超高层结构垂直度和轴线测量施工技术

超高层结构垂直度和轴线测量施工技术

张安王雪朝

中建城市建设发展有限公司北京100000

摘要：超高层建筑中外框钢管混凝土柱，钢梁，楼承板和核心筒混凝土结构的应用越来越多，施工过程中结构测量日趋复杂，难度越来越高，如何保证超高层建筑结构垂直度和高程的精确控制是一个普遍的技术难题。

超高层建筑结构施工测量同样涉及到水平及高程控制网的建立，结构件的定位和放线，各道工序的细部测设，施工期间的变形观测方面的内容等，但超高层建筑的高度均在100米以上，结构施工为不等高攀升施工，需要核心筒内进行测量，钢结构外框跟进后在进行测量符合，采用普通的测量施工方法无法有力解决结构的竖向垂直度控制问题，再加上超高层建筑的施工周期长、工序多、人员多，施工现场复杂，因此要使测量工作有条不紊且有效地进行，必须制定出一套有针对性的科学合理的测量施工方法。

关键词：超高层；精度测量；垂直度测量；施工测量

1、工程概况：

南焦城中村改造项目商品区7号地块商业综合体项目位于河北省石家庄市裕华区体育大街东，总建筑面积400000㎡，由T1塔楼和商业裙房组成，其中T1塔楼建筑高度205m，地下3层，地上44层，商业裙房建筑高度40m，地上7层，本工程目前为石家庄市裕华区重点工程。

2、工程特点

超高层建筑施工过程中，受结构自重、施工荷载、混凝土收缩、徐变等问题的影响会产生一定的压缩变形。该压缩变形导致建筑标高、层高与结构设计值存在一定的差异，虽然相对于超高层建筑而言，微小的压缩肉眼根本无法识别，但内外筒压缩变形的差异性将造成内外筒间的联系构件出现较大的内应力。塔楼内、外筒施工不同步，超高层建筑中内筒竖向结构往往先于外筒施工，内筒先于外筒变形。随着爬模系统的使用，内外筒的这种差异甚至能达到10层左右，内筒主要以混凝土结构为主，含钢率较低，外筒则完全由钢管柱和型钢梁组成。钢材与混凝土材料弹性模量的差异也是导致压缩差异的重要因素。

3、施工工艺流程及操作要点

针对超高层测量工作中“高程控制网竖向传递、四大角垂直度、核心筒电梯井垂直度控制”等难点，采用高精度水准仪控制高程；利用高精度激光铅直仪来进行内控点的竖向传递（另备用铅直仪来保证接力传递）；每施工三层利用经纬仪对结构四大角控制线的垂直度进行监测。使用水准仪对结构梁、板的底模标高进行检查等。最终垂直度和高程误差均控制在10mm以内。

依据复核后的首级控制点（业主提供），在建筑外围建立永久性二级控制网，实现数据共享，实现共同复测和共同复核。在结构施工期间，均由二级网向建筑内引测。

楼层三级平面控制网布置在结构首层，三级控制网有主楼核心筒、主楼钢结构及钢筋桁架楼承板、主楼钢筋混凝土钢管外框柱等控制网，其布网依据为二级控制网。

在进行核心筒内、外钢筋桁架楼承板及裙房结构施工过程中，采用与核心筒剪力墙相同的控制点，激光点垂直穿越楼层的地方预留200×200mm的孔洞，直至屋面层。

3.1超高层内控点的校核

内控网点位之间校核：由于控制点投测过程中因仪器本身和外界环境因素的影响，投测后难免出现一定的误差，塔楼内控制点利用激光垂准仪投测之后，要首先进行角度和距离改正。在测量时，每次投测的轴线、标高控制点不少于3点。轴线控制点投递到上部楼层组成平面多边形，对多边形角度和边长图形条件进行闭合检测，通过自检对闭合误差进行调整，然后才作为上部楼层控制网的基准，以提高平面控制网经传递后的测量精度。

