高职：《测量学基础》课程教学资源（案例）案例15 上海东方明珠电视塔施工测量

案例三上海东方明珠电视塔施工测量一、工程概况上海东方明珠电视塔总高度为468m，建筑总面积为53000m，其中高空建筑面积达20000m。电视塔由地下室、塔座、塔身、下球体、上球体、太空舱及天线等七个部分组成，如图1所示。一钢杆太空舱上球E图1上海东方明珠电视塔结构示意图电视塔地下二层深12m，局部达19.5m。从地面至+286.000m为三筒框架主塔体，由三个直径为9m的直筒体组成。三个直筒从+285.000m处过渡为单筒体至+350.000m，单筒体从+310.000m以上由8m收分至7m，+350.000m至+485.000m为钢稳杆天线。在主塔体+68.000m至+118.000m之间，设有直径为50m的钢结构下球体，其顶标高为+118.000m；在+25.000m至+295.000m之间设有直径为45m的钢结构上球体，其顶标高为+295.000m；在单筒体+334.000m至+350.000m之间设有直径为16m的钢结构太空舱，其顶标高为+350.000m。单筒体顶面正中有一个4.2m的正方形空洞，钢杆天线就嵌固在空洞中。天线全长118m，截面自3.8m×3.8m收缩至0.7m×0.7m。主塔体三个直筒体呈三角形布置，全高286m，其间有七道6m高、1.6m宽的混凝土连梁，连梁与三个直筒体的交接处分叉成Y形，在上、下球体中间各有一道高40m×50m的中心筒体。三个直径为7m的斜筒体与水平面交角成60°，其下端支承于基础上，上端交汇于中心筒体上。二、施测方案的制定在施工和安装中，工程测量精度是保证电视塔施工质量和安全的重要内容，因而，-1-

- 1 - 【案例三】上海东方明珠电视塔施工测量 一、工程概况 上海东方明珠电视塔总高度为 468m，建筑总面积为 53 000 ㎡，其中高空建筑面积达 20 000 ㎡。电视塔由地下室、塔座、塔身、下球体、上球体、太空舱及天线等七个部分 组成，如图 1 所示。 图 1 上海东方明珠电视塔结构示意图 电视塔地下二层深 12m，局部达 19.5m。从地面至+286.000m 为三筒框架主塔体，由 三个直径为 9m 的直筒体组成。三个直筒从+285.000m 处过渡为单筒体至+350.000m，单 筒体从+310.000m 以上由 8m 收分至 7m，+350.000m 至+485.000m 为钢桅杆天线。 在主塔体+68.000m 至+118.000m 之间，设有直径为 50m 的钢结构下球体，其顶标高 为+l18.000m；在+25.000m 至+295.000m 之间设有直径为 45m 的钢结构上球体，其顶标高 为+295.000m；在单筒体+334.000m 至+350.000m 之间设有直径为 16m 的钢结构太空舱， 其顶标高为+350.000m。单筒体顶面正中有一个 4.2m 的正方形空洞，钢桅杆天线就嵌固 在空洞中。天线全长 118m，截面自 3 .8m×3 .8m 收缩至 0.7m×0.7m。 主塔体三个直筒体呈三角形布置，全高 286m，其间有七道 6m 高、1.6m 宽的混凝土 连梁，连梁与三个直筒体的交接处分叉成 Y 形，在上、下球体中间各有一道高 40m× 50m 的中心筒体。三个直径为 7m 的斜筒体与水平面交角成 60°，其下端支承于基础 上，上端交汇于中心筒体上。 二、施测方案的制定 在施工和安装中，工程测量精度是保证电视塔施工质量和安全的重要内容，因而

