测量工程

第一章施工测量

第一节特点与难点

施工测量既是各施工阶段的先行引导性工作，又是质量过程控制的重要环节之一。广州新电视塔建筑特点给施工测量提出非常高的要求：

首先，外部钢框筒钢管柱呈三维空间倾斜，除必须进行三维空间点定位外，尚须考虑构件转动影响；

其次，广州新电视塔位于珠江岸畔，塔体结构纤细，故施工过程中受风荷载影响大，结构容易产生晃动；

再者，结构高度达610m，结构顶部的测量传递累积误差控制要求高；

最后，楼层结构不规则，测量通视条件差。

综合上述本工程测量特点，在实际测量工作中产生了如下一系列的难点：如何保证垂直测量的系统性和可控性；各单体独立施工，如何保证各轴线系统的统一性；结构施工时间跨度将近4年，如何保证结构整体的同一；项目施工涉及的作业面大，各种分包单位、协作单位众多，如何保证互相之间轴线系统的统一等。

除此之外，还存在着超高层建筑的一些普遍问题：各分包测量系统差异统一协调的管理、钢结构与混凝土二种不同材料体系所引起的不同压缩变形差异的协调、风荷载以及日照温差引起的结构变形的控制等等。

图2.1.1.1 测量示意图

针对本工程异型超高层建筑的特点，将采取先进的技术方案和高效的管理措施来克服一系列的难题。在施工中，将配置先进、精密的测量仪器及相应的数据处理软件，借鉴国内外最新测量控制科研成果，结合施工中建筑物的变形监测信息，采用科学合理的测量技术与方法，确定最佳的测量时间段。通过对建筑物的空间几何解析，建立空间点位的数据库，从外业的数据采集、放样，到内业的数据处理、成果分析，实现测量的智能化、数字化和程序化。

总之，在本工程的施工中，将充分发挥先进测量技术在异型超高层建筑施工中的作用，使得在整个施工过程中，建筑物的空间位置均在受控范围内，确保空间定位及时准确，精度合理，满足施工质量和进度的要求。

第二节观测与结果评定的依据

测量依据指测量工作所执行和参照的技术性规定，本工程按照以下条目开展测量工作：1）国家及广州市相应的规程规范的相应规定

国家标准《工程测量规范》（GB50026-）；

国家标准《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-）；

国家行业标准《建筑物变形测量规程》（JGJ/T 8-）；

国家行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-）；

国家标准《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-）；

国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-）；

国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-）；

国家行业标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-）。

建设单位提供的施工图纸及相应文件中相应条款的规定。

建设单位提供的施工现场的测量控制桩点及数据。

2）各专业施工安装所需的测量要求。

第三节测量准备工作

3.1 测量人员准备

测量放线人员应对各专业图纸中的轴线关系、几何尺寸、高程等进行复核，并应及时了解与掌握有关工程设计变更文件以确保测量放样数据准确可靠。

测量人员均应经过培训合格后持证上岗。测量人员必须接受专业学习及技能培训，合格后持证上岗。熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

3.2 测量仪器与器具

为能准确及时定位和精确地反映出被监测实体的变形情况，应选用适合、高效的测量仪器，各种测量仪器与工具的使用，均须经计量检定单位或部门检验合格，并在有效期限内。在使用过程中，应及时校准、保养、维护。

表2.1.3.1 本工程主要测量仪器的配备一览表

以上仪器均按照国家规定年检鉴定合格，并在使用有效期内。在使用过程中，随时检查仪器的常用指标。一旦偏差超过允许范围，将及时校正以保证测量精度。

3.3 测量基准复测

与建设方办理交接手续并对甲方提供的平面控制点、水准点进行复测校核。选取唯一起始控制点位与方向作为建筑物平面控制的起始依据，选取唯一的水准点为高程控制的起始依

据。

第四节测量控制网的布置

4.1 平面测量控制网的布置

施工平面测量控制网既是各施工单位局部、单体施工各环节轴线放样的依据，也是监理等各检测单位的测量基准。因此，务求达到可靠、稳定、使用方便的标准。控制网除应考虑图形强度以满足工程施工精度要求外，还必须有足够的密度和使用方便的特点。应由测量人员对施工场地及控制点进行实地踏勘，结合工程平面布置图，创建施工测量平面控制网。要求达到通视条件好、网点稳固状况、攀登方便等各种要求。

