超高层测量施工专项方案.docx
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超高层测量施工专项方案
施工测量方案
本工程是超高层钢结构建筑物，地上89层，高432米，基坑深度22.35m。
工程施工测量工作的难点是控制基点稳定性的监测及主楼垂直度控制测量；施工测量的主要任务是大量的钢结构安装校正测量。
一.1.1.测量仪器及软件
为保证建筑物的垂直度控制测量及高精度钢结构安装施工测量的要求，我公司测量仪器拟采用全站仪、激光铅直仪、经纬仪、自动安平水准仪，GPS接收机等设备，测量人员之间的通信采用对讲机。
主要仪器设备的数量、性能如下表所示：
设备名称
厂家
规格型号
数量
精度
用途
全站仪
瑞士徕卡
TC-702
5套
角度测量精度2″
距离测量精度
（2mm±2ppm）
测量距离、角度、点的三维坐标
GPS接收机
瑞士徕卡
GX1230
2台
平面3mm±.5ppm
高程6mm±.5ppm
测量距离、点的三维坐标
自动安平水准仪
日本宾得
AL-300
2台
±2mm/km;±1mm/km（加测微器）
高精度的高程测量、沉降观测
水准仪
上海索佳
C32II
2台
±3mm/km
一般高程测量
激光铅垂仪
WILD-ZL
2台
1/200000
平面点竖向传递
经纬仪
苏光
J2
4台
2″
角度测量、投线
钢卷尺
30m或50m
4把
铟钢水准尺
2m
1对
高精度高程测量
对讲机
摩托罗拉
3公里
4对
通信联络
控制测量的平差软件采用南方测绘公司的“平差易”进行；另外，我公司还依据多年的钢结构工程的施工经验，自行开发一套钢结构施工测量系统，通过数据线连接，在便携机与全站仪之间建立实时通讯，扩展全站仪的功能。
该系统在钢结构构件安装时，能快速测量钢构件的现状实际坐标与理论坐标值的差值，及时提供给钢构件安装校正人员，作为校正的依据，从而提高校正精度和速度，加快施工进度。
一.1.2.测量人员组织
本工程测量人员配备八名，一名测量负责人，三名测量工程师，四名测量工；测量负责人负责整个工程测量方案的制定、实施及测量技术复核工作；测量工程师在测量负责人的指导下，完成整个工程施测任务。
一.1.3.施工测量的基本要求
（1）施工控制测量的基本要求
根据国家标准GB50026—93《工程测量规范》的规定，建筑物施工控制网满足国家一级导线的要求，边长相对中误差l／30000，对应的测角中误差为±5秒；高程控制应满足国家二等水准的精度要求，闭合差≤±4SQRT（L）
mm（L为附合或闭合线的长度单位为km）。
（2）本工程施工质量验收的基本要求
由于我公司已经依据多年施工高层钢结构的经验编制我公司的《钢结构工程施工技术标准》，因此本工程的施工质量验收按我公司的标准进行。
下表是我公司标准与国家标准GB50300—2001《钢结构工程施工质量验收规范》的比较。
名称
我公司标准允许偏差
国家验收规范允许偏差
主体结构的整体垂直度
（H/2500+10.0）
不大于50.0mm
（H/2500+10.0）
不大于50.0mm
主体结构的整体平面弯曲
L/1500,且不应大于25.0mm
L/1500,且不应大于25.0mm
主体结构的总高度（e）
-H/1000≤e≤H/1000
且|e|≤30mm
-H/1000≤e≤H/1000
且|e|≤50mm
建筑物定位轴线
L/2000,且不应大于3mm
L/2000,且不应大于3mm
单节柱的垂直度
h/1000,且不应大于10.0mm
h/1000,且不应大于10.0mm
一.1.4.基准控制点的复测
测量人员进驻现场后，我公司将组织人员与前期施工单位、监理、雇主四方办理场区平面、高程控制点的交接手续后，立即对以上控制点的测量成果进行复测。
平面控制基准点的测量复核采用TC-702全站仪，按照现场平面控制基准点的布设情况，采用坐标法对平面控制点进行复测检查。
高程控制基准点的测量复核采用AL-300自动安平水准仪，用附合或闭合水准复测现场高程控制点，复测按国家二等水准测量的要求进行。
经过复测，如发现上述测量基准误差超过规范要求时，应向监理工程师提交一份注明误差和修正后的成果表。
在监理工程师确定后，方可进行下一步的施工测量。
一.1.5.
