380m电视发射塔施工测量关键技术应用探讨

刁兆景

380m电视发射塔施工测量关键技术应用探讨

刁兆景

本文针对380m钢结构电视发射塔的结构特点和施工测量受到的自然环境的影响，结合实际工程，较为详细地阐述了测量控制网的建立，各关键构件的测量控制，精度复核方法，应对外界因素的措施，保证了测量控制效果。

一、工程概况

1.工程概况

某广播钢结构电视发射塔，高度380m,建筑面积约6万m2。钢材用量约16000t。钢结构由四部分组合而成，分别为塔座、塔身、塔楼及天线桅杆。塔身由内筒、外筒和桉叶糖斜向钢柱组合成空间桁架结构体系。

2.工程测量技术难点

（1）塔体受到温差、风力、日照等多种动态因素的影响比较明显。

（2）对于超高的钢结构塔，其塔心在一昼夜的中心偏差可达8cm。因此，对于塔体上部控制测量来说，如何保证塔体中心的准确性，将是本工程测量的一个难点。

（3）钢结构在日照、早晚温差等影响下，会造成变形产生的不协调，以及高空中的日照、风力等因素将直接影响外筒钢构件定位的准确性，是本工程测量放样的难点所在。

（4）外柱为桉叶糖造型，钢柱双向倾斜、空间斜交连接，测量和校正其倾斜度是难点。

（5）施工场地可操作区域狭小，轴线控制网通视困难。

3.工程测量的主要内容

对于超高的钢结构施工，其施工测量关键技术包括：大地坐标与建筑坐标转换，平面和高程控制网引测，塔座钢柱安装、井道安装、桉叶糖柱安装、塔楼安装等部位的测量放线及校正，塔顶桅杆钢构的空间定位、垂直度和变形观测等。

测量工作的重点在于同步控制井道与桉叶糖柱标高、垂直引测平面和高程控制网、桉叶糖柱的三维坐标放样、分析总结恶劣天气条件对测量作业的影响及应对措施。

二、测量控制网

根据工程的特点，建立两级平面控制网。场地控制点和布设的GPS控制点为一级；结构设计轴线的外延线上的控制点为二级。一级控制点包括KZ1，KZ2，KZ3，KZ4。二级控制点包括TM1，TM2，TM3，TM4，TM5。如图1。

三、标高控制

标高控制点的引测采用往返观测的方法，通过井道进行高程传递。每次由三处分别向上传递。当三个点的标高差值小于3mm，取其平均值作为基准。

四、构件测量标记

1.塔座构件标记： 塔座构件出厂前，应在构件两端标出中心线和标高控制线。

2.当桉叶糖柱安装到标高+120m以上时，如果单纯用油漆在法兰盘上做标记，可能会看不清楚，所以要采用加强标记点的做法来进行。

五、钢构件安装测量控制

钢构件的安装测量控制部位主要包括塔座钢柱、井道钢柱、桉叶糖钢柱、塔楼、天线桅杆钢结构构件。120m标高以下，采用激光经纬仪正交测量，控制点有TM1、TM2、TM3、TM4和TM5五个。120m标高以上，采用经纬仪前方交会+铅准仪内控的办法，控制点包括KZ1、KZ2、KZ3和KZ4四个。120m以上的测量受温差、风力和日照影响大，对120m以下的测量效果进行监测，根据总结偏差控制措施，对120m以上的测量校正和观测进行改进。

钢柱校正主要检查钢柱的加工尺寸和精度，预留偏差值，采用千斤顶微校正技术。钢柱安装测量时，同时在两个互相垂直的方向，用激光经纬仪对钢柱进行动态控制观测。当在钢柱安装出现偏差时，用液压千斤顶进行顶推微调，确保钢柱垂直度符合规范要求。采用对称焊接工艺，减少焊接收缩对垂直度的影响。合理安排钢柱安装顺序，动态控制每一根钢柱的垂直度。在钢梁焊接安装时，采用激光经纬仪对与钢梁相连接的钢柱的垂直度进行动态观测，减少钢梁焊接安装对钢柱垂直度的不良影响，并采用间断施工和液压千斤顶为顶推技术进行钢柱空间位置的校正。

塔楼构件的校正和安装，在井道内部设置测量控制点，采用角度交会+激光正投的办法。

天线段安装测量包括天线段的拼装测量控制和现场安装测量控制。天线段由工厂运输至现场后要进行拼装后方可进行安装，具体拼装测量方法如下图2。

图2 天线段拼装测量控制

天线段的安装测量校正采用核心激光投射+经纬仪前方交会的测量方法进行，通过外围的KZ1、KZ2、KZ3、KZ4这四个控制点用经纬仪角度交会校正钢柱和放样出塔体中心点。激光铅准仪在+268m楼层引测好的中心点向上投测激光来检查天线的垂直度和放样出的塔体中心点。

六、安装精度校核

塔体中心有一道梁使塔体中心不能通视，在塔座楼层选择两个与塔体中心点成直线相交并且向上投测通视的引点。向上透测激光点通过距离交会即可得出塔体中心点。

两台激光铅锤仪同时架设在两个引点按常规的方法向上投测激光，交会中心点。

塔体在激光铅锤+距离交会的方法引出中心点的同时，用激光经纬仪的前方交会的方法来检查中心点是否有偏差，具体的方法如下：

1.同时在TM1、TM2(当结构安装到+120m以上的时候，在KZ1，KZ2)点架设两台激光经纬仪，两台激光经纬仪相互后视并水平度盘归零。同时照向15与11轴线间的点P1（P1点与待测中心点同一平面，并且与中心点间无障碍物）记录下角度。

2.用同样的方法在TM4、TM5点（当结构安装到+120m的时候，在KZ3，KZ4）架设激光经纬仪测量出P2点。

3.通过下列公式计算出P1，P2点坐标

通过P1，P2点位坐标即用距离交会的方法检查出中心点的偏差。

激光铅垂投测中心和经纬仪复核都应同步进行，并且尽量安排在早晨8时前完成，这样可以避开日照和施工机械对测量的影响。

七、外界因素的影响及应对措施

采用固定时间段，固定测量基准点，连续观测塔楼变形，分析变形与温度、风力、日照等因素的关系。避免在塔吊运转期间、大风天气及强烈太阳光照射条件下对天线段进行测量校正作业。顶部观测点在一定小范围内晃动，照准时有一定的视觉暂留时间，以便照准在摆幅的平均位置。受观测条件的限制，应采取盘左盘右观测取平均值，以消除仪器系统误差的影响。

八、结语

在复杂造型的超高钢结构工程施工中，测量方法的选择需要考虑结构的复杂性和环境因素的影响，例如风、温度、日照等。选择适合的测量控制体系、测量方案、校核方法和有效的保证措施，是保证此类工程安装精度的有效途径。

（作者单位：中建八局第二建设有限公司）