高层建筑轴线测量的常用方法及注意问题

摘要：近几年，我国高层建筑日益增多，其建筑高度也在不断地在升高。对高层建筑在施工测量中，如何精确地进行建筑轴线测量以及进行楼面定位放线，是广大建筑施工技术人员关心的课题。本文介绍了五种常用的测量法，并对其应注意的问题进行探讨。

关键词：高层建筑；轴线测量；操作方法；注意问题

正确进行高层建筑的轴线测量，主要是建筑物轴线的竖向传递测量，以及正确控制建筑物的垂直度偏差，同时能正确地进行楼面定位放线。当前，国内外高层建筑施工中，常用的轴线竖向传递测量方法有经纬仪投点测量法、经纬仪天顶测量法、经纬仪俯视测量法和挂吊线锤法及激光测量法等五种，现分别介绍如下。

1 经纬仪投点测量法

经纬仪投点测量法是传统的方法，也是目前建筑施工中使用比比较普遍的方法。它主要使用一般仪器J2、J6型经纬仪进行投测工作。

1.1 经纬仪投点测量法优缺点

优点：（1）测量精度一般较高，如气候、邻房位置、脚手架等客观条件较好，在楼面又设置封闭导线时，测设的精度将会更高；（2）J2、J6经纬仪一般施工单位都能解决，测量操作时不用读角度，所以操作比较简便，投测速度快；（3）由于投测不是逐层传递，不会产生积累误差，因而提高了测量定位的精度。缺点：①当建筑物高度较高，由于仰角关系，测设距离要远，在城区施工，场地狭小，现场测设工作有一定的难度；②受气侯影响较大，不宜在晴天太阳下，刮风、雨天等条件下进行测量操作，否则将影响精度。

1.2 使用经纬仪投点测量法应注意的问题：

⑴每次测设的仪器应固定，每次测设前，应将仪器作一次严格检验，特别是照准部分的水准管轴，应严格垂直于竖轴，防止因仪器本身的缺陷造成测量误差。

⑵每次测设时，应特别注意仪器的整平精度。测设时，应采用正、倒镜的测设方法。同时应控制视线仰角的大小，一般不宜大于45°，否则，应在经纬仪上配制弯管目镜，改善观测条件，因为仰角过大，不但操作不便，而且会降低测设精度。

⑶测设时间应选在无风、阴天或早上太阳出来之前，避免自然条件影响测设精度。

⑷地面控制桩应稳固，并妥善保护。

⑸注意因基础沉降原因造成的测量误差，施工中应经常测量基础的沉降差异，一旦发现应及时调整。

2 经纬仪天顶测量法

经纬仪天顶测量法是在J2、J6级经纬仪上加上90°弯管目镜附件（即弯管棱镜）后，进行轴线垂直测量。目前大多是把仪器放在建筑物旁边。由下向上仰视，借用日光进行测量操作。

2.1 经纬仪天顶测量法的原理

用经纬仪进行天顶法垂直测量，主要是视准轴线与仪器的竖轴在同一方向线上，这时，仪器各轴的相互关系如下：

⑴视准轴与竖轴在同一方向线上。

⑵视准轴垂直于横轴。

⑶横轴垂直于竖轴。

⑷水准管轴垂直于竖轴。

当望远镜指向天顶方向时，在天顶的目标分划板上呈像，经望远镜棱镜的90度折射，即可在目镜上进行观测。通过调正望远镜的焦距和调动微动手轮，使呈像清晰，投测准确。

2.2 施测程序和操作方法

⑴当基础施工完成后，应随即设定标志，作为地面控制测点。

⑵每次施测前，应将经纬仪作认真校验，施测时，首先将仪器置中、整平，然后装上弯管棱镜，在天顶的测设层位置上，设置目标分划板。

⑶将望远镜指向天顶，使视准轴与竖轴在同一方向线上，固定后，经调焦，使目标分划板呈象清晰，并使望远镜十字丝与分划板上的纵横丝重合，这时，望远镜十字丝交点对准分划板纵、横丝的交点，则该交点即是所要投测的测点。

⑷将仪器照准架分别旋转90°、180°，看十字丝交点与目标分划板上纵、横丝交点是否重合，如有差异，说明仪器本身存在缺陷，应认真查找原因，并及时进行纠正，以确保测设精度。

⑸在天顶楼层上测定各点后，其他各项工作，如复测各测点之间的距离和角度、测设楼面轴线、楼面各尺寸的定位放线以及整理测设记录等工作均可参照前面其他方法进行。

3 经纬仪俯视测量法

经纬仪俯视测量法的原理和方法与经纬仪天顶测量法相反，是将经过适当改制的经纬仪，放置在需要引测楼层的楼面上，先将望远镜的视准线垂直俯视地面上的控制测点，然后确定楼面上的引测点。

