4-5 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，必须从整个施工过程考虑，打桩、挖土、浇筑基础垫层和建筑物施工过程中的定轴线均能应用所建立的施工控制网。由于打桩、挖土对施工控制网的影响较大，除了经常复测校核外，最好随着施工的进行，将控制网延伸到施工影响区之外。目前在高层建筑施工中，采用“升梁提模”和钢结构吊装双梁平台整体同步提升等施工工艺，必须将控制轴线及时投影到建筑面层上，然后根据控制轴线作柱列线等细部放样，以备绑扎钢筋、立模板和浇筑混凝土之用。1．建立局部直角坐标系统为了将高层建筑物的设计放样到实地上去，一般要建立局部的直角坐标系统。为了简化设计点位的坐标计算和在现场便于建筑物放样，该局部系统坐标轴的方向应严格平行于建筑物的主轴线或街道的中心线。施工方格网布设应与总平面图相配合，以便在施工过程中能够保存最多数量的控制点标志。下面结合上海商城工程介绍施工过程中平面控制网的建立（图4-152）。图中○为施工控制点，▶为红三角标志，作控制方向用，在打桩期间建立A/○11、A/○16、K/①、K/○16为施工方格网，由于挖土及建造过程中○K线上的控制点不能再利用，为此将○K线上所有的控制点延至南京西路南侧，随着施工建筑不断升高，用架设在施工控制点上的仪器直接投线有困难时，将利用已投至远方高楼上的红三角标志作为控制。在该工程中确定以⑧和○H轴线为主要中心“十”字控制。当中心点用串线法确定后，仪器必须架设在中心点上，分别实测“十”字四个交角，看是否满足90°±6°的要求。中心点确定后，以设计距离逐步进行放样。另以红三角标志作校核用。在主楼施工时，均以○D及⑧轴为中心控制轴线。考虑到建筑物结构上升到一定高度时，外部布置的红三角标志逐渐失去控制作用，在地下结构部分浇筑到±0时，在±0面层上根据○D、⑧轴线测定四个主要柱列轴线点，组成一矩形内控制，并在上升的每层楼板上与该四个柱列轴线相对应的位置留出20cm×20cm的预留孔，作为该四个柱列轴线点向上作垂直传递用，且与○D、⑧轴线作相互校核。当主楼施工到一定高度时，外控制和远方红三角标志均失去作用，此时必须以内控制作主要依据。必须注意，外控制、红三角标志、内控制之间的关系必须保持一致，这样无论施工到哪一阶段，都能确保一定的精度。在该项工程中控制点之间距离误差要求达到±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4-1531）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1)290(babad（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ld（4-62）式中l——轴线点至轴线端点的距离；δ——设计角为直角时。2''x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＝28.02422＝5.8mm4-5-3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○8'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