超高层建筑施工测量.docx

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1、超高层建筑施工测量.doc超高层建筑施工测量【摘要】 开宗明义，超高层的特点就是高度特高，因此，导引其向上施工的测量难度极大。在分析了影响超高层建筑施工测量的若干因素后，介绍几种用 于超高层建筑施工的高精度测量新技术。【关键词】 超高层建筑；施工测量；平面限制；高 程限制GPS测量 1、超高层建筑施工测量的任务 在超高层 建筑施工中，施工测量面临的任务主要有：一是建立施工测量平面和高程限制网，为施工放样供应依据； 二是随超高层建筑施工高度增加，逐步将施工测量的平面限制网和 高程限制网引测至作业面；三是依据施工测量限制网，进行超高层 建筑主要轴线定位，并按几何关系测设超高层建筑的次要轴线和各 细

2、部位置；四是绽开竣工测量，为超高层建筑工程竣工验收和修理 扩建供应资料；五是变形观测，在超高层建筑施工和运营期间，定 期进行变形观测，以了解其变形规律，确保工程施工和运营平安。2、超高层建筑施工测量特点 2. 1超高层建筑施工测 量技术难度大 由于超高层建筑结构超高，平面限制网和高程垂 直传递距离长，测站转换多，测量累计误差较大，加之超高层建 筑高度大，侧向刚度小，特殊是体形奇妙时，施工过程中受环境 影响极为显著，又由于空间位置不断改变，高空测量限制网的稳定 性也较差。特殊是超高层建筑施工高度高空作业多，作业条件差，测量目前综合法在困难超高层建（构）筑物施工测量中得到广 泛应用，如正在建设的广

3、州新电视塔即采纳综合法进行竖向测量。广州新电视塔的曲面扭转钢结构外框简的全部构件都呈三维倾 斜，安装精度高，空间定位测量难度大。为此施工前在四周选择通视条件好、稳固的高层建筑物设立外 控点，构建空中导线网（首级平面限制网）。空中导线网由五个空间点和一个地面点组成。空中导线网即作为三级平面限制网垂直传递校核的依据，又为 钢结构外框简构件测量定位的参照。（作者单位：遵化市黎河建筑安装工程有限公司）通视困难，高空架设仪器和接收装置也比较困难，常需设计特殊装 置以满意观测条件。这些都极大地增加了超高层建筑施工测量的技术难度。2. 2超高层建筑施工测量精度要求高 超高层建筑结构 超高，结构受力施工测量精

4、度影响比较大，过大的施工测量误差不 但会影响建筑功能正常发挥，如长距离告知电梯的正常运行，而且 会恶化超高层建筑结构受力，因此必需严格限制施工测量误差。另外，为加快施工速度，超高层建筑大多采纳阶梯状流水施工 流程，大量采纳工厂预制、现场装配的施工工艺，如钢结构工程、 幕墙工程，工业化生产也对施工测量精提出了较高的要求。2. 3超高层建筑施工测量影响因素多 超高层建筑施工 测量精度除受测量仪器精度和测量技术人员素养影响外，还受建筑 设计、施工工艺和施工环境影响。超高层建筑造型、基础和侧向刚度等设计对施工测量精度影响 更显著。建筑高度越大、造型越困难，施工过程中超高层建筑变形越 显著。基础刚度越小

5、，施工过程中超高层建筑沉降越大，差异沉降 也越显著。3、测量仪器 3. 1经纬仪经纬仪是测量水平角和竖直角的仪器，由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、读 书设备、基座部件组成。经纬仪按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬 仪。电子经纬仪虽然在外观上和光学经纬仪相类似，但是由于采纳 微机限制和电子测角系统，性能更为优越：能自动显示测量成果，实现读数的自动化和数字化；加之采 纳积木式结构，通过数据传输接口，可把野外采集的数据干脆输入 计算机进行计算和绘图。因此电子经纬仪在超高层建筑施工测量中得到了广泛应用。3. 2水准仪 水准仪是建立水平视线，测定地面两点 间高差的仪器，由望远镜、管水准

