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，建築總面積為6.3萬m2，其中高空建築面積達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，如左圖所示。
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為鋼桅杆天線。
在主塔體68~118m，設有直徑為50m的鋼結構下球體，其頂標高為118m，在250~295m，設有直徑為45m的鋼結構上球體，其頂標高為295m，在單筒體334~350m之間
設有直徑為16m的鋼結構太空艙，頂標高為350m。單筒體頂面正中有一個4.2m的正方形空洞，鋼桅杆天線就嵌固在空洞中。天線全長118m，截面自3.8m×3.8m收縮至0.7m×0.7m。
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°，其下端支承於基礎上，上端交匯於中心筒體上。
2．制定施測方案
上海電視塔構築物的施工和安裝中，工程測量精度是保證電視塔施工質量和安全的重要內容，因而設計和施工精度要求也相當高，尤其是塔身垂直度偏差小於50mm。
在制定技術方案之初，對有關工程進行了研究，這些工程的共同特點就是採用雷射垂直儀作垂直控制，它的最大優點是直觀性強，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，雷射的光點就大，並會產生飄移，因而難以對中，必將影響精確度。
上海電視塔其高度為468m，如果用雷射儀作垂直控制，難以保證其小於50mm的精度要求，通過綜合分析，決定採用Wild ZH天頂垂準儀作垂準測量和Wild T2經緯儀（附彎管）作垂直檢查。
上海電視塔施工測量的難度不僅在於其超高，而且由於塔的特殊造型，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築場地上建立必要精度的軸線控制網，以建立塔筒中心及放樣施工所需的軸線；二是布設筒體測量基準點，通過在塔、直筒及斜筒中心埋設基準控制點，組成精密的筒體控制網，並在-0.05m結構平台上布設一個小控制網，這樣就可以解決塔筒中心點不能通視的問題。由於這個控制網精度相當高，而且點位穩固，可使垂準測量精度得到保證，同時也可保證塔、塔中心的平台高度從±0.00m~98m~118m~263m~285m，直筒中心平台高度從±0.00m~98m~161m~285m。
垂直測量的方案，是測點布置在塔體筒內，並沿高程分別布置在-12.00m、150m高程上。150m高程斷面，測站工作平台搭設利用筒體壁、剪力墻、電梯井墻壁，人行梯道為基礎，預埋鐵件搭設工作平台和測站。
3．建立外控制
（1）施工平面控制網的建立
在施工場地上平面控制布設米字形軸線網（由上海測繪處提供），三條軸線相交於塔的中心。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96°36“15"。現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。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。後在基坑周邊軸線方向上加密S“40，W“40，S91和N“32等點，作為測設地下室塔筒中心及各層軸線的依據。
（2）筒體測量基準點的平面布設
由於地下室基礎承台上無法設置基準控制點，因此將其點投測至-6.05m平台面上，在塔、直筒及斜筒中心埋設基準控制點。
於是形成了由7個控制點組成一個精密筒體控制網。在基礎出土後，為了便於測量而將三個直筒中心及塔中心測站，分別精確設在+0.550m平台和-1.450m中心平台上，然後根據這四個中心點加密成一個平台小控制網。
（3）平台小控制網的布設
根據場地的有利條件，在-0.050m結構平台上布設一個中點六邊形小控制網，這網使塔筒四個中心點不能通視問題得到解決。在A、B、C軸上的網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，這個網的精度相當高，網的點位精度<2mm，使垂準測量精度能得到保證。同時此網點位相當穩固，產生相對位移可能性很小。使用其點位可測設塔筒周邊軸線及裙房7.5°軸線，還能直接測量筒體的偏扭。
（4）測量平台的設置
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，為此在基準線上選擇測量平台，測量平台標高如下：
塔中心測量平台標高從±0.00m~＋98m~＋118m~＋263m~＋285m。
直筒中心測量平台標高從±0.00m~＋98m~＋161m~＋285m。
4．建立內控制
直筒體內建立四個中心基準點，直筒體施測方法，直筒體測量困難不小：其難點是四個中心基準點互不通視，不易自檢，后投到鋼平台上時其四點才能檢查正確與否。投點時測量孔徑應保持暢通，並選擇有利時間，才能保證工作順利進行。
5．天頂投點法
（1）測站位置設置
直筒體測站位置設在筒中心＋0.550m平台處，標板澆搗在平台上，中心留有通光小圓孔。塔中心設在塔座底部-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天頂垂直儀將四個中心點投射至施工平台面上（24.0m以下為臨時平台，24.0m以上為自昇式整體鋼平台）。
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。
1）作業步驟如下：
a. 指揮上方，使標志中心初步移在鏡里十字絲交點附近，要小於5mm。
b. 儀器鏡面上另放一塊精密補償鏡，旋轉補償鏡，使標誌中心折射在十字絲縱絲上。
c. 儀器旋轉180°，使標誌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。
d. 再旋轉移動鏡面，使標誌中心折射在下縱絲上，再回復位置視標誌中心是否折射在縱絲上，如還有一微小距離，按上述調整方法，使點調至縱絲上為止。
e. 儀器水平旋轉90°與270°位置按上述方法測量，使標誌中心移至在橫絲上。
f.檢查投點位置正否、旋轉四方，如點都折射在十字絲線上，那點才算投正。
2）投測精度檢查
投測在平台面上四個中心點，在塔中心安置經緯儀測角，並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，夾角誤差小於10"。用一個外方向定向（如青海路電視塔尖）。
