胡文雄

（廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060）

近幾年來(lái)，超高層建筑在各地蓬勃興起，隨著建筑物高度的增高，對(duì)施工測(cè)量精度的要求也越來(lái)越高，如何控制施工測(cè)量基準(zhǔn)豎向傳遞中的誤差累積已成為施工測(cè)量的重中之重。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)與常規(guī)地面測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，施工平面基準(zhǔn)的豎向傳遞方法已經(jīng)相當(dāng)成熟。然而，眾所周知，高精度高程基準(zhǔn)地面?zhèn)鬟f多以水準(zhǔn)測(cè)量為主，而水準(zhǔn)測(cè)量高程傳遞的原理也就決定了其無(wú)法單獨(dú)運(yùn)用于高程基準(zhǔn)的豎向傳遞中。通過(guò)對(duì)全站儀、水準(zhǔn)儀、螺旋測(cè)微儀、鋼尺等測(cè)量?jī)x器的組合，本文介紹了兩種施工高程基準(zhǔn)的豎向傳遞方法。

1 高程基準(zhǔn)的豎向傳遞方法

高層建筑物各施工層標(biāo)高是由底層±0標(biāo)高向上傳遞，建筑物施工時(shí)須在各施工層預(yù)留直徑30cm的洞口用于高層傳遞。

1.1 方法一：全站儀天頂距法

該方法需要配備的儀器有：全站儀1臺(tái)、水準(zhǔn)儀1臺(tái)、水準(zhǔn)尺至少2把（其中1把為銦瓦尺）、螺旋測(cè)微尺1把。

如圖1所示，A點(diǎn)為底層±0標(biāo)高標(biāo)志，B點(diǎn)為施工層標(biāo)高標(biāo)志。

圖1 全站儀天頂距法示意圖

1）在預(yù)留孔上放置約30cm×30cm的透明毛玻璃，玻璃要有足夠的硬度，保證能承受一把水準(zhǔn)尺的重量而不變形，并在玻璃的上方放置反射片，用于反射全站儀測(cè)距信號(hào)；

2）利用螺旋測(cè)微尺量取玻璃與反射片的總厚度d；

3）在施工層預(yù)留孔正下方架設(shè)全站儀（整平），在A點(diǎn)放置水準(zhǔn)尺（銦瓦尺）；

4）調(diào)整全站儀垂直角為0°并鎖定，即全站儀視線水平，瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，兩次讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)取平均數(shù)i；

5）調(diào)整全站儀垂直角為90°并鎖定，即全站儀視線豎直，通過(guò)預(yù)留孔瞄準(zhǔn)透明毛玻璃上的反射片（移動(dòng)反射片直至全站儀瞄準(zhǔn)其中心，然后固定反射片位置）；

6）同時(shí)在施工層架設(shè)水準(zhǔn)儀，反射片及施工層標(biāo)高標(biāo)志B點(diǎn)放置水準(zhǔn)尺，即通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量將反射片面高程傳遞至B點(diǎn)；

7）此時(shí)，為了防止因玻璃變形造成的影響，全站儀與水準(zhǔn)儀應(yīng)同時(shí)讀數(shù)，全站儀4次讀取距離取平均數(shù)s，水準(zhǔn)儀兩次測(cè)得反射片與B點(diǎn)高差取平均數(shù)v。

由此可得底層A點(diǎn)至施工層B點(diǎn)的高差：

精度分析：根據(jù)誤差傳播定律，由高差計(jì)算公式可得

式中：mi為人眼讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)的誤差，md為玻璃厚度的量取誤差，ms為測(cè)量全站儀至反射片高差的誤差，mv為水準(zhǔn)儀單站測(cè)量誤差。

人眼讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)的誤差mi≤0.1mm，螺旋測(cè)微器量取玻璃厚度的誤差md≤0.1mm，水準(zhǔn)儀單站測(cè)量誤差mv相對(duì)于其它幾項(xiàng)誤差來(lái)說(shuō)基本上可以忽略不計(jì)，那么影響高程傳遞精度的主要因素為測(cè)量全站儀至反射片垂直距離s的誤差，包含了全站儀的豎軸鉛垂誤差m垂及測(cè)距誤差m距。

儀器的鉛垂誤差取決于儀器的整平誤差，即m垂＝m平＝0.2г，г為全站儀照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管的分劃值，一般小于20″，因此，m平≤4″，可知儀器豎軸傾斜帶來(lái)的距離差Δ≤s（1－cos 4″）。