建筑物坐标系的建立
本工程主楼、两座裙楼轴线关系相互平行，轴线关系简单，因此本工程建筑物坐标系只需要建立一个，具体如下：
轴线PSS轴为建筑物坐标系的B轴，其A坐标为100.000m；轴线C1轴为建筑物坐标系的A轴，其B坐标为500.000m。
建筑物的轴线起始坐标设计相差400.000m，是为了更好地区分A、B两坐标，以免工作时出差错。
一.1.6.场区平面及高程控制网的建立
本工程特点是首层面积大，主体结构高，钢结构安装测量精度要求高，施工工期较紧。
施工控制网在布置时必须充分考虑施工顺序、施工分段和定位放线的精度及放线方便，才能充分发挥施工控制网的作用，保证施工的顺利进行。
为保证定位精度，按工期进度要求做好定位放线，平面控制网分两级进行布设，首级控制网将作为以后整个工程施工的基准点，数量较少，布网形式采用边角网；二级控制点是工作基点，测设成轴线控制线的形式，两点的连线与轴线平行。
（1）首级平面控制网的建立（若经复测，前期施工方建立的施工控制网满足我公司施工的需要，可不进行此项工作）
场区首级平面控制的测设方法如下：
雇主提供的平面基准点作为整个施工平面控制
网的起算依据，首级控制点的点位选择必须在安全牢固的地点，远离基坑变形区域，具体的控制点平面布置详见：
首级控制网平面布置图。
控制网的测量采用边角网进行，测距采用全站仪对向观测，对于个别不通视的点可采用GPS接收器进行；测角采用全站仪观测4测回，平差采用南方测绘平差软件进行。
依据平差结果，对最弱点适当增加连接测量，再次平差，直到结果合格为此。
（2）二级平面控制网测设
由于工程规模大，施工过程复杂，因此二级平面控制点（工作基点）的建立需要分区段施测，主要分为主楼区（见：
主楼平面控制点布置图）、裙楼区（见：
裙楼平面控制点布置图）两区段。
由于我公司进场时主楼的底板已经完成，主楼区的平面控制点可以直接布设在基底上，作为整个塔楼的垂直度控制的依据，塔楼的垂直度控制全部采用内控法进行；裙楼区由于地上层数较少，综合考虑全部采用外控法较为有利。
二级平面控制点的测设法如下：
依据本工程首级控制点及建筑物的施工图，在充分考虑施工顺序、定位放线的精度及放线方便的情况下，确定每区段控制网布设，确保每一施工段内至少有一个十字控制线。
先计算控制线的坐标，用全站仪把各控制线的点放样到实地上，找出各点的位置，然后埋设好各个控制点；再次用全站仪依次放样各点，测量并解算各点坐标，与理论值进行比较并进行实地改正；若差值小于2mm，则在钢板上标记永久标志，若差值大于2mm，则需要再次重新测量改正，直到合格为此。
经过复核并经业主、监理验收合格后，作为施工测量的工作基点。
（3）高程控制网的测设
为方便全站仪的使用，高程控制点布置在首级（二级）平面控制点上，组成一个闭
合水准网，点位制作好后按国家二等水准测量的要求进行观测，用AL-300自动安平水准仪加测微器进行往返测量，经过平差计算，精度符合要求后，向监理工程师报审，并保存好测量成果。
控制点的埋设如图示：
要求控制点的埋深大于北京地区的最大冻土深度（800mm）。
各控制点埋设后必须对其进行严格保护，在控制点周围砌净空1500（长）×1500（宽）×500mm（高）砖墙，外侧用四根钢管作成护栏，钢管表面刷红白相间的油漆，防止施工机械和人员损坏。
（4）施工期间必须定期对控制点进行监测，确保数据的准确性，监测采用GPS全球卫星定位系统进行，GPS组能快速得到控制点1、2、3的几何形状，通过与理论值进行比较，从而得分析控制点是否稳定，其工作原理如下图所示。
