施工定位、测量及垂直度控制措施

施工定位、测量及垂直度控制措施
本工程为超限高层建筑，主楼地下室5层，裙楼地上为7~8层，塔楼地上121层。

地上塔楼主体结构高达573m，在主体结构之上的皇冠及其支撑体系，使整个建筑最高至632m。

沿塔楼竖向分布的设备、避险层（设备、避险层分别为F06~F07、F20~F21、F35~F36、F50~F51、F66~F67、F82~F84、F99~F100、F116~F117层），将地上主体部分划分为九个区。

塔楼主体内筒为钢筋砼剪力墙结构（内设型钢钢柱及暗梁，局部设有钢板），外筒由12根钢骨砼巨柱组成，水平结构为钢梁和组合楼板体系，设备、避险层水平结构由环向桁架、径向桁架及组合楼板构成，设备、避险层水平结构作为塔楼最外层幕墙吊挂支撑体系的着力楼层。

裙楼与塔楼在地上及地下水平结构，均设有环向的沉降后浇带。

超限高层工程在施工过程中，由于基础不均匀沉降和结构自重、风荷载、日照温差等因素影响，均可能导致主体结构的变形，为了控制施工过程中构件安装定位的精度，保证工程主体结构的垂直度和建筑最终完成时的空间位形与设计要求相符，本工程在施工过程中，现场定位测量及变形监测工作尤为重要。

6.1施工定位和测量控制措施
6.1.1定位、测量内容和方法
6.1.2基础控制网的建立
本工程地下室结构已由其他承建商正在组织施工，为了确保工程的整体性，统一控制基准，同时使地下室结构施工承建商的相关监测数据有效延续，在地上结构施工之前，我方将通过建设单位协调，积极与地下室结构承建商沟通，针对现有的政府规划部门给定的基点以及现场经地下室结构承建商引入的场内基点进行复核，并办理相关交接手续，同时在结构施工期间，与地下室结构承建商建立联动机制，对引入的基点进行共同复核。

在基础网建立上，充分结合地下室结构承建商已有的控制网点，根据地上结构施工定位测量及监测需要，建立我方的基础控制网，并与地下室结构承建商实现数据共享。

6.1.2.1基础控制网组建
基础控制网分为基础平面控制网和基础高程控制网，按要求与本市城市坐标和高程系统联测。

基础控制网拟按其桩点工作状态分为：永久性基本点、半永久性工作基点、临时工作基点。

本工程现场基础控制网需要根据业主提供的场外永久基本点及场地内已有半永久工作基点的具体布设情况，结合地上结构施工需要进行组建。

6.1.2.2基础控制网的定期维护校核
当永久性、半永久性基础平面点和水准点（根据需要增加的基点）埋设完毕并稳定后，连续对基础导线网和水准网进行两次观测，取两次观测的平均值作为起算数据。

测量基准点和控制网在工程初期每次测量时均进行校测，在三个月后若基准点高程和坐标均处于稳定状态，则每三个月复核一次。

6.1.3楼层内控制网建立
6.1.3.1平面基准控制点布置
使用X—Y坐标体系，内控网如下：裙房、核心筒各设8个点，核芯筒四个角4个点布置在偏梁500mm；核芯筒内的四个点成一个矩形。

控制网建立在主楼1FL楼面上。

根据施工进程，再依次将此网传递到20FL、60FL、100FL等楼面上。

控制网见图6-1-3-1-1：
图6-1-3-1-1 楼层内轴线控制网（核心筒控制点可能在电梯井道内）
6.1.3.2楼层高程基准点的建立
（1）控制网的竖向传递技术
网点竖向投递时，在每层楼板相应位置预留200mm×200mm的孔洞进行竖向传递。

采用GPS传递
控制基准点迁移示意图竖向投点标记示意图
1、平面轴线控制点用激光铅直仪每隔85～100米向上传递；
2、每次传递的标高、平面轴线基准点的位置用GPS复测检查。

