和測站點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合下列要求

（1）當(dāng)從建筑外部觀測時(shí)，測站點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)選在與傾斜方向成正交的方向線上，距照準(zhǔn)目標(biāo)1.5～2.0倍目標(biāo)高度的固定位置。當(dāng)利用建筑內(nèi)部豎向通道觀測時(shí)，可將通道底部中心點(diǎn)作為觀測點(diǎn)。

（2）對于整體傾斜，觀測點(diǎn)及底部固定點(diǎn)應(yīng)沿著對應(yīng)測站點(diǎn)的建筑主體豎直線，在頂部和底部上下對應(yīng)布設(shè)；對于分層傾斜，應(yīng)按分層部位上下對應(yīng)布設(shè)。

（3）按方交會(huì)法布設(shè)的測站點(diǎn)，基線端點(diǎn)的選設(shè)應(yīng)顧及測距或長度的要求。按方向線水平角法布設(shè)的測站點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置好定向點(diǎn)。

1.2 主體傾斜觀測點(diǎn)位的標(biāo)志設(shè)置應(yīng)符合下列要求

（1）建筑頂部和墻體上的觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用埋入式照準(zhǔn)標(biāo)志。當(dāng)有特殊要求時(shí)，應(yīng)專門設(shè)計(jì)。

（2）不便埋設(shè)標(biāo)志的塔形、圓形建筑以及豎直構(gòu)件，可以照準(zhǔn)視線所切同高邊緣確定的位置或用高度角控制的位置作為觀測點(diǎn)位。

（3）位于地面的測站點(diǎn)和定向點(diǎn)，可根據(jù)不同的觀測要求，使用帶強(qiáng)制對中裝置的觀測墩或混凝土標(biāo)石。

（4）對于一次性傾斜觀測項(xiàng)目，觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用標(biāo)記形式或直接利用符合位置與照準(zhǔn)要求的建筑特征部位，觀測點(diǎn)可采用小標(biāo)石或臨時(shí)性標(biāo)石。

1.3 主體傾斜觀測的精度可根據(jù)給定的傾斜量允許值確定

見表1。

表1

2 垂直度的控制

垂直度控制網(wǎng)的布設(shè)：控制網(wǎng)按“內(nèi)控天頂垂準(zhǔn)投測法”布設(shè)。即在建筑物內(nèi)建立控制網(wǎng)，在網(wǎng)內(nèi)的控制點(diǎn)上架設(shè)垂準(zhǔn)儀或鉛垂儀，通過各層樓板上預(yù)留的垂線傳遞孔，向天頂方向作垂直投測，將首層的各控制點(diǎn)傳遞到施工層面上，作為施工層放樣的依據(jù)。

布設(shè)控制網(wǎng)：首先根據(jù)建筑物的形狀和范圍大小確定網(wǎng)形，一般情況下布設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，最少不得少于3個(gè)點(diǎn)。各控制點(diǎn)必須設(shè)在建筑物的主樓內(nèi)，且點(diǎn)位要設(shè)在離開縱橫軸線各1 m以外，并能使各點(diǎn)之間在施工期間相互通視，以便于架設(shè)儀器和測角量距，控制網(wǎng)布設(shè)后，計(jì)算出網(wǎng)內(nèi)各邊的長度及各點(diǎn)的夾角，以便投測及校核。

垂直控制點(diǎn)的制作與埋設(shè)：制作控制點(diǎn)用規(guī)格100×100×8mm的鋼板一塊，鋼板下焊錨固鋼筋，鋼筋下端成構(gòu)形，在澆筑±0層時(shí)把上述預(yù)埋件埋入布設(shè)控制點(diǎn)的位置，其鋼板要在混凝土面上外留4 mm。待混凝土凝固后將控制點(diǎn)準(zhǔn)確地投測到鋼板面上。

垂直控制網(wǎng)的投測：首先測準(zhǔn)首層控制點(diǎn)，以建筑物外坐標(biāo)控制點(diǎn)為基準(zhǔn)（一般情況下應(yīng)以規(guī)劃部門測定的紅線樁為基準(zhǔn)），用全站儀精確地投測到預(yù)埋鋼板上，并作臨時(shí)標(biāo)記，待檢查校正后再刻十字線于鋼板上。

垂直投測控制網(wǎng)建立后，作為高層建筑施工全過程中垂直投測及施工放樣的依據(jù)。因此，以上各層樓面澆筑混凝土?xí)r，在對應(yīng)于各控制點(diǎn)的位置處均預(yù)留200×200 mm垂線傳遞孔。

