超大面积幕墙工程测量放线施工技术*

李 强，余 讯，杨世潮，钟绍柱，周婷钰

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.富阳林业水利局，浙江 杭州 311400)

0 引言

我国建筑幕墙技术的使用和发展已近10年，发展迅猛，应用也非常广泛[1-3]。但建筑幕墙的施工范围广、工序多，导致施工进展困难。国内许多学者针对此类问题进行相关研究。例如，王义鸣等[4]以SKYWAY酒店工程项目为背景，介绍了超高层幕墙安装要点；还向州等[5]基于杭州市某广场工程幕墙建设中的施工难点，介绍其施工技术要点；唐际宇等[6]以南宁吴圩国际机场新航站楼进港大厅幕墙为依托，对三维曲面单向双索玻璃幕墙进行研究，阐述其安装过程；顼晋源等[7]对天津某幕墙工程进行研究，分析其双环形轨道吊装关键技术等。

1 工程概况

北支江水上运动中心项目用地面积80 757m2，总建筑面积64 092.736m2，采用钻孔灌注桩基础(后注浆)，上部结构为框架结构，其中大跨度部分采用型钢混凝土结构。幕墙结构中的面板主要采用钢化中空玻璃、夹胶玻璃及搪瓷钢板，支撑体系采用钢材和铝合金材料作为龙骨。该运动中心幕墙面积总计约40 000m2，幕墙高度最高约22.8m，檐口铝板幕墙高度>23m，施工中危险性强、难度大。例如，在檐口处金属材质造型及外立面幕墙转角处双曲面幕墙受土建结构误差影响很大，幕墙材料加工数量多、安装难度大等。北支江水上运动中心整体效果如图1所示。

图1 北支江水上运动中心整体效果

2 测量设备

为提高和保证安装精度，在控制网建立及放线阶段，主要利用精密水准仪、高精度自动导向全站仪和垂直仪等，另外还配备其他专用测量仪器和设备(如辅助测点转换装置、强制归心装置等)。所用仪器和设备均在年检有效期内，在使用过程中始终处于良好工作状态。主要仪器及设备配置如表1所示。

表1 仪器及设备配置

3 测量放线

3.1 重难点分析

北支江水上运动中心屋顶为自由曲面，放线难度较大，需结合现场结构及三维模型图进行空间定位复核。幕墙施工前，需事先全面测量已完成的钢结构，这些钢结构体形决定了所有测点均在三维空间内。因此，为保证测量精度，所有控制点均需复核2～3次，并且控制测点相互间能闭合，并与钢结构模型进行比对。

1)检测主体钢结构误差 幕墙工程正式施工前，首先需对完工的主体钢结构误差进行检测。

2)凹陷区、过渡区放线难 钢支座均在椭弧形主体结构上，主、次指廊高约18m，主体均为空间钢结构，放线困难。另外，凹陷区、过渡区全部为空间结构，准确放线困难。

3)屋面搪瓷钢板安装定位放线难 搪瓷钢板及钢结构幕墙部分的主要支撑结构为钢结构，钢结构拼装、焊接工程量较大。

4)支座定位 所有钢立柱底部落在结构上，顶部支座滑动铰接，顶点定位难度大，需在此时将钢结构三维误差基本消除，支座施工完成后，需对支座整体复核1次；钢支座数量多，空间定位工作量大。

5)骨架放样 ①钢结构幕墙钢柱、搪瓷钢板钢龙骨有空间角度，加工、放样工作量大；凹陷区、过渡区骨架放样全部为空间扭曲结构，放样难度大。②檐口处金属材质装饰等为不规则造型，对结构精度要求高，同时，对幕墙材料、安装工艺要求高，需将误差控制在非常小的范围，安装困难，对劳务操作人员技术水平要求高。

3.2 测量放线关键步骤

3.2.1室外控制网布设

为保证室内和室外控制点坐标系统的一致性，需统一对导线进行平差，并将室外控制网和室内控制点进行联测。在条件允许的情况下，可采取强制对中归心的措施，以减少对中误差。

3.2.2室内施工平面控制网布设

1)复核总承包控制线 进入工地放线前，由总承包方移交控制线和标高，经检查确认后方可开始下一道工序施工。根据总承包提供的控制线，布置幕墙施工控制网，使之满足幕墙施工要求，幕墙控制网定期与总承包控制网联测。

2)控制网布设 幕墙控制网如图2所示。

图2 幕墙控制网示意

3)内控点投测 首先需将待测量孔部位清理干净，然后架设激光铅垂仪在该层基准点上。可事先将基准点一次性准确投至各标准控制楼层，可保证轴线竖向的准确传递。为提高投测精度，需反复对激光铅垂仪进行整平及对中调节。待确定认可后，再将激光接收靶放置于楼面上进行定点，然后利用墨斗弹成十字形状，该十字的交点即为基准点。室内控制点投测如图3所示。

图3 室内控制点投测示意

室内控制点或轴线控制点在竖直方向上进行投测的操作方法如下。

1)通过不断调焦，最终使落在作业层激光接收靶上的激光点束处于最小、最清晰状态。该激光接收靶由300mm×300mm×5mm有机玻璃制作而成，在其上面画满了不同半径的同心圆及正交的坐标线。