有机玻璃激光靶
说明：
激光投影轨迹线A-A
基准点竖向迁移示意图
a)
0°
b)
c)
0°
0°
d)
0°
施工层施工层
控制网投递层
激光铅直仪
激光孔洞
100x 100
施工层控制网
传递层激光斑点
激光接收靶300x 300激光（钢卷尺为辅）。

竖向投点立面示意图见图6-1-3-2-1。

图6-1-3-2-1 控制基点迁移示意图
（2）场内控制点的保护
标高基准点位布置在基础沉降范围外，4个基准点形成闭合水准导线，并定期地与城市导线点进行联测。

标高基准点的锚固长度锚入土内1m ，地面用护栏模板围护，形式如图6-1-3-2-2：
图6-1-3-2-2 场内控制点示意图
6.1.4 GPS 全球定位系统对基准点的控制和校核 6.1.4.1 GPS 测量系统
本工程应用GPS 全球定位系统对每次传递的高程、平面轴线基准点的位置进行检查复测。

为了提高精度，本工程采用载波相位定位和静态定位。

GPS 系统与传统测量与监测手段相比，有下列优点：
1) 直接获取观测点三维绝对位置，不需要通视，有利于在施工现场的测量控制。

2) 实时计算并显示三维位移。

3) 不受天气影响，可全天候、24小时连续进行高采样率（10Hz ）观测。

4) 对原有测量控制系统进行独立检核。

6.1.4.2校核
运用GPS 系统进行重要控制点的校核，示意图见图6-1-4-2-1。

数据采集卡B
2，2，2
6.1.5测量人员和仪器配置 6.1.5.1测量人员的配置 6.1.5.2测量仪器的选择
图6-1-4-2-1 GPS 重要点位校核示意图
6.2 工程沉降、垂直度与平面协同变形监测
本工程将采用整体协同变形监测方法，在结构施工过程中，通过参考楼层（地上部分用来布设监测点的楼层，具体分布详见6.2.2节）上各监测点三维坐标（X、Y、Z）变化的观测，结合基础底板变形监测情况，对已完的结构部分，进行阶段性的空间位形分析，同时作为后续施工定位测量的依据，直至主体结构完成，以保证主体结构的垂直度和平面位形准确。

在基础底板变形监测过程中，还可以通过对沉降变化情况进行分析，用以确定塔楼与裙楼之间施工后浇带的封闭时间。

6.2.1基础底板的变形监测
基础底板变形主要测量各监测点的竖向位移即沉降或隆起，同时考虑混凝土收缩、温差变形和徐变的影响，并对部分测点监测其水平位移情况。

由于基础底板的沉降会影响整个结构的变形，故在监测时，除按一级水准和一级平面变形测量外，尚对部分关键点位采用静力水准进行测量，可取到同一性好的效果，同时对一级水准测量结果进行校核，保证测试精度。

6.2.1.1测点布置
基础底板几何测量测点布置见图6-2-1-1-1所示，共45个测点，其中22个测点需进行平面位移及高程变化测量，另20个测点仅测量高程变化；静力水准测点布置见图6-2-1-1-2所示共11个测点。

图6-2-1-1-1 基础底板监测点平面布置图（其中加圈测点需测三向坐标）
图6-2-1-1-2 基础底板静力水准监测点平面布置图
6.2.1.2基础底板变形几何测量方法
（1）采用精密水准测量方法测量基础底板各观测点的竖向位移。

几何水准测量的原理是利用水准仪获得的水平视线，并借助水准尺，来测定两地点间的高差，从而由已知点高程求未知点高程。

由于测点数量多，选用精密电子水准仪和数码水准尺按一级几何水准测量方法进行沉降观测。

图6-2-1-2-1 水准测量方法测基础底板沉降变形示意图（图需要修改）
（2）利用全站仪采用极坐标法、角边法等测量方法确定各测点的平面位移值。

（3）沉降观测点采用埋入式标志，通常位于选定柱位的侧面离基础底板地面约300mm高的位置；基础底板平面位移测点用棱镜观察，参见基础底板观测点示意图6-2-1-1，该观测点可保证同一柱位上的沉降观测点与平面位移测点基本位于同一位置。

