380m電視發(fā)射塔施工測量關鍵技術應用探討

刁兆景

380m電視發(fā)射塔施工測量關鍵技術應用探討

刁兆景

本文針對380m鋼結構電視發(fā)射塔的結構特點和施工測量受到的自然環(huán)境的影響，結合實際工程，較為詳細地闡述了測量控制網(wǎng)的建立，各關鍵構件的測量控制，精度復核方法，應對外界因素的措施，保證了測量控制效果。

一、工程概況

1.工程概況

某廣播鋼結構電視發(fā)射塔，高度380m,建筑面積約6萬m2。鋼材用量約16000t。鋼結構由四部分組合而成，分別為塔座、塔身、塔樓及天線桅桿。塔身由內(nèi)筒、外筒和桉葉糖斜向鋼柱組合成空間桁架結構體系。

2.工程測量技術難點

（1）塔體受到溫差、風力、日照等多種動態(tài)因素的影響比較明顯。

（2）對于超高的鋼結構塔，其塔心在一晝夜的中心偏差可達8cm。因此，對于塔體上部控制測量來說，如何保證塔體中心的準確性，將是本工程測量的一個難點。

（3）鋼結構在日照、早晚溫差等影響下，會造成變形產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)，以及高空中的日照、風力等因素將直接影響外筒鋼構件定位的準確性，是本工程測量放樣的難點所在。

（4）外柱為桉葉糖造型，鋼柱雙向傾斜、空間斜交連接，測量和校正其傾斜度是難點。

（5）施工場地可操作區(qū)域狹小，軸線控制網(wǎng)通視困難。

3.工程測量的主要內(nèi)容

對于超高的鋼結構施工，其施工測量關鍵技術包括：大地坐標與建筑坐標轉換，平面和高程控制網(wǎng)引測，塔座鋼柱安裝、井道安裝、桉葉糖柱安裝、塔樓安裝等部位的測量放線及校正，塔頂桅桿鋼構的空間定位、垂直度和變形觀測等。

測量工作的重點在于同步控制井道與桉葉糖柱標高、垂直引測平面和高程控制網(wǎng)、桉葉糖柱的三維坐標放樣、分析總結惡劣天氣條件對測量作業(yè)的影響及應對措施。

二、測量控制網(wǎng)

根據(jù)工程的特點，建立兩級平面控制網(wǎng)。場地控制點和布設的GPS控制點為一級；結構設計軸線的外延線上的控制點為二級。一級控制點包括KZ1，KZ2，KZ3，KZ4。二級控制點包括TM1，TM2，TM3，TM4，TM5。如圖1。

三、標高控制

標高控制點的引測采用往返觀測的方法，通過井道進行高程傳遞。每次由三處分別向上傳遞。當三個點的標高差值小于3mm，取其平均值作為基準。

四、構件測量標記

1.塔座構件標記： 塔座構件出廠前，應在構件兩端標出中心線和標高控制線。

2.當桉葉糖柱安裝到標高+120m以上時，如果單純用油漆在法蘭盤上做標記，可能會看不清楚，所以要采用加強標記點的做法來進行。

五、鋼構件安裝測量控制

鋼構件的安裝測量控制部位主要包括塔座鋼柱、井道鋼柱、桉葉糖鋼柱、塔樓、天線桅桿鋼結構構件。120m標高以下，采用激光經(jīng)緯儀正交測量，控制點有TM1、TM2、TM3、TM4和TM5五個。120m標高以上，采用經(jīng)緯儀前方交會+鉛準儀內(nèi)控的辦法，控制點包括KZ1、KZ2、KZ3和KZ4四個。120m以上的測量受溫差、風力和日照影響大，對120m以下的測量效果進行監(jiān)測，根據(jù)總結偏差控制措施，對120m以上的測量校正和觀測進行改進。