经纬仪俯视测量法的优点是操作比较简单，易于掌握，测量速度快，工效高，适用于场地狭小，周围建筑物密集的高层建筑。由于每次都直接观察地面控制点，所以不会产生积累误差。缺点是对现有经纬仪须作适当改制，在每层楼面上设置视线传递孔洞，不能在夜间进行测设工作。

经纬仪俯视测量法的施测程序和操作方法如下：

（1）选择和设置控制测点，基础施工结束时，应根据事先确定的地面控制测点位置，在基础顶面上正确设置控制点，并精确测量各测点之间的距离和夹角度数，测量测点与各柱列轴线的方位关系，并做好记录，以便上面各层投测时作验光校验用。

由于经纬仪俯视测量法是从上面往下进行观察，随着层数的增加，测距也不断增大，所以控制测点，即控制目标应做成黑白清晰、辨别力高的标志。必要时，在控制测点旁边应配有照明设备，以克服高层建筑在结构施工阶段室内较暗的缺点，提高目标的清晰度。

控制测点平时应设盖妥善保护，各测点相互间应能保持通视。

（2）每次测量前，应对仪器作严格校验。施测时，当经纬仪望远镜十字丝对准地面控制测点后，在需要引测的楼层上，应设置目标分划板，使其纵、横丝线与望远镜十字丝线重合，则目标分划板上纵、横丝的交点即为所投测的点。

（3）精确测量各点之间的距离和角度，校验各测点的测设精度。

（4）按目标分划板上的纵、横丝线位置，在楼层的混凝土面上作出十字丝标志。

（5）以下各项步骤：如测设楼面轴线、楼面各尺寸的定位放线、整理测设记录等，均可参照前面已述方法进行。

在俯视测量法中，也常用到瑞士威特厂生产的NL型自动天底准直仪。它和ZL自动天顶准直仪一样，安置仪器并定平圆水准盒后，可自动给出天底方向。此类仪器精度高，但价格亦贵，适用于精密工程的施工测量。

3 挂吊线锤测量法

挂吊线锤测量法是比较传统而又古老的测量方法，在多层建筑中使用较多。但在高层建筑中则采用较少，一般仅作为进行比较和检验的辅助手段。

挂吊线锤测量法的优点是设备简单，仅用线锤和钢丝线，不需要其他费用，操作简易方便，操作工人都能掌握。缺点是精度低、受气候影响大，不宜在建筑物外部作测量操作。

施测时，必须严格使锤球尖对准底层的测设标志。为防止风力引起摆动，在下层须设立防风板。亦可将线锤浸于废机油或水中。

由于线锤测量法仅作为检验辅助手段用，故不必每层都测，在实际施工中，可3～5层测设一次。

线锤测量法与经纬仪投点测量法是两个不同的系统独立进行工作的，因此，它们之间互差，即能反映出塔楼竖向偏差的大小。

4 激光测量法

在高层建筑施工中，用激光定位仪器作轴线竖向传递测量，除具有测量方法简单、测量速度快、测量精度高等优点外，还可以夜间进行测量定位工作，免受白天干扰、不占用白天时间等特点，因而能加快施工进度。此外，它不受风振、日照等自然环境的影响，因而能保证竖向传递测量的精度。目前使用的激光定位仪器主要是激光铅直仪和激光经纬仪。

4.1 激光铅直仪

激光铅直仪是一种专用的铅直定位仪器，比较广泛地应用于烟囱、高塔架和高层建筑的铅直定位测量。它是能保证精度、操作简便，并能自动控制竖直偏差的理想仪器。

（1）具体应用于高层建筑轴线竖向传递测量的主要操作步骤：

1）选择和确定（设置）投测点位置：在基础施工之前，应根据建筑物的结构情况，选择数个（至少3个构成几何图形）控制测点。控制测点不宜选在轴线上，因为轴线上往往有柱、梁等影响，妨碍竖向传递，所以一般选择在距离轴线500～800mm处的混凝土板上，这样便于留孔和进行激光传递。

2）正确设置投测点。当基础施工时，应在其顶面精确埋设控制点的测量标志，并精确测量各控制点之间的距离和夹角度数。距离应用检验过的钢尺丈量，或用红外光电测距仪测量，角度应用经纬仪测量。

投测控制点设置后，激光铅直仪即可设置其上，外面应用防护棚妥善保护，防止损坏。

3）为了使激光束能从底层直接打到所需测设的楼层，在各层楼板的投测点处，须留置150～200mm见方（或直径）的孔洞，平时孔洞处须盖好盖板，以保安全。

4）每次投测时，应将激光铅直仪仔细对中，严格整平，然后接通激光电源（注意正负极不要接反），使激光器起辉，即可发射出铅直的激光束（即激光基准线）。正常工作时，将工作电流调至5mA左右，这时将有最强的激光输出，在目标上能得到明亮的光斑。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（其余各层的预留孔盖板须移掉），激光铅直仪发出的激光束在靶标上形成一个小圆形光斑，通过调整发射望远镜的焦距，使靶标上形成的激光光斑达到最小。