设计和施工精度要求也相当高，尤其是塔身垂直度偏差应小于50mm。国内相关工程中一般采用激光垂准仪作垂直控制，它的最大优点是直观性强，测量人员当场就可读得垂直偏差值。然而，如果被测物体高度过高，激光的光斑就会很大，并产生飘移，因而难以对中，影响精确度。上海电视塔高468m，如果用激光垂准仪作垂直控制，难以保证其小于50mm的精度要求，通过综合分析，决定采用WildZH天顶垂准仪做垂准测量，用WildT2经纬仪（附弯管目镜）做垂准检查。上海电视塔施工测量难，一是由于塔的高度大，二是由于塔的特殊造型，使得三个直筒体之间不能互相通视，因此，将电视塔的施工测量分为平面控制测量和垂直测量两大部分。平面控制测量主要是在建筑场地上建立必要精度的轴线控制网，从而建立塔筒中心及放样施工所需的轴线：其次是布设筒体测量基准点，通过在塔、直筒及斜筒中心埋设基准控制点，组成精密的筒体控制网，并在一0.050m结构平台上布设一个小控制网，以此解决塔中心点间不能通视的问题。由于这个控制网精度相当高，而且点位稳固，可使垂准测量精度得到保证，同时也保证了塔、塔中心的平台高度为土0.000m、+98.000m、+118.000m、+263.000m、+285.000m，直筒中心平台高度±0.000m、+98.000m+161.000m、+285.000m。垂直测量的方案，是测点布置在塔体筒内，并沿高程分别布置在一12.000m、+150.000m上。在高程+150.000m断面上，以筒体壁、剪力墙、电梯井墙壁、人行梯道为基础，预埋铁件搭设工作平台和测站。三、建立外控制1.施工平面控制网的建立在施工场地上平面控制布设成米字型轴线网（由上海市测绘院提供），三条轴线相交于塔的中心。5号轴线（朝向南京路外滩原二喷水池中心）与正北方向的夹角为96°36'15"。以这点城市坐标及此夹角作为广播电视塔米字型轴线和桩位中心放样的依据。米字型轴线如图2所示。在施工地下室时，轴线上的点位离塔中心较远，看不到基坑下部位，因此在基坑周边轴线方向上加密S'40，W"40、S91和N'32等点，作为测设地下室塔筒中心及各层轴线的依据。-2 -

- 2 - 设计和施工精度要求也相当高，尤其是塔身垂直度偏差应小于 50mm。 国内相关工程中一般采用激光垂准仪作垂直控制，它的最大优点是直观性强，测量 人员当场就可读得垂直偏差值。然而，如果被测物体高度过高，激光的光斑就会很大， 并产生飘移，因而难以对中，影响精确度。 上海电视塔高 468m，如果用激光垂准仪作垂直控制，难以保证其小于 50mm 的精度 要求，通过综合分析，决定采用 Wild ZH 天顶垂准仪做垂准测量，用 Wild T2 经纬仪（附 弯管目镜）做垂准检查。 上海电视塔施工测量难，一是由于塔的高度大，二是由于塔的特殊造型，使得三个 直筒体之间不能互相通视，因此，将电视塔的施工测量分为平面控制测量和垂直测量两 大部分。 平面控制测量主要是在建筑场地上建立必要精度的轴线控制网，从而建立塔筒中心 及放样施工所需的轴线；其次是布设筒体测量基准点，通过在塔、直筒及斜筒中心埋设 基准控制点，组成精密的筒体控制网，并在－0.050m 结构平台上布设一个小控制网，以 此解决塔中心点间不能通视的问题。由于这个控制网精度相当高，而且点位稳固，可使 垂准测量精度得到保证，同时也保证了塔、塔中心的平台高度为±0.000m、+98.000m、 +118.000m、+263.000m、+285.000m，直筒中心平台高度±0.000m、+98.000m、 +161.000m、+285.000m。 垂直测量的方案，是测点布置在塔体筒内，并沿高程分别布置在－12.000m、 +150.000m 上。在高程+150.000m 断面上，以筒体壁、剪力墙、电梯井墙壁、人行梯道为 基础，预埋铁件搭设工作平台和测站。 三、建立外控制 1. 施工平面控制网的建立 在施工场地上平面控制布设成米字型轴线网（由上海市测绘院提供），三条轴线相交 于塔的中心。5 号轴线（朝向南京路外滩原二喷水池中心）与正北方向的夹角为 96° 36'15"。以这点城市坐标及此夹角作为广播电视塔米字型轴线和桩位中心放样的依据。米 字型轴线如图 2 所示。在施工地下室时，轴线上的点位离塔中心较远，看不到基坑下部 位，因此在基坑周边轴线方向上加密 S'40，W'40、S91 和 N'32 等点，作为测设地下室塔筒中 心及各层轴线的依据