各级控制网的创建，必须对各控制点相互之间，以及各级控制网之间进行闭合校验和平差，保证各点位于同一系统。每次使用前，必须对控制网校核。随着施工的进度，按重要性原则定期对其复测，以求得控制网稳固不变和防止地面变形、沉降或其他因素导致的控制点移位。首级控制网设置冗余控制点，并加强对各点的保护。其他各级控制网如遭遇破坏，由上级平面控制网来恢复。控制网建立完毕，交监理方复核确认。控制网之间按照级别的高低进行控制，既高级网控制低级网。平级网之间互相贯通，形成系统。

结合本工程的特点，按测网级别的高低及具体在本工程不同部位的应用，本工程测量平面控制网共设置三级控制网。

4.1.1首级GPS平面控制网

鉴于广州新电视塔工程的施工对测量精度的超高标准要求，拟采用GPS卫星定位技术并辅助于高精度全站仪进行复核而建立首级平面控制网，满足规范及图纸设计对核芯筒钢混结构施工放样和外框钢结构节点安装定位的需要。

首级控制网设置在距离施工现场较远的稳定可靠地点，其担当全局性控制的作用，是其他各级控制网建立和复核的唯一依据。在整个工程为时将近4年的时间跨度内，必须保证这个控制网的绝对不变，绝对避免前后期测量系统的不一致。具体布网做法如下：由五个外控点组成首级测量平面控制网，采用GPS静态技术观测，并辅助于高精度全站仪进行复核。

1）平面控制点的选取与建造

外控点选择较稳定的地面或楼龄在5年以上并且楼高在50m以下的顶面布设观测墩或观测站。同时，能得到长期有效保护、便于观测和施工作业；点位附近视野开阔，高度角15°以上无障碍物；点位应远离无线电发射站、高压电线等其他干扰源。根据以上原则，在珠江对岸设置两个点；在珠江帝景、赤岗塔和新鸿花园分别设置一点。外控点距电视塔主体建筑施工区域均在0.4～1.0公里的范围内，内控点在核芯筒施工范围内。

图2.1.4.1 首级测量平面控制点布置图

首级GPS点布设5个点。控制点要建造观测墩，墩顶面安装强制对中装置，观测墩进行基础处理以增加观测墩的稳定性，地面观测墩下设置直径500mm、长 8～12m的混凝土桩，上面浇注混凝土观测墩。为了提高平面控制的精度，减少对中误差，方便施工放样，墩面埋设强制对中基盘，与仪器基座用中心螺丝连接。考虑墩标的稳定性，尽量建立较低的观测墩。观测墩高度初步设计为1.5～3m之间。同时，为便于测量机器人（精密全站仪）的检测和应用，点与点之间应尽可能通视。

2）平面控制网的观测

首级GPS平面控制网的观测参照国家技术监督局GB/T18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》中A、B级网观测技术要求纲要执行，主要技术参数如下：

表2.1.4.1 首级平面控制网技术参数表

为保证获得精确的WGS-84地心坐标和广州市坐标，观测时联测国际IGS站（shao）和广州市GPS首级控制点。

所有观测的仪器经过严格的检验校准，提供法定有效的鉴定证书。

外业观测应做好记录，特别是点号、点名、仪器高（应精确测量）、开关机时间、文件名、作业员名等。

3）平面控制网的数据处理和平差计算

在进行GPS平面控制网的数据处理之前，要做好观测数据的整理工作，在此基础上，首先采用随机商用软件进行GPS基线向量的解算，在GPS基线向量解算合格的条件下，对GPS外业观测成果进行检核，再确定GPS平面控制网的平差基准，在WGS-84坐标系下平差时，固定国际IGS站（SHAO），在广州市坐标系下平差时，固定广州市GPS首级控制点。然后，采用平差软件即可进行GPS平面控制网的平差计算，获取GPS平面控制点的坐标，再通过软件计算将其转换为与设计图纸一致的施工坐标（广州坐标）。

4）平面控制网的检核

在5个平面控制点上，用测量机器人（精密全站仪），应用边角测量的方法，测定5个平面控制点的相互关系，经软件平差计算后，在统一坐标系下与GPS测量结果进行比较，当两者相差较大时，应找出原因，当两者相差满足限差要求时，认为测量成果合格。

