高耸构筑物施工精度的影响因素及理论分析

高耸构筑物施工精度的影响因素及理论分析

孙维林

孙维林（大兴安岭地区工程质量监督站）

摘要:随着国民经济的发展和新技术、新材料的推广应用，高耸构筑物建设项目日益增多，高度不断加大，高耸构筑物的显著特点是基础底面积小，重心高，柔度大，施工精度要求高，施工时竖向轴线很难控制。目前，钢筋混凝土高耸构筑物一般都采用爬模、滑模或翻板模施工。施工过程中，受日光照射引起的温差作用、大气作用、机械振动及施工偏载等因素的影响，构筑物竖向轴线会发生弯曲，施工平台会发生缓慢摆动。通常情况下，这种弯曲和摆动常常大于施工精度要求。所以在高耸构筑物施工中必须高度重视这些因素的影响，采取措施加以消除，确保施工精度。本文阐述了日光照射、大气作用等因素对高耸构筑物施工精度的影响，提出了消除这种影响的有效途径。

关键词：高耸建筑物精度因素对策

0引言

高耸构筑物施工过程中，由于日光照射、大气作用、机械振动和施工偏载等因素的影响，构筑物会发生弯曲，施工平台会发生缓慢摆动。

1影响高耸建筑物的因素分析

1.1温差对高耸构筑物施工精度的影响

在日光照射下，高耸构筑物的向阳面和背阴面温差较大，阴阳两面存在不均匀膨胀，使构筑物向背阴面弯曲。关于日光照射温差对高耸构筑物施工的影响，国内尚缺乏系统的研究资料。日光照射温差引起的弯曲，对高耸构筑物施工影响很大，且随温差增大而增大。日光照射温差对高耸构筑物的影响是使构筑物的竖向轴线向背阴面弯曲，形成一条弧线，且这条弧线随太阳方位变化而改变。

1.2大气作用、机械振动和施工偏载对高耸构筑物施工精度的影响

高耸构筑物存在一定的柔度，在风力、施工工作面机械振动以及施工偏载的作用下，施工平台会在一定范围内缓慢摆动，且这种摆动是随机的、无序的，对构筑物竖向轴线定位测量工作影响很大。

2消除弯曲和摆动对高耸构筑物施工精度影响的对策

高耸构筑物施工中最复杂和最重要的工作是构筑物竖向轴线的定位测量。问题的复杂性在于：施工时，除温差的作用外，施工平台常处于缓慢无序的运动过程中。由外界条件引起构筑物的弯曲和摆动很大，使竖向轴线偏离设计位置，如果不加以克服，仍沿用传统的轴线测量定位方法，定位点落在一个较大的范围内，定位周期长，且不易达到精度要求，必须采取措施，设计新的轴线定位测量方案加以克服。

2.1减小机械振动

选用刚度高、易提升的模板，严格操作，平稳提升工作平台，减少施工偏载，可以有效减小机械振动，有利于竖向轴线定位控制。

2.2喷水降温减小构筑物的弯曲

曾有文献提出利用喷水降温来解决日光照射引起的构筑物弯曲问题。尽管这种方法对施工环境影响很大，不利施工，也不经济，但对减少这种影响也能起到一定的作用。

2.3利用分层投点克服弯曲和摆动对施工精度的影响

在高耸构筑物施工中，应从两个方面来考虑施工精度：第一，保证构筑物竖向轴线的铅直性；第二，保证相邻两次浇筑混凝土扇块的共轴性。

2.3.1分层投点的基本思想

分层投点的基本思想是：在高耸构筑物内部相隔一定高度搭建测量平台，测量条件较好时，将埋设于地面的中心控制点逐层向上投递，控制高耸构筑物的铅直精度。施工过程中，从最靠近施工平台的测量平台向施工平台设置铅垂线，指导施工平台的提升和中心定位。这样，即使在构筑物弯曲和摆动较大的情况下，由于测量平台和施工平台随构筑物一起运动，二者相对位置变化很小，投点落在一个较小的范围内，可以加快投点速度，大大消除因构筑物弯曲和摆动对施工精度的影响，确保相邻两次灌注的混凝土扇块的共轴性。

2.3.2投点方法

将埋设于地面的中心控制点分层向上投递时，一般选在阴天或早上，无日照、风速小于4m/s的有利条件下进行。这时构筑物不受日光照射影响，摆动也不明显，利用垂准仪投点。

施工过程中，测量平台常处于缓慢运动状态，偏离铅垂线位置。从测量平台向施工平台设置铅垂线，利用常规光学仪器或人工置平激光仪器很难控制，最好利用置平范围大的自动安平激光垂准仪，不仅作业速度快，而且精度高。

3分层投点精度分析

3.1逐层投点的精度

从一层测量平台向另一层测量平台投点，设置构筑物竖向轴线，其精度受垂准仪相对精度my、设点精度ms两方面因素影响。根据实践经验，设点误差ms一般不超过±1.5mm。

3.2最上层测量平台处构筑物竖向轴线位置精度

逐层投点一般选在无日照、风速小的有利条件下进行。这时构筑物摆动幅度不大，速度缓慢，在100m左右的高度上，摆动幅度一般不会超过15mm。设最上层测量平台距地面的高度为H，摆动幅度为A。从地面到最上层测量平台的投点次数为：n=，构筑物竖向轴线相对铅垂线的偏角为

α＝arcsin

假定测量平台的摆动角度与高度成正比，则最上层测量平台处构筑物竖向轴线位置精度

采用分层投点法，当垂准仪的相对精度高于万分之一时，就可以保证高耸构筑物竖向轴线的定位精度。选择垂准仪时应以仪器的适应性和自动置平范围为依据，不必过分强调仪器的精度。另外，当仪器的精度很高时，影响高耸构筑物竖向轴线定位精度的主要因素是设点精度ms。适当选取投点距离d，可以将最上层测量平台处的竖向轴线定位精度控制在±9mm以内。

3.3从最上层测量平台控制高耸构筑物施工的精度

在最不利的情况下，假定设置在最上层测量平台上的构筑物中心点，因弯曲和摆动偏离竖向轴线设计位置的最大距离为L，最上层测量平台到施工平台的高度为h，则由最上层测量平台控制构筑物施工的精度

当高耸构筑物的高程精度要求高时，利用EDM三角高程测量来传递高程，往往达不到精度要求。简单实用的方法是：利用经过检定的50～100m钢尺配合水准仪传递高程。一般情况下，只需对钢尺施加尺长和垂曲改正，无需进行温度改正，因为钢尺的线性膨胀系数与钢筋混凝土的膨胀系数相差不大。当高程精度要求很高时，需要根据建筑材料的性质及精度要求，对钢尺施加温度及钢尺自重而产生的伸长改正。

参考文献：

[１]李青岳,陈永奇.工程测量学.北京.测绘出版社.1997.

[２]张正禄,吴栋材.精密工程测量.北京.测绘出版社.1992.