【精品】金茂大廈工程測量技術(shù)

1、金茂大廈工程測量技術(shù) 上海金茂大廈主體建筑地下3層，地上88層，總建筑面積289500m2，總高度42050m，為中國第一、世界第四高度。主樓外墻為以不銹鋼管作裝飾線條的玻璃幕墻，在主樓24層、51層和85層高度范圍內(nèi)有3道外伸桁架將核心筒與外部鋼結(jié)構(gòu)相連接。塔樓頂部中央有一座高約51m 的塔尖，其底部標(biāo)高369500m，頂部標(biāo)高為420500m。 1施工特點(diǎn)和測量難點(diǎn) 11施工特點(diǎn)塔樓分四踏步施工，分別是核心筒、巨型鋼柱、復(fù)合巨型柱和筒內(nèi)外樓板。主樓核心筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用分體組合式鋼平臺(tái)模板系統(tǒng)。12測量工作的難點(diǎn)（1）自然影響：在高空作業(yè)時(shí)，易受日照、風(fēng)力、搖擺等不利因素的影響。（2

2、）建筑物變形影響：由于受到沉降、收縮等影響，設(shè)置的測量點(diǎn)位會(huì)發(fā)生變化，一般網(wǎng)點(diǎn)邊長會(huì)縮短，影響測量精度。（3）施工條件的影響：塔樓分四踏步施工，核心筒和復(fù)合巨型柱分別獨(dú)立施工。因周期長，節(jié)奏快，施工快慢不一。核心筒施工快，樓層面施工慢，如核心筒施工達(dá)A41層169000m時(shí)，樓層面只到89000m，兩者高度相差達(dá)80m，使核心筒十字軸線與樓層四邊形網(wǎng)點(diǎn)在相應(yīng)高度的層面上無法聯(lián)網(wǎng)；筒內(nèi)樓面后施工，搭設(shè)中心測量平臺(tái)也很困難，并且在第2426層、5153層、8587層有3道外伸鋼桁架將核心筒和復(fù)合巨型柱連接成一個(gè)整體。（4）使用絕對標(biāo)高的影響：按設(shè)計(jì)規(guī)定，標(biāo)高引測必須使用絕對標(biāo)高。要考慮建筑物的沉降

3、量以及設(shè)計(jì)對53層以上的標(biāo)高修正，勢必增加許多工作量。其次是先前設(shè)置在各樓層上的標(biāo)高線（點(diǎn)）變化亦不盡相同，要經(jīng)常檢查和修正。（5）56層以上筒中心為空筒（圖1），測量工作十分困難。 2施工測量平面（垂直）控制網(wǎng)的建立 金茂大廈施工中，采用坐標(biāo)法、天頂法和極坐標(biāo)法相結(jié)合的聯(lián)合測量法來控制。塔樓控制測量分平面控制測量與垂直控制測量兩部分。其中平面控制測量的方法是在場地區(qū)域內(nèi)建立場地控制網(wǎng)，先放出塔樓中心軸線及基礎(chǔ)施工所需用的軸線。垂直控制測量的方法是在塔樓中建立垂直控制點(diǎn)，用LEICAZL 天頂垂準(zhǔn)儀投測垂直基準(zhǔn)線。隨著施工的進(jìn)展，為使投測控制點(diǎn)最大限度地接近施工區(qū)，根據(jù)工程實(shí)際情況，設(shè)置了一定

4、數(shù)量的測量平臺(tái)，使投測基準(zhǔn)點(diǎn)轉(zhuǎn)換上去，同樣再從測量平臺(tái)上的投測點(diǎn)，投測并固定到已提升的施工鋼平臺(tái)面上。依據(jù)在施工平臺(tái)上的5個(gè)垂直投測點(diǎn)測設(shè)核心筒施工軸線，按設(shè)計(jì)尺寸控制和調(diào)整模板的位置，從而保證筒身的垂直度。在樓層面上，根據(jù)四邊形控制網(wǎng)點(diǎn)，投測在各樓層面上，以測設(shè)各層的施工軸線。 21坐標(biāo)系統(tǒng) 塔樓SO M 建筑坐標(biāo)軸，兩條正交零軸線交于主樓中心，其坐標(biāo)為Y100000，X50000。根據(jù)上海建筑設(shè)計(jì)研究院提供的金茂大廈地下連續(xù)墻平面圖，測算墻與紅線轉(zhuǎn)折點(diǎn)所注SO M 建筑坐標(biāo)（Y，X）與設(shè)計(jì)坐標(biāo)（A，B），見圖2。其中：YOX 為SO M 建筑坐標(biāo)系，AOB 為設(shè)計(jì)坐標(biāo)系，則P 點(diǎn)在兩個(gè)系統(tǒng)