目前，建筑物的高度不會(huì)高于1 000m，因此Δ≤0.001mm，完全可以忽略不計(jì)。

可見(jiàn)，測(cè)量全站儀至反射片垂直距離s的誤差僅取決于光電測(cè)距誤差，如選用標(biāo)稱(chēng)精度1mm＋1ppm×D的儀器時(shí)，當(dāng)測(cè)量高度小于1 000m時(shí)，m距≤2mm。

綜合以上各誤差因素可知，當(dāng)測(cè)量高度小于1 000m時(shí)，高程傳遞mh≈2mm。

1.2 方法二：懸掛鋼尺法

該方法需要準(zhǔn)備的儀器有：水準(zhǔn)儀2臺(tái)（含水準(zhǔn)尺），鋼尺。

如圖2所示，A點(diǎn)為底層±0標(biāo)高標(biāo)志，B點(diǎn)為施工層標(biāo)高標(biāo)志。

圖2 懸掛鋼尺法示意圖

1）在施工層預(yù)留孔上方架設(shè)支架，用于固定懸掛鋼尺，在鋼尺下方懸掛一重物，以保證鋼尺的穩(wěn)定；

2）同時(shí)在底層及施工層分別架設(shè)水準(zhǔn)儀，在A點(diǎn)及B點(diǎn)放置水準(zhǔn)尺；

3）底層水準(zhǔn)儀讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)HA，鋼尺讀數(shù)a，施工層水準(zhǔn)儀讀取水準(zhǔn)尺讀數(shù)HB，鋼尺讀數(shù)b，鋼尺讀數(shù)a，b需多次讀取求平均值。

由此可得底層A點(diǎn)至施工層B點(diǎn)的高差：

精度分析：根據(jù)誤差傳播定律，由高差計(jì)算公式

式中：mHA，mHB為水準(zhǔn)儀讀數(shù)誤差，ma，mb為人眼讀取鋼尺讀數(shù)誤差。

水準(zhǔn)儀讀數(shù)誤差mHA，mHB相當(dāng)于ma，mb可忽略不計(jì)；ma，mb取決于鋼尺變形誤差以及讀數(shù)誤差。在精度要求較高的情況下，可以通過(guò)溫度改正及拉力改正來(lái)消除鋼尺的變形誤差。而人眼讀數(shù)誤差為ma＝mb＝0.1mm。

因此，在進(jìn)行溫度改正及拉力改正之后，高程傳遞mh≈0.15mm。

2 應(yīng)用實(shí)例

某高層建筑物，設(shè)計(jì)高度為530m，每50m設(shè)置轉(zhuǎn)換層。為了削弱高程誤差對(duì)施工過(guò)程造成的影響，保證施工高程基準(zhǔn)精確進(jìn)行豎向傳遞，分別采用了全站儀天頂距法、懸掛鋼尺法進(jìn)行高程傳遞，兩種方法相互驗(yàn)證。

采用全站儀天頂距法時(shí)，通過(guò)2臺(tái)全站儀（標(biāo)稱(chēng)精度分別為1mm＋1ppm×D、2mm＋2ppm×D）多組觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 觀測(cè)結(jié)果（儀器1標(biāo)稱(chēng)精度1mm＋1ppm×D）m

表2 觀測(cè)結(jié)果（儀器2標(biāo)稱(chēng)精度2mm＋2ppm×D）m

采用懸掛鋼尺法時(shí)，通過(guò)改變張力，測(cè)得多組數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 不同張力下觀測(cè)數(shù)據(jù)

分析表1、表2可知，當(dāng)采用標(biāo)稱(chēng)精度為1mm＋1ppm×D的全站儀進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，測(cè)得的高差最大較差為1.9mm，采用標(biāo)稱(chēng)精度為2mm＋2ppm×D的全站儀進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，測(cè)得的高差最大較差為2.5mm，且兩次測(cè)量結(jié)果都比較接近，可靠性較高。

分析表3可知，在進(jìn)行溫度改正、拉力改正的情況下懸掛鋼尺法具有更高的精度，三次測(cè)量結(jié)果較差最大僅為0.1mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

比較兩種方法的測(cè)量結(jié)果，可知兩種方法均為可靠，可應(yīng)用于各類(lèi)施工測(cè)量中。懸掛鋼尺法受鋼尺長(zhǎng)度的限制，對(duì)場(chǎng)地有一定的要求，但其在進(jìn)行溫度改正、拉力改正的情況下，測(cè)量結(jié)果更為精確。全站儀天頂距法主要依賴于全站儀的測(cè)距精度，隨著全站儀的不斷發(fā)展，該方法將得到更廣泛的應(yīng)用，而且不受場(chǎng)地的限制，操作更為方便。

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