为了消除激光铅直仪本身的缺陷对测量精度的影响，仪器对中整平后，应将仪器在水平方向作90°、180°、270°、360°回转，这时在靶标上出现光斑移动的四个小圆形轨迹（如仪器本身没有缺陷，则光斑将始终如一），在靶标上将四个小圆形的圆心对角联线，交点即为正确的投射点。如果圆形轨迹较大，则应调整固定激光管的校正螺丝，保证投测精度。

接收激光束的靶标可以用非透明体或半透明体材料制作，但不宜用透明体材料制作。

5）在楼面上定点后，应精确复测各点之间的距离和夹角的度数，校核与底层的控制测点是否吻合，如有误差应认真查找原因，并及时加以纠正，以确保测量精度。

6）按照靶标上的十字线，在楼面上划出十字线标志，作为楼面定位放线的依据。

7）楼面各测点确定后，就可进行各细部的定位放线工作，其方法可参照前面已述的方法进行。

8）每层投测工作结束后，将各项投测数据整理成书面资料，作为重要的施工技术资料进行归档保管，以便查考、总结研究等用。

在层数较多的超高层建筑施工中，为提高工效和防止激光束的误差，可采取分段控制，分段投测的方式，以每50m左右为一段。当第一段施工完毕后，将首层控制点的点位精确地投至上一段的起始楼层，并进行控制网的检测和校正，确认控制点无误后，重新埋点。这相当于将下段首层的控制网垂直升至此段首层后锁定，作为上段各层的投测依据。

（2）使用激光铅直仪应注意的几个问题

1）激光技术是光、机、电几门科学技术的综合应用，技术性强。因此，使用人员对所用的激光仪器，必须有较全面的了解，如激光仪器的主要性能、机械结构、激光光学系统、激光电源以及相互间的组合情况等。从感性到理性，由浅入深，在掌握了这些基本知识的基础上方可使用。使用应由专人负责。

2）每次使用前，应对仪器各部件进行仔细的检查和校验，确

认各方都正常后，方可进行投测工作。

因氦氖激光器须使用专用的激光电源为气体放电提供激励能源，使激光器内充满作为工作物质的氦氖气体，故应注意加强电源箱的充电工作，避免发生由于电力不足而使光斑的亮度不足。

3）尽管激光器的功率不大，但激光却是一种方向性强、能量很集中的光。因此，测量过程中，不能用肉眼迎光正视，以免损伤眼睛。

4）每一楼层的测量工作应在一个班内一次完成为宜。

5）注意因基础下降原因造成的测量误差。施工过程中应经常测量地基的沉降差异，一旦发现，及时调整。

4.2 激光经纬仪

目前，国内生产的激光经纬仪是在J2级、J6级光学经纬仪的望远镜筒上，装配一具He-Ne（氦一氖）气体激光器，用一组导光系统把经纬仪望远镜的光学系统联系起来，组成激光发射光学系统，再配上激光电源，便成为激光经纬仪。

为了测量时使望远镜观察目标方便，激光束进入发射系统前设有遮光转换开关。遮去发射的激光束，便可在目镜处观察目标，而不必关闭电源。

激光经纬便具有普通经纬仪的技术性能，可用作一般常规测量，又能发射激光，供作精度较高的角度坐标测量和定向准直测量，它与一般工程经纬仪相比，有以下几方面特点：

（1）望远镜的垂直（或水平）平面上旋转，发射的激光可形成垂直（或水平）的激光平面，在这两个平面上被观测的目标，任何人都可以清晰地看到。

（2）一般经纬仪在场地狭小的现场使用，如仰角大于45°时，投测工作就较困难，甚至无法观测。激光经纬仪主要依靠发射激光束来扫描定点，可不受场地狭小的影响。

（3）激光经纬仪可向天顶发射一条垂直的激光束，代替传统的锤球吊线法测定垂直度，不受气候、风力等影响，施测方便、准确、可靠。

（4）能在夜间或黑暗场地进行测量工作，如管道铺设、隧道、井巷等地下工程施工中的轴线测试及导向测量工作。

使用激光经纬仪作高层建筑轴线竖向传递测量时，其使用方法、注意事项等，基本上与激光铅直仪相同，故不再赘述。

参考文献

［1］杨开生、顾建平、谌祖光.高层建筑的俯视测量法［J］，建筑施工，1983：6.

［2］杨大祥.激光铅直投测在施工中的应用［J］.施工技术，1983：3.

［3］上海第三建筑工程公司，天顶法垂准测量基本原理及方法［J］，建筑施工，1986: 2.

［4］胡世德主编.高层建筑施工［S］.第二版.北京：中国建筑工业出版社，1998.