高层建筑垂直度控制

孙林元，于 旺

（中冶天工集团渤海公司，天津 东丽 300301）

1 垂直度的技术规范

建筑物主体的垂直度观测应测定建筑顶部观测点相对于底部固定点或上层相当于下层观测点的倾斜度。

1.1 主体倾斜观测点和测站点的布设应符合下列要求

（1）当从建筑外部观测时，测站点的点位应选在与倾斜方向成正交的方向线上，距照准目标1.5～2.0倍目标高度的固定位置。当利用建筑内部竖向通道观测时，可将通道底部中心点作为观测点。

（2）对于整体倾斜，观测点及底部固定点应沿着对应测站点的建筑主体竖直线，在顶部和底部上下对应布设；对于分层倾斜，应按分层部位上下对应布设。

（3）按方交会法布设的测站点，基线端点的选设应顾及测距或长度的要求。按方向线水平角法布设的测站点，应设置好定向点。

1.2 主体倾斜观测点位的标志设置应符合下列要求

（1）建筑顶部和墙体上的观测点标志可采用埋入式照准标志。当有特殊要求时，应专门设计。

（2）不便埋设标志的塔形、圆形建筑以及竖直构件，可以照准视线所切同高边缘确定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位。

（3）位于地面的测站点和定向点，可根据不同的观测要求，使用带强制对中装置的观测墩或混凝土标石。

（4）对于一次性倾斜观测项目，观测点标志可采用标记形式或直接利用符合位置与照准要求的建筑特征部位，观测点可采用小标石或临时性标石。

1.3 主体倾斜观测的精度可根据给定的倾斜量允许值确定

见表1。

表1

2 垂直度的控制

垂直度控制网的布设：控制网按“内控天顶垂准投测法”布设。即在建筑物内建立控制网，在网内的控制点上架设垂准仪或铅垂仪，通过各层楼板上预留的垂线传递孔，向天顶方向作垂直投测，将首层的各控制点传递到施工层面上，作为施工层放样的依据。

布设控制网：首先根据建筑物的形状和范围大小确定网形，一般情况下布设4个控制点，最少不得少于3个点。各控制点必须设在建筑物的主楼内，且点位要设在离开纵横轴线各1 m以外，并能使各点之间在施工期间相互通视，以便于架设仪器和测角量距，控制网布设后，计算出网内各边的长度及各点的夹角，以便投测及校核。

垂直控制点的制作与埋设：制作控制点用规格100×100×8mm的钢板一块，钢板下焊锚固钢筋，钢筋下端成构形，在浇筑±0层时把上述预埋件埋入布设控制点的位置，其钢板要在混凝土面上外留4 mm。待混凝土凝固后将控制点准确地投测到钢板面上。

垂直控制网的投测：首先测准首层控制点，以建筑物外坐标控制点为基准（一般情况下应以规划部门测定的红线桩为基准），用全站仪精确地投测到预埋钢板上，并作临时标记，待检查校正后再刻十字线于钢板上。

垂直投测控制网建立后，作为高层建筑施工全过程中垂直投测及施工放样的依据。因此，以上各层楼面浇筑混凝土时，在对应于各控制点的位置处均预留200×200 mm垂线传递孔。

在上述基础上，为避免高层建筑施工中上层整体扭动，要对垂直控制网外方向进行联测，即在控制网的检校工作完成后，从该高层建筑外界的较远处，找一个能与垂直控制网内任一控制点相互通视的目标，置仪器于与该目标相通视的控制点，后视远处目标，前视控制内的任一控制点，测两测回得夹角值，记入施工测量记录中，以后在各施工层上检查投测精度时，都要按照首层联测的目标及控制点，测出相应的夹角值并与首层测得夹角值相比较，当夹角值相对误差≤20′时则为精度合格，否则应检查、校正，直至精确度合格为止。

我们利用此种“垂直控制网点的投测”方法，对天津市东丽区“新塘组团（一期）还迁住宅B区工程项目”的楼房进行投测，垂直度误差±5 mm。

3 垂直度的施测方法

3.1 当从建筑或构件的外部观测主体倾斜时，宜选用下列经纬仪观测法

（1）投点法：观测时，应在底部观测点位置安置水平读数尺等量测设施。在每个测站安置经纬仪投影时，应按正倒镜法测出每对观测点标志间的水平位移分量，再按矢量相加法求得水平位移值（倾斜量）和位移方向（倾斜方向）。

（2）测水平角法：对塔形、圆形建筑或构件，每测站的观测应以定向点作为零方向，测出各观测点的方向值或至底部中心的距离，计算顶部中心相对底部中心的水平位移分量。

（3）前方交会法：所选基线应与观测点组成最佳构形，交会角宜在60°～120°之间。水平位移计算，可采用直接由两周期观测方向值之差解算坐标变化量的方向差交会法，亦可采用按每周期计算观测点坐标值，再以坐标差计算水平位移的方法。

3.2 当利用建筑或构件的顶部与底部之间的竖向通视条件进行主体倾斜观测时，宜选用下列观测方法

（1）激光铅直仪观测法：应在顶部适当位置安置接收靶，在期垂线下的地面或地板上安置激光铅直仪或激光经纬仪，按一定周期观测，在接收靶上直接读取或量出顶部的水平位移量或位移方向。作业中仪器应严格置平、对中、应旋转180°观测两次取其中数。对超高层建筑，当仪器设在楼体内部时，应考虑大气流的影响。

