超大面積幕墻工程測量放線施工技術*

李 強，余 訊，楊世潮，鐘紹柱，周婷鈺

(1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.富陽林業水利局，浙江 杭州 311400)

0 引言

我國建筑幕墻技術的使用和發展已近10年，發展迅猛，應用也非常廣泛[1-3]。但建筑幕墻的施工范圍廣、工序多，導致施工進展困難。國內許多學者針對此類問題進行相關研究。例如，王義鳴等[4]以SKYWAY酒店工程項目為背景，介紹了超高層幕墻安裝要點；還向州等[5]基于杭州市某廣場工程幕墻建設中的施工難點，介紹其施工技術要點；唐際宇等[6]以南寧吳圩國際機場新航站樓進港大廳幕墻為依托，對三維曲面單向雙索玻璃幕墻進行研究，闡述其安裝過程；頊晉源等[7]對天津某幕墻工程進行研究，分析其雙環形軌道吊裝關鍵技術等。

1 工程概況

北支江水上運動中心項目用地面積80 757m2，總建筑面積64 092.736m2，采用鉆孔灌注樁基礎(后注漿)，上部結構為框架結構，其中大跨度部分采用型鋼混凝土結構。幕墻結構中的面板主要采用鋼化中空玻璃、夾膠玻璃及搪瓷鋼板，支撐體系采用鋼材和鋁合金材料作為龍骨。該運動中心幕墻面積總計約40 000m2，幕墻高度最高約22.8m，檐口鋁板幕墻高度>23m，施工中危險性強、難度大。例如，在檐口處金屬材質造型及外立面幕墻轉角處雙曲面幕墻受土建結構誤差影響很大，幕墻材料加工數量多、安裝難度大等。北支江水上運動中心整體效果如圖1所示。

圖1 北支江水上運動中心整體效果

2 測量設備

為提高和保證安裝精度，在控制網建立及放線階段，主要利用精密水準儀、高精度自動導向全站儀和垂直儀等，另外還配備其他專用測量儀器和設備(如輔助測點轉換裝置、強制歸心裝置等)。所用儀器和設備均在年檢有效期內，在使用過程中始終處于良好工作狀態。主要儀器及設備配置如表1所示。

表1 儀器及設備配置

3 測量放線

3.1 重難點分析

北支江水上運動中心屋頂為自由曲面，放線難度較大，需結合現場結構及三維模型圖進行空間定位復核。幕墻施工前，需事先全面測量已完成的鋼結構，這些鋼結構體形決定了所有測點均在三維空間內。因此，為保證測量精度，所有控制點均需復核2～3次，并且控制測點相互間能閉合，并與鋼結構模型進行比對。

1)檢測主體鋼結構誤差 幕墻工程正式施工前，首先需對完工的主體鋼結構誤差進行檢測。

2)凹陷區、過渡區放線難 鋼支座均在橢弧形主體結構上，主、次指廊高約18m，主體均為空間鋼結構，放線困難。另外，凹陷區、過渡區全部為空間結構，準確放線困難。

3)屋面搪瓷鋼板安裝定位放線難 搪瓷鋼板及鋼結構幕墻部分的主要支撐結構為鋼結構，鋼結構拼裝、焊接工程量較大。

4)支座定位 所有鋼立柱底部落在結構上，頂部支座滑動鉸接，頂點定位難度大，需在此時將鋼結構三維誤差基本消除，支座施工完成后，需對支座整體復核1次；鋼支座數量多，空間定位工作量大。

5)骨架放樣 ①鋼結構幕墻鋼柱、搪瓷鋼板鋼龍骨有空間角度，加工、放樣工作量大；凹陷區、過渡區骨架放樣全部為空間扭曲結構，放樣難度大。②檐口處金屬材質裝飾等為不規則造型，對結構精度要求高，同時，對幕墻材料、安裝工藝要求高，需將誤差控制在非常小的范圍，安裝困難，對勞務操作人員技術水平要求高。

3.2 測量放線關鍵步驟

3.2.1室外控制網布設

為保證室內和室外控制點坐標系統的一致性，需統一對導線進行平差，并將室外控制網和室內控制點進行聯測。在條件允許的情況下，可采取強制對中歸心的措施，以減少對中誤差。

3.2.2室內施工平面控制網布設

1)復核總承包控制線 進入工地放線前，由總承包方移交控制線和標高，經檢查確認后方可開始下一道工序施工。根據總承包提供的控制線，布置幕墻施工控制網，使之滿足幕墻施工要求，幕墻控制網定期與總承包控制網聯測。

2)控制網布設 幕墻控制網如圖2所示。

圖2 幕墻控制網示意

3)內控點投測 首先需將待測量孔部位清理干凈，然后架設激光鉛垂儀在該層基準點上?？墒孪葘⒒鶞庶c一次性準確投至各標準控制樓層，可保證軸線豎向的準確傳遞。為提高投測精度，需反復對激光鉛垂儀進行整平及對中調節。待確定認可后，再將激光接收靶放置于樓面上進行定點，然后利用墨斗彈成十字形狀，該十字的交點即為基準點。室內控制點投測如圖3所示。

圖3 室內控制點投測示意

室內控制點或軸線控制點在豎直方向上進行投測的操作方法如下。

1)通過不斷調焦，最終使落在作業層激光接收靶上的激光點束處于最小、最清晰狀態。該激光接收靶由300mm×300mm×5mm有機玻璃制作而成，在其上面畫滿了不同半徑的同心圓及正交的坐標線。

