上海電視塔(東方明珠)施工測量實例.doc

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上海電視塔（東方明珠）施工測量實例 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-19.5m。從地面至286m為三筒框架主塔體，由三個直徑為9m的直筒體組成。三個直筒從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，頂標高為350m。單筒體頂面正中有一個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)計和施工精度要求也相當高，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)工程進行了調(diào)研，這些工程的共同特點就是采用激光垂準儀作垂直控制，它的最大優(yōu)點是直觀性強，測量人員當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天頂垂準儀作垂準測量和Wild T2經(jīng)緯儀（附彎管）作垂準檢查。 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)筒體測量基準點，通過在塔、直筒及斜筒中心埋設(shè)基準控制點，組成精密的筒體控制網(wǎng)，并在-0.05m結(jié)構(gòu)平臺上布設(shè)一個小控制網(wǎng)，這樣就可以解決塔筒中心點不能通視的問題。由于這個控制網(wǎng)精度相當高，而且點位穩(wěn)固，可使垂準測量精度得到保證，同時也可保證塔、塔中心的平臺高度從0.00m~98m~118m~263m~285m，直筒中心平臺高度從0.00m~98m~161m~285m。 垂直測量的方案，是測點布置在塔體筒內(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)以這點城市坐標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，軸線上的點位離塔中心較遠，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，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）筒體測量基準點的平面布設(shè) 由于地下室基礎(chǔ)承臺上無法設(shè)置基準控制點，因此將其點投測至-6.05m平臺面上，在塔、直筒及斜筒中心埋設(shè)基準控制點。 于是形成了由7個控制點組成一個精密筒體控制網(wǎng)，如圖4-218所示。在基礎(chǔ)出土后，為了便于測量而將三個直筒中心及塔中心測站，分別精確設(shè)在+0.550m平臺和-1.450m中心平臺上，然后根據(jù)這四個中心點加密成一個平臺小控制網(wǎng)。 圖4-218 -6.050平臺面塔筒中心點布置圖 （3）平臺小控制網(wǎng)的布設(shè) 根據(jù)場地的有利條件，在-0.050m結(jié)構(gòu)平臺上布設(shè)一個中點六邊形小控制網(wǎng)，見圖4-219，這網(wǎng)使塔筒四個中心點不能通視問題得到解決。在①、⑤、⑨軸上的網(wǎng)點通過直筒門洞互相通視，其直線中點即筒中心點。直接檢查塔、筒中心點位置。通過精密測量，這個網(wǎng)的精度相當高，網(wǎng)的點位精度≤2mm，使垂準測量精度能得到保證。同時此網(wǎng)點位相當穩(wěn)固，產(chǎn)生相對位移可能性很小。使用其點位可測設(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 中點六邊形小控制網(wǎng) （4）測量平臺的設(shè)置 為了保證塔筒中心基準線的鉛垂性，使固定在底面上的基準點垂直軸投影點最大限度接近施工區(qū)，為此在基準線上選擇測量平臺，測量平臺標高如下： 塔中心測量平臺標高從0.00m~＋98m~＋118m~＋263m~＋285m。 直筒中心測量平臺標高從0.00m~＋98m~＋161m~＋285m。 4．建立內(nèi)控制 直筒體內(nèi)建立四個中心基準點，直筒體施測方法，直筒體測量困難不?。浩潆y點是四個中心基準點互不通視，不易自檢，后投到鋼平臺上時其四點才能檢查正確與否。投點時測量孔徑應(yīng)保持暢通，并選擇有利時間，才能保證工作順利進行。 5．天頂投點法 （1）測站位置設(shè)置：直筒體測站位置設(shè)在筒中心＋0.550m平臺處，標板澆搗在平臺上，中心留有通光小圓孔。塔中心設(shè)在塔座底部-1.450m處，標板與直筒體同。 （2）精密測量方法 在底部塔筒中心基準點上，分別安置Wild ZH天頂垂準儀將四個中心點投至施工平臺面上（24.0m以下為臨時平臺，24.0m以上為自升式整體鋼平臺）。 投點的立面示意圖，如圖4-220所示。 圖4-220 投點立面示意 1）投點方法 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，準備投測。作業(yè)步驟如下： ①指揮上方，使標志中心初步移在鏡里十字絲交點附近，要小于5mm（圖4-221a）。 ②儀器鏡面上另放一塊精密補償鏡，旋轉(zhuǎn)補償鏡，使標志中心折射在十字絲縱絲上（圖4-221b）。 ③儀器旋轉(zhuǎn)180，使標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a/2的距離（圖4-221c）。 ④再旋轉(zhuǎn)移動鏡面，使標志中心折射在下縱絲上，再回復(fù)位置視標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，使標志中心移至在橫絲上（圖4-221e）。 ⑥檢查投點位置正否、旋轉(zhuǎn)四方，如點都折射在十字絲線上（圖4-221f），那點才算投正。 點投好后，通知上方，固定標志。 圖4-221 2）投測精度檢查 投測在平臺面上四個中心點，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。 同時檢查三個外方向間夾角，夾角誤差小于10"。用一個外方向定向（如青海路電視塔尖）。 