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随着经济的发展，高层和超高层建筑物越来越多，当建筑物的高度较高、平面较复杂时，采用传统的施工测量方法和测量仪器就会受到许多限制，特别是施工场地一般比较狭窄，采用普通光学测量仪器测量将由于仰角过大、视距过长以及外界环境因素的影响而降低了测量精度，增加了操作的困难。因此，现代施工技术对测量仪器的精度、多功能化、测量方法的改进和测量人员的技术水平都将提出更高的要求。
在高层和超高层建筑施工中，怎样控制结构的垂直度是一个非常重要的问题。常用的方法有很多，如正倒镜穿线法、天顶法和垂球吊线法等，但这些方法都存在工作效率低、受外界环境因素和施工干扰大、测量精度低等缺点。因此，寻求一种既能提高测量精度，又不受施工现场的限制，而且操作方便、灵活、安全的测量方法，显得非常必要。
我单位近年来承建了一些高层建筑，如北京的亮马河大厦，上海铁路新客站的铁路宾馆、铁路公寓等。主体结构施工时，我们分别采用了激光测量和俯视测量来控制主体结构垂直度，收到了很好的效果。
所谓激光测量法就是用激光仪代替普通的光学仪器，以激光器发出的可见激光束代替人的视线，进行建筑物的竖向轴线传递、平整度控制、铅直面控制、轴线网定位放线、自动导向与自动控制等施工测量的方法。由于激光具有亮度高、能量集中、方向性强、单色性和相干性好、受气候条件干扰小等优点，所以，用激光束代替人的视线，可提高测量的精度，把被动测量变为主动测量，减轻测量人员的劳动强度，提高工作效率。同时，激光束传输的基准信息可为实现施工测量与施工机具自动化奠定基础。我国目前已能生产多种类型的激光仪，如激光铅直仪、激光经纬仪和激光测距仪等。
高层建筑结构施工中采用激光进行竖向轴线传递和垂直度控制既简单又实用。其原理就是利用激光仪向天顶方向发出的铅直激光束，把地面上的控制点垂直传递至每一层楼板上。通过几个传递点形成闭合的控制导线，以求建筑物的几何平面和几何立面变形最小，使结构的垂直偏差控制在尽可能小的范围内。采用激光测量法首先需要根据建筑物的平面形状和结构布置，确定几个控制点，控制点的数量及位置选择以所有控制点所连成的闭合导线能对建筑物的整个平面起控制作用为原则，并避开梁、楼板主筋等位置。通过建筑物外部的控制桩将控制点精确测设定位在首层地面上，并采取保护措施。每一层楼板在施工时需在相应的位置预留直径150～200mm孔洞，以便激光束通过。实测时，将激光仪架在控制点整平对中，接通电源，向上垂直发出激光束。在楼板的预留洞口上用一块光靶接收激光束，见图1。光靶用透明材料制成，上面画出十字线，以十字线交点为圆心，画出数个同心圆。如采用自动安平的激光仪，其光束可自动调向垂直状态。如采用人工安平的激光仪，为消除误差，可将仪器水平向360°旋转，激光光斑即在光靶上画出一个圆形轨迹，移动光靶至某一同心圆与激光光斑移动轨迹重合，这时的圆心即为竖向传递点。当几个传递点都投完后，要进行平面尺寸与平面角度的校验，以检查传递点的精确性。平面尺寸可用经过校验的钢尺丈量各点的间距，并与首层控制点的间距比较，误差应控制在0.01 %以内。平面角度校验可用经纬仪检查角度，误差应小于15″。校验无误后，即可将各传递点连成闭合的控制导线，进行平面轴线的放线。
图1 激光接收靶的设置
我单位在北京亮马河大厦107m高写字楼工程施工中，采用了这种方法进行测量，施工结束后经复核，总体垂直度偏差仅为7mm。
激光测量不仅可用于垂直度控制，在其他方面也有广泛用途，如利用激光进行大面积平整度控制，墙体垂直度控制，地下工程施工时的导向与准直控制，滑升模板偏斜与扭转的自动控制等。
俯视法与激光法的原理相似，不同之处在于激光法是自下向上铅直投点，而俯视法是自上向下垂直对点。俯视法采用的仪器是由普通光学经纬仪改装而成。改装后的仪器可将望远镜筒直立，利用光学对中原理垂直向下或向上对点，加上辅助透镜后还可以进行短距离对点。险此以外，这种仪器仍可作为普通光学经纬仪使用。
采用俯视法测量时，控制点的选择和测设方法与激光法相同，在每层楼板上也同样要预留孔洞。为提高目标的清晰度，便于观测，在首层控制点处需安置照明设备。实测时，将仪器支架在楼板的预留洞口上，整平后将望远镜垂直角调到180°，使望远镜呈垂直状态，通过洞口向下，对准首层控制点，见图2。经过反复移动仪器，整平、调垂直角，直到对中为止。这时将仪器水平旋转360°，其物镜内十字线交点如不绕控制点转圈或转圈直径极小，即可认为已准确对中。然后用一薄板覆盖于楼板洞口上，在仪器物镜下放上变焦镜片，将焦距调整在薄板上，按照镜中十字线的交点在薄板上定出一点，做上记号，仪器旋转360°进行检查，如十字线交点与薄板上的点始终重合，该点即为竖向传递点。如有误差，需调整变焦镜片。当几个传递点都引点完成后，即进行校核，校核方法与激光法相同。校核无误后，原位拨动仪器，即可打出闭合导线。
图2 俯视测量示意
我单位在上海铁路宾馆、铁路公寓工程施工中，采用了这种俯视法测量，当两座楼的主体封顶后，采用经纬仪正倒镜穿线法分别进行了校核，总体垂直度偏差分别为13mm和8mm。
激光法和俯视法所用仪器简单，方法实用，测量原理上有异曲同工之处。它们的特点是：
1.可将仪器架设在建筑物内部，向上或向下投点，避免了施工现场的各种干扰，解决了场地狭窄、仰角过大、施工脚手架阻碍视线和环境气候条件的影响等矛盾，有利于提高测量精度，保障测量人员及仪器的安全。
2.每一次投点或引点时都是以首层控制点为基准点，这样可以避免产生误差积累。
3.操作过程简便，速度快。一般每测一个点只需10～20min。操作技术容易掌握，测量人员的劳动环境和劳动条件都得到改善。
4，仪器可以一机多用，能够满足多种测量用途的需要。
5.激光仪由于能发出亮度很高、肉眼可见的激光束，因此，可以在能见度很低甚至晚间进行测量操作。
6.俯视法的对点过程比激光法麻烦，但引点结束后可直接在原位利用仪器进行校核和打出闭合导线，工作程序较激光法简单。
7.采用这两种测量方法时每层楼板和模板都要预留若干孔洞，待主体结构全部完工后才能补上，给施工带来一些不便。此外在施工中途如首层地面需要开始进行装修，必须将控制点保留下来或挪至某层楼板上。如挪点时产生误差，将使得其上各层都产生偏差，这一点是需要注意的。
总之，从我们实际应用的效果来看，这两种方法都不失为高层建筑施工中比较实用的方法。由于俯视法采用的是光学对中原理，在对点时会因视差等原因引起误差，而且建筑物高度越高，误差会越大。因此，当建筑物高度较高时，采用激光法能达到更高的精度。
我们选用的仪器是苏州第一光学仪器厂生产的J 2 —J D 型激光经纬仪和上海第三光学仪器厂改装生产的DJ 6 —C 6 型光学垂准经纬仪。这两种仪器结构简单，精度较高，用途广泛，价格适中，使用方便，适合施工单位的使用。
（丁春生）