2)不斷沿順時針方向轉動望遠鏡檢查激光束誤差軌跡。如發現激光束誤差軌跡處于允許限差內，則此時軌跡圓心即為所投軸線點。

3)通過不斷變換激光接收靶位置，使激光接收靶圓心位置與軌跡圓心重合，隨即將激光接收靶固定。所有軸線控制點投測至所有樓層后，需對控制軸線角度和距離等進行校核，并利用閉合導線進行測量，直至測量結果滿足相關規范和設計要求才允許進行下一道工序施工。

4)考慮到本工程幕墻施工特點，從放置預埋件起就要求精確控制，而埋設預埋件時，樓板尚未澆筑完成，儀器不能穩定地架設在樓板上，故內控點應投遞在特制剛架上，保持內控點投測的精確與儀器架設的穩定，才能進行幕墻預埋件測量定位作業。

3.2.3高程控制測量

1)為保證建筑幕墻施工的精度要求，需在工程場區內建立高程控制網。該控制網主要根據工程場區水準基點(至少應提供3個)或基準線建立?？衫?.3mm/km精度的水準儀采取往返測方式對水準基點復測，待復測結果滿足規范要求后，再測設1條附合水準路線，或沿用總承包單位高程控制網并聯測工程場區的平面控制點，測量結果可作為保證施工豎直方向精度要求和控制的依據。對于在工程場區內建立的高程控制網，要求不低于三等水準的精度。幕墻施工是在結構施工之后，因此，幕墻高程控制必須與土建單位聯測，統一調整誤差，保證幕墻與土建結構單位標高統一，避免出現誤差。

2)根據結構圖，計算出結構標高1.000m的數據，在各層高度立柱或剪力墻的同一位置彈出結構標高1.000m線，分別用紅油漆記錄。對精度有以下要求：樓層與樓層間為±3mm，總標高為±30mm，且必須對標高測量中產生的誤差合理分配，直至滿足規范要求。

3)幕墻標高沿豎向傳遞的允許偏差如表2所示。

表2 幕墻標高沿豎向傳遞的允許偏差

4 幕墻測點布設和測量方案

4.1 測點布設

布設測點時，上層和下層鋼線每2層設置1個固定支點，水平鋼線每10m設置1個固定支點。同時，利用水準儀保證進出位線與中心線的放線相同，每層樓利用水準儀進行檢測，相鄰支座水平誤差應符合設計相關標準，以滿足幕墻正常工程施工所需要的三維空間調整功能。本標段主體結構平面布置近似十字形，依實地情形，測區控制點布設如下。

1)以主、次指廊軸線交點為中心，以大致正北方向為起點，在8個方位逆時針依次布置8個點，構成外環閉合導線控制網，導線點盡可能遠離主體鋼結構，以減小測量仰角并盡可能地全面觀察屋頂(見圖4)。

2)凹陷天窗及其他凹陷區 在其下方布設小導線閉合環線，并與外環導線聯測(如導線點1，2，3，4，5)。利用對向觀測法進行觀測，以補充外環導線觀測不到之處。

4.2 測量方案

結合本工程單元式拼裝工序，施測時，先全面量測主體鋼結構節點中心在鋼結構表面上的法線投影點，然后得到其三維坐標，為拼裝單元的設計和計算提供相關數據，同時也為后續工序單元鋼結構與主體鋼結構連接時的連接點進行定位。測得的數據須與鋼結構節點在鋼結構表面模擬數據進行對比，其誤差在允許范圍內方可使用。

1)為保證測量數據的可靠性，必須在不同控制測站點對同一結構點進行復測，再置于第3個測站點進行復核(見圖5)。

圖5 測點復測示意

2)當拼裝單元加工完成就位時，對拼裝單元與鋼結構連接處各連接點間的距離進行嚴格檢查，務必使其與焊在主體鋼結構上的連接件嚴格對應，吊裝時全站儀全程配合和引導，及時調整并校正拼裝單元平面位置及高度(見圖6)。

圖6 拼裝單元與鋼結構連接測量示意

3)局部吊頂難以直接觀測的地方，采用地面放樣平面位置并結合高程法，如圖7所示。

圖7 測量示意

4.3 測量控制要求

1)測量過程中提供的各項數據必須真實準確，不得虛編偽造原始數據。

2)測量的全過程必須如實記錄各項數據。

3)測量誤差必須控制在一定范圍內，允許偏差規定為：測量控制點為±3mm，水平度為±3mm；安裝控制點為±3mm，垂直度、水平度為±5mm，相鄰2塊玻璃高低偏差為±1mm。

4)控制測量必須與各專業分包單位尤其是總承包單位的控制網進行聯測，保證幕墻施工控制網與其他施工控制網統一，及時與各單位溝通，統一調整誤差。

5 支座定位與骨架放樣

5.1 支座定位

水上運動中心幕墻構件在工廠加工完成，運輸至施工現場進行拼裝，整體采用履帶式起重機吊裝。為精確進行支座定位，需在支座定位前后多次用全站儀校核支座定位精度。

5.2 骨架放樣

為減少高空作業、提高工效、確保質量、縮短高空作業時間，將大量需在屋面、立面的高空拼裝焊接工作在加工廠完成，然后運輸至施工現場加工場拼裝。因此，骨架放樣分為公司加工廠骨架放樣、施工現場加工場骨架放樣。

6 結語

大型建筑幕墻工程結構較復雜、技術難度大，給施工帶來不少困難。本工程具有工程量大、類型多樣、結構外形復雜、交叉作業多等特點，且項目施工過程中應用了多項新技術。其中，又以工程測量放線、支座定位、骨架和面板放樣等為較突出的重點和難點。通過對其仔細分析后提出了相應的測量放線施工方案，使施工順利、如期進行，并形成了一套針對大型建筑幕墻工程測量放線施工關鍵技術的解決方案。