S'225.000NN115.000W"105.00W118.080W155.319W125.043塔中心N'111.991S100.000N120.023S123.991O图2上海东方明珠电视塔施工平面控制网2.筒体测量基准点的平面布设由于地下室基础承台上无法设置基准控制点，于是将其点投测至一6.050m平台面上，在塔、直筒及斜筒中心埋设基准控制点，从而形成了一个由7个控制点组成的精密筒体控制网（图3）。基础出土后，为了便于测量，将三个直筒中心及塔中心分别精确投设在十0.550m平台和一1.450m中心平台上，然后根据这四个中心点加密成一个平台小控制网。3.平台小控制网的布设根据场地的有利条件，在一0.050m结构平台上布设一个中点六边形小控制网（图4），以解决塔筒四个中心点间不能通视的问题。在①、③、③轴上的网点可通过直筒门洞互相通视，其直线中点即筒中心点。通过精密测量，该网的精度相当高，网的点位精度≤2mm，因此垂准测量精度能得到保证。同时，此网点位相当稳固，产生相对位移的可能性很小。该网可直接用于检查塔、筒中心点位置，使用其点位可测设塔筒周边轴线及裙房7.5°轴线，还能直接测量筒体的偏扭。-3-

- 3 - 图 2 上海东方明珠电视塔施工平面控制网 2. 筒体测量基准点的平面布设 由于地下室基础承台上无法设置基准控制点，于是将其点投测至－6.050m 平台面 上，在塔、直筒及斜筒中心埋设基准控制点，从而形成了一个由 7 个控制点组成的精密 筒体控制网（图 3）。基础出土后，为了便于测量，将三个直筒中心及塔中心分别精确投 设在＋0.550m 平台和－1.450m 中心平台上，然后根据这四个中心点加密成一个平台小控 制网。 3. 平台小控制网的布设 根据场地的有利条件，在－0.050m 结构平台上布设一个中点六边形小控制网（图 4），以解决塔筒四个中心点间不能通视的问题。在①、⑤、⑨轴上的网点可通过直筒门 洞互相通视，其直线中点即筒中心点。通过精密测量，该网的精度相当高，网的点位精 度≤2mm，因此垂准测量精度能得到保证。同时，此网点位相当稳固，产生相对位移的 可能性很小。该网可直接用于检查塔、筒中心点位置，使用其点位可测设塔筒周边轴线 及裙房 7.5°轴线，还能直接测量筒体的偏扭

7?48903标板.864181ZSa标板483760O图3平台面（-6.05m）塔筒中心点布置图图4平台小控制网的布设4.测量平台的设置为了保证塔筒中心基准线的铅垂性，使固定在底面上的基准点垂直轴投影点最大限度地接近施工区，为此在基准线上选择测量平台，测量平台的标高如下：塔中心测量平台标高±0.000m、+98.000m、+118.000m、+263.000m、+285.000m。直筒中心平台高度±0.000m、+98.000m、+161.000m、+285.000m。四、建立内控制直筒体内建立四个中心基准点，施测的难点在于四个中心基准点间互不通视，不易自检，只有在后投到钢平台上时，其四点大能检查正确与否。投点时测量孔径应保持畅通，并选择有利时间，以保证工作顺利进行。本工程内控制采用了天顶投点法，具体的实施情况如下。1.测站位置设置直筒体测站位置设在筒中心+0.550m平台处，标板浇捣在平台上，中心留有通光小圆孔。塔中心设在塔座底部一1.450m处，标板与直筒体相同。2.精密测量方法在底部塔筒中心基准点上分别安置WildZH天项垂准仪，将四个中心点投至施工平台面上（+24.000m以下为临时平台，+24.000m以上为自升式整体钢平台）。如图5所示为投点的立面示意图。-4-

