高层建筑“精密水准+全站仪天顶测距法”高程竖向传递技术研究

高层建筑“精密水准+全站仪天顶测距法”高程竖向传递技术研究摘要：目前，高层建筑普遍涉及到钢结构、机电消防、幕墙等安装工序施工，与其他普通建筑相比，高层建筑的施工难度更大、施工标准更加严苛，为使高层建筑的施工质量得到保障，其施工精度质量控制尤为重要，而高层建筑精密工程测量是确保施工质量精度的前提保障。传统高程传递采用钢尺引测悬挂结合水准进行，传统方法已不能满足精度需求，传统引测方法带来的误差会随着楼层的增加而加大，高程精度控制难度加大，可采用全站仪天顶测距法结合精密水准仪实现快速、准确的测定高层建筑楼层标高，从保证高层建筑高程传递的精确度、严密性。关键词：高程精密水准天顶测距竖向传递一、前言社会经济的发展刺激了工程建筑行业的发展，城市中出现越来越多的高层建筑，为使高层建筑的施工质量得到保障，其施工精度质量控制尤为重要，而高层建筑精密工程测量是确保施工质量精度的前提保障。超高层建筑的施工难度是一般建筑工程无法比拟的，其施工测量难度较大，属于精密工程测量范畴[1]。高层建筑高程竖向传递引测是业主、施工企业关注的焦点，在高层建筑高程基准竖向传递过程时，采用的传统水准仪+悬挂钢尺引测法，高精度高程基准地面传递多以水准测量为主[2]水准仪测量高程传递的原理也就决定了其不能运用于高层建筑高程基准的竖向引测中，水准结合钢尺引测高程时，由于钢尺受环境温度变化、拉力变化以及钢尺本身的特性等因素会产生高程误差累积，造成工程面施工实际放样高程与理论设计高程会存在一定的偏差，本文提出精密水准+全站仪天顶测距组合使用进行高层建筑竖向引测高程方法。二、传统悬挂钢尺引测法1、常规水准测量是迄今最常用和精度最高的一种测量方法，但光学水准仪在标高传递中相对而言劳动强度大，作业时间长，精密数字水准仪在一定程度上克服了光学水准仪的缺点，提高了工作效率，但作业线路是无法改变的，常规的水准测量不适应于高陡的高程传递，因而建筑物的竖向传递高程无法胜任。2、悬挂钢尺引测法是用钢尺代替水准测量中的水准尺，以达到引测高层的目的，由于操作简单，悬挂钢尺引测法受到许多工地青睐．但是该方法受外界环境制约较多（例如风、拉力和温度对尺长的影响等），通常只适用于高差为50m范围内的高程传递，而楼房的高度越高，外界环境越不容易进行控制，精度则愈难以保持，如果作分段测量不仅会积累误差，且实测也比较困难。3、目前，高层建筑标高传递的方法有钢尺直接测量法、全站仪天顶测距法。对于高层建筑应该采用全站仪天顶测距法进行高程的竖向传递，原因如下：1）使用钢尺直接测量法和悬吊钢尺法，受到钢尺长度的限制，由于建筑高度超过一整尺长，需要分多段接力向上传递，造成误差的积累，另外分段传递需要人员多，而且效率低；2）由于钢尺受外界影响始终在振动，给读数造成了影响；3）利用钢尺传递时，钢尺一边需加拉力计，一边需加重锤，为防止重锤的晃动，需将重锤泡在阻尼液中，分段传递时，需要专人配合携带阻尼液，重量大施工现场携带不方便、较难实现严格管控；4）上下传递楼层高差大、温度变化较大，难以准确进行温度改正，风力和拉力对测量结果也能造成一定的影响[3]，因此利用传统的水准测量人力物力需要大，效率低，误差大。5）施工层的标高传递，宜采用悬挂钢尺代替水准尺的水准测量方法进行，并应对钢尺读数进行温度、尺长和拉力改正。6）传递点的数目，应根据建筑物的大小和高度确定。规模较大的工业建筑或高层民用建筑，宜从3处分别向上传递。7）传递的标高较差小于3mm时，可取其平均值作为施工层的标高基准，否则，应重新传递。8）在目前超高建筑标高传递过程中，应使用Ⅰ级钢尺采用悬吊钢尺法。9）依据首层标高控制点，悬吊检定合格的钢尺，钢尺应使用标准拉力，并进行尺长和温度改正。10）每次至少传递三个点，并相互校对。11）现场必须实测出当时环境的大气温度、构件温度、钢尺温度。图2.1-1

悬挂钢尺示意图图2.1-2

悬挂钢尺引测法lt=l+△l+α*l(t-t0)lt-----钢尺在温度t时的实际长度；l-----钢尺出厂名义标定长度；△l-----钢尺改正数；α-----钢尺的膨胀系数，约1.2*10-5；t-----钢尺使用时的温度；每次测量均应从基准点传递，不得使用下一层的标高点，传递上来以后，应和下一层标高点进行比对。三、精密水准+全站仪天顶测距法1、全站仪最常见的功能是用来测角、测距离、测高差，其光电测距功能精度高、操作便捷，即以测距来测量被测目标上下之间的高差[4]，从而实现楼层间的高程传递。图3.2-1全站仪传递高程原理示意设上部点为Q，下部点为P，两点高程分别为HQ和HP，di为所测距离；i为仪器高度,两点间高差即为全站仪所测的竖直距离di与仪器高度之和，即P和Q点的高差为[5]HQ—HP=di+i；2、如果沿用传统测量方法，不仅影响测量精度仪器的高度，也直接影响了高程传递的精度，在传统的距离测量中，一般是用卷尺直接量取仪器的高度，这样肯定达不到需要的精度，为此，在实际测量中需要找到一种方法来提升仪器高度的精度。本文采用全站仪天顶测距引测法，将水准仪的水平视线法引用到全站仪上来，通过全站仪望远镜水平读取水准尺上对数来确定其水平视线高即仪器的高度，如图3.2-2所示，全站仪高程传递的具体步骤为：1）在投测点安置全站仪，置平望远镜（竖直角为零），读取底部同首层50线对齐的水准尺读数a1，仪器高即为i=a1+50cm。2）将全站仪望远镜垂直（竖直角设置为90°），将一块制作好的40cm*40cm的钢板中间贴上反射片，放置在第i层的垂准孔上，通过弯管目镜使反射片中心对准测距光线，测得距离为di；3）在第i层用水准仪通过高程放样定出第i层50线。图3.2-2全站仪天顶测距法传递高程图3.2-3弯管目镜观测反射片中心四、结语全站仪高程传递利用了全站仪高精度的测距功能，符合《高层建筑混凝土结构技术规程》中施工测量高程传递标准，能够高精度、高效地完成高程传递的要求，适用于高层建筑，是高程传递中的一种高精度方法，可以在高层建筑测量中推广应用。全站仪天顶距法主要依赖于全站仪的光电测距精度，随着全站仪测量精度提高[6]，该方法将得到更广泛的应用，而且不受场地的限制，操作更为方便。五、参考文献[1]王天应.超高层建筑高程控制网建立和高程竖向传递技术研究[J].工程勘察,2019,47(04):45-48+69.[2]胡文雄.高层建筑物施工高程基准的竖向传递方法比较[J].测绘工程,2013,22(04):62-64.DOI:10.19349/ki.issn1006-7949.2013.04.018.[3]王岩.岳建平.马保卫,陈铁鑫.三种高程传递方法的精度分析[J].北京测绘,2005(01):20-24.DOI:10.19580/ki.1007-3000.2005.01.007.[4]邱冬冬.高