高层建筑施工测量讲解

一、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。

二、建立施工控制网

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。

2．用极坐标法和直角坐标法的放样

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。

（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：

1）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。

（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

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，只要前后和左右用线一拉，此交点即为原来初定的施工方格网点。

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。

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。

（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。

三、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

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；

Li——为公里数，假设为2km。

将上述代入则得

四、建筑物主要轴线的定位

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。

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。

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.高层建筑中的竖向测量

竖向测量亦称垂准测量。垂准测量是工程测量的重要组成部分。它应用比较广泛，适用于大型工业工程的设备安装、高耸构筑物（高塔、烟囱、筒仓）的施工、矿井的竖向定向，以及高层建筑施工和竖向变形观测等。在高层建筑施工中竖向测量常用的方法如下：

1)激光铅垂仪法

激光铅垂仪是一种铅垂定位专用仪器，适用于高层建筑的铅垂定位测量。该仪器可以从两个方向（向上或向下）发射铅垂激光束，用它作为铅垂基准线，精度比较高，仪器操作也比较简单。

激光铅垂仪,此方法必须在首层面层上作好平面控制，并选择四个较合适的位置作控制点或用中心“十”字控制，在浇筑上升的各层楼面时，必须在相应的位置预留200mm×200mm与首层层面控制点相对应的小方孔，保证能使激光束垂直向上穿过预留孔。在首层控制点上架设激光铅垂仪，调置仪器对中整平后启动电源，使激光铅垂仪发射出可见的红色光束，投射到上层预留孔的接收靶上，查看红色光斑点离靶心最小之点，此点即为第二层上的一个控制点。其余的控制点用同样方法作向上传递.

2)天顶垂准测量（仰视法）

垂准测量的传统方法是采用挂锤球、经纬仪投影和激光铅垂仪法来传递坐标，但这几种方法均受施工场地及周围环境的制约，当视线受阻，超过一定高度或自然条件不佳时，施测就无法进行。随着科技的进步，新一代垂准经纬仪的问世，从而解决了传统垂准测量方法中的难题，能在各种困难条件下进行施测，使垂准测量方法进一步完善。天顶法垂准测量的基本原理，是应用经纬仪望远镜进行天顶观测时，经纬仪轴系间必须满足下列条件：①水准管轴应垂直于竖轴；②视准轴应垂直于横轴；③横轴应垂直于竖轴。则视准轴与竖轴是在同一方向线上。当望远镜指向天顶时，旋转仪器，利用视准轴线可以在天顶目标上与仪器的空间画出一个倒锥形轨迹。然后调动望远镜微动手轮，逐步归化，往复多次，直至锥形轨迹的半径达到最小，近似铅垂。天顶目标分划上的呈像，经望远镜棱镜通过90°折射进行观测。

3) 天底垂准测量（俯视法）

（1）依据工程的外形特点及现场情况，拟定出测量方案。并做好观测前的准备工作，定出建筑物底层控制点的位置，以及在相应各楼层留设俯视孔，一般孔径为φ150mm，各层俯视孔的偏差≤φ8mm。

（2）把目标分划板放置在底层控制点上，使目标分划板中心与控制点标志的中心重合。

（3）开启目标分划板附属照明设备。

（4）在俯视孔位置上安置仪器。

（5）基准点对中。

（6）当垂准点标定在所测楼层面十字丝目标上后，用墨斗线弹在俯视孔边上。

（7）利用标出来的楼层上十字丝作为测站即可测角放样，侧设高层建筑物的轴线。数据处理和精度评定与天顶垂准测量相同。