- 4 - 图 3 平台面（-6.05m）塔筒中心点布置图 图 4 平台小控制网的布设 4. 测量平台的设置 为了保证塔筒中心基准线的铅垂性，使固定在底面上的基准点垂直轴投影点最大限 度地接近施工区，为此在基准线上选择测量平台，测量平台的标高如下： 塔中心测量平台标高 ±0.000m、+98.000m、+118.000m、+263.000m、+285.000m。 直筒中心平台高度 ±0.000m、+98.000m、+161.000m、+285.000m。 四、建立内控制 直筒体内建立四个中心基准点，施测的难点在于四个中心基准点间互不通视，不易 自检，只有在后投到钢平台上时，其四点才能检查正确与否。投点时测量孔径应保持畅 通，并选择有利时间，以保证工作顺利进行。本工程内控制采用了天顶投点法，具体的 实施情况如下。 1. 测站位置设置 直筒体测站位置设在筒中心+0.550m 平台处，标板浇捣在平台上，中心留有通光小圆 孔。塔中心设在塔座底部－1.450m 处，标板与直筒体相同。 2. 精密测量方法 在底部塔筒中心基准点上分别安置 Wild ZH 天顶垂准仪，将四个中心点投至施工平 台面上（+24.000m 以下为临时平台，+24.000m 以上为自升式整体钢平台）。如图 5 所示 为投点的立面示意图

施工钢平台垂准仪0.0501.450图5投点的立面示意图3.检测投测在平台面上有四个中心点，在塔中心安置经纬仪测角，并量测其到直筒中心的边长，以检查夹角及边长是否满足精度要求。角度要求为120°00°土1：边长要求为9.238m±3mm。检查值在限差之内，就标志点位，在施工平台面上测设施工轴线。方向标志设在预埋好的木块上，或套板上及钢平台面上。本工程采用两种标志：一种是不锈钢十字刻度标板，其交点有一个5mm圆孔：另一种是滑动标志。在+200m以上投点时，接收标志，采用滑动标志（图6）。滑动标志的特点：快速和容易标定。Ow螺栓滑月?2木板2角钢XS202Q2000b)a)图6滑动标志装置图（单位：mm）4.单筒体的垂直测量单筒体测量的原则：控制筒中心线，防止偏扭。因为在+285.000m至+310.000m之间没有设置钢平台，故测量时须另搭设测量平台（图7）。在+310.000m以上筒体安装有钢平台，测量即在平台上进行。-5-

- 5 - 图 5 投点的立面示意图 3. 检测 投测在平台面上有四个中心点，在塔中心安置经纬仪测角，并量测其到直筒中心的 边长，以检查夹角及边长是否满足精度要求。角度要求为 120°00'±1'；边长要求为 9.238m±3mm。 检查值在限差之内，就标志点位，在施工平台面上测设施工轴线。方向标志设在预 埋好的木块上，或套板上及钢平台面上。 本工程采用两种标志：一种是不锈钢十字刻度标板，其交点有一个 5mm 圆孔；另一 种是滑动标志。在+200m 以上投点时，接收标志，采用滑动标志（图 6）。滑动标志的特 点：快速和容易标定。 图 6 滑动标志装置图（单位：mm） 4. 单筒体的垂直测量 单筒体测量的原则：控制筒中心线，防止偏扭。因为在+285.000m 至+310.000m 之间 没有设置钢平台，故测量时须另搭设测量平台（图 7）。在+310.000m 以上筒体安装有钢 平台，测量即在平台上进行

谢量平台一钢环梁支架+294m水平支撑木一斜撑混凝土筒体电焊连接±287m一钢平台X+285.087m1900图7搭设测量平台示意图（单位：cm）投测在施工平台面上的中心点，本身无法检查。除了检查外方向外，另架设T2经纬仪（配有弯管目镜）测天顶角一测回，算出中心点的坐标增量△x和△y，并计算点位偏移值。如检查误差在土3mm内不予纠正。5.斜筒体测量斜筒采用劲性骨架形式，而劲性骨架安装成型后，又转化为控制骨架的中心，因此最可靠、合理的方法是建立斜筒内部控制测站，测设斜筒中心轴线。1）大斜筒的测量方法测站设置：在地下室一6.050m层面洞中心上搭设观测墩，如图8所示，位置在①、③、轴上，距塔中心56.234m，经一0.050m、一6.050m两平台量至定点。两次定点误差小于±2mm。斜简中心线4.40020.050一板墙/60°方向标杰176.0500.953。56.234图8观测墩搭设示意图（单位：m）劲性骨架安装完成后，应进行钢筋混凝土施工。设计要求施工缝要垂直于斜筒中心线，为此，在施工段的上口应定出垂直于中心线的一个平面，两方面同时控制斜筒体模板施工，以保证结构断面的正确。2）小斜筒的测量方法-6-