一.1.7.柱基地脚螺栓的定位测量
钢柱地脚螺栓的定位关系到以后钢柱、钢梁的装配，其定位的好坏是以后测量工作能否顺利进行的先决条件。
测量的重点工作是不断复核地脚螺栓的位置，确保地脚螺栓预埋不出偏差。
以前面建立的测量控制点或起算点为定位测量依据，采用全站仪用归化化放样出各条轴线。
以放样的轴线作为柱基地脚螺栓的定位测量依据，采用“十”字放样法，确定出“十”字的四个点，并由该四点确定柱基的中心线。
在螺栓安装固定后，用全站仪测量出每个螺栓的平面位置，与理论值进行比较，差值较大者应进行调整，复查合格后，方可进行下一道工序施工。
由于地脚螺栓预埋要求比较高，因此采用套模控制法控制每组地脚螺栓裙相互之间的距离，并用支架固定，控制地脚螺栓裙整体变形。
一.1.8.主楼平面工作基点的设置、传递和施工层平面控制点的竖向传递
（1）主楼平面工作基点的设置、传递
超高层钢结构的主体变形受日照、风力、结构自振等因素影响大，为保证高层施工测量精度，本工程采用增加塔楼平面测量工作基点的方法，减少激光铅垂仪一次传递的高度。
上下两组工作基点的高度差小于100m,本工程拟设置四组平面工作基点，分别设置在地下二层（标高-12.5m）、二十层（标高85.05m）、四十层（标高175.95m）、六十层（标高262.3m）。
平面工作基点的向上传递采用GPS全球卫星定位系统进行，为避免日照的影响，此项工作可以在风力较小的晚上进行，利用接收机长时间对同一平面点的观测数据，得出一串该点的三维信息数据链，绘出该点运动轨迹图，通过计算机分析处理，得出该点的静态坐标，从而把风力、结构自振等因素的影响减小。
（2）用激光铅垂仪将平面工作基点传递到施工作业层
轴线是高层钢结构安装的生命线，轴线放样精度的高低将直接影响钢柱安装的整体垂直度及构件安装速度。
根据规范的要求，应从平面工作基点传递到施工层，不得使用下一节楼层的定位轴线。
高层结构竖向传递的仪器采用激光铅垂仪。
在施工层的预留孔处水平固定一块有机玻璃板做成的光靶，在平面工作基点上架设激光铅垂仪，慢慢旋转铅垂仪一圈（0°、90°、180°、270°、360°），便在接收光靶上得到一个激光圆，圆心即为该控制点的传递点。
传递过程如图所示。
所有控制点传递完成后，则形成该施工层轴线控制网。
由于日光照射不均匀，高层钢结构会生产较大的垂直度变化，为了减少日光对水平控制点传递的影响，向上传递控制点的作业时间应选择阴天或日出前进
（3）测量传递点之间的距离与理论值比较
对传递到施工层的控制点组成的控制网进行角度、距离测量。
距离用全站仪进行对向观测，与理论值之差△S不宜超过6mm；角度观测用J2级仪器测量需四测回，必须满足《工程测量规范》对四等网测角的规定：
角度与理论值之差|△β|应小于0.0025ρ×S3/S1•S2（式中：
S3为两目标点之间的距离，S1、S2为测站点到两目标点之间的距离，以米为单位）。
若角度偏差△β和距离偏差△S超出规范要求，则必须重新竖向投测平面控制点。
只有当△β、△S符合要求后，方可进行平差。
（4）自由网平差
由于投点存在误差，因此测量的角度和边长与已知值存在一定的差异，需进行平差处理，以提高控制点的精度。
由于每个点都可能存在投点误差，平差时无起始数据，因此采用秩亏自由网平差（由软件完成）。
坐标近似值采取底层控制点的已知坐标，在自由网平差时保持了这些点的重心坐标保持不变。
实际平差时获得的各点精度均较高，从而保障了施工测量放样的精度，以此作为本楼层细部平面放线的依据。
（5）归化改正后放样出轴线网
