高层建筑激光内控竖向分段测量工法2.doc

高层建筑激光内控竖向分段测量工法

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1 前言
《高层建筑激光内控竖向分段测量工法》是以《工程测量规范》（GB50026-93）中竖向传递轴线点中误差的要求为依据，参考《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程 》（JGJ3-91），在理论分析和实践经验的基础上，结合J2激光经纬仪编制的。这种方法测量规范中没有提到，看到的刊物上没见过类似论述。该工法是在城镇化进程加快，高层建筑愈来愈多、愈来愈高，平面造型愈来愈多样化的情况下提出的。在实践应用该工法中曾获中冶集团华冶科技攻关一等奖，科技进步成果三等奖。由于本人水平有限，文中会有不足之处，望审定者、读者提出宝贵意见，以丰富其内容。
2 工法特点
使用激光投点内控法，较为传统而普通的做法是：始终以一层地板上的内控点为依据，直接向各施工层引测激光内控点。这样做的结果能够满足全高轴线竖向测量限差，但随施工高度增加，若再遇非矩形的异型施工平面，从理论上难以保证高处相邻层轴线测量竖向相对误差不超限。该工法把建筑全高合理分段，通过误差处理，从理论上能解决相邻层轴线竖向测量误差不超限问题。同比后者还能减小全高轴线竖向测量误差。
3 适用范围
本工法适用于现浇混凝土框架-剪力墙高层建筑、剪力墙高层建筑。
4 工艺原理
把建筑全高合理分段， 每段首层设内控点，经几何检核，并按以误差理论为基础推导的公式进行误差处理后再向段内各施工层投测激光点。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
激光经纬仪对中、整平，施工层安置稳固的激光接收靶---投测、标定激光点---几何图形检核---误差处理---轴线放样及检核。
5.2操作要点
5.2.1内控点不少于3个，平均点间距一般不大于25m。
5.2.2当建筑平面为矩形，宽度在36m以内时，在中部沿施工平面长方向布设3个点构成直线形（5.2.2-1（1））。

当建筑平面呈“L”形时布设3个点构成直角形（5.2.2-1（2））。

（1） （2）
图中1、2、3为内控点编号，、为设计点间距。
图5.2.2-1 建筑平面测点布置图
当建筑平面呈矩形，且宽度大于36m时，仍可布设成直角形，经检核、平差改正后，再交会出第4点形成矩形，并做检核和适当的点位调整。
当建筑平面为异形平面（如扇形、点式形），或按平面分段施工时，要以满足施工需要布点。
内控点间距要尽量长，但距外墙不少于1m。
5.2.3首段内控点一般布设在一层的底板或顶板上（在浇注混凝土前预埋150mm×150mm×5mm的钢标板，钢标板高于现浇板30mm），点位由外控点引测，引测的轴向误差≯2mm， 经检核、改正后作为竖向投点的依据。内控点点位以宽度≯0.5mm的十字刻划线交点为标志.
5.2.4用以竖向激光投点的洞口要避开梁，洞口竖向不得有架杆、钢筋等物品阻碍或干扰激光通过。洞口大小为φ＝150mm或150mm×150mm,其轴向位移不超过10mm。
5.2.5从第二分段开始，在每段首层洞口周围用细十字墨线清楚地、准确地标定激光内控点，并加以保护，保证在使用时能用细线绳恢复点位；也可在原洞口附近预埋钢标板重新布点。
5.2.6竖向分段高度
建筑全高（H）不大于60m时，分段高度h段≮25m。
建筑全高（H）大于60m～100m时，分段高度h段为30m～50m。
建筑全高（H）大于60m～120m时，分段高度h段为30m～60m。
建筑全高（H）大于120m时, 分段高度h段为40m～70m。
6 材料与设备
J2级激光经纬仪1台，50m鉴定钢卷尺（有尺长方程式）一把，不少于150N的拉力计1个，激光接收靶3～4个，温度计1支，通讯与照明设备。激光接收靶可用有机玻璃制成，尺寸为200mm×200mm×3～5mm，使用时在上面贴一张白纸用于标记激光点。激光经纬仪和钢卷尺送有鉴定资质的单位鉴定合格后方可使用。
7 质量控制
7.1本工法遵照执行《工程测量规范》（GB50026-93）、《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程 》（JGJ3-91）。
7.2.仪器误差及测量误差要求