6、器（或补偿器）、垂直轴、基 座和脚螺旋等部件组成。水准仪按结构分为微倾水准仪，自动安平水准仪和数字水准 仪，其中自动安平水准仪和数字激光水准仪应用较为广泛。自动安平水准仪借助自动安平补偿器获得水平视线，当望远镜 视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜做相对移动，从 而快速获得视线水平常的标尺读数，工效高、精度稳定。数字激光水准仪以标尺的条纹码作为参照信号存在仪器内，测 量时，线译码器捕获仪器视场内的编码标尺影响作为测量信号，然 后与仪器的参考信号进行比较，就可获得视线高度和水平距离。数字激光水准仪在观测时可自动读数，避开人为误差。观测数据可存贮在仪器内，也可导出到计算机内，进行数据处 理

7、。瑞士彳来卡NA2和日本索佳B21精密水准仪的精度可以达到0. 3mm/knio3. 3测距仪精密测距始终是测量技术的薄弱环节。传统的距离测量方法有量尺量距法、视距法、视差法等，其 中量尺量距法属干脆测距法，测距精度虽可，但作业量大，工作效 率低。视距法和视差法属间接测距法，测距精度也比较低。20世纪40年头发展的电磁波测距技术随着科技进步日臻成 熟，已经成为李湘的测量距离方法。电磁波测距是利用电磁波为载波，经调制后由测线一端放射出 去，由另一端反射或转送回来，测定放射波与回波相隔的时间，以 测量距离的方法。测距仪工效和精度都很高，彳来卡智能超强型激光测距仪 LeicaDis-toA8在0.

8、05至200m的测量范围内，测量精度可达 1. 5 mm o利用干涉原理制作的测距仪精度甚至可达到丝级。3. 4全站仪 全站仪是一种集光、机、电为一体的高 技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高 差测量功能于一体的测绘仪器系统，因一次安置仪器就可完成该测 站上全部测量工作而得名。全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、 通讯接口、显示屏及键盘等组成。目前全站仪正在向全能型和智能化方向发展，采纳激光、通 讯及CCD技术，实现测量的全自动化，成为测量机器人。测量机器人可自动找寻并精确照准目标，在1s内完成一目标 点的观测，就像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测

9、， 已广泛用于变形监测和施工测量，测量机器人与GPS接收机相结 合，可成为超全站仪或超测量机器人，将GPS的实时动态定位技 术与全站仪敏捷的三维极坐标测量技术完备结合，实现无限制网的 各种工程测量。瑞士袜卡生产的自动导向全站仪TCA2003在120m范围内测 距精度为0. 5mm 1 ppm,具有自动导向、自动数据处理和输出等功 能，能保证施工测量精度和效率，其对点方式为激光对点。3. 5垂准仪 垂直度限制是超高层建筑施工测量的重要 任务，为此工程技术人员开发了多种专用测量仪器，如配有90弯 管目镜的经纬仪、垂准经纬仪、激光铅直仪、自动天顶准直仪、自 动天底准直仪和自动天顶一天底准直仪，其中激

10、光铅直仪在超高层建 筑铅直定位测量中应用最为广泛。瑞士储卡生产的WILD ZL垂准仪精度高达1/2000004、施工限制测量 4. 1平面限制测量 平面限制一般布设三层限制 网，由高到低逐级限制。统计限制网可以依据工程规模进一步划分，布设多个平级网。平级网之间必需相互贯穿，以便联测校正，确保统一性。4. 1. 1首级平面限制网 首级平面限制网是其他各级 限制网建立和复核的唯一依据，并可作为钢结构吊装等高空测量定 位的空中导线网。首级平面限制网一般以建设单位供应的平面限制点为基础建 立，布设在视野开阔、远离施工现场稳定牢靠处。布设首级测量限制网，选择较稳定的地面或楼龄在5年以上 并且楼高在50m

11、以下的屋顶布设观测墩或观测站（限制点）。限制点应能视线通视，采纳GPS定位时高度角15以上范围 应无障碍物。为确保在超高层建筑施工全过程中稳定运行，首级平面限制网 应满意有多余观测条件。首级平面限制网可以是导线网、三角网、边角混合网等。5. 1. 2二级平面限制网 二级平面限制网是场地平面 限制网，发挥承上启下的作用，即依据首级平面限制网的测设，并 作为三级平面限制网建立和校核的基准，同时也可为重要部位的施 工放样供应基准。但由于二级平面限制网紧邻施工现场，受施工影响比较大，稳 定性较差，因此必需定期复测校核。二期平面限制网多为环绕施工现场的闭合导线网，也可为十字 形轴线网。金茂大厦塔楼施工测

