投测的方法
出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第709页（5134字）
高层建筑物轴线的投测方法很多，在工程中常用的有：吊线锤投测法、经纬仪投测法和垂准仪投测法等。
(一)吊线锤投测法
吊线锤投测法也称为吊线坠投测法，这是在城市建设中经常采用的一种方法。当周围建筑物密集，施工场地比较狭窄，无法在建筑物以外的轴线上安置经纬仪时，可采用此法进行竖向投测。这种方法与一般的吊锤线法的原理是一样的。
通常使用5～10kg的特制线锤，用0．5～0．8mm的钢丝将其悬吊。从首层±0．00地面上，靠近建筑物四周的轴线交点为准，直接向施工层悬吊引测轴线。如果建筑物高度太大，要采用逐层引测的方法，每隔3～5层放一次通线，由下向上直接校测一次。
这种方法的具体做法是：首先在首层地面上埋设轴线点的固定标志，轴线点之间应构成矩形或十字形，作为整个高层建筑的轴线控制网。各标志上方的每层楼板都预留一个孔洞，供吊锤线通过。在进行投测时，在施工层的楼面预留孔洞处安置挂有吊线锤的十字架，慢慢移动十字架，当吊锤尖静止地对准首层地面上的固定标志时，施工层上十字架的中心就是应投测的点，同理可测设其他轴线上。吊线坠投测法如图13－5所示。
图13－5 吊线坠投测法示意图
采用吊线坠投测法时，应注意使用的线锤几何形体要规正，悬挂线锤的钢丝没有扭曲。为了减少风力的影响，应将吊线锤的位置放在建筑物内部，或用铅直的塑料管套住线锤。
使用吊线坠投测法进行轴线投测，组成简单、非常经济、特别直观、精度满足。大量试验证明，由下一层向上层悬吊锤球线的误差不大于3mm。但是，在投测时比较费力、费时，高度越高、风力越强，造成的误差越大。
(二)经纬仪投测法
当施工场地比较宽阔时，可使用经纬仪法进行竖向投测，将经纬仪安置于轴线控制桩上，进行严格对中整平后，盘左照准建筑物底部的轴线标志，往上转动望远镜，用其竖丝指挥在施工层楼面边缘上画一点，然后盘右再次照准建筑物底部的轴线标志，同法在该处楼面边缘上画出另一点，取两点的中间点作为轴线的端点。其他轴线端点的投测与此法相同。这是一种最基本的投测方法，如图13－6所示。
图13－6 经纬仪轴线竖向投测
按场地及经纬仪安置的位置不同，经纬仪投测法还可以分为延长轴线投测法、侧向借线投测法等。
1．延长轴线投测法
当建筑场地四周比较宽阔，可将原轴线控制桩延长到距建筑物较远的安全地点或附近已建的大楼屋面上，可在轴线的延长线上安置经纬仪，以首层原确定的轴线为准，向上逐层进行投测。如图13－7a所示，将经纬仪分别安置于地面中线桩b′、b1′及c′、c1′上，分别瞄准底层轴线点b、b1中和c中、c1中。然后，如图13－7b所示，将经纬仪分别安置于楼面上的中心轴线c中、c1中上，瞄准c′和c1′点，用盘左和盘右取平均值法将原中心线控制桩引测至远处适宜地点得到c″和c1″点，并用标志固定其位置。在上部楼层施工时，即可将经纬仪安置在新的控制桩c″和c1″点上，瞄准c、c1点，按上述方法继续逐层向上投测轴线。经分析计算，采用这种方法在建筑物全高为90m时，其最大误差约±8mm，完全可满足精度的要求。
图13－7 延长轴线投测法示意图
2．侧向借线投测法
侧向借线投测法如图13－8、图13－9所示。当建筑场地四周比较狭小，高层建筑外廓轴线无法延长时，可将轴线向建筑物外侧平行移出1．5m，最大不超过2．0m，分别可得出平移轴线的交点A′、B′、C′、D′，在施工层的四角用钢脚手架支出四个操作平台。然后将经纬仪安置在地面B′、D′两点上，分别瞄准A′点，通过盘左、盘右进行观测，在操作平台上交汇出A1点，同样方法交汇出C1、B1和D1点。把地面上A′、B′、C′、D′四点引测到操作平台上后，以A1B1、B1C1、C1D1、D1A1为准，向内量原向外侧平移出的距离(1．5m)，即可得到该楼层面的轴线位置。
图13－8 建筑物四廓轴线
图13－9 操作平台示意图
(三)垂准仪投测法
垂准仪投测法就是利用能提供铅直向上(或向下)视线的专用测量仪器，进行竖向投测。严格地讲，经纬仪天顶投测法和经纬仪天底投测法也属于此种类型，但比较典型的是激光经纬仪投测法、激光垂准仪投测法和自动天顶－天底准直仪投测法等。
1．经纬仪天顶投测法
经纬仪天顶投测法是在DJ6或DJ2级经纬仪上加一个90°弯管目镜附件后，进行轴线垂直投测，这种方法适用于建筑物密集的地区，尤其是城市老区改造区。在进行投测时，将经纬仪安置于地面预先建立的控制点上。装上90°弯管目镜，在测设层上设置目标划分板，将望远镜指向铅直向上方向，由弯管目镜观测。将仪器平转一周，若视线始终指在一点上，此时视线方向正处于铅垂，则该点即是所要投测的测点，并做出固定标志。工程实践表明，采用经纬仪天顶投测法投资少、精度满足工程要求，是一种比较经济实用的投测方法。
2．经纬仪天底投测法