鋼柱校正主要檢查鋼柱的加工尺寸和精度，預留偏差值，采用千斤頂微校正技術。鋼柱安裝測量時，同時在兩個互相垂直的方向，用激光經(jīng)緯儀對鋼柱進行動態(tài)控制觀測。當在鋼柱安裝出現(xiàn)偏差時，用液壓千斤頂進行頂推微調(diào)，確保鋼柱垂直度符合規(guī)范要求。采用對稱焊接工藝，減少焊接收縮對垂直度的影響。合理安排鋼柱安裝順序，動態(tài)控制每一根鋼柱的垂直度。在鋼梁焊接安裝時，采用激光經(jīng)緯儀對與鋼梁相連接的鋼柱的垂直度進行動態(tài)觀測，減少鋼梁焊接安裝對鋼柱垂直度的不良影響，并采用間斷施工和液壓千斤頂為頂推技術進行鋼柱空間位置的校正。

塔樓構件的校正和安裝，在井道內(nèi)部設置測量控制點，采用角度交會+激光正投的辦法。

天線段安裝測量包括天線段的拼裝測量控制和現(xiàn)場安裝測量控制。天線段由工廠運輸至現(xiàn)場后要進行拼裝后方可進行安裝，具體拼裝測量方法如下圖2。

圖2 天線段拼裝測量控制

天線段的安裝測量校正采用核心激光投射+經(jīng)緯儀前方交會的測量方法進行，通過外圍的KZ1、KZ2、KZ3、KZ4這四個控制點用經(jīng)緯儀角度交會校正鋼柱和放樣出塔體中心點。激光鉛準儀在+268m樓層引測好的中心點向上投測激光來檢查天線的垂直度和放樣出的塔體中心點。

六、安裝精度校核

塔體中心有一道梁使塔體中心不能通視，在塔座樓層選擇兩個與塔體中心點成直線相交并且向上投測通視的引點。向上透測激光點通過距離交會即可得出塔體中心點。

兩臺激光鉛錘儀同時架設在兩個引點按常規(guī)的方法向上投測激光，交會中心點。

塔體在激光鉛錘+距離交會的方法引出中心點的同時，用激光經(jīng)緯儀的前方交會的方法來檢查中心點是否有偏差，具體的方法如下：

1.同時在TM1、TM2(當結構安裝到+120m以上的時候，在KZ1，KZ2)點架設兩臺激光經(jīng)緯儀，兩臺激光經(jīng)緯儀相互后視并水平度盤歸零。同時照向15與11軸線間的點P1（P1點與待測中心點同一平面，并且與中心點間無障礙物）記錄下角度。

2.用同樣的方法在TM4、TM5點（當結構安裝到+120m的時候，在KZ3，KZ4）架設激光經(jīng)緯儀測量出P2點。

3.通過下列公式計算出P1，P2點坐標

通過P1，P2點位坐標即用距離交會的方法檢查出中心點的偏差。

激光鉛垂投測中心和經(jīng)緯儀復核都應同步進行，并且盡量安排在早晨8時前完成，這樣可以避開日照和施工機械對測量的影響。

七、外界因素的影響及應對措施

采用固定時間段，固定測量基準點，連續(xù)觀測塔樓變形，分析變形與溫度、風力、日照等因素的關系。避免在塔吊運轉期間、大風天氣及強烈太陽光照射條件下對天線段進行測量校正作業(yè)。頂部觀測點在一定小范圍內(nèi)晃動，照準時有一定的視覺暫留時間，以便照準在擺幅的平均位置。受觀測條件的限制，應采取盤左盤右觀測取平均值，以消除儀器系統(tǒng)誤差的影響。

八、結語

在復雜造型的超高鋼結構工程施工中，測量方法的選擇需要考慮結構的復雜性和環(huán)境因素的影響，例如風、溫度、日照等。選擇適合的測量控制體系、測量方案、校核方法和有效的保證措施，是保證此類工程安裝精度的有效途徑。

（作者單位：中建八局第二建設有限公司）