- 6 - 图 7 搭设测量平台示意图（单位：cm） 投测在施工平台面上的中心点，本身无法检查。除了检查外方向外，另架设 T2 经纬 仪（配有弯管目镜）测天顶角一测回，算出中心点的坐标增量△x 和△y，并计算点位偏 移值。如检查误差在±3mm 内不予纠正。 5. 斜筒体测量 斜筒采用劲性骨架形式，而劲性骨架安装成型后，又转化为控制骨架的中心，因此 最可靠、合理的方法是建立斜筒内部控制测站，测设斜筒中心轴线。 1）大斜筒的测量方法 测站设置：在地下室－6.050m 层面洞中心上搭设观测墩，如图 8 所示，位置在①、 ⑤、⑨轴上，距塔中心 56.234m，经－0.050m、－6.050m 两平台量至定点。两次定点误 差小于±2mm。 图 8 观测墩搭设示意图（单位：m） 劲性骨架安装完成后，应进行钢筋混凝土施工。设计要求施工缝要垂直于斜筒中心 线，为此，在施工段的上口应定出垂直于中心线的一个平面，两方面同时控制斜筒体模 板施工，以保证结构断面的正确。 2）小斜筒的测量方法

小斜筒起始在第一道连梁K-1上，其底中点位置在①轴（或③、③轴）方向上，标高为+21.000m，距塔中心长度为5.419m。该处不能设置仪器，故在连梁挑出一钢架，设置观测墩，测设出45°中心轴线，直至交于大斜筒上。测量方法如下：在一0.050m平台①轴（或③、③轴）方向上，从塔中心独立量出两段距A、B（大于5.419m），用垂准仪分别投测在上面临时搭设的架子上，得A和B点（见图9），检查AB与AB距离，两者误差应≤土2mm。然后从A（或B）量至测站距离为d，即元素cA一5.419一d，则测站点位置为5.419m+a，仪器视高为+21.000m+a高度。观测时，将仪器调至+21.000m+a高度。其标高用水准测量方法引测到临近直筒体外筒壁上，用红三角标志：水平方向标志测设在环梁上。测量时使仪器定向、定高、定角（45°）指向中心线方向，投测方向与大斜筒相同，然后在连梁立面上测设投影面十字轴线和安装轴线。连梁钢梁/45+24.000m+21.000+akd!NB+21.000m+18.000m5.419mLa.00.050m4OIB.N图9小斜简测量时在挑出钢架上设置观测墩示意图6.精度上海东方明珠电视塔施工测量的精度应满足施工放样要求，特别是主塔中心垂直度，偏差小于设计5cm精度要求。底部、中部、至顶部的偏差大多在lcm左右。-7-

- 7 - 小斜筒起始在第一道连梁 K-1 上，其底中点位置在①轴（或⑤、⑨轴）方向上，标 高为+21.000m，距塔中心长度为 5.419m。该处不能设置仪器，故在连梁挑出一钢架，设 置观测墩，测设出 45°中心轴线，直至交于大斜筒上。 测量方法如下：在－0.050m 平台①轴（或⑤、⑨轴）方向上，从塔中心独立量出两 段距 A、B（大于 5.419m），用垂准仪分别投测在上面临时搭设的架子上，得 A'和 B'点 （见图 9），检查 A'B'与 AB 距离，两者误差应≤±2mm。然后从 A'（或 B'）量至测站， 距离为 d，即元素 a=A'－5.419－d，则测站点位置为 5.419m + a，仪器视高为+21.000m + a 高度。观测时，将仪器调至+21.000m + a 高度。其标高用水准测量方法引测到临近直筒 体外筒壁上，用红三角标志；水平方向标志测设在环梁上。测量时使仪器定向、定高、 定角（45°）指向中心线方向，投测方向与大斜筒相同，然后在连梁立面上测设投影面 十字轴线和安装轴线。 图 9 小斜筒测量时在挑出钢架上设置观测墩示意图 6. 精度 上海东方明珠电视塔施工测量的精度应满足施工放样要求，特别是主塔中心垂直 度，偏差小于设计 5cm 精度要求。底部、中部、至顶部的偏差大多在 lcm 左右