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上海電視塔（東方明珠）施工測量實(shí)例 1．概況 上海廣播電視塔總高度為468m，建筑總面積為6.3萬m2，其中高空建筑面積達(dá)2萬m2。電視塔由地下室、塔座、塔身、下球體、上球體、太空艙及天線等七個(gè)部分組成，如圖4-216所示。 圖4-216 上海電視塔各部分組成 電視塔地下二層深為-12m，局部達(dá)-19.5m。從地面至286m為三筒框架主塔體，由三個(gè)直徑為9m的直筒體組成。三個(gè)直筒從285m處過渡為單筒體至350m，單筒體從310m以上由8m收分至7m，350m至486m為鋼桅桿天線。 在主塔體68~118m，設(shè)有直徑為50m的鋼結(jié)構(gòu)下球體，其頂標(biāo)高為118m，在250~295m，設(shè)有直徑為45m的鋼結(jié)構(gòu)上球體，其頂標(biāo)高為295m，在單筒體334~350m之間設(shè)有直徑為16m的鋼結(jié)構(gòu)太空艙，頂標(biāo)高為350m。單筒體頂面正中有一個(gè)4.2m的正方形空洞，鋼桅桿天線就嵌固在空洞中。天線全長118m，截面自3.8m3.8m收縮至0.7m0.7m。 主塔體三個(gè)直筒體呈三角形布置，全高286m間有七道6m高、1.6m寬的混凝土連梁，連梁與三個(gè)直筒體的交接處分叉成Y形，在上、下球體中間各有一高40m~50m的中心筒體。三個(gè)直徑為7m的斜筒體與水平面交角成60，其下端支承于基礎(chǔ)上，上端交匯于中心筒體上。 2．制定施測方案 上海電視塔構(gòu)筑物的施工和安裝中，工程測量精度是保證電視塔施工質(zhì)量和安全的重要內(nèi)容，因而，設(shè)計(jì)和施工精度要求也相當(dāng)高，尤其是塔身垂直度偏差小于50mm。 在制定技術(shù)方案之初，調(diào)研對國內(nèi)有關(guān)工程進(jìn)行了調(diào)研，這些工程的共同特點(diǎn)就是采用激光垂準(zhǔn)儀作垂直控制，它的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀性強(qiáng)，測量人員當(dāng)場就可讀得垂直偏差值。然而，如果被測物體高度過高，激光的光斑就大，并會(huì)產(chǎn)生飄移，因而難以對中，必將影響精確度。 上海電視塔其高度為468m，如果用激光儀作垂直控制，難以保證其小于50mm的精度要求，通過綜合分析，決定采用Wild ZH天頂垂準(zhǔn)儀作垂準(zhǔn)測量和Wild T2經(jīng)緯儀（附彎管）作垂準(zhǔn)檢查。 上海電視塔施工測量的難度不僅在于其超高，而且由于塔的特殊造型，使得三個(gè)直筒體之間不能互相通視，因此，我們將電視塔的施工測量分為平面控制和垂直測量兩大部分。 平面控制測量主要是在建筑場地上建立必要精度的軸線控制網(wǎng)，以建立塔筒中心及放樣施工所需的軸線；二是布設(shè)筒體測量基準(zhǔn)點(diǎn)，通過在塔、直筒及斜筒中心埋設(shè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)，組成精密的筒體控制網(wǎng)，并在-0.05m結(jié)構(gòu)平臺(tái)上布設(shè)一個(gè)小控制網(wǎng)，這樣就可以解決塔筒中心點(diǎn)不能通視的問題。由于這個(gè)控制網(wǎng)精度相當(dāng)高，而且點(diǎn)位穩(wěn)固，可使垂準(zhǔn)測量精度得到保證，同時(shí)也可保證塔、塔中心的平臺(tái)高度從0.00m~98m~118m~263m~285m，直筒中心平臺(tái)高度從0.00m~98m~161m~285m。 垂直測量的方案，是測點(diǎn)布置在塔體筒內(nèi)，并沿高程分別布置在-12.00m、150m高程上。