在上述基礎(chǔ)上，為避免高層建筑施工中上層整體扭動(dòng)，要對垂直控制網(wǎng)外方向進(jìn)行聯(lián)測，即在控制網(wǎng)的檢校工作完成后，從該高層建筑外界的較遠(yuǎn)處，找一個(gè)能與垂直控制網(wǎng)內(nèi)任一控制點(diǎn)相互通視的目標(biāo)，置儀器于與該目標(biāo)相通視的控制點(diǎn)，后視遠(yuǎn)處目標(biāo)，前視控制內(nèi)的任一控制點(diǎn)，測兩測回得夾角值，記入施工測量記錄中，以后在各施工層上檢查投測精度時(shí)，都要按照首層聯(lián)測的目標(biāo)及控制點(diǎn)，測出相應(yīng)的夾角值并與首層測得夾角值相比較，當(dāng)夾角值相對誤差≤20′時(shí)則為精度合格，否則應(yīng)檢查、校正，直至精確度合格為止。

我們利用此種“垂直控制網(wǎng)點(diǎn)的投測”方法，對天津市東麗區(qū)“新塘組團(tuán)（一期）還遷住宅B區(qū)工程項(xiàng)目”的樓房進(jìn)行投測，垂直度誤差±5 mm。

3 垂直度的施測方法

3.1 當(dāng)從建筑或構(gòu)件的外部觀測主體傾斜時(shí)，宜選用下列經(jīng)緯儀觀測法

（1）投點(diǎn)法：觀測時(shí)，應(yīng)在底部觀測點(diǎn)位置安置水平讀數(shù)尺等量測設(shè)施。在每個(gè)測站安置經(jīng)緯儀投影時(shí)，應(yīng)按正倒鏡法測出每對觀測點(diǎn)標(biāo)志間的水平位移分量，再按矢量相加法求得水平位移值（傾斜量）和位移方向（傾斜方向）。

（2）測水平角法：對塔形、圓形建筑或構(gòu)件，每測站的觀測應(yīng)以定向點(diǎn)作為零方向，測出各觀測點(diǎn)的方向值或至底部中心的距離，計(jì)算頂部中心相對底部中心的水平位移分量。

（3）前方交會(huì)法：所選基線應(yīng)與觀測點(diǎn)組成最佳構(gòu)形，交會(huì)角宜在60°～120°之間。水平位移計(jì)算，可采用直接由兩周期觀測方向值之差解算坐標(biāo)變化量的方向差交會(huì)法，亦可采用按每周期計(jì)算觀測點(diǎn)坐標(biāo)值，再以坐標(biāo)差計(jì)算水平位移的方法。

3.2 當(dāng)利用建筑或構(gòu)件的頂部與底部之間的豎向通視條件進(jìn)行主體傾斜觀測時(shí)，宜選用下列觀測方法

（1）激光鉛直儀觀測法：應(yīng)在頂部適當(dāng)位置安置接收靶，在期垂線下的地面或地板上安置激光鉛直儀或激光經(jīng)緯儀，按一定周期觀測，在接收靶上直接讀取或量出頂部的水平位移量或位移方向。作業(yè)中儀器應(yīng)嚴(yán)格置平、對中、應(yīng)旋轉(zhuǎn)180°觀測兩次取其中數(shù)。對超高層建筑，當(dāng)儀器設(shè)在樓體內(nèi)部時(shí)，應(yīng)考慮大氣流的影響。

（2）激光位移計(jì)自動(dòng)記錄法：位移計(jì)宜安置在建筑底層或地下室地板上，接收裝置可設(shè)在頂層或需要觀測的樓層，激光通道可利用未使用的電梯井或樓梯間隔，測試室宜選在靠近頂部的樓層內(nèi)。當(dāng)位移計(jì)發(fā)射激光時(shí)，從測試室的光線示波器上可直接獲取位移圖像及有關(guān)參數(shù)，并自動(dòng)記錄成果。

（3）正、倒垂線法：垂線宜選用直徑0.6～1.2 mm的不銹鋼絲或因瓦線，并采用無縫鋼管保護(hù)。采用正垂線法時(shí)，垂線上端可錨固在通道頂部或所需高度處設(shè)置的支點(diǎn)上。采用倒垂線法時(shí)，垂線下端可固定在錨塊上，上端設(shè)浮筒。用來穩(wěn)定重錘、浮子的郵箱中應(yīng)裝有阻尼液。

（4）吊垂線法：應(yīng)在頂部或所需高度處的觀測點(diǎn)位置上，直接或支出一點(diǎn)懸掛適當(dāng)重量的垂球，在垂線下的底部固定毫米格網(wǎng)讀數(shù)板等讀數(shù)設(shè)備，直接讀取或量出上部觀測點(diǎn)相對底部觀測點(diǎn)的水平位移量和位移方向。

4 實(shí)例應(yīng)用

我單位在2009年底承包天津市東麗區(qū)新塘組團(tuán)（一期）還遷住宅B區(qū)工程項(xiàng)目，本工程共有21棟樓房，最低樓房層數(shù)為8層，最高樓房層數(shù)為17層，其他還有公建部分。本工程工作量相當(dāng)大，質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，是塘沽區(qū)重點(diǎn)工程，所以垂直度控制必須嚴(yán)格遵守規(guī)范要求。