若使用全站仪进行细部轴线放样，利用上面平差后的控制点坐标，用极坐标法放样即可，无需先对控制点进行归化改正；若用经纬仪和钢卷尺放样轴线，则应先对控制点进行归化改正，然后以归化后的控制点作为平面测量的依据，钢卷尺测距时，应在钢尺的自由端施加标准拉力，且需进行温度尺长改正。
一.1.9.裙房结构的施工测量
平面控制网建立后，就可以利用控制线进行放线，每次放线前都应提前计算并复核所有放线数据。
因为施工是分段进行的,施工放线也应该分段进行,放线时用经纬仪把该
段区域内的十字控制线投设到垫层或搂层面上。
每条控制线分别投设两点,每点都必须用正倒镜分别投设两点,并取这两点的中点作为最后的结果，每一个点的定位都必须复核正确无误后，方可进行下一道工序。
当一个施工段的两条垂直相交的十字控制线都在垫层或楼面上实地投设完成后,该施工段的柱、墙、梁、板的位置都可以依据此十字控制线进行。
一.1.10.标高的向上传递及控制线放样
标高的传递采用挂钢尺法，在施测的过程中必须施加标准拉力，且应进行温度尺长改正。
另一种方法是在底层的一个平面控制点上架设好全站仪，先精确测定仪器横轴的标高，在仪器的正上方设置棱镜或反射片，然后转动全站仪望远镜到垂直状态，测量两点间的距离，通过计算求得棱镜标高，再把棱镜高和传递到钢柱上。
标高向上传递均应单独进行两次，两次测量较差△H不宜大于7mm,取平均值作为最后结果。
标高传递上来后设置临时水准点，作为该楼层上一节点钢结构安装标高控制的依据。
传递过程如下图所示：
水准仪传递标高传递示意图全站仪传递标高传递示意图
标高引测到施工层后，用水准仪在钢柱上放样出统一的控制线，作为钢柱安装的标高依据，水准仪只能架设在固定钢柱上的仪器托架上。
标高的传递同样不得从下层楼层丈量上来，以防止积累误差。
一.1.11.钢结构安装校正与监测
1.工艺原理
钢结构安装精度的控制以钢柱为主。
钢柱就位后，先调整标高、再调整扭转、最后调整垂直度的顺序进行。
钢柱垂直度校正采用无缆风绳校正方法，如下图所示。
钢柱在自由状态下，在满足单节柱垂直度不超标的情况下使柱顶偏向钢柱安装轴线。
在一个节点所有钢梁的高强螺栓紧固完之后，对钢结构进行中间验收即焊接前验收。
在梁柱接点焊接过程中，对钢柱垂直度进行跟踪监测，以确保钢结构最终验收合格。
钢梁安装时的水平度应不大于梁长的1/1000并且不得大于10mm。
2.测量校正前的准备工作
对于每一节钢柱在安装前必须做好安装测量标记，作为钢柱安装测量校正的依据。
标记的制作必须色泽明显、位置统一、大小相同或相近，同一类型标记符号必须一致，边缘必须整齐美观。
标记的
制作精度必须满足钢结构安装测量的要求。
3.校正与监测工艺
1）标高调整
钢柱吊装就位后，合上连接板，穿入临时大六角高强度螺栓，但不夹紧。
通过吊钩起落与撬棍拨动调节上下柱之间间隙。
量取上柱柱根标高线与下柱柱头标高线之间的距离，符合要求后在上下耳板间隙中打入钢楔，用以限制钢柱下落。
正常情况下，标高偏
差调整至零。
若钢柱制造误差超过5mm，则应分次调整，不宜一次调整到位。
在标高调整时，应该注意预留焊接收缩量。
2）扭转调整
钢柱的扭转偏差是在制造与安装过程中产生的。
在上柱和下柱的耳板的不同侧面夹入一定厚度的垫板，微微夹紧柱头临时接头的连接板。
钢柱的扭转每次只能调整3mm，若偏差过大只能分次调整。
塔吊至此可微微松钩但不解钩。