150m高程斷面，測站工作平臺(tái)搭設(shè)利用筒體壁、剪力墻、電梯井墻壁，人行梯道為基礎(chǔ)，預(yù)埋鐵件搭設(shè)工作平臺(tái)和測站。 3．建立外控制 （1）施工平面控制網(wǎng)的建立 在施工場地上平面控制布設(shè)米字形軸線網(wǎng)（由上海測繪處提供），三條軸線相交于塔的中心。5號(hào)軸線（朝向南京路外灘原二噴水池中心）與正北方向的夾角為963615"?，F(xiàn)以這點(diǎn)城市坐標(biāo)及此夾角作廣播電視塔米字形軸線和樁位中心放樣的依據(jù)。米字形軸線如圖4-217所示：在施工地下室時(shí)，軸線上的點(diǎn)位離塔中心較遠(yuǎn)，看不到基坑下部位。后在基坑周邊軸線方向上加密S40，W40，S91和N32等點(diǎn)，作為測設(shè)地下室塔筒中心及各層軸線的依據(jù)。 圖4-217 米字形軸線網(wǎng) （2）筒體測量基準(zhǔn)點(diǎn)的平面布設(shè) 由于地下室基礎(chǔ)承臺(tái)上無法設(shè)置基準(zhǔn)控制點(diǎn)，因此將其點(diǎn)投測至-6.05m平臺(tái)面上，在塔、直筒及斜筒中心埋設(shè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)。 于是形成了由7個(gè)控制點(diǎn)組成一個(gè)精密筒體控制網(wǎng)，如圖4-218所示。在基礎(chǔ)出土后，為了便于測量而將三個(gè)直筒中心及塔中心測站，分別精確設(shè)在+0.550m平臺(tái)和-1.450m中心平臺(tái)上，然后根據(jù)這四個(gè)中心點(diǎn)加密成一個(gè)平臺(tái)小控制網(wǎng)。 圖4-218 -6.050平臺(tái)面塔筒中心點(diǎn)布置圖 （3）平臺(tái)小控制網(wǎng)的布設(shè) 根據(jù)場地的有利條件，在-0.050m結(jié)構(gòu)平臺(tái)上布設(shè)一個(gè)中點(diǎn)六邊形小控制網(wǎng)，見圖4-219，這網(wǎng)使塔筒四個(gè)中心點(diǎn)不能通視問題得到解決。在①、⑤、⑨軸上的網(wǎng)點(diǎn)通過直筒門洞互相通視，其直線中點(diǎn)即筒中心點(diǎn)。直接檢查塔、筒中心點(diǎn)位置。通過精密測量，這個(gè)網(wǎng)的精度相當(dāng)高，網(wǎng)的點(diǎn)位精度≤2mm，使垂準(zhǔn)測量精度能得到保證。同時(shí)此網(wǎng)點(diǎn)位相當(dāng)穩(wěn)固，產(chǎn)生相對位移可能性很小。使用其點(diǎn)位可測設(shè)塔筒周邊軸線及裙房7.5軸線，還能直接測量筒體的偏扭。 圖4-219 中點(diǎn)六邊形小控制網(wǎng) （4）測量平臺(tái)的設(shè)置 為了保證塔筒中心基準(zhǔn)線的鉛垂性，使固定在底面上的基準(zhǔn)點(diǎn)垂直軸投影點(diǎn)最大限度接近施工區(qū)，為此在基準(zhǔn)線上選擇測量平臺(tái)，測量平臺(tái)標(biāo)高如下： 塔中心測量平臺(tái)標(biāo)高從0.00m~＋98m~＋118m~＋263m~＋285m。 直筒中心測量平臺(tái)標(biāo)高從0.00m~＋98m~＋161m~＋285m。 4．建立內(nèi)控制 直筒體內(nèi)建立四個(gè)中心基準(zhǔn)點(diǎn)，直筒體施測方法，直筒體測量困難不小：其難點(diǎn)是四個(gè)中心基準(zhǔn)點(diǎn)互不通視，不易自檢，后投到鋼平臺(tái)上時(shí)其四點(diǎn)才能檢查正確與否。投點(diǎn)時(shí)測量孔徑應(yīng)保持暢通，并選擇有利時(shí)間，才能保證工作順利進(jìn)行。 5．