檢查在限差之內(nèi)，就標志點位。在施工平臺面上側(cè)設(shè)施工軸線，方向標志設(shè)在預(yù)埋好的木塊上，或套板上及鋼平臺面上。 3）照準標志 采用兩種標志，一是不銹鋼十字刻度標板，交點有一個5mm圓孔，另一是滑動標志。 在＋200m以上投點時，接收標志采用滑動標志。 滑動標志的特點：快速和容易標定。 ①設(shè)置方法：在鋼平臺塔筒中心預(yù)埋滑動標志裝置如圖4-222（a）所示，標志坐標對準十字軸線。 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)先埋好在平臺上二根互相平行的角鋼滑槽中，木板上釘有二根滑尺，投點時用刻劃2cm透明有機玻璃板如圖4-222b所示，插在滑尺中。 ③移動方法根據(jù)下方指揮，先將木板順Y軸方向左（或右），使標志中心移在X軸線上，然后再移動玻璃板（木板不動），使標志中心移在Y軸線上，這樣點位就定好，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天頂垂準儀，附加精密補償鏡，使投點精確對中目標。 （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，故測量時另搭設(shè)測量平臺。在＋310m以上筒體安裝鋼平臺，測量即在平臺上進行。 1）＋285m~＋310m段間測量方法 原鋼平臺停留在＋285.081m處，用混凝土與筒體澆在一起，不再提升。在＋285m處中筒平臺之中心點，作為投測單筒體之垂準基點。 在＋287.655m和＋294.420m（中心標高）有二道鋼環(huán)梁安裝，需提供安裝軸線及標高。故在鋼平臺上先搭設(shè)簡易測量平臺至＋287m。 測量平臺搭設(shè)需與筒體腳手架脫離，單獨設(shè)置900mm900mm見方，四周每隔1~8m高度，用φ48鋼管與混凝土面頂緊，平臺上部用鋼管與鋼環(huán)梁支架電焊連接，保證其平臺穩(wěn)固（圖4-223）。測量方法：將中心投測至＋287m平臺上，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)計半徑距離。 另在＋286m紅三角標高標志引測標高，設(shè)在外筒壁上，做好標志。上述軸線半徑、標高提供安裝下鋼環(huán)梁用。測量平臺繼續(xù)塔設(shè)至＋294m處，此時平臺高達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。采用同樣方法，投測中心點至十294m平臺上，測量所需軸線方向、半徑和標高，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施工系統(tǒng)，故中心點投測在小鋼平臺上，測量方法與直筒體方法相同。 3）單筒體中心點投測的檢查 投測在施工平臺面上的中心點，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）測天頂角一測回進行檢查。算出中心點的坐標增量OX和AY，并計算點位偏移值。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二平臺量至定點。二次定點誤差小于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平面，兩方面同時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)是一個難題。小斜筒起始在第一道連梁K-1上，其底中點位置在①軸（或⑤⑨軸）方向上，標高為＋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平臺上，①軸（或⑤⑨軸）方向上，從塔中心獨立量出兩段距離A、B（大于5.419m）用垂準儀分別投測在上面臨時搭設(shè)的架子上，得A和B點，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則測站點位置為5.419m＋a，儀器視高為＋21.000m＋a。觀測時，使儀器調(diào)至＋21.000＋a高度。其標高用水準測量方法引測到臨近直筒體外筒壁上。用紅三角標志，水平方向標志測設(shè)在環(huán)梁上。測量時使儀器定向、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點，用T2經(jīng)緯儀（裝彎管），觀測天頂角，傳遞四站（測量平臺）至＋350m，頂面中心點測得點位偏差22mm。d＝2472742"（⑤軸偏TZ筒72742"）。 ①測量方法：用天頂角進行一測回測定，以⑨軸水平角0旋轉(zhuǎn)四方算得頂面中心點位偏差位置。 ②天頂角觀測記錄 （檢測） 觀測記錄及計算 （略） 測量方法：測站上安置T2經(jīng)緯儀（配有彎管），水平方向照準塔中心標志，儀器高調(diào)至-4.400m水平切①軸板墻上標高標志儀器垂直度盤指向60投測。照準標志，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，機械施工公司結(jié)構(gòu)安裝處在節(jié)底（測站）安置經(jīng)緯儀在定向、定高、定角度對準預(yù)先設(shè)置在骨架上下端面處的校正基尺進行測量，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，位置在十字軸線端點處。測站設(shè)置離測點切線上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（標高＋120m）作為起算點（＋120m以下有排架）和上部各點直至標高＋287m中心線間各夾角α，并用測距儀測出測站至壁點間距離（S）。 ②計算方法 偏差量Δl用下式計算 （4-114） 式中 △l——偏差量（mm）； S——測站主觀測點的距離（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沿四周保護體上設(shè)立了沉降觀測點，進行定時觀測。上海電視塔施工超出0.00時，又在墻體0.00以上20~30cm設(shè)觀測點，進行定時的觀測，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)堅持長期沉降觀測。