檢查在限差之內，就標誌點位。在施工平台面上側設施工軸線，方向標誌設在預埋好的木塊上，或套板上及鋼平台面上。
3）照準標誌
採用兩種標誌，一是不銹鋼十字刻度標板，交點有一個5mm圓孔，另一是滑動標誌。
在＋200m以上投點時，接收標誌採用滑動標誌。
滑動標誌的特點：快速和容易標定。
a. 設置方法：在鋼平台塔筒中心預埋滑動標誌裝置。
（a）所示，標志坐標對準十字軸線。
b. 材料：用一塊質硬光滑木板，其尺寸為300mm×300mm×18mm。中間留有180mm×100mm長方形孔洞，擱置在預先埋好在平台上二根互相平行的角鋼滑槽中，木板上釘有二根滑尺，投點時用刻划2cm透明有機玻璃板，插在滑尺中。
e. 移動方法根據下方指揮，先將木板順Y軸方向左（或右），使標志中心移在X軸線上，然後再移動玻璃板（木板不動），使標志中心移在Y軸線上，這樣點位就定好，經過檢查無誤後，就用螺栓固定木板。
4）使用儀器和工具
使用精密Wild ZH天頂垂直儀，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處不設鋼平台，故測量時另搭設測量平台。在＋310m以上筒體安裝鋼平台，測量即在平台上進行。
1）＋285m~＋310m段間測量方法
原鋼平台停留在＋285.081m處，用混凝土與筒體澆在一起，不再提昇。在＋285m處中筒平台之中心點，作為投測單筒體之垂準基點。
在＋287.655m和＋294.420m（中心標高）有二道鋼環梁安裝，需提供安裝軸線及標高。故在鋼平台上先搭設簡易測量平台至＋287m。
測量平台搭設需與筒體腳手架脫離，單獨設置900mm×900mm見方，四周每隔1~8m高度，用φ48鋼管與混凝土面頂緊，平台上部用鋼管與鋼環梁支架電焊連接，保證其平台穩固（圖4-223）。測量方法：將中心投測至＋287m平台上，校核后，依次測設a、b、c、……、軸等軸線於下鋼環梁的支架上，並在軸線上量出設計半徑距離。
另在＋286m紅三角標高標志引測標高，設在外筒壁上，做好標志。上述軸線半徑、標高提供安裝下鋼環梁用。測量平台繼續塔設至＋294m處，此時平台高達9m左右，考慮其穩固性，再利用下環梁支架搭設斜撐，用於固定測量平台。採用同樣方法，投測中心點至十294m平台上，測量所需軸線方向、半徑和標高，供安裝上環梁用。
2）＋310m~＋350m段間測量方法
＋310m以上單筒體採用鋼平台施工系統，故中心點投測在小鋼平台上，測量方法與直筒體方法相同。
3）單筒體中心點投測的檢查
投測在施工平台面上的中心點，本身無法檢查。除了檢查外方向外，另架設T2經緯儀（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，並計算點位偏移值。如檢查誤差在±3mm內不予糾正。
（4）斜筒體測量
斜筒採用勁性骨架形式，而勁性骨架的成型安裝，又轉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部控制測站，測設斜筒中心軸線。
1）大斜筒的測量方法
測站設置和測量方法：
測站設置：在地下室-6.050m層面洞中心上搭設觀測墩，位置在軸上，距塔中心56.234m，經-0.050m、-6.050m二平台量至定點。二次定點誤差小於±2mm。
勁性骨架安裝完畢後，就施工鋼筋混凝土。設計要求施工縫要垂直於斜筒中心線。為此在施工段的上口定出垂直於中心線的一個平面，兩方面同時控制斜筒體模板施工，才能保證結構斷面的正確。
2）小斜筒的測量方法
小斜筒測設是一個難題。小斜筒起始在第一道連梁K-1上，其底中點位置在XY軸（或XY軸）方向上，標高為＋21.000m，距塔中心長度為5.419m。該處不能設置儀器，故在連梁挑出一鋼架，設置觀測墩，測設45°中心軸線，直至交於大斜筒上。
測量方法如下：
在-0.05m平台上，Y軸（或XY軸）方向上，從塔中心獨立量出兩段距離A、B（大於5.419m）用垂準儀分別投測在上面臨時搭設的架子上，得A“和B“點。檢查A“B“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則測站台位置為5.419m＋a，儀器視高為＋21.000m＋a。觀測時，使儀器調至＋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，水平方向標志測設在環梁上。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。
a. 在連梁立面上，測設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經緯儀（裝彎管），觀測天頂角，傳遞四站（測量平台）至＋350m，頂面中心點測得點位偏差22mm。d＝247°27“42"（X軸偏TZ筒7°27“42"）。
b. 測量方法：用天頂角進行一測回測定，以X軸水平角0°旋轉四方算得頂面中心點位偏差位置。
c.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經緯儀（配有彎管），水平方向照準塔中心標志，儀器高調至-4.400m水平切Y軸板墻上標高標志儀器垂直度盤指向60°投測。照準標志，使其中心調在軸線上，投正后焊在構架上。
2）勁性骨架安裝測量
校正φ6.6m大斜筒骨架時，機械施工公司結構安裝處在節底（測站）安置經緯儀在定向、定高、定角度對準預先設置在骨架上下端面處的校正基尺進行測量。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等控制參量。
3）筒體施工中模板斷面控制
直筒體垂直度偏差控制：
測設直筒體外壁垂直度，每筒測設2點，位置在十字軸線端點處。測站設置離測點切線上85m~200m處。
a. 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，並用測距儀測出測站至壁點間距離（S）。
b. 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。
c. 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，偏差小於設計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設觀測點，進行定時的觀測，由於得到了大量的沉降觀測資料，為順利施工創造了條件。像這樣重大的建（構）築物應堅持長期沉降觀測。
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