（2）激光位移计自动记录法：位移计宜安置在建筑底层或地下室地板上，接收装置可设在顶层或需要观测的楼层，激光通道可利用未使用的电梯井或楼梯间隔，测试室宜选在靠近顶部的楼层内。当位移计发射激光时，从测试室的光线示波器上可直接获取位移图像及有关参数，并自动记录成果。

（3）正、倒垂线法：垂线宜选用直径0.6～1.2 mm的不锈钢丝或因瓦线，并采用无缝钢管保护。采用正垂线法时，垂线上端可锚固在通道顶部或所需高度处设置的支点上。采用倒垂线法时，垂线下端可固定在锚块上，上端设浮筒。用来稳定重锤、浮子的邮箱中应装有阻尼液。

（4）吊垂线法：应在顶部或所需高度处的观测点位置上，直接或支出一点悬挂适当重量的垂球，在垂线下的底部固定毫米格网读数板等读数设备，直接读取或量出上部观测点相对底部观测点的水平位移量和位移方向。

4 实例应用

我单位在2009年底承包天津市东丽区新塘组团（一期）还迁住宅B区工程项目，本工程共有21栋楼房，最低楼房层数为8层，最高楼房层数为17层，其他还有公建部分。本工程工作量相当大，质量要求非常严格，是塘沽区重点工程，所以垂直度控制必须严格遵守规范要求。

4.1 外控制网的建立

根据规划局提供的高级控制点K1、K2、K3引测场区控制点B1、B2、B3、B4，由于场区条件的限制，场区控制网适应布设导线网。在场区比较稳定、通视条件比较好的地方，先制作混凝土观测墩，观测墩尺寸为1.2×1.2×0.6 m，埋设于地下的深度为1 m，观测墩顶部埋设200×200×20 mm的不锈钢铁板。混凝土观测墩达到强度后，开始制作场区控制网。先在距离场区最近点，也是3个点的边点K1上架设仪器，后视最远点K3，测量其相对坐标，再测量K2点的坐标，同时做好原始记录，测量出的坐标值与给定的坐标差值符合规范要求。根据测量出的坐标值，引测场区控制点，形成一个环闭合导线，闭合差符合规范要求，最后进行平差。控制网制作完成后，每15天检查一次，或是出现异常情况后，也进行检查，以保证放线的质量。

4.2 楼房的内控制建立

在±0层浇筑完后，开始引测建筑物的内控制点。建筑物的内控制点有的布设三点“一”字形，有的布设四点“十”字形，有的布设四点“丁”字形，有的布设四点“口”字形。内控制点的布设是根据楼房的设计，在通视条件良好、受施工干扰小的地方布设的。根据场区控制网引测建筑物的内控制点，经闭合，符合规范要求，不符合的进行重新测量。

4.3 轴线的竖向传递

每层楼板浇注后将激光铅垂仪安置在首层已做好的控制点上，对中整平后，打开激光束，使仪器发射光束传过楼板预留洞而直射到激光接收板上。激光铅垂仪操作人员转动仪器，激光点在接收板上是点，则上面操作人员直接把接收板的中心放到点上；如果是圆圈，则上面操作接收板人员移动接收板，把接收板中心点与圆圈中点重合，此时固定靶位，用同样方法将其余各点投测到同一施工层上。控制点投测完成后，将全站仪分别置于各点上，检查相邻点间的角度和距离是否符合要求，是否与相对应的±0层控制点角度、距离相等，分析边、角是否匹配，若相匹配证明投测无误，若不相匹配，证明投测有误，应重新投测，直至正确。控制点投测正确后，用全站仪根据控制点施测出各轴线，并弹默线于楼板面上，各层轴线投测方法均相同（详情见轴线竖向投测示意图），每层投测必须都以一层控制点进行。

4.4 建筑物垂直度的外部检查

本工程建筑物垂直度控制的检查采用外控法，施测时将仪器安置在建筑物附近进行竖向垂直度检查，并监控建筑物的垂直走向，见图1。

图1 竖向投测示意图

施工检查要点：

（1）测前要对仪器的轴线关系进行严格的检校，观测时要使水平轴精确水平，以减少竖轴垂直的误差。

（2）轴线的延长桩点要准确，标志要准确、明显，并妥善保护好。应尽量以首层轴线位置为准，直接检查施工层。

（3）取正倒镜向上投测的平均位置，以抵消仪器的视准轴不垂直横轴和横轴不垂直竖轴的误差影响。

4.5 使用的仪器

本工程整个施工期间所使用的仪器：徕卡TS06-2″全站仪1台，拓普康332全站仪1台；徕卡NA2自动安平水准仪2台；苏一光DZJ2S水准仪4台。

5 结束语

施工期间测量人员一定要严格按照规范的规定进行操作，才能把测量的误差控制在规范之内。实践证明，“内控天顶垂准投测法”对当前建筑物的垂直度控制是一个很实用、很简便，又能保证测量精度的一种测量方法。