4.1.2二级平面控制网

二级控制网用于为受破坏可能性较大的下一级控制网的恢复提供基准。同时，也可直接引用该级控制网中的控制点，测量重要的或关键的测量工序，其建立以首级控制网为依据。二级控制网宜设置在环绕工程现场道路稳定的一侧处，且需考虑使用方便。本工程二级网为三等闭合导线网，布点需由测量人员经过现场踏勘，外业测量结束后对数据进行严密平差。详见图2.1.4.2二级平面控制网示意图。

图2.1.4.2 二级测量平面控制点布置图

4.1.3三级控制网

三级控制网布置在基础底板上，按一级方格网标准测设，主要用于地下结构施工阶段的测量，具有短期使用性质。该控制网的使用需随时根据施工阶段的沉降、变形情况进行调整。由于本工程的工况变化很大，且三级控制网布置于现场内部，容易遭到施工破坏，故在实际测量过程中，除需要在上述情况下进行实时调整外，还需要根据施工情况进行布网位置的调整，布网依据为上级控制网。在±0.000层将电视塔竖向控制点与二级控制网进行联测，以核芯筒体为载体垂直向上传递，层层闭合。三级控制网是本工程施工阶段的主要测量控制网。

核心

筒外

控

图2.1.4.3 三级测量平面控制点布置图

4.2 高程测量控制网的布置

高程控制网的作用是为长期的工程结构施工提供一个稳定、统一的标高参照系统。其标高值按城市高程系统取值。本工程设置二级高程测量控制网：施工现场之外在可靠处设置首级高程控制网；施工现场内布置二级高程控制网。

4.2.1首级高程控制网

首级高程控制网的创建以业主下发或城市测绘部门单位提交的城市高程控制点为依据。创建过程中需考虑除了下发或提交的城市高程控制点外，还要增加冗余高程控制点，以增强高程系统的安全性。为保证高程系统的稳定性，点位应设置在不受施工环境影响，且不易遭破坏的地方。考虑季节变化、环境影响以及其他不可知因素，定期对高程控制点进行复测。首级高程控制点的建立使用精密水准仪，并采用二等水准测量的方法建立。具体设置如下：1）首级高程控制点点位的选取与建造

选择3个高程控制点，其中新鸿花园和赤岗塔与上述GPS平面控制点重合，另在珠江帝景附近地面单独布设一点。高程控制点与GPS平面控制点重合时，在观测墩柱体安装水准标志；在地面单独建点时，采用钢管钻孔灌注桩形式（深度8～15m），钢管顶面安装不锈钢水准标志（钢管为Ф108mm、5mm壁厚）。高程控制点地面建造护井，增加控制点的稳定性，在观测墩上预先埋设高程点标志。同时，适当联测广东省基础公司已经建造并使用的高级控制点一到两个；另外选择2个高程内控点，预埋标准标志，与上述高程控制点合在一起组成一个二等首级精密高程控制网。

2）首级高程控制网的观测

施测时可以分两次组网观测，外控点组网观测一次，便于基础和附属建筑物的施工。当施工至±0.000时，再将内控点联网观测平差。

严格按照《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）中的有关规定执行。操作时的基本技术要求参数如下：

表2.1.4.2 首级高程控制网技术参数表

表2.1.4.3 首级高程控制网精度指标表

表2.1.4.4 往返测高差不符值、环闭合差、检测高差较差限差

等级测段、区段、

路线往返测

高差不符值

环闭合

差

检测已测

测段高差

之差

二等

上表中：K表示测段、区段、路线长度，单位Km；

F表示环线长度，单位Km；

R表示检测测段长度，单位Km。

3）首级高程控制网的数据处理和平差计算

首先对外业观测的各段高差，进行限差检核，然后进行环闭合差检核，当各段往返测高差、环闭合差均满足限差要求后，进入内业平差计算。按照间接平差方法，对高程控制网采用自由网或附合网形式进行平差计算。

4.2.2二级高程控制网

二级高程控制网采用三等水准测量标准，设置在施工现场以内，作为施工所需的标高来

源使用。其创建以首级高程控制网为依据。随着时间的推移与建筑物的不断升高。自重荷载的不断增加，建筑物会产生沉降。因此，要定期检测高程点的高程修正值，及时进行修正。由于施工现场的环境条件较差，产生破坏的因素众多，二级控制点需加密复测的次数，以确保其坐标值正确可靠。