5、內(nèi)的坐標(biāo)Y、X 和A、B 的關(guān)系式為：Ya AcosBsinXb BcosAsinA（Ya）cos（Xb）sinB（Xb）cos（Ya）sin上式中的參數(shù)a 753391，b 558088，164547。 22施工平面控制網(wǎng)的建立 在施工場地上，平面控制網(wǎng)為布設(shè)一個(gè)通過塔樓中心的十字軸線加密網(wǎng)（圖3），十字軸線與塔樓建筑零軸線相重合。 圖3場地平面控制網(wǎng)圖 23塔樓垂直控制網(wǎng)（點(diǎn)）的設(shè)置 依據(jù)場地控制十字軸線，在核心筒段內(nèi)布設(shè)一個(gè)小十字軸線網(wǎng)，其點(diǎn)為A1A5，在筒外樓層布設(shè)一個(gè)正四邊形網(wǎng)，其點(diǎn)為A6A9（圖4）。十字軸線端點(diǎn)延長通過門洞交于四邊形中間，形成一個(gè)田字形網(wǎng)。將首次垂直控制網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置于

6、基礎(chǔ)承臺(tái)面上，因地下室測量不便，故將承臺(tái)面上的控制點(diǎn)精確投測至A3層面上，作為垂準(zhǔn)測量基準(zhǔn)點(diǎn)。 圖4主樓垂直控制網(wǎng)圖 24測量平臺(tái)的轉(zhuǎn)換 為保證塔樓控制點(diǎn)垂準(zhǔn)線的垂直度，并最大限度接近施工區(qū)，進(jìn)行測量平臺(tái)的轉(zhuǎn)換，結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇在A3、A17、A27、A38、A48層設(shè)置測量平臺(tái)，并在各層進(jìn)行連測，以保證點(diǎn)位精度。由于樓層部分鋼結(jié)構(gòu)尺寸不斷向核心筒方向收縮，故在54層以上將樓層四邊形邊長從39100m 改為28550m。因核心筒中心部分53層以上是空筒，且筒內(nèi)樓層混凝土澆筑滯后，無法設(shè)站，故在A48層近核心筒壁處設(shè)置4個(gè)垂直測量控制點(diǎn)（TZ1TZ4），作為53層以上核心筒垂準(zhǔn)測量基準(zhǔn)點(diǎn)，

7、并與樓層四邊形網(wǎng)A6A9相連，另在A54層、A72層設(shè)置測量平臺(tái)，在各測量平臺(tái)上設(shè)加密點(diǎn)測設(shè)復(fù)合巨型柱垂直測量控制點(diǎn)，以保證核心筒和復(fù)合巨型柱的相對精度。3垂準(zhǔn)測量方法和要求觀測時(shí)間選擇有利時(shí)間如清晨和陰天等。使用LEICAZL 天頂垂準(zhǔn)儀，精度1200000（儀器旋轉(zhuǎn)180對徑時(shí)二次之差）。測量時(shí)儀器旋轉(zhuǎn)四個(gè)方向一測回測定，指使上面標(biāo)志中心移至十字絲交點(diǎn)為止，然后固定標(biāo)板。 31投測精度要求 311轉(zhuǎn)換控制網(wǎng)精度要求投測到轉(zhuǎn)換平臺(tái)上的測點(diǎn)，另用儀器檢查，即在同一測站上架設(shè)TC1700全站儀（裝置彎管）測量其點(diǎn)天頂角來檢查，求得點(diǎn)位X（Y）和偏差值，偏差值小于2mm 不予改正。點(diǎn)位全部投測轉(zhuǎn)換