上海第三光学仪器厂生产的DJ6－C6垂准经纬仪，配有90°弯管目镜。这种仪器的特点是既能使望远镜仰视向上指向天顶，又可使望远镜俯视向下，使视线通过直径20mm的空心竖轴指向天底，测量人员能方便地进行观测，如图13－10a所示。
图13－10 垂准经纬仪投测法示意图
使用时，将仪器安置于首层地面的轴线点标志上，严格对中整平，由90°弯管目镜进行观测，而使望远镜指向天底方向。将仪器水平转动一周后，若视线始终指在一点上，则说明视线方向正处于铅直，可以向上将首层轴线引测到施工层上。在采用这种方法时，在各层相应处应预留测孔，其直径不得小于100mm，也可以借用竖向通风管道孔。
在投测时，视线通过楼板上预留的孔洞，将轴线点投测到施工层楼板的透明板上定点，为了提高投测的精度，应将仪器照准部水平旋转一周，在透明板上投测多个点，这些点应构成一个小圆，然后取小圆的中心作为轴线点位置。同法用盘右再投测一次，取两次的中点作为最后的投测结果。由于投测时仪器安置于施工层的下面，因此在投测过程中要注意测量人员和仪器的安全。
如果把垂准经纬仪安置于浇筑后的施工层上，将望远镜调成铅直向下的状态，视线通过楼板上的预留孔洞，照准首层地面的轴线标志，也可将下面的轴线点投测到施工层上，如图13－10b所示。这种投测方法比较安全，也能满足精度的要求。
工程实践证明：一个测回(即正倒镜各观测一次取平均位置)垂准观测中误差不大于±6″，即100m高度上平面误差为±3mm，相当于约1／30000的铅垂度，完全可以满足精度的要求。
3．激光经纬仪投测法
图13－11所示为装有激光器的苏州第一光学仪器厂生产的J2－JDE激光经纬仪，它是在望远镜筒上安装一个氦氖激光器，用一组导光系统把望远镜的光学系统联系起来，组成激光发射系统，再配上电源，便成为激光经纬仪。为了测量时观测目标方便，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，就可在目镜(或通过弯管目镜)处观测目标，而不必关闭电源。
图13－11 激光经纬仪示意图
激光经纬仪用于高层建筑轴线竖向投测，其方法可与配弯管目镜的经纬仪是一样的，只不过是用可见激光代替人眼观测。在进行投测时，在施工层预留孔中央设置用透明聚酯膜片绘制的接收靶，在地面轴线点处对中整平仪器，打开激光器，调节望远镜的调焦螺旋，使投射在接收靶上的激光束光斑最小，再水平旋转仪器，检查接收靶上光斑中心是否始终在同一点，或划出一个很小的圆圈，以保证激光束铅直，然后移动接收靶使其中心与光斑中心或小圆圈中心重合，将接收靶进行固定，则接收靶上的光斑中心即为投测的轴线点。
4．激光垂准仪投测法
图13－12所示为苏州第一光学仪器厂生产的DZJ2激光垂准仪，这种仪器主要由氦氖激光器、竖轴、水准管、基座等部分组成。
图13－12 激光垂准仪示意图
1－望远镜激光束；2－物镜；3－手柄；4－物镜调焦螺旋；5－激光光斑调焦螺旋；6－目镜；7－电池盒固定螺钉；8－电池盒盖；9－管水准器；10－管水准器校正螺钉；11－电源开关；12－对点／垂准激光切换开关；13－圆水准器；14－脚螺旋；15－轴套锁定钮
这种激光垂准仪是在光学垂准系统的基础上增加了一个半导体激光器，可以分别给出上下同轴的两条激光铅垂线，并与望远镜视准轴同心、同轴、同焦。使用时，在测站点上安置激光垂准仪，按图13－12中的电源开关(11)和对点／垂线激光切换开关(12)，使仪器向下发射激光，转动激光光斑调焦螺旋(5)，使激光光斑聚焦于地面上一点，然后按常规的对中整平操作安置好仪器；按对点／垂线激光切换开关(12)，使仪器通过望远镜向上发射激光，转动激光光斑调焦螺旋，使激光光斑聚焦于目标面上一点，将网格激光靶放置在目标面上，即可方便地投测轴线点。
激光的有效射程白天为120m，夜间为250m，距离仪器望远镜80m处的激光光斑直径一般≤5mm，向上引测一个测回，其垂直测量标准差为1／45000，相当于激光铅垂精度为±5″。仪器由两节5号电池供电，发射激光波长为0．65μm的电磁波，功率为0．1mW。
5．自动天顶－天底准直仪投测法
瑞士生产的ZNL型自动天顶－天底准直仪，是目前轴线投测比较精密的仪器。使用时，仪器上部可由基座上取出，上下调转。当物镜向上安置，圆水准器居中时，目镜就可以看出天顶方向；当物镜向下安置，圆水准器居中时，目镜就可以看出天底方向。若配上激光目镜，则可给出同样精度的铅直激光束。
以上所述几种轴线竖向投测方法，应根据不同的建筑类型分别采用。一般情况下，激光仪器适用于高层滑模施工的工程，天顶准直法适用于高层钢结构的安装，天底准直法适用于现浇钢筋混凝土工程。
在高层建筑轴线竖向投测中，还应考虑日照对建筑物的影响。在阳光的照射下，建筑物的向阳面会因阳光照射而产生膨胀，整个建筑物会向背光的一侧倾斜，倾斜的大小与阳光的强弱、建筑材料性能、建筑物高度、建筑形状等方面有关，应采取措施减少其影响。在钢结构的柱身竖向校正中，由于焊接次序的不同会产生焊缝收缩对柱身影响，在投测时多采取预留变形的办法解决。