为了反映柱顶位移的真实值和钢柱扭转值，柱顶轴线放样时将钢柱的四个侧面轴线标出（见下图），假定沿x方向钢柱一侧偏移值为a，另一侧偏移值为b，实际钢柱中心沿X方向的轴线偏移值为△x=（a+b）/2,柱顶扭转值为（a-b）/2；沿y方向的轴线偏移值为△y=（c+d）/2，柱顶扭转值为（c-d）/2，与前面的扭转值相等。
3）垂直度调整
松开钢柱临时连接板螺栓，调节螺栓孔间隙。
在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶，在保证单节柱垂直度不超标的前提下，尽可能将柱顶偏向轴线，然后拧紧上下柱临时接头的大六角高强螺栓，并把连接板焊接牢靠，以防在钢梁安装过程中柱与柱对接的微动而影响钢柱垂直度。
钢柱垂直度校正时，及时获取钢柱姿态的各种数据；也可以用两台经纬仪进行测量，为校正提供测量数据依据。
4）垂直度监测
在钢梁安装过程中，钢柱垂直度一般会发生变化，因此必须采用全站仪对钢柱进行跟踪观测。
若钢柱垂直度不超标，只记录数据不必调整；若钢柱垂直度超标，应复核构件制作误差及轴线放样误差，针对不同情况进行处理。
在钢梁安装的过程中，不应再次调整钢柱的垂直度。
在高强螺栓紧固之前，测量钢柱垂直度。
在所有的钢梁高强螺栓紧固后，复测钢柱垂直度，对垂直度偏差较大的采用焊接变形的方法来校正。
焊接过程中
对钢柱垂直度进行跟踪监测，根据钢柱偏差的具体情况，适当调整焊接顺序及施焊速度，随时纠偏以确保钢结构安装最终的高精度。
在所有的焊口焊接完之后做最后复测，并做好偏差记录，以便后续工作检核。
5）钢梁水平度校正
钢梁水平度若超标，主要是耳板位置或螺孔位置有偏差。
针对不同情况割除耳板重焊或填平螺孔重新制孔。
6）结构中间验收
每个安装节所有构件节点高强螺栓安装完毕且焊接工作完成后复测安装精度，组织中间验收。
一.1.12.建筑物变形观测
本工程施工过程中必须对建筑物进行沉降观测，沉降观测使用AL-300自动安平水准仪加测微器及配套的铟钢水准尺进行，沉降观测的周期为结构施工期间，每完成一节钢柱观测一次；以后每一个月观测一次到工程结束。
建筑物的沉降观测是依据场区首级高程控制点进行，为了保证水准基准点的准确，必须对首级水准点要定期进行复测，以保证沉降观测成果的正确性。
沉降观测点的布设与设计方一起确定。
为保证水准测量的精度，作业时必须按下列规定进行操作：
1.作业时必须始终按旋进方向转动测微器夹住标尺分划线进行读数；
2.同一测站上，观测前、后视标尺过程中，望远镜不得重新调焦；
3.在水准测量中要使两水准尺在相邻的测站上，轮流作前视标尺，并将测站数目安排为偶数站；
4.观测时应尽量保持前、后视距相等并与地面保持一定的高度；
5.选择有利的观测时间。
沉降观测结束后，应及时整理观测资料，妥善保存，作为该工程技术档案资料的一部分，观测成果包括：
沉降观测点位分布图及各周期沉降展开图；v-t-s（沉降速度、时间、沉降量）曲线图；等沉降量曲线图；沉降观测记录；观测分析报告等。
一.1.13.注意事项
施工测量是一个不允许出现粗差的过程,因此在施测的过程中必须有自检、有复核，只有在确定以前的工作都正确，才能进行下一步的测量；测量控制点应注意保护，在控制点周围砌一圈矮墙以保护控制点，控制点不允许车压及人为的损坏，场区首级测量控制点是整个施工测量的依据，必须确保其稳定性；每次测量前应先检查控制点的可靠性；
材料堆放时应避开施工控制线及控制点，给施工测量一定的操作空间；测量人员在临边工作时，应有可靠的安全防护设施；手持塔尺等金属工具应有防触电警示标记。
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