陳展鵬

(廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東廣州 510060)

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和土地資源的緊缺，作為各個國家和城市經(jīng)濟實力和技術實力的標志性建筑——超高層建筑越來越多。超高層建筑大多采用鋼筋混凝土核心筒與外鋼框架組合筒體結構，根據(jù)《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》［1］規(guī)定:現(xiàn)澆混凝土結構全高垂直度允許偏差不得超過H/1 000且≤30 mm。因此，如何準確地實現(xiàn)超高層建筑平面控制網(wǎng)豎向傳遞成為超高層建筑施工測量的難點和重點。

超高層建筑平面控制網(wǎng)的豎向傳遞主要有內控法［2］、外控法和綜合法［3］。內控法即在超高層建筑基礎底板上布設平面控制網(wǎng)，并在樓層相應位置上預留傳遞孔，應用垂線原理進行平面控制網(wǎng)的豎向傳遞。內控法又分為吊線墜法［4］、垂準儀法。垂準儀法受環(huán)境影響小，投測距離大，效率高，誤差小，是目前超高層建筑平面控制網(wǎng)豎向傳遞內控法的主要方法。常用的儀器有激光經(jīng)緯儀、激光垂準儀、垂準經(jīng)緯儀等。本文以某超高層建筑為例，論述垂準儀法平面控制網(wǎng)豎向傳遞的具體實現(xiàn)及精度檢核方法。

2 垂準儀法平面控制網(wǎng)豎向傳遞

某超高層建筑設計總高400余米，共103層。平面控制網(wǎng)豎向傳遞采用激光垂準儀分段投點，逐段控制。內控網(wǎng)由IG1、IG2、IG3、IG4組成(如圖1所示)，分別在10層、30層、50層、70層進行傳遞，傳遞距離約 54 m。由于70層結構變化，內庭中空，重新布設了K1、K2、K3、K4、K5共5個控制點，分別位于3 個電梯井角，5個點在85層作最后一次傳遞。

圖1 1～70層平面控制網(wǎng)豎向傳遞示意圖

本工程選用JZC－G102激光自動安平垂準儀進行投點，儀器主要技術參數(shù)如表1所示。投測時，將儀器置于控制點上，調平，并實施強制對中，轉動垂準儀讓激光束垂直投測到新測樓面預留孔處放置的數(shù)顯光靶。為消除同心圓誤差，同方向旋轉儀器90°、180°、270°投測。若4次投點的點位較差在限差范圍內，選取4次投點的中心作為最終的投點點位。

JZC－G102激光自動安平垂準儀主要技術參數(shù) 表1

由于受到日照、地球自轉、風力、溫差等多種因素的影響，建筑物處于周期性的偏擺運動狀態(tài)。樓體的周期運動特性將直接影響投點的正確性，因此必須對樓體的周期性運動進行觀測，從而選擇最佳的投點時間，投點距離，必要時對投點進行偏差改正。本工程采用數(shù)字正垂儀測量建筑物的傾斜偏差。

3 數(shù)字正垂儀法傾斜偏差測量

數(shù)字正垂儀［5］為武漢大學測繪學院研制，獲國家專利(ZL 97209451.2)。系統(tǒng)主要由重垂、傳感器的線圈和柵格板組成(如圖2所示)。線圈安裝在重錘下方，柵格板安置在觀測點上。由于儀器采樣速率高，重錘沒有阻尼裝置，通過對連續(xù)觀測的數(shù)據(jù)進行數(shù)學處理，可以精確計算垂線的中心位置。數(shù)字正垂儀的主要技術指標如表2所示。

圖2 數(shù)字正垂儀示意圖

數(shù)字正垂儀主要技術指標 表2

下面以50層～70層測量為例，介紹數(shù)字正垂儀測量數(shù)據(jù)處理。本次測量時間從2008年11月13日3:00～14日 13:00共 34 h，數(shù)據(jù)采樣率設置為15 min，數(shù)字正垂儀每 15 min輸出一次x坐標與y坐標，同時需要采集即時的溫度與風速。對原始數(shù)據(jù)經(jīng)過小波變換進行濾波可以得到70層相對于50層的運動軌跡(圖5，橫軸為x方向測量值，縱軸為y方向測量值)。圖3、圖4是2008年11月13日3:00～14日13:00的溫度變化曲線圖和風速變化圖。綜合圖3～圖5可以得出以下結論:

