高耸构筑物垂直度控制施工技术

金 燕，杨文才

(烟台职业学院建筑工程系，山东烟台 264670)

1 工程概况

某万吨固定桥式起重机是目前世界上起重量最大的起重设备，该设备总体高度为118 m，采用高低双梁结构，每根大梁下设两个基座，共有4个基座，基座顶标高分别为104.50 m和74.5 m，地面以下13.8 m，两基座之间的净间距为120 m，基座均为密封式钢筋混凝土筒体结构，筒体壁厚0.6～2.5 m，自地面以上每隔10 m设一层隔板，塔座顶板厚度4 m。起重机混凝土基座设计简图见图1。

2 施工方案分析与流程

图1 混凝土基座设计简图

高耸构筑物轴线位置是施工的定位依据，也是确定构筑物各部分几何关系和尺寸的基础。针对高耸构筑物施工测量任务，首先要保证垂直度的精度，才能保证每一层轴线位置的准确。本工程是万吨固定桥式起重机的塔座，属于高耸构筑物，对垂直度要求格外严格。由于该工程位于空旷的海边，没有竖向参照物，临海作业时常受大风大浪的影响，构筑物高度又较高，控制塔座的垂直度是一大难题。

在研究本工程垂直度控制方案时，就设想能不能使用常用设备，施工人员不用进行特殊培训，在不增加成本的基础上采用一种简单易行、保证精度的垂直度控制施工技术呢?

首先选用的设备应该是常用设备，如激光铅垂仪和激光经纬仪。本工程使用型号为DZJ3－SX的激光铅垂仪进行主轴线竖向传递(内部控制)，使用型号为DJJ2－2的激光经纬仪进行外墙垂直度控制(外部控制)，采取内控与外控相结合，再分段投测，以保证构筑物垂直度。另外筒体结构施工采用电动爬模，在电动爬模施工时，再对塔座的每层进行复核，发现问题及时纠偏。根据分析研究，最后确定采用“内外双控、分段投测、电动爬模纠偏”的施工技术，以保证塔座的轴线和垂直度精度，保证高耸构筑物的工程质量。

本工程采用的垂直度控制施工技术的工艺原理为:根据建筑场地平面控制网，校测建筑物轴线，用垂准线原理采用激光铅垂仪进行竖向轴线投测［1］。通过主轴线先控制各细部，再采用激光经纬仪竖向控制基座外墙垂直度，激光经纬仪发光扫出一竖直平面，在上层施工中可用接收靶套在塔尺上接收激光点，采取多点接收检查结果，发现偏差及时调整。测量控制施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程图

3 施工操作要点［2－5］

3.1 布设控制网

以规划局提供的建筑物的角点坐标为基线，用激光经纬仪将控制轴线引至建筑物外固定位置，做好标志和保护，作为地下结构施工测量和地上结构垂直度控制的首级控制点。地下结构测量采用激光经纬仪测设，待地下结构完成后，通过首级控制点将轴线定位到基础顶面混凝土中预埋的钢板上，这样便于留孔和进行上投传递。选择四个控制点，均离轴线500 mm，组成矩形控制网，矩形四边为控制轴线，分别为控1、控2、控3、控4，分别与室外相应轴线平行(见图3)，做为内控引测的依据。

图3 轴线控制图

3.2 预埋竖向投测用钢板

用激光经纬仪配合钢尺(也可用全站仪)测量出四个控制点的位置，在其部位预埋尺寸为200 mm×200 mm×10 mm的钢板，使四个控制点在钢板的中心。

3.3 建立控制网

待基础混凝土强度满足要求后，在钢板上初步标定出四个控制点位置，再用30 m普通钢尺加10 kg拉力悬空丈量，并加温度、尺长、高差三项改正，对矩形控制网边长进行校核调整，量边精度要求不低于1/10000，四个直角用激光经纬仪测回法校核调整，精度不低于±20″。最后，在调整后的钢板上的控制点部位刻十字线，刻线交点直径为0.5 mm，得I、II、III、IV四个控制点，形成矩形控制网，可作为主体施工全过程垂直度控制的依据和施工放样的依据。

3.4 留设传递孔

以上各层楼面浇灌混凝土时，在对应于这四个控制点位置处，均预留250mm×250mm垂线传递孔，并在留孔处四周砌设200 mm高阻水圈(可砌砖)，平时孔洞处须盖好盖板，以保安全。

3.5 竖向投测

投测要点如下:

1)在首层I、II、III、IV四个轴线控制点上分别安置激光铅垂仪，利用激光器下部激光束进行对中，通过调节基座整平螺旋，使管水准器气泡严格居中。每次投测时，应将激光经纬仪仔细对中，严格整平。