天頂投點(diǎn)法 （1）測站位置設(shè)置：直筒體測站位置設(shè)在筒中心＋0.550m平臺(tái)處，標(biāo)板澆搗在平臺(tái)上，中心留有通光小圓孔。塔中心設(shè)在塔座底部-1.450m處，標(biāo)板與直筒體同。 （2）精密測量方法 在底部塔筒中心基準(zhǔn)點(diǎn)上，分別安置Wild ZH天頂垂準(zhǔn)儀將四個(gè)中心點(diǎn)投至施工平臺(tái)面上（24.0m以下為臨時(shí)平臺(tái)，24.0m以上為自升式整體鋼平臺(tái)）。 投點(diǎn)的立面示意圖，如圖4-220所示。 圖4-220 投點(diǎn)立面示意 1）投點(diǎn)方法 放置儀器，對中，整平，水平度盤指向0（塔中心或軸線方向），通知上方，準(zhǔn)備投測。作業(yè)步驟如下： ①指揮上方，使標(biāo)志中心初步移在鏡里十字絲交點(diǎn)附近，要小于5mm（圖4-221a）。 ②儀器鏡面上另放一塊精密補(bǔ)償鏡，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償鏡，使標(biāo)志中心折射在十字絲縱絲上（圖4-221b）。 ③儀器旋轉(zhuǎn)180，使標(biāo)志中心不折射在十字絲縱線上，離開縱線一小段距離a，指揮上方向縱線方向移動(dòng)a/2的距離（圖4-221c）。 ④再旋轉(zhuǎn)移動(dòng)鏡面，使標(biāo)志中心折射在下縱絲上，再回復(fù)位置視標(biāo)志中心是否折射在縱絲上（圖4-221d），如還有一微小距離，按上述調(diào)整方法，使點(diǎn)調(diào)至縱絲上為止。 ⑤儀器水平旋轉(zhuǎn)90與270位置按上述方法測量，使標(biāo)志中心移至在橫絲上（圖4-221e）。 ⑥檢查投點(diǎn)位置正否、旋轉(zhuǎn)四方，如點(diǎn)都折射在十字絲線上（圖4-221f），那點(diǎn)才算投正。 點(diǎn)投好后，通知上方，固定標(biāo)志。 圖4-221 2）投測精度檢查 投測在平臺(tái)面上四個(gè)中心點(diǎn)，在塔中心安置經(jīng)緯儀測角，并量測至直筒中心邊長檢查。視夾角及邊長是否滿足精度要求。 精度要求：夾角誤差 120為1 邊長誤差 9.238m為3mm。 同時(shí)檢查三個(gè)外方向間夾角，夾角誤差小于10"。用一個(gè)外方向定向（如青海路電視塔尖）。 檢查在限差之內(nèi)，就標(biāo)志點(diǎn)位。在施工平臺(tái)面上側(cè)設(shè)施工軸線，方向標(biāo)志設(shè)在預(yù)埋好的木塊上，或套板上及鋼平臺(tái)面上。 3）照準(zhǔn)標(biāo)志 采用兩種標(biāo)志，一是不銹鋼十字刻度標(biāo)板，交點(diǎn)有一個(gè)5mm圓孔，另一是滑動(dòng)標(biāo)志。 在＋200m以上投點(diǎn)時(shí)，接收標(biāo)志采用滑動(dòng)標(biāo)志。 滑動(dòng)標(biāo)志的特點(diǎn)：快速和容易標(biāo)定。 ①設(shè)置方法：在鋼平臺(tái)塔筒中心預(yù)埋滑動(dòng)標(biāo)志裝置如圖4-222（a）所示，標(biāo)志坐標(biāo)對準(zhǔn)十字軸線。 ②材料：用一塊質(zhì)硬光滑木板，其尺寸為300mm300mm18mm。中間留有180mm100mm長方形孔洞，擱置在預(yù)先埋好在平臺(tái)上二根互相平行的角鋼滑槽中，木板上釘有二根滑尺，投點(diǎn)時(shí)用刻劃2cm透明有機(jī)玻璃板如圖4-222b所示，插在滑尺中。 ③移動(dòng)方法根據(jù)下方指揮，先將木板順Y軸方向左（或右），使標(biāo)志中心移在X軸線上，然后再移動(dòng)玻璃板（木板不動(dòng)），使標(biāo)志中心移在Y軸線上，這樣點(diǎn)位就定好，經(jīng)過檢查無誤后，就用螺栓固定木板。 