2)不断沿顺时针方向转动望远镜检查激光束误差轨迹。如发现激光束误差轨迹处于允许限差内，则此时轨迹圆心即为所投轴线点。

3)通过不断变换激光接收靶位置，使激光接收靶圆心位置与轨迹圆心重合，随即将激光接收靶固定。所有轴线控制点投测至所有楼层后，需对控制轴线角度和距离等进行校核，并利用闭合导线进行测量，直至测量结果满足相关规范和设计要求才允许进行下一道工序施工。

4)考虑到本工程幕墙施工特点，从放置预埋件起就要求精确控制，而埋设预埋件时，楼板尚未浇筑完成，仪器不能稳定地架设在楼板上，故内控点应投递在特制刚架上，保持内控点投测的精确与仪器架设的稳定，才能进行幕墙预埋件测量定位作业。

3.2.3高程控制测量

1)为保证建筑幕墙施工的精度要求，需在工程场区内建立高程控制网。该控制网主要根据工程场区水准基点(至少应提供3个)或基准线建立。可利用0.3mm/km精度的水准仪采取往返测方式对水准基点复测，待复测结果满足规范要求后，再测设1条附合水准路线，或沿用总承包单位高程控制网并联测工程场区的平面控制点，测量结果可作为保证施工竖直方向精度要求和控制的依据。对于在工程场区内建立的高程控制网，要求不低于三等水准的精度。幕墙施工是在结构施工之后，因此，幕墙高程控制必须与土建单位联测，统一调整误差，保证幕墙与土建结构单位标高统一，避免出现误差。

2)根据结构图，计算出结构标高1.000m的数据，在各层高度立柱或剪力墙的同一位置弹出结构标高1.000m线，分别用红油漆记录。对精度有以下要求：楼层与楼层间为±3mm，总标高为±30mm，且必须对标高测量中产生的误差合理分配，直至满足规范要求。

3)幕墙标高沿竖向传递的允许偏差如表2所示。

表2 幕墙标高沿竖向传递的允许偏差

4 幕墙测点布设和测量方案

4.1 测点布设

布设测点时，上层和下层钢线每2层设置1个固定支点，水平钢线每10m设置1个固定支点。同时，利用水准仪保证进出位线与中心线的放线相同，每层楼利用水准仪进行检测，相邻支座水平误差应符合设计相关标准，以满足幕墙正常工程施工所需要的三维空间调整功能。本标段主体结构平面布置近似十字形，依实地情形，测区控制点布设如下。

1)以主、次指廊轴线交点为中心，以大致正北方向为起点，在8个方位逆时针依次布置8个点，构成外环闭合导线控制网，导线点尽可能远离主体钢结构，以减小测量仰角并尽可能地全面观察屋顶(见图4)。

2)凹陷天窗及其他凹陷区 在其下方布设小导线闭合环线，并与外环导线联测(如导线点1，2，3，4，5)。利用对向观测法进行观测，以补充外环导线观测不到之处。

4.2 测量方案

结合本工程单元式拼装工序，施测时，先全面量测主体钢结构节点中心在钢结构表面上的法线投影点，然后得到其三维坐标，为拼装单元的设计和计算提供相关数据，同时也为后续工序单元钢结构与主体钢结构连接时的连接点进行定位。测得的数据须与钢结构节点在钢结构表面模拟数据进行对比，其误差在允许范围内方可使用。

1)为保证测量数据的可靠性，必须在不同控制测站点对同一结构点进行复测，再置于第3个测站点进行复核(见图5)。

图5 测点复测示意

2)当拼装单元加工完成就位时，对拼装单元与钢结构连接处各连接点间的距离进行严格检查，务必使其与焊在主体钢结构上的连接件严格对应，吊装时全站仪全程配合和引导，及时调整并校正拼装单元平面位置及高度(见图6)。

图6 拼装单元与钢结构连接测量示意

3)局部吊顶难以直接观测的地方，采用地面放样平面位置并结合高程法，如图7所示。

图7 测量示意

4.3 测量控制要求

1)测量过程中提供的各项数据必须真实准确，不得虚编伪造原始数据。

2)测量的全过程必须如实记录各项数据。

3)测量误差必须控制在一定范围内，允许偏差规定为：测量控制点为±3mm，水平度为±3mm；安装控制点为±3mm，垂直度、水平度为±5mm，相邻2块玻璃高低偏差为±1mm。

4)控制测量必须与各专业分包单位尤其是总承包单位的控制网进行联测，保证幕墙施工控制网与其他施工控制网统一，及时与各单位沟通，统一调整误差。

5 支座定位与骨架放样

5.1 支座定位

水上运动中心幕墙构件在工厂加工完成，运输至施工现场进行拼装，整体采用履带式起重机吊装。为精确进行支座定位，需在支座定位前后多次用全站仪校核支座定位精度。

5.2 骨架放样

为减少高空作业、提高工效、确保质量、缩短高空作业时间，将大量需在屋面、立面的高空拼装焊接工作在加工厂完成，然后运输至施工现场加工场拼装。因此，骨架放样分为公司加工厂骨架放样、施工现场加工场骨架放样。

6 结语

大型建筑幕墙工程结构较复杂、技术难度大，给施工带来不少困难。本工程具有工程量大、类型多样、结构外形复杂、交叉作业多等特点，且项目施工过程中应用了多项新技术。其中，又以工程测量放线、支座定位、骨架和面板放样等为较突出的重点和难点。通过对其仔细分析后提出了相应的测量放线施工方案，使施工顺利、如期进行，并形成了一套针对大型建筑幕墙工程测量放线施工关键技术的解决方案。