图6-2-1-2-2 基础底板观测点示意图
6.2.1.3基础底板变形静力水准测量方法
（1）静力水准测量方法介绍
静力水准仪是用于测量多点相对沉降的系统。

在使用中，一系列的传感器容器均采用液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式力传感器测出，该传感器内有一个自由悬重，一旦液位发生变化，悬重的悬浮力即被传感器感应，精确测出小至0.025mm的垂直变化。

在多点系统中，所有传感器的垂直位移均是相对于其中的一点，该点的垂直位移是相对恒定的或者可用其它人工观测手段准确确定。

（2）静力水准测量现场安装要求
根据测点布置要求选定测试点及基准点，安装在测点柱或墙侧面距基础底板顶面约300mm~500mm 位置处（安装示意图见图6-2-1-3-1），基准点选用图6-2-1-2中S1或S10。

安装时需在墙柱混凝土表面钻孔打锚栓或在钢结构表面焊接固定支架，然后在支架上安装底座和仪器，再在仪器外部装保护罩。

将连通管沿各测试点布好。

将各液位计固定至相应测试点及基准点，并调整各液位计的相对高度（最好是在同一水平线上）。

图6-2-1-3-1 静力水准仪安装示意图
通过连通管将所有液位计连通。

任取一个液位计作为输液口，通过液位计上的排气孔向液位计内灌入测试液。

（注意：只能取一个输液口，否则连通管内的空气无法排尽。

）各液位计的浮标至全量程的中间值时即可。

连接好各液位计的电源线及485总线数据线并护套好。

记录并保存好各测试点及基准点液位计的电子编号。

连接好相应检测仪表并校零、保存。

在上述各步检测、调试无误后，锁好各测试点的密封箱，即可长期运行监测。

6.2.2参考楼层位移变形测量
在地面层以上被监测的楼层称为参考层，结合本工程结构的实际情况，参考层的布置为塔楼的首层及各区休闲层（共8个），同时在各区内沿建筑高度每4层设置1层。

参考楼层位移测点，均需监测三向位移（即X、Y、Z坐标）变化情况，外框筒巨柱测点在允许安装在外表面的情况下，用全站仪外部直接监测。

内筒及不在外部一次视线监测范围内的测点通过从建筑内部引测的方法进行测量，在各参考楼层先传递高程和平面坐标，然后在参考层内进行水准测量和平面测量（当条件不具备时，外框上的测点也采用内部引测法）。

6.2.2.1 监测点布置
监测点布置在参考楼层的核心筒侧面及外框筒巨柱上，参考楼层测点布置见图6-2-2-1-1。

监测点
图6-2-2-1-1 参考楼层监测点平面布置图
6.2.2.2核心筒内高程传递方法
用水准仪和铟钢卷尺进行各参考楼层间的高程传递（参见图6-2-2-2-1），将高程引测到各参考楼层后，在参考楼层内对各测点进行水准测量。

图6-2-2-2-1 水准测量方法测参考楼层高程传递示意图6.2.2.3外框点直接测量法
当条件许可时，对外框测点优先采用全站仪测量法，将全站仪架设在测站上，按极坐标法进行测量（参见图6-2-2-3-1），外框反射棱镜安装示意图见图6-3-3-2-4所示。

高精度全站仪
附近稳定的基点
建筑物待测点
图6-2-2-3-1 全站仪直接测量外框监测点3d变形图
图6-2-2-3-2 反射棱镜安装示意图
6.2.2.4参考楼层平面位移引测法
利用天顶仪通过激光投点法将基础底板或首层上工作基点向上投测，得到参考楼层内的若干投点，然后利用一层内的若干投点为临时基点用全站仪测量各监测点的三维坐标（主要是平面坐标）。