圖4-222 4）使用儀器和工具 使用精密Wild ZH天頂垂準(zhǔn)儀，附加精密補(bǔ)償鏡，使投點(diǎn)精確對中目標(biāo)。 （3）單筒體的垂直測量 單筒體測量的原則：控制筒中心線，防止偏扭。在＋285m~＋310m處不設(shè)鋼平臺(tái)，故測量時(shí)另搭設(shè)測量平臺(tái)。在＋310m以上筒體安裝鋼平臺(tái)，測量即在平臺(tái)上進(jìn)行。 1）＋285m~＋310m段間測量方法 原鋼平臺(tái)停留在＋285.081m處，用混凝土與筒體澆在一起，不再提升。在＋285m處中筒平臺(tái)之中心點(diǎn)，作為投測單筒體之垂準(zhǔn)基點(diǎn)。 在＋287.655m和＋294.420m（中心標(biāo)高）有二道鋼環(huán)梁安裝，需提供安裝軸線及標(biāo)高。故在鋼平臺(tái)上先搭設(shè)簡易測量平臺(tái)至＋287m。 測量平臺(tái)搭設(shè)需與筒體腳手架脫離，單獨(dú)設(shè)置900mm900mm見方，四周每隔1~8m高度，用φ48鋼管與混凝土面頂緊，平臺(tái)上部用鋼管與鋼環(huán)梁支架電焊連接，保證其平臺(tái)穩(wěn)固（圖4-223）。測量方法：將中心投測至＋287m平臺(tái)上，校核后，依次測設(shè)①、③、⑤、……、軸等軸線于下鋼環(huán)梁的支架上，并在軸線上量出設(shè)計(jì)半徑距離。 另在＋286m紅三角標(biāo)高標(biāo)志引測標(biāo)高，設(shè)在外筒壁上，做好標(biāo)志。上述軸線半徑、標(biāo)高提供安裝下鋼環(huán)梁用。測量平臺(tái)繼續(xù)塔設(shè)至＋294m處，此時(shí)平臺(tái)高達(dá)9m左右，考慮其穩(wěn)固性，再利用下環(huán)梁支架搭設(shè)斜撐，用于固定測量平臺(tái)。采用同樣方法，投測中心點(diǎn)至十294m平臺(tái)上，測量所需軸線方向、半徑和標(biāo)高，供安裝上環(huán)梁用。 圖4-223 2）＋310m~＋350m段間測量方法 ＋310m以上單筒體采用鋼平臺(tái)施工系統(tǒng)，故中心點(diǎn)投測在小鋼平臺(tái)上，測量方法與直筒體方法相同。 3）單筒體中心點(diǎn)投測的檢查 投測在施工平臺(tái)面上的中心點(diǎn)，本身無法檢查。除了檢查外方向外，另架設(shè)T2經(jīng)緯儀（配有彎管）測天頂角一測回進(jìn)行檢查。算出中心點(diǎn)的坐標(biāo)增量OX和AY，并計(jì)算點(diǎn)位偏移值。如檢查誤差在3mm內(nèi)不予糾正。 （4）斜筒體測量 斜筒采用勁性骨架形式，而勁性骨架的成型安裝，又轉(zhuǎn)化為控制骨架的中心。所以最可靠、合理的方法是建立斜筒內(nèi)部控制測站，測設(shè)斜筒中心軸線。 1）大斜筒的測量方法 測站設(shè)置和測量方法： 測站設(shè)置：在地下室-6.050m層面洞中心上搭設(shè)觀測墩，見圖4-224，位置在①⑤⑨軸上，距塔中心56.234m，經(jīng)-0.050m、-6.050m二平臺(tái)量至定點(diǎn)。二次定點(diǎn)誤差小于2mm。 圖4-224 勁性骨架安裝完畢后，就施工鋼筋混凝土。設(shè)計(jì)要求施工縫要垂直于斜筒中心線。為此在施工段的上口定出垂直于中心線的一個(gè)平面，兩方面同時(shí)控制斜筒體模板施工，才能保證結(jié)構(gòu)斷面的正確。 2）小斜筒的測量方法 小斜筒測設(shè)是一個(gè)難題。小斜筒起始在第一道連梁K-1上，其底中點(diǎn)位置在①軸（或⑤⑨軸）方向上，標(biāo)高為＋21.000m，距塔中心長度為5.419m。