12、量二级平面限制网即为轴线网。6. 1. 3三级平面限制网三级平面限制网是建筑物平面限制网，为超高层建筑细部放样而布设的平面限制网，一般布置在基础底板上。当结构施工至地面以上时，应刚好将三级平面限制网转换到0.000结构层，以便与二级平面限制网联测校核，进行施工测量限制。三级平面限制网位于超高层建筑内部，受施工和建筑沉降影响 大，因此必需定期复测校核。7. 2高程限制测量较之平面限制测量，高程限制测量相对比较简洁。高程限制网一般分二级布置，由高到低逐级限制。首级高程限制网一般以建设单位供应的高程限制点为基础建 立，一般布设在视野开阔、远离施工现场的稳定牢靠处。创建过程中需考虑除了下发或提交的城市

13、高程限制点外，还要 增加冗余高程限制点，以增加高程限制系统的平安性。为保证高程系统的稳定性，点位应设置在不受施工环境影响， 且不易遭破坏的地方。考虑季节改变、环境影响以及其他不行知因素，定期对高程 限制点进行复测。二级高程限制网布设在建筑物内部，以首级高程限制网为依据 创建。随着时间的推移与建筑物的不断上升，自重荷载的不断增加， 建筑物会产生沉降。因此，要定期检测高程点的高程修正值，刚好进行修正。高程限制网应结合平面限制网进行布设，限制点尽可能共享， 以削减维护工作量。5、竖向测量竖向测量是超高层建筑施工测量最重要的任务，也是超高层建筑施工测量技术探讨的主要内容。目前，超高层建筑施工竖向测量方

14、法主要有外控法，内控法 和综合法三种。8. 1外控法 外控法是在建筑物外部，利用经纬仪，依 据建筑物轴线限制桩来进行轴线的竖向投侧，亦称作经纬仪引桩投 侧法。外控法操作简洁，测量仪器要求低，一般经纬仪即可满意要 求，因此早期的超高层建筑竖向测量多采纳该方法。但是该方法场地要求高，建筑周边必需开阔，通视条件好。随着超高层建筑高度和城市建筑密度不断增加，外控法作业条 件越来越差，因此该方法应用范围逐步缩小，仅限于超高层建筑地 下结构和底部结构施工测量运用。9. 2内控法内控法是在超高层建筑基础底板上布设平面限制网，并在其上楼层相应位置上预留200mm200Inin的传递孔， 利用垂准线原理进行平面

15、限制网的竖向投测，将平面限制网垂直投 测到任一楼层，以满意施工放样须要，即在建筑物内部进行竖向测 量。内控法有吊线坠法、垂准仪法。吊线坠法受环境影响大，一般仅适用高度在100m以下的高层 建筑，在超高层建筑施工测量中应用不多。而垂准仪法受环境影响小，投侧距离大，工效高，误差小， 因此目前成为超高层建筑竖向测量的主要方法。依据限制点投测方向，垂准仪法又可分为天顶准直法、天底 准直法。天顶准直法是利用垂准仪将限制点向天顶方向进行竖向投测， 因此也称仰视法。常用的天顶准直法测量仪器有：配有90弯管目镜的经纬仪、激光经纬仪、激光铅直仪、自 动天顶准直仪和自动天顶一天底准直仪。天底准直法是利用垂准仪将限制点向天底方向进行竖向投测， 因此也称俯视法。常用的天底准直法测量仪器有：垂准经纬仪、自动天底准直仪和自动天顶一天底准直仪。5. 3综合法 内控法虽然弥补了外控法易受环境制约的 缺陷，但是随着超高层建筑高度的不断增加，内控法自身的缺陷也 起先凸现，这就是平面限制网垂直砖递过程中整体位移难以检查和 限制，因此在金茂大厦施工中又发展了内控法与外控法相结合的综 合法进行超高层建筑竖向测量。竖向测量采纳内控法进行平面限制网的竖向传递。为了限制传递误差，以首级平面限制网（空中导线网）为依 据，采纳外控法校核传递至高空作业面的平面限制网，取得了良好 效果。