高層建筑垂直度控制

孫林元，于 旺

（中冶天工集團渤海公司，天津 東麗 300301）

1 垂直度的技術規(guī)范

建筑物主體的垂直度觀測應測定建筑頂部觀測點相對于底部固定點或上層相當于下層觀測點的傾斜度。

1.1 主體傾斜觀測點和測站點的布設應符合下列要求

（1）當從建筑外部觀測時，測站點的點位應選在與傾斜方向成正交的方向線上，距照準目標1.5～2.0倍目標高度的固定位置。當利用建筑內部豎向通道觀測時，可將通道底部中心點作為觀測點。

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

（3）按方交會法布設的測站點，基線端點的選設應顧及測距或長度的要求。按方向線水平角法布設的測站點，應設置好定向點。

1.2 主體傾斜觀測點位的標志設置應符合下列要求

（1）建筑頂部和墻體上的觀測點標志可采用埋入式照準標志。當有特殊要求時，應專門設計。

（2）不便埋設標志的塔形、圓形建筑以及豎直構件，可以照準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位。

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

（4）對于一次性傾斜觀測項目，觀測點標志可采用標記形式或直接利用符合位置與照準要求的建筑特征部位，觀測點可采用小標石或臨時性標石。

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

垂直度控制網的布設：控制網按“內控天頂垂準投測法”布設。即在建筑物內建立控制網，在網內的控制點上架設垂準儀或鉛垂儀，通過各層樓板上預留的垂線傳遞孔，向天頂方向作垂直投測，將首層的各控制點傳遞到施工層面上，作為施工層放樣的依據(jù)。

布設控制網：首先根據(jù)建筑物的形狀和范圍大小確定網形，一般情況下布設4個控制點，最少不得少于3個點。各控制點必須設在建筑物的主樓內，且點位要設在離開縱橫軸線各1 m以外，并能使各點之間在施工期間相互通視，以便于架設儀器和測角量距，控制網布設后，計算出網內各邊的長度及各點的夾角，以便投測及校核。

垂直控制點的制作與埋設：制作控制點用規(guī)格100×100×8mm的鋼板一塊，鋼板下焊錨固鋼筋，鋼筋下端成構形，在澆筑±0層時把上述預埋件埋入布設控制點的位置，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準確地投測到鋼板面上。

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

垂直投測控制網建立后，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時，在對應于各控制點的位置處均預留200×200 mm垂線傳遞孔。

在上述基礎上，為避免高層建筑施工中上層整體扭動，要對垂直控制網外方向進行聯(lián)測，即在控制網的檢校工作完成后，從該高層建筑外界的較遠處，找一個能與垂直控制網內任一控制點相互通視的目標，置儀器于與該目標相通視的控制點，后視遠處目標，前視控制內的任一控制點，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，都要按照首層聯(lián)測的目標及控制點，測出相應的夾角值并與首層測得夾角值相比較，當夾角值相對誤差≤20′時則為精度合格，否則應檢查、校正，直至精確度合格為止。

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

3 垂直度的施測方法

3.1 當從建筑或構件的外部觀測主體傾斜時，宜選用下列經緯儀觀測法

（1）投點法：觀測時，應在底部觀測點位置安置水平讀數(shù)尺等量測設施。在每個測站安置經緯儀投影時，應按正倒鏡法測出每對觀測點標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、圓形建筑或構件，每測站的觀測應以定向點作為零方向，測出各觀測點的方向值或至底部中心的距離，計算頂部中心相對底部中心的水平位移分量。

（3）前方交會法：所選基線應與觀測點組成最佳構形，交會角宜在60°～120°之間。水平位移計算，可采用直接由兩周期觀測方向值之差解算坐標變化量的方向差交會法，亦可采用按每周期計算觀測點坐標值，再以坐標差計算水平位移的方法。

3.2 當利用建筑或構件的頂部與底部之間的豎向通視條件進行主體傾斜觀測時，宜選用下列觀測方法

（1）激光鉛直儀觀測法：應在頂部適當位置安置接收靶，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)中儀器應嚴格置平、對中、應旋轉180°觀測兩次取其中數(shù)。對超高層建筑，當儀器設在樓體內部時，應考慮大氣流的影響。

（2）激光位移計自動記錄法：位移計宜安置在建筑底層或地下室地板上，接收裝置可設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。當位移計發(fā)射激光時，從測試室的光線示波器上可直接獲取位移圖像及有關參數(shù)，并自動記錄成果。

（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。采用正垂線法時，垂線上端可錨固在通道頂部或所需高度處設置的支點上。采用倒垂線法時，垂線下端可固定在錨塊上，上端設浮筒。用來穩(wěn)定重錘、浮子的郵箱中應裝有阻尼液。

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

4 實例應用

我單位在2009年底承包天津市東麗區(qū)新塘組團（一期）還遷住宅B區(qū)工程項目，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。本工程工作量相當大，質量要求非常嚴格，是塘沽區(qū)重點工程，所以垂直度控制必須嚴格遵守規(guī)范要求。

4.1 外控制網的建立

根據(jù)規(guī)劃局提供的高級控制點K1、K2、K3引測場區(qū)控制點B1、B2、B3、B4，由于場區(qū)條件的限制，場區(qū)控制網適應布設導線網。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，埋設于地下的深度為1 m，觀測墩頂部埋設200×200×20 mm的不銹鋼鐵板?；炷劣^測墩達到強度后，開始制作場區(qū)控制網。先在距離場區(qū)最近點，也是3個點的邊點K1上架設儀器，后視最遠點K3，測量其相對坐標，再測量K2點的坐標，同時做好原始記錄，測量出的坐標值與給定的坐標差值符合規(guī)范要求。根據(jù)測量出的坐標值，引測場區(qū)控制點，形成一個環(huán)閉合導線，閉合差符合規(guī)范要求，最后進行平差?？刂凭W制作完成后，每15天檢查一次，或是出現(xiàn)異常情況后，也進行檢查，以保證放線的質量。

4.2 樓房的內控制建立

在±0層澆筑完后，開始引測建筑物的內控制點。建筑物的內控制點有的布設三點“一”字形，有的布設四點“十”字形，有的布設四點“丁”字形，有的布設四點“口”字形。內控制點的布設是根據(jù)樓房的設計，在通視條件良好、受施工干擾小的地方布設的。根據(jù)場區(qū)控制網引測建筑物的內控制點，經閉合，符合規(guī)范要求，不符合的進行重新測量。

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上，對中整平后，打開激光束，使儀器發(fā)射光束傳過樓板預留洞而直射到激光接收板上。激光鉛垂儀操作人員轉動儀器，激光點在接收板上是點，則上面操作人員直接把接收板的中心放到點上；如果是圓圈，則上面操作接收板人員移動接收板，把接收板中心點與圓圈中點重合，此時固定靶位，用同樣方法將其余各點投測到同一施工層上?？刂泣c投測完成后，將全站儀分別置于各點上，檢查相鄰點間的角度和距離是否符合要求，是否與相對應的±0層控制點角度、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，應重新投測，直至正確?？刂泣c投測正確后，用全站儀根據(jù)控制點施測出各軸線，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進行。

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，施測時將儀器安置在建筑物附近進行豎向垂直度檢查，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：

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

（2）軸線的延長樁點要準確，標志要準確、明顯，并妥善保護好。應盡量以首層軸線位置為準，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

本工程整個施工期間所使用的儀器：徠卡TS06-2″全站儀1臺，拓普康332全站儀1臺；徠卡NA2自動安平水準儀2臺；蘇一光DZJ2S水準儀4臺。

5 結束語

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