圖3 溫度變化曲線圖

圖4 風速變化曲線圖

圖5 建筑物運動軌跡圖

(1)70層相對于50層東西方向最大擺幅為2.1 mm，南北方向最大擺幅為 2.5 mm，點位最大擺幅 3.2 mm。根據(jù)施工方要求和超高層建筑施工放樣精度要求，樓體傾斜偏差小于 4 mm，不需要投點改正。

(2)建筑物夜晚擺動小于白天。13日3:00～7:30，70層相對于 50層東西方向的擺幅僅為0.28 mm，南北方向擺幅為 0.2 mm。綜合風速及溫度變化曲線圖，建議投點選擇在風力較小的夜間進行，避開風力、日照和溫度等因素對投點的影響。

(3)旁證了預先制定的50 m～60 m的傳遞間隔是實用、合理的。超高層建筑平面控制網(wǎng)豎向傳遞距離不宜過大，因為樓體擺動會隨著傳遞距離增加而增大，激光光斑也會出現(xiàn)發(fā)散，給投點帶來較大誤差;同時傳遞距離也不宜過小，過小會引起遞距次數(shù)增多，產(chǎn)生誤差累積。

(4)平面控制網(wǎng)豎向傳遞精度檢核

平面控制網(wǎng)豎向傳遞內控法不受建筑外部施工環(huán)境的影響，但隨著建筑物高度的增加，平面控制網(wǎng)傳遞過程中的整體位移與轉動難以檢查與控制。因此有必要對投點進行內、外符合精度檢核。內符合檢核主要利用全站儀實測轉換后的控制網(wǎng)邊長、角度，與理論值進行比較。根據(jù)多次轉換的經(jīng)驗，若邊長較差小于2 mm，角度較差小于6″，可認為本次投點傳遞正確，否則需重新投點，直至邊長、角度較差在限差范圍內。

外符合檢核即選取控制網(wǎng)中任意2個點，利用激光垂準儀將其投測到最高層的鋼平臺工作面，利用GPS技術按照一級GPS網(wǎng)精度要求與首級控制網(wǎng)進行聯(lián)測。將測定的坐標與理論坐標進行比較，如表3所示。點位較差最大值小于 30 mm，符合規(guī)定。

工作面GPS測量結果 表3

5 結論

建筑物明顯的周期性運動規(guī)律必須在外界條件變化小和數(shù)字正垂自身不受影響的條件下進行至少24 h連續(xù)觀測才能得到。利用激光垂準儀投點前，要先利用數(shù)字正垂儀得到建筑物的周期性運動規(guī)律，然后在相同或近似的條件下投點，必要時對投點進行偏差改正。

本文通過某超高層建筑平面控制網(wǎng)豎向傳遞的實例，詳細介紹了垂準儀法平面控制網(wǎng)豎向傳遞的具體實現(xiàn)，數(shù)字正垂儀法測量樓體傾斜偏差以及平面控制網(wǎng)豎向傳遞精度檢核方法，對超高層建筑平面控制網(wǎng)豎向傳遞具有較好的借鑒作用。

［1］GB 50204－2002.混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范［S］.

［2］謝旭陽.內控法在高層建筑施工測量中的探討［J］.施工技術與測量技術，2008，28(4):192 ～193.

［3］胡玉銀.超高層建筑施工測量［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［4］葛存扣，張奇.超高層建筑鋼結構的施工測量及質量控制［J］.安徽建筑，2009，164(1):98～99.

［5］趙小陽.聯(lián)合多種方法檢定超高層建筑物平面控制網(wǎng)轉換精度［J］.工程勘察，2012，3:79～81.

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