8、好后，到轉(zhuǎn)換層去檢查。測量技術(shù)指標(biāo)及限差規(guī)定為測回?cái)?shù)1測回，測角中偏差8，十字軸線交角偏差905，四邊形直角偏差9010，量距偏差120000，十字軸線端點(diǎn)偏差2mm，四邊形角點(diǎn)偏差3mm。由于樓層面混凝土有平面收縮現(xiàn)象，在測量長度時(shí)，使邊長不小于設(shè)計(jì)長度，以免收縮出現(xiàn)更大偏差。 312投測至鋼平臺(tái)上的十字軸線點(diǎn)的精度要求 在轉(zhuǎn)換平臺(tái)上投測至施工平臺(tái)上的點(diǎn)投測完畢后即去鋼平臺(tái)面上檢查，方法是在中心點(diǎn)A1架設(shè)經(jīng)緯儀，測設(shè)十字軸線邊角關(guān)系，在A53層以上鋼平臺(tái)上，儀器設(shè)在TZ1TZ4四站進(jìn)行檢查。考慮到鋼平臺(tái)上受施工振動(dòng)影響較大以及邊長較短，其限差規(guī)定為十字軸線（四邊形角）9020；量距偏差為十字

9、軸線11275m2mm，四邊形線28550m3mm。 若檢測后略超過此限值，則作合理調(diào)整，在鋼平臺(tái)上十字軸線調(diào)整一般選南北方向線。若交角大于1或邊長偏差大于5mm，則通知下方進(jìn)行重測，直至符合要求為止。同時(shí)檢查復(fù)合巨型柱的投測點(diǎn)，以保證兩者間的相對精度。 32照準(zhǔn)標(biāo)志 在A53層以上高度時(shí)，投測時(shí)采用滑動(dòng)標(biāo)志如圖5所示，其特點(diǎn)是快速，容易標(biāo)定。 圖5滑動(dòng)標(biāo)志 （a）構(gòu)造 （b）不銹鋼板標(biāo)志 （1）設(shè)置方法：在鋼平臺(tái)上筒中心（或端點(diǎn)）預(yù)埋滑動(dòng)標(biāo)志裝置如圖5（a），標(biāo)志坐標(biāo)線對準(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100mm100mm 正方形孔洞

10、，擱置在預(yù)先埋在平臺(tái)上的兩根互相平行的角鋼滑槽中，木板上釘有與鋼槽垂直的兩根平行滑尺（相距150mm），測量時(shí)將一塊150mm150mm不銹鋼板標(biāo)志插在滑尺間，其中點(diǎn)留有3mm 通光小孔，如圖5（b）。（3）移動(dòng)方法：根據(jù)下方指揮，先將木板順Y 軸方向移左（或右），使標(biāo)志中心移在X 軸線上，然后再在滑尺間移動(dòng)標(biāo)板（木板不動(dòng)），使標(biāo)志中心移在Y 軸線上，這樣點(diǎn)位即已確定。經(jīng)檢查無誤，用螺栓固定木板和標(biāo)板。4水準(zhǔn)測量和塔身高程控制測量 41水準(zhǔn)測量高程起算點(diǎn)：以業(yè)主提供的BM1水準(zhǔn)點(diǎn)作為場地基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)，BM1位于陸家嘴路街心花園處，離基坑?xùn)|北方向約250m。其標(biāo)高BM134934m（絕對標(biāo)高），場

11、地設(shè)計(jì)建筑標(biāo)高0000m4200m（絕對標(biāo)高）。樓層控制標(biāo)高設(shè)置：以等水準(zhǔn)測量精度進(jìn)行，引測4個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)高于地下室（兩個(gè)在核心筒南、北外壁上，另兩個(gè)在內(nèi)壁上）為14500m 紅三角標(biāo)志，作為地下室標(biāo)高引測依據(jù)。建筑物出地面后，將高程引測至核心筒外壁西北角1500m 處N 點(diǎn)（紅三角標(biāo)志），作為向上引測高程的基準(zhǔn)點(diǎn)，并與地下室標(biāo)高進(jìn)行連測與檢查。42主樓豎向高程控制測量方法 以設(shè)置在核心筒西北角N 點(diǎn)紅三角標(biāo)志（1500m）作為向上引測的依據(jù)。用鋼尺丈量引測，核心筒混凝土每施工一層，在提升完鋼平臺(tái)后，拆松模板時(shí)，于西北角下面已知標(biāo)高點(diǎn)，沿筒壁垂直量上一段層高距離，鋼尺經(jīng)拉力、溫度、尺差等校正，經(jīng)檢