3.2外控点校核：在距离塔楼较远处设置若干个控制点，控制点与塔楼施工用控制点进行联测，在控制点检核时，可采用直接测量或是后方交会方式对内部控制点进行复核。

3.2超高层轴线引测及高程传递

轴线的引测采用天顶准直法，通过在测量孔架设激光铅垂仪把底层的轴线控制点垂直投测到施工层，利用投测上来的轴线控制点测放出各轴线。

本工程拟采取主体结构施工流程为：核心筒剪力墙→钢梁、钢柱吊装（含楼板）→钢筋桁架楼承板施工，激光点垂直穿越楼层处预留孔洞方法如下：

在进行核心筒剪力墙施工过程中，1-4F夹层核心筒剪力墙直接采用外控法进行放线，5-屋面层核心筒剪力墙放线具体方法如下：外框架结构及核心筒周围布设的控制点在穿越核心筒模板体系平台顶面处预留D=200mm孔洞（钢板上预留孔洞）。在进行核心筒内、外钢筋桁架楼承板及裙房结构施工过程中，激光点垂直穿越楼层的地方预留200×200mm的孔洞，直至屋面层。

3.3核心筒墙体定位测量

核心筒模板体系施工测量主要控制墙体垂直度和轴线偏差，直接用激光点控制每层墙体轴线偏差，吊线垂检查每层墙体垂直度，每三层内用吊线垂检查控制，三层复核一次。

3.3.1在首层施工完之后弹出控制线，检查控制线准确无误后进行下道工序。

3.3.2在剪力墙施工时，待上一层墙体钢筋绑扎完成后合模，用激光铅垂仪投点至顶模平台上，复核点位准确后，再将点转到墙体边线上。大模板下口直接贴紧已施工的混凝土墙体即可，用激光铅垂仪检查模板上口的轴线偏差，吊垂线检查模板垂直度，对大模板进行轴线偏差和垂直度校正。当所需要的点位被钢筋（柱）或模板阻挡时，沿轴线方向平移适当位移后进行放线。

3.3.3每层混凝土浇筑完之后把控制线投测在门洞的梁面上。等模板拆除后，将控制线引测到梁的侧面。

3.3.4模板上层定位检核，采用垂准仪＋标线仪和吊线锤的方式控制定位和垂直度。

3.4墙体顺直度检查控制措施：

墙体模板支设完成后，采取激光铅垂仪、吊线锤等确定大角、阴角控制点，然后沿墙长方向拉通线检查模板顺直度保证核心筒的几何尺寸和垂直度，沿模板高度方向在下口、上口、中间均拉通线。

3.5高程传递

本工程塔楼施工时，高程的传递采用全站仪配合大盘钢卷尺进行高程控制。核心筒剪力墙局部区域从首层到屋面层墙厚是渐变的。在进行L1～L4层核心筒剪力墙高程传递过程中，直接采用50m的钢尺从测量基准点丈量；在进行L5～屋面层核心筒剪力墙高程传递过程中，先利用在钢平台上预留的控制点穿越孔洞、采用全站仪、水准仪等仪器将高程传递至剪力墙内预埋钢柱上，然后利用钢卷尺进行丈量，从而控制每层核心筒剪力墙标高。

在进行钢筋桁架楼承板结构高程传递过程中，楼层基准标高点（+1.00m的标高线）用全站仪从首层楼面起每50m引测一次，50m之间各楼层的标高用钢卷尺顺主楼核芯筒外墙面往上量测。

在需进行引测楼面层下层引测楼面层架设全站仪，通过气温、气压计测量气温、气压，对全站仪进行气象改正设置。全站仪望远镜垂直向上，顺着激光控制点的预留洞口垂直往上测量距离，顶部反射棱镜放在钢平台或土建核心筒模板体系及需要测量标高的楼层，镜头向下对准全站仪。

4.结束语

超高层建筑施工过程中，受结构自重、施工荷载、混凝土收缩、徐变等问题的影响会产生一定的压缩变形。该压缩变形导致建筑标高、层高与结构设计值存在一定的差异，虽然相对于超高层建筑而言，微小的压缩肉眼根本无法识别，但内外筒压缩变形的差异性将造成内外筒间的联系构件出现较大的内应力。随着爬模或者定模系统的使用，内外筒结构施工差距甚至能达到10层左右，内筒主要以混凝土结构为主，含钢率较低，外筒则完全由巨型框架和巨型支撑组成。钢材与混凝土材料弹性模量的差异也是导致压缩差异的重要因素。因此，在结构施工过程中，为了消除压缩变形的差异，根据模拟计算出的压缩变形量，拟在十到十五层进行一次压缩变形量的调整，以便消除误差。

参考文献：

[1]GB50026工程测量规范

[2]吴秀娟测绘新技术在工程测量中的应用华东课件学术版2015（8）：12-12