仪器对中限差Mt≯1mm。
仪器照准部水准气泡不水平引起的竖轴不垂直限差M水≯10″。
激光内控点水平检测角β的测量限差Mβ≯14″。
激光内控点间距检测两次，较差≯3mm，其平均值要经尺长和温度改正。
仪器照准部旋转一周，在激光接收靶上标定激光投点旋转圆中心的限差M标≯1.5mm。
7.3.距离及角度检核
7.3.1距离不符值限差
对图5.2.2-1（1）、图5.2.2-1（2）而言，
= （1）
式中为投点实际高度；为距离检测值限差，取2.5mm； ＝ 为距离不符值限差，为检测的点间距。
7.3.2角度不符值限差
对图5.2.2-1（1）而言
（2）
对图5.2.2-1（2）而言
（3）
式中；为实际投点高度； 为水平检测角限差，对（2）式=-180°，对（3）式=-90°，为水平检测角。
7.3.3误差处理
高层建筑竖向分段测量时，每段首层激光投点都要进行平差改正。每段中间层的激光投点误差不符值大于0.5倍限差时，要平差改正；不大于0.5倍限差时，可凭经验对点位做适当调整。平差时，根据激光内控点布设图形，应用误差理论列立改正数条件方程组，解算出改正数方程组。必要时建立假定坐标系统。
（1） 改正数条件方程组
对图5.2.2-1（1），可列出下列改正数条件方程组。
（4）

式中W, W,即实测距离与设计距离之差；W,为实测角值，。
对图5.2.2-1（1），可得如下改正数条件方程组
（5）
式中，W,,为实测角值；W，W，即实测距离与设计距离之差。
（2）激光内控点改正数方程组
平差时视各平差元素的权重相同。检测角误差相对较小，不参与平差。
对图5.2.2-1（1），由（4）式可得改正数方程组
(6)
式中W, W， W, 。
对图5.2.2-1（2），由（5）式可得改正数方程组
(7)
式中，W, ， W，W 。

在对激光点实地改正时，要以（6）、(7) 式求出的与其相对应的改正数V、V的相反数进行改正。
当激光内控点布设形式为非直线形、直角形时，可参考直线形、直角形的误差处理过程进行误差处理。当采用非J2级激光经纬仪竖向投点时，可对本工法的指标要求作相应的调整。
7.4轴线放样及检核
以激光内控点为依据测设轴线控制线（间距为20m左右），当建筑高度不大于60m、大于60m时，其端点纵、横误差分别不大于2.5mm、3mm。轴线以经调整后的轴线控制线为依据按内分法测设，经检核相邻两条轴线的误差不大于2mm。
8 安全措施
激光投点时，要有防护棚或人工看守，严防物品从激光投点预留洞落下伤害测量人员和仪器。
9 环保措施
激光投点不造成环境污染。
10 效益分析
本工法实际效果与传统方法相比，消耗物料较少，节省投测时间，造价低（层数越多，越节省安全防护人工费用越多）；可提高主体垂直度（建筑高度越高越明显），节省外墙装饰费用；延长建筑物使用寿命，有一定的社会效益。
11 应用实列
我们施工过的高层建筑有XX综合营业楼（直角扇形平面，93年至95年施工），28层，高102m，框架-剪力墙结构；XX（矩形平面，2001—2004年施工），28层，高140 m，框架-剪力墙结构；邯郸市XX（A座：扇形平面，B座：矩形平面，2006—2008年施工），A座： 21层，高86.6m，框架-剪力墙结构；B座：26层，高107.2m，框架-剪力墙结构；邯郸市XX住宅楼（碟形平面，2006年至2007年施工），20层，高59m，剪力墙结构；邯郸市XX住宅楼（蝶形平面2007年至今施工），24层，高71m，剪力墙结构。上述几个高层建筑中，都采用J2级激光经纬仪内控竖向分两段投点，投点后经检核，各高层均未出现误差不符值超限现象。XX高层、XX为优质工程；XX、XX高层为结构优质工程；人保财险高层为创优工程，已接近竣工。