2)在上层施工楼面预留孔处放置接受靶。

3)接通激光电源，启动激光器发射铅直激光束，与此同时，在所测设层的楼板预留孔洞上，放置绘有坐标格网的接受靶标，激光铅锤仪发出的激光束在靶上形成一个小圆形光斑，通过调整发射器的焦距，使靶标上形成的激光光斑达到最小。

4)为清除激光经纬仪本身的缺陷对测量精度的影响，投测后，将仪器在水平方向作3600回转，这时在靶标上出现光斑移动的圆形轨迹。

5)移动接受靶，使靶心与红色光斑重合，固定接受靶，并在预留孔四周作出标记，此时，靶心位置即为轴线控制点在该楼面上的投测点。

3.6 上层施工层水平轴线引测

根据激光铅垂仪投测上来的轴线引测施工层各轴线。每层墙体按要求的垂直度进行调整，支模前尚应放出模板边线，并在每层设置两条水平线，控制地面和楼面平整度。

3.7 分段投测

为提高工效，防止误差积累，缩短投影测程，同时考虑到仪器性能的稳定性和施工环境(如风力、温度等)的影响，采取分段控制、分段投点的方式。借鉴其他工程以竖向每60～120 m为一段分段投测，本工程为了提高精度，测程距离缩短，以20～50 m为一段，把基座竖向分成若干段，当一段测量完毕，将此段首层四个控制点的点位精确投至上一段的起始楼层，并进行矩形控制网的检测和校正，确认控制点准确无误后，重新埋点。这相当于将下段首层的矩形控制网垂直提升至此段的首层，作为上段各层的测量依据。

3.8 检查外墙垂直度

首先在地面上离外墙外侧500 mm处弹出轴线的垂直线作为控制线，每一施工层混凝土浇筑完毕，模板拆除后，将激光经纬仪架设在此线上，发光扫出一竖直平面，在上层施工中可用接收靶套在塔尺上接收激光，根据提示前后移动塔尺，采用多点接收检查结果，发现偏差及时调整。使用激光经纬仪控制筒体外墙垂直度，可以在激光发射面上检查各个点，根据测量结果对筒体外墙垂直度及时纠偏，这比使用吊线坠面广而且准确，能够保证外墙垂直度的精度。激光经纬仪竖向控制示意见图4。

3.9 电动爬模纠偏

本工程采用电动爬模施工技术施工基座的主体结构，当筒壁施工时，利用电动爬模对结构的垂直度再进行复核及纠偏，进一步保证工程竖向的垂直度，保证工程质量。

3.10 掌握监控时间

图4 激光经纬仪竖向控制示意图

每段混凝土工程施工完毕后，在第二天早晨8∶00至9∶00间大气密度相对稳定时，利用激光经纬仪对塔身垂直度进行监控，以便调整塔身混凝土施工，应避免在温度变化剧烈时段进行测试，同时随时观测混凝土质量，及时对混凝土配比进行调整。

4 工程应用效果

本工程混凝土基座施工中，采用“内外双控、分段投测、电动爬模纠偏”的施工技术，利用激光铅垂仪进行主轴线竖向传递(内控)、利用激光经纬仪进行外墙垂直度控制(外控)，内控与外控相结合，分段投测，保证构筑物垂直度，并结合电动爬模技术灵活纠偏，保证了筒体结构的轴线和垂直度精度，单基座实测垂直度误差达到万分之三，两基

座间轴线间距误差2 cm，均满足设计及施工规范要求，取得了良好的效果。

5 结语

本工程采用的“内外双控、分段投测、电动爬模纠偏”的施工技术，取得了良好的应用效果，对类似工程有借鉴意义，现经验总结如下:

1)内外双控。内部采用激光铅垂仪进行主轴线的竖向传递，外部采用激光经纬仪进行外墙垂直度的控制，互相补充，对比检验，保证垂直度的精度。在测量控制时不影响正常施工，可靠性高、可操作性强，保证施工进度。

2)分段投测。竖向以20～50 m一段为宜，分段投测，缩短测程，有效地降低风力、温度对工程竖向垂直度的影响，提高施测精度。

3)电动爬模纠偏。充分利用电动爬模设备，在爬模提升过程中，对筒体的垂直度再进行复核及纠偏，进一步提高精度，保证工程质量。

［1］ 孙立举，孙明龙，王丽霞.烟台来福士2万吨固定桥式起重机成套施工技术［C］.第十七届华东六省一市建筑施工技术交流会论文集，2008.

［2］ 赵少华，谷维秀.浅谈超高层建筑垂直度控制施工技术［J］.山西建筑，2001，27(2):70－71.

［3］ 方忠明，汤管洲，张国庆，王红娟.高层建筑垂直度控制技术［J］.浙江建筑，2006，23(1):59－60.

［4］ 周青，黄张裕.高层建筑垂直度监测技术探讨及应用［J］.测绘通报，2003，(10):33－34，60.

［5］ 孙林元，于旺.高层建筑垂直度控制［J］.科学之友，2011，(06):35－36，38.