12、查無誤后，以紅三角標(biāo)志標(biāo)定作為鋼平臺(tái)上高程放樣依據(jù)。 43豎向測距法 豎向測距使用全站儀加彎管，可測得較長段垂距，控制鋼尺逐段丈量累計(jì)偏差，檢查已設(shè)置在筒壁上的標(biāo)高。測量方法是在平臺(tái)垂直測量孔上架設(shè)TC1700全站儀，利用壁上已知點(diǎn)高程，測出儀器視高，然后測量至接受點(diǎn)棱鏡垂距。并用水準(zhǔn)儀引標(biāo)高于筒壁上，設(shè)置標(biāo)高標(biāo)志，豎向高程測量方法如圖6所示。所求標(biāo)高點(diǎn)計(jì)算公式為： H2H1aScb1b2式中H1為已知點(diǎn)標(biāo)高，a為已知點(diǎn)與儀器水平時(shí)中心高差，S為儀器至棱鏡垂距，c為棱鏡中心至底面間距（常數(shù)18mm），b1為棱鏡底面上水準(zhǔn)尺讀數(shù)，b2為湊整數(shù)。 利用垂準(zhǔn)測量孔進(jìn)行高程控制，高程控制點(diǎn)隨著測量平臺(tái)

13、的轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換。 44三角高程測量方法 欲在樓層面上求得高程點(diǎn)的測量方法是在近BM1水準(zhǔn)點(diǎn)的地面處，設(shè)置TC1700全站儀，用兩根裝置棱鏡的標(biāo)桿，一根立在BM1點(diǎn)上，另一根立在所求點(diǎn)上，分別測出儀器至BM1點(diǎn)和所求點(diǎn)的高差h1和h2，即可算得所求點(diǎn)的高程（圖7）。 塔樓高度在200m（50層）以上時(shí)，用三角高程測量法已無法觀測，故利用設(shè)在A48層的TZ 1TZ 4進(jìn)行豎向高程測量，并根據(jù)建筑物沉降調(diào)整標(biāo)高。 圖7三角高程測量示意 45樓層高程控制 依據(jù)在核心筒壁西北處的紅三角標(biāo)高標(biāo)志，在每層核心筒壁四周彈安裝水平線（比每層地面高500mm），供安裝單位使用。 5主樓沉降觀測 51沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)

14、在基礎(chǔ)承臺(tái)面上布設(shè)13個(gè)沉降觀測點(diǎn)（M1M13），在澆筑承臺(tái)混凝土?xí)r埋設(shè)，標(biāo)志為圓盒形，以利保護(hù)。 52沉降觀測方法以等水準(zhǔn)測量精度要求進(jìn)行觀測，從場地基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)BM1引測組成一個(gè)水準(zhǔn)環(huán)線，塔樓首層至地下室部分用20m 銦鋼帶尺向下傳遞引測，使用精密水準(zhǔn)儀LEICANA2和銦鋼水準(zhǔn)尺、帶尺進(jìn)行觀測。 53觀測要求和觀測精度前后視距差不大于2m，視距累計(jì)差不大于3m，視距最大長度不超過40m。沉降觀測點(diǎn)相對于后視點(diǎn)高差的測定容許差為1mm，觀測閉合差不超過1mm（n 為測站數(shù)）。沉降觀測點(diǎn)、測定高程中偏差最大為1mm。平均每施工3層觀測1次。 6結(jié)構(gòu)各階段完工線（點(diǎn)）測量成果 依據(jù)控制點(diǎn)A6A9與TZ 1TZ 4點(diǎn)測量核心筒外壁8個(gè)棱角完工線（點(diǎn)），從A1層至A88層（每隔5層），其實(shí)測坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)之比，求得點(diǎn)位偏差值。在核心筒中心A1層基準(zhǔn)點(diǎn)（0000m）處