4.3 测量控制网的布点方法

控制网桩点应选在土质稳定、能长期保存，相邻控制点之间应通视、便于施测使用的地方。并按如下规定进行埋设，以便长期保存：

一级控制网的桩点，采用深埋钻孔桩，应布设在水平距离基坑大于基坑深度以外的范围，埋深应大于基坑深度4m。

二级控制网的桩点采用混凝土桩，底部规格不小于0.6m×0.6m，桩顶标高为场地设计标高下0.3m，顶部预埋100mm×100mm×6mm钢板，点位中心镶嵌Ф1mm铜芯，在桩顶面的角上设水准点，水准点高出钢板5～10mm，控制桩四周用钢管做1500×1500的防护栏和醒目的标记，确保桩点不被压盖、碾轧、扰动。

图2.1.4.4一级控制桩点标志埋设图图2.1.4.5二级控制桩点埋设示意图4.4 桩点标识

所有控制桩点均设标识牌，牌中注明桩点的名称、精度等级、点号、数据及管理单位。

第五节施工测量方法

5.1 地下施工阶段测量方法

5.1.1平面控制轴线的放样

电视塔地下室结构采用顺作法施工，平面控制采用外控制方法。具体如下：

1）使用二级平面控制点，在基坑附近为起始点设置2至3个临时转站。对临时转站进行复验，如无误则进行下一步操作；

2）使用复验过的临时转站放样出施工控制轴线并投测至基础垫层面上。即在如示意图中A处设置全站仪，后视二级点，向基坑内引入C点，之后使用同样方法放样其他各施工控制点。

地下施工阶段平面控制点示意图

图2.1.5.1 地下施工阶段平面控制点示意图

3）移动仪器到垫层面上的C点处设站，使用坐标法对各控制点相互关系进行精度复核。之后使用垫层面上的施工控制点，后视同一轴线上的各点，在垫层面上弹出施工墨线。

5.1.2高程控制点的传递

1）以首级水准控制点为依据，用精密水准仪采用三等水准测量的方法，将高程引测至基坑边的临时水准点处。

2）在基坑边寻找一个可垂直传递高程处，搭设一固定支架，将钢尺一端固定在支架挂钩上用重锤锤吊而下。

图2.1.5.2 地下结构高程传递示意图

3）采用两台水准仪一上一下同时测量。上面的一台水准仪将临时水准点的高程传递至钢尺上。下面的一台水准仪将钢尺上的高程传递至施工层上。

其中，对于－5m层面的轴线和标高引测，从－10m底面向上引测和从±0.000地面向下引测相结合。

5.2 核芯筒控制测量

电视塔核芯筒高度436.75m，外壁厚度不断变化，工况中横向结构滞后施工，同时还要控制结构的竖向变形，因而给测量定位带来一定难度。

5.2.1楼层平面控制轴线测量

1）在芯筒的内墙壁标定位置（如下图示意）固定布置强制对中平台，在整体提升钢模的向上投影相应位置固定布置控制点接收平台。

图2.1.5.3 控制点布置示意图

2）将全站仪在芯筒的单体控制点上设站，测定强制平台的中心坐标。

3）将天顶仪在强制平台上设站，将强制平台中心的平面位置垂直向上投影至控制点接收平台。示意图如下：

图2.1.5.4 测量装置布置图

4）重复以上步骤，使所有强制平台的控制点垂直向上投影至控制点接收平台。

5）将全站仪在接收平台上设站，使全站仪配套棱镜在其他接收平台上设站，复核各点的传递精度及可靠性，无误后进入下一步操作。

6）使用全站仪放样出施工轴线，经监理检验后投入施工使用。

5.2.2楼层高程控制测量

1）将全站仪在强制平台上设站，通过调整将镜筒视线调整至垂直向上。

2）使用测距功能将地面的标高引至接收平台。

3）使用水准仪将接收平台的标高传递至施工所需位置。经监理复核通过后投入施工使用。

5.2.3楼层控制网的迁移

高层建筑测量所采用的天顶法要求随结构的上升将±0.000面的基准控制网向上迁移，而通过在上海金茂大厦、上海世茂国际广场等超高层建筑中的测量实践表明，建筑物在建造过程中其顶端将产生持续的、缓慢的结构竖向变形，其变形幅度随高度的上升而加剧。因此