平面基准点用天顶准直仪（简称天顶仪，也称激光垂准仪或激光铅垂仪）进行竖向传递（参见图6-2-2-4-1），底层工作基点经由天顶仪投射到各楼层上，在参考楼层上设固定位置的接收板，根据
前后两次接收板上记录的坐标差，即可反映出两次测量之间监测楼层的平面平动位移。

通常天顶仪的激光照准距离宜控制80m高度范围内，否则投影到光靶上的光斑会偏大导致测量读数精度的降低。

因此，沿高度方向，分成9个测试段（各区即为一个测试段）。

图6-2-2-4-1 天顶仪引测示意图
6.2.3温湿度测试
因为温度对结构变形的影响作用也十分明显，而整个建筑物的施工时间跨度较大，经历的温度变化会较大。

温度、湿度测量时，可携带温湿度计静置于测试区域附近楼面上无阳光直射处5~10min后读数，其中基础底板区域选择3点，上部结构楼层可选2~3个参考楼层，每个楼层测2点。

每次测量工作记录当时的温度和湿度，供变形分析时使用。

6.2.4巨柱压缩及吊杆支撑梁竖向变形监测
本工程的外侧幕墙支撑体系为吊杆加曲梁的形式，吊杆的着力楼层为设备、避险层，为了保证幕墙安装完成后的位置准确，根据设计要求需要对吊杆伸长、巨柱压缩变形以及吊杆吊点处梁端竖向相对变形进行补偿。

施工过程中，将对1区（根据现场施工实际情况和施工图设计单位需要也可选择2区）的结构巨柱压缩变形及设备、避险层的吊杆支撑梁端部相对竖向位移进行监测。

监测的数据可作为施工图设计单位对吊杆长度补偿估算结果的复核依据。

6.2.4.1巨柱压缩变形监测
（1）监测点布置
按照参考楼层的巨柱监测点布置，在1区非参考楼层进行布点。

（2）监测方法
监测方法与参考楼层变形监测方法相同。

在施工过程中，随着上部结构荷载逐渐增加，可以监测各层巨柱的竖向压缩变形情况。

根据实际需要，也可以在部分巨柱外表面，安装收敛计（参见图6-3-4-1-1），可以精确地监测巨柱轴向长度变化，作为垂直变形的监测的校核依据。

图6-2-4-1-1 收敛计图示
对主体结构的轴向压缩变形以及长期收缩徐变引起的变形，通过监测第一层伸臂桁架层以下的核心筒的轴向变形和巨柱的轴向变形进行评估，经过典型的楼层结构安装和荷载的不断增加和混凝土龄期的增长，获得不同应力水平和混凝土龄期下构件轴向变形特征，预测结构的竖向变形发展趋势，为加工预调提供依据。

6.2.4.2吊杆支撑梁端部相对竖向变形监测
（1）监测点布置
吊杆的着力楼层为每个区的设备、避险层，现场根据幕墙吊杆的位置，在吊杆支撑梁的端部布置监测点，在1去幕墙安装时监测，梁端部的竖向位移情况，并结合该区巨柱的整体压缩变形，计算吊杆支撑梁端部的相对竖向位移情况。

（2）监测方法
各监测点的监测方法，与参考楼层变形监测方法相同。

6.2.5协同变形监测设备及人员
6.2.5.1仪器配置，详见下表:
6.2.5.2人员配备详见下表：
6.2.6仪器安装调试
监测仪器和设备进行现场安装之前，根据监测方案的要求，制定详细的现场安装方案，以保证仪器设备安装满足测试要求。