4.1 外控制網(wǎng)的建立

根據(jù)規(guī)劃局提供的高級(jí)控制點(diǎn)K1、K2、K3引測場區(qū)控制點(diǎn)B1、B2、B3、B4，由于場區(qū)條件的限制，場區(qū)控制網(wǎng)適應(yīng)布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)。在場區(qū)比較穩(wěn)定、通視條件比較好的地方，先制作混凝土觀測墩，觀測墩尺寸為1.2×1.2×0.6 m，埋設(shè)于地下的深度為1 m，觀測墩頂部埋設(shè)200×200×20 mm的不銹鋼鐵板。混凝土觀測墩達(dá)到強(qiáng)度后，開始制作場區(qū)控制網(wǎng)。先在距離場區(qū)最近點(diǎn)，也是3個(gè)點(diǎn)的邊點(diǎn)K1上架設(shè)儀器，后視最遠(yuǎn)點(diǎn)K3，測量其相對坐標(biāo)，再測量K2點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)做好原始記錄，測量出的坐標(biāo)值與給定的坐標(biāo)差值符合規(guī)范要求。根據(jù)測量出的坐標(biāo)值，引測場區(qū)控制點(diǎn)，形成一個(gè)環(huán)閉合導(dǎo)線，閉合差符合規(guī)范要求，最后進(jìn)行平差。控制網(wǎng)制作完成后，每15天檢查一次，或是出現(xiàn)異常情況后，也進(jìn)行檢查，以保證放線的質(zhì)量。

4.2 樓房的內(nèi)控制建立

在±0層澆筑完后，開始引測建筑物的內(nèi)控制點(diǎn)。建筑物的內(nèi)控制點(diǎn)有的布設(shè)三點(diǎn)“一”字形，有的布設(shè)四點(diǎn)“十”字形，有的布設(shè)四點(diǎn)“丁”字形，有的布設(shè)四點(diǎn)“口”字形。內(nèi)控制點(diǎn)的布設(shè)是根據(jù)樓房的設(shè)計(jì)，在通視條件良好、受施工干擾小的地方布設(shè)的。根據(jù)場區(qū)控制網(wǎng)引測建筑物的內(nèi)控制點(diǎn)，經(jīng)閉合，符合規(guī)范要求，不符合的進(jìn)行重新測量。

4.3 軸線的豎向傳遞

每層樓板澆注后將激光鉛垂儀安置在首層已做好的控制點(diǎn)上，對中整平后，打開激光束，使儀器發(fā)射光束傳過樓板預(yù)留洞而直射到激光接收板上。激光鉛垂儀操作人員轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，激光點(diǎn)在接收板上是點(diǎn)，則上面操作人員直接把接收板的中心放到點(diǎn)上；如果是圓圈，則上面操作接收板人員移動(dòng)接收板，把接收板中心點(diǎn)與圓圈中點(diǎn)重合，此時(shí)固定靶位，用同樣方法將其余各點(diǎn)投測到同一施工層上。控制點(diǎn)投測完成后，將全站儀分別置于各點(diǎn)上，檢查相鄰點(diǎn)間的角度和距離是否符合要求，是否與相對應(yīng)的±0層控制點(diǎn)角度、距離相等，分析邊、角是否匹配，若相匹配證明投測無誤，若不相匹配，證明投測有誤，應(yīng)重新投測，直至正確。控制點(diǎn)投測正確后，用全站儀根據(jù)控制點(diǎn)施測出各軸線，并彈默線于樓板面上，各層軸線投測方法均相同（詳情見軸線豎向投測示意圖），每層投測必須都以一層控制點(diǎn)進(jìn)行。

4.4 建筑物垂直度的外部檢查

本工程建筑物垂直度控制的檢查采用外控法，施測時(shí)將儀器安置在建筑物附近進(jìn)行豎向垂直度檢查，并監(jiān)控建筑物的垂直走向，見圖1。

圖1 豎向投測示意圖

施工檢查要點(diǎn)：

（1）測前要對儀器的軸線關(guān)系進(jìn)行嚴(yán)格的檢校，觀測時(shí)要使水平軸精確水平，以減少豎軸垂直的誤差。

（2）軸線的延長樁點(diǎn)要準(zhǔn)確，標(biāo)志要準(zhǔn)確、明顯，并妥善保護(hù)好。應(yīng)盡量以首層軸線位置為準(zhǔn)，直接檢查施工層。

（3）取正倒鏡向上投測的平均位置，以抵消儀器的視準(zhǔn)軸不垂直橫軸和橫軸不垂直豎軸的誤差影響。

4.5 使用的儀器

本工程整個(gè)施工期間所使用的儀器：徠卡TS06-2″全站儀1臺(tái)，拓普康332全站儀1臺(tái)；徠卡NA2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀2臺(tái)；蘇一光DZJ2S水準(zhǔn)儀4臺(tái)。

5 結(jié)束語

施工期間測量人員一定要嚴(yán)格按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行操作，才能把測量的誤差控制在規(guī)范之內(nèi)。實(shí)踐證明，“內(nèi)控天頂垂準(zhǔn)投測法”對當(dāng)前建筑物的垂直度控制是一個(gè)很實(shí)用、很簡便，又能保證測量精度的一種測量方法。