高度250m以上的建筑测量定位时，由于建筑物的结构竖向变形等原因，将导致天顶法测量产生误差。所以，自结构250m开始，每上升一定高度就必须进行一次基准控制网的检查和纠正。而使用ＧＰＳ系统所产生的测量结果满足独立性和稳定性要求，适合进行独立、无累积误差、不受干扰的测量。

由于结构一直上升，而仪器的分辨能力有限等原因，楼层控制网不得不向上迁移。迁移的过程必将造成精度损失，因而本工程设置3次楼层控制网迁移，具体设置如下：1）全站仪在±0.000面的单体控制点上设站，将地面上的控制点转换到各强制平台上。使各强制平台组成芯筒控制副网。所指的迁移主要是迁移该控制副网。

2）控制网迁移（转换）层布置在芯筒施工至100m、200m和300m时进行。迁移前对主楼控制网进行复核，消除结构变形等原因造成的控制点移位。

3）控制网迁移应谨慎操作。迁移结束严格复测，确保无误。

第六节沉降、日照等变形测量

变形测量除由业主指定具有专业资质的监测单位进行观测以外，我方也将在整个施工全过程进行电视塔内外筒竖向沉降、横向位移、垂直度偏差等施工监测，无论这些沉降、位移和偏差来自于何种荷载的作用或者是太阳的照射使塔体偏移以及巨大的塔身自重而导致的压缩变形等等，均可采用先进的测量仪器和科学的测量方法，按一定的周期监测出工程变形的变形量，将观测采集的数据经过整理后，除了用于指导施工，保证工程施工安全、施工质量和施工进度外，也可为工程竣工和竣工后业主的使用提供可资利用的变形观测资料。

a .变形观测基准点和工作基点的选定和设置

在新电视塔周边已经建立的首级平面和高程控制点即可作为变形测量的基准点。在此基础上可建立用于沉降观测的工作基点，按二等水准标准设置2点，布置在场外15m左右的区域。

b.变形观测点的选定

竖向沉降观测点选在±0.000层面外筒钢管柱上6个点、内筒承重墙上8个点；按规定要求做好标志。

横向位移观测点、垂直度观测点要在结构施工每上升一层，都要选点观测。其观测点位应分别选在结构层顶面轴线相交处6个点、钢结构外筒节点处6个点和核芯筒外侧墙面上6个点。

日照变形观测、压缩变形观测，其观测点位可利用以上观测点位，按不同观测周期进行观测。

C．观测仪器和观测周期

竖向沉降观测采用0.5mm精密水准仪进行，按国家二等水准测量技术要求施测；结构每上升一层观测一次；砌筑砖墙、设备安装增加荷载25%、50%、75%、100%时都应进行

沉降观测。

横向位移观测、垂直度观测、日照变形观测和压缩变形观测均采用测量机器人（精密全站仪）TCA2003全站仪进行或分阶段采用GPS静态方法进行检测，也是结构每上升一层观测一次。

变形观测的时间应从设点开始，直到工程竣工为止。

d.数据处理和资料提供

所有观测数据都要进行严密平差后，才能形成观测成果，分别填写沉降测量成果表、单位工程垂直度观测记录表、位移观测记录表、日照变形观测和压缩变形观测记录表等。

在工程竣工后，应向业主提交下列资料：

沉降观测成果表、沉降观测分析报告、单位工程垂直度观测记录表、位移观测记录表、日照变形观测和压缩变形观测记录表、观测点、水准点平面位置图和平面座标数据；根据观测结果绘制的变形量与时间的关系曲线图及变形量分布曲线图；工程竣工时，应移交永久性观测点及其标高、坐标等数据。

日照等变形监测采用GPS实时动态技术、测量机器人、精密天顶法等方法进行。风载动态变形应选择合适的天气进行数据采集，有效观测时间根据需要而定，同时，要进行气象观测。日照动态变形也应选择合适的天气进行，有效观测时间不得少于连续24小时，同时，应进行气象和日照方位观测。

可同时在规定的不同高度面上全部用精密全站仪TCA2003来进行自动持续变形监测，并采用EA－Monitor欧亚变形监测系统软件进行数据处理，以掌握变形规律，便于指导平面基准的上投。