做好仪器订购、人员培训、现场查勘、现场安装及现场维护等相关工作。

在制定安装方案时，应对现场进行查勘，对可能与其它工种或施工工序产生交叉影响的仪器布设，提前与相关各方进行协调沟通，保证安装工作的顺利进行。

对现场用水、电及临时设施及设备间等都需在现场进行核实，确保方案的可操作，使现场安装顺利进行。

埋设仪器前应编制施工的进度计划和操作细则，包括仪器检验、电缆连接和走向埋设方法、现场观测及资料整理等方面的规定。

监测仪器的安装由专业人员进行，确保安装质量，对初次使用的仪器，提前进行培训，保证现场安装的顺利进行。

对仪器进行检验，做好仪器设备的检验、埋设、安装、调试和保护，应绘制竣工图，编写埋设记录和竣工报告。

6.2.7监测数据采集
监测数据采集之人工监测、自动化监测和巡视检查均应做好所采集数据或所检查情况的记录，记录应有固定的格式，数据和情况的记载应准确、清晰、齐全，记入监测日期、责任人姓名、及监测条件的必要说明。

现场的监测资料应符合下列要求：使用正式的监测记录表格；监测记录有相应的工况描述；监测数据应及时整理；对监测数据的变化及发展情况应及时分析和评述。

观测数据出现异常，应及时分析原因，必要时进行重测。

做好原始监测数据的记录，检验监测物理量的计算、填表和绘图初步分析和异常值之判识等日常资料整理工作，监测资料除在计算机磁光载体内存储外，尚应打印出主要图表供查用。

每次仪器监测或巡视检查后应随即对原始记录加以检查和整理，并应及时做出初步分析，定期进行一次监测资料整编。

资料整理和分析中如发现异常情况应及时做出判断，有问题的须及时上报，整编成果应做到项目齐全、考证清楚、数据可靠、图表完整、规格统一、说明完备。

6.2.8监测数据处理及分析
工程施工阶段应根据理论计算或模型试验成果，并参考类似工程经验对一些重要监测项目提出预计的测值变化范围，对关键部位的测值提出设计监控指标。

资料分析一般包含：分析监测资料的准确性、可靠性和精度；对由于测量因素包括仪器故障人工测读及输入错误等产生的异常测值进行处理删除或修改，以保证分析的有效性及可靠性；
分析监测物理量随时间或空间而变化的规律。

根据各物理量的过程线说明该监测量随时间而变化的规律、变化趋势、其趋势有否向不利方向发展。

统计各物理量的有关特征值，统计各物理量历年的最大和最小值，包括出现时间变幅、周期年平均值及年变化趋势等。

判别监测物理量的异常值。

观测值与设计计算值相比较、观测值与数学模型预报值相比较、同一物理量的各次观测值相比较同一测次邻近同类物理量观测值相比较观测值是否在该物理量多年变化范围内。

应用数学模型分析资料。

对于监测物理量的分析一般用统计学模型，亦可用确定性模型或混合模型。

应用已建立的模型作预报其允许偏差一般采用为剩余标准差分析各分量的变化规律及残差的随机性，定期检验已建立的数学模型，必要时予以修正。

6.2.9监测预警
施工监测最主要的一个目的是对对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。

当有异常情况时，可以及时采取必要的工程措施，将问题消灭于萌芽状态，以确保工程安全。

监测报警值应符合工程设计的限值、主体结构设计要求以及监测对象的控制要求，报警值一般应由工程设计人员提出，且不得超出国家或行业相关规范限值的要求。

就建筑工程施工过程预警而言，主要涉及承载能力和变形限值。

6.2.10技术资料提交
6.2.10.1资料汇编要求
测量技术资料应进行科学规范化管理，所有测量资料必须做到：表格规范、格式正确、记录准确、书写完整、字迹清楚、汇编齐全、分类有序,必须符合国家及相关部门对建筑施工资料编制的管理规定。

6.2.10.2提供的资料
成果报告说明文件：测量方法、测量人员、测量设备、简要说明等。

结构检测成果表：检查部位的偏差数值等。

结构检测成果图：检测部位的示意图，检测内容的位置、大小等。

对试验报告，提交分析结果。

6.2.10.3资料的提交
当监测参数出现达到或超出预警值时，及时向相关各方进行通报。

对长期监测项目，每期测量测试工作完成，及时提供测试报表，每6个月提交一期中期报告，全部工程完成提交总体测试报告。

对专项试验，在试验完成后及时提交最终报告。