該處不能設(shè)置儀器，故在連梁挑出一鋼架，設(shè)置觀測墩，測設(shè)45中心軸線，直至交于大斜筒上。測量方法如下： ①在-0.05m平臺(tái)上，①軸（或⑤⑨軸）方向上，從塔中心獨(dú)立量出兩段距離A、B（大于5.419m）用垂準(zhǔn)儀分別投測在上面臨時(shí)搭設(shè)的架子上，得A和B點(diǎn)，見圖4-225。檢查AB與AB距離兩者誤差≤2mm。然后從A（或B）量至測站，距離為d，即元素a＝A－5.419－d則測站點(diǎn)位置為5.419m＋a，儀器視高為＋21.000m＋a。觀測時(shí)，使儀器調(diào)至＋21.000＋a高度。其標(biāo)高用水準(zhǔn)測量方法引測到臨近直筒體外筒壁上。用紅三角標(biāo)志，水平方向標(biāo)志測設(shè)在環(huán)梁上。測量時(shí)使儀器定向、定高、定角（45）指向中心線方向，投測方向與大斜筒相同。 圖4-225 ②在連梁立面上，測設(shè)投影面十字軸線和安裝軸線。 （5）效果 1）主塔中心線垂直度偏差控制 塔中心線偏差檢測從塔中心基準(zhǔn)點(diǎn)，用T2經(jīng)緯儀（裝彎管），觀測天頂角，傳遞四站（測量平臺(tái)）至＋350m，頂面中心點(diǎn)測得點(diǎn)位偏差22mm。d＝2472742"（⑤軸偏TZ筒72742"）。 ①測量方法：用天頂角進(jìn)行一測回測定，以⑨軸水平角0旋轉(zhuǎn)四方算得頂面中心點(diǎn)位偏差位置。 ②天頂角觀測記錄 （檢測） 觀測記錄及計(jì)算 （略） 測量方法：測站上安置T2經(jīng)緯儀（配有彎管），水平方向照準(zhǔn)塔中心標(biāo)志，儀器高調(diào)至-4.400m水平切①軸板墻上標(biāo)高標(biāo)志儀器垂直度盤指向60投測。照準(zhǔn)標(biāo)志，使其中心調(diào)在軸線上，投正后焊在構(gòu)架上。 2）勁性骨架安裝測量 校正φ6.6m大斜筒骨架時(shí)，機(jī)械施工公司結(jié)構(gòu)安裝處在節(jié)底（測站）安置經(jīng)緯儀在定向、定高、定角度對準(zhǔn)預(yù)先設(shè)置在骨架上下端面處的校正基尺進(jìn)行測量，見圖4-226。用此法校正，可有效地測出骨架的水平仰角、軸線偏位和截面的扭轉(zhuǎn)等控制參量。 圖4-226 3）筒體施工中模板斷面控制 直筒體垂直度偏差控制： 測設(shè)直筒體外壁垂直度，每筒測設(shè)2點(diǎn)，位置在十字軸線端點(diǎn)處。測站設(shè)置離測點(diǎn)切線上85m~200m處，見圖4-227。 圖4-227 ①觀測方法 觀測小角法，測出底部基點(diǎn)（標(biāo)高＋120m）作為起算點(diǎn)（＋120m以下有排架）和上部各點(diǎn)直至標(biāo)高＋287m中心線間各夾角α，并用測距儀測出測站至壁點(diǎn)間距離（S）。 ②計(jì)算方法 偏差量Δl用下式計(jì)算 （4-114） 式中 △l——偏差量（mm）； S——測站主觀測點(diǎn)的距離（m）； α——垂直方向偏差值； 206265——弧度的秒數(shù)。 ③各筒測得垂直度偏差量 （略）。 6．精度 上海廣播電視塔施工測量精度滿足施工放樣要求，特別是主塔中心垂直度，偏差小于設(shè)計(jì)5cm精度要求。直筒體外壁和順框直。底部、中部至頂部大都偏差在1cm左右。 7．沉降觀測 上海廣播電視塔在底板施工時(shí)沿四周保護(hù)體上設(shè)立了沉降觀測點(diǎn)，進(jìn)行定時(shí)觀測。上海電視塔施工超出0.00時(shí)，又在墻體0.00以上20~30cm設(shè)觀測點(diǎn)，進(jìn)行定時(shí)的觀測，由于得到了大量的沉降觀測數(shù)據(jù)，為順利施工創(chuàng)造了條件。像這樣重大的建（構(gòu)）筑物應(yīng)堅(jiān)持長期沉降觀測。