解放前,上海工業(yè)和民用建筑發(fā)展較早,但規(guī)模不大,專業(yè)測(cè)繪人員少,儀具簡(jiǎn)陋,測(cè)量技術(shù)落后。解放后,工業(yè)和民用建筑隨著工業(yè)的發(fā)展,新區(qū)的建設(shè),舊城區(qū)的改造,大型聯(lián)合企業(yè)的出現(xiàn),以及大批高層和超高層建筑的建設(shè),對(duì)工程測(cè)量提出了很高的精度要求,由建立測(cè)量控制網(wǎng),土建定位、設(shè)備安裝、大型屋頂金屬網(wǎng)架拼裝、整體吊裝就位、變形測(cè)量等,均要求達(dá)到毫米級(jí)的精度,甚至要求測(cè)量誤差控制在1~2毫米內(nèi)。隨著工程的特殊要求,使用了高精度電磁波測(cè)量?jī)x,2秒級(jí)經(jīng)緯儀,全鉆型電子經(jīng)緯儀,自動(dòng)安平精密水準(zhǔn)儀,1/200000天頂天底鉛垂儀,程序計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖儀等儀器設(shè)備。
一、大型工業(yè)廠房工程測(cè)量
1975年前,工業(yè)建設(shè)中的工程測(cè)量,均采用鋼尺量距及經(jīng)緯儀測(cè)角小平板測(cè)圖的方法,進(jìn)行測(cè)設(shè)三角控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和人工測(cè)圖。1975年開始,華東電力院組建航測(cè)和陸地?cái)z影測(cè)量專業(yè),配有立體量測(cè)儀、立體坐標(biāo)量測(cè)儀、陸地?cái)z影經(jīng)緯儀、單投影轉(zhuǎn)繪儀、高差儀、縮小儀、立體反光鏡等儀器設(shè)備。測(cè)繪技術(shù)人員采用航測(cè)和陸攝的方法,完成了工業(yè)廠房工程測(cè)量任務(wù),使工程測(cè)量專業(yè)技術(shù)有了新的發(fā)展。1975年,華東電力院進(jìn)行了石化總廠大型立式油罐容積的陸地?cái)z影測(cè)量。
1977年,華東電力院開始高壓架空送電線路航空攝影測(cè)量,經(jīng)過5年研究試驗(yàn),于1982年初解決了線路直線性、象片連接差、交叉跨越、平面精度和高程精度等一系列技術(shù)難題,摸索了一整套應(yīng)用于實(shí)際工程中的工作方法和作業(yè)程序,在同年下半年投入生產(chǎn)。
70年代期間,華東電力院還應(yīng)用陸地?cái)z影測(cè)量,完成了蘇南核電站選廠階段1/1000大比例尺地形圖的外業(yè)攝影和內(nèi)業(yè)成圖任務(wù),有2個(gè)多平方公里,其中內(nèi)業(yè)成圖由上海測(cè)繪院完成。同時(shí),還完成了江西東津水電站1/1000比例尺陸攝成圖任務(wù)。
工程控制網(wǎng)測(cè)量,在平坦地區(qū)一般采用方格網(wǎng)形式,是大中型企業(yè)興建時(shí)首要的測(cè)量工作,是建(構(gòu))筑物施工定位的依據(jù)。1978年2月,上??辈煸簻y(cè)量隊(duì)承接寶鋼廠區(qū)建筑方格網(wǎng)測(cè)量任務(wù),該廠面積14平方公里,東西長(zhǎng)7公里,南北寬2公里,廠區(qū)地勢(shì)平坦,河渠溝塘較多,樹林村莊密集,尚有許多碉堡,對(duì)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)極為不利,為爭(zhēng)取建廠時(shí)間,首先布設(shè)1個(gè)四等三角網(wǎng),供道路施工初定方格網(wǎng)點(diǎn)使用,在障礙物清除后,精測(cè)方格控制網(wǎng)。全廠方格網(wǎng)分二級(jí)布設(shè)。第一級(jí)為首級(jí)控制,以東西向中央主干道(緯三路)及與其垂直的經(jīng)一、經(jīng)三、經(jīng)五干道組成主軸線網(wǎng),在主軸線兩端及中心相交處,建10米以上鋼標(biāo),使格網(wǎng)邊長(zhǎng)相互通視,以利控制精度。第二級(jí)沿廠區(qū)其余10多條干道布設(shè)方格網(wǎng),以一級(jí)網(wǎng)為起迄。一級(jí)網(wǎng)采用2秒級(jí)經(jīng)緯儀,9測(cè)回測(cè)角24米殷鋼尺二支往返懸空丈量,量距工作量極大,為滿足施工進(jìn)度,20多人每天工作10多小時(shí),加班丈量1個(gè)多月,最終丈量精度滿足1/100000的規(guī)定,軸線定線偏差亦滿足180°±5″,二軸線交角90°±3″的要求。除平面控制外,又設(shè)置廠區(qū)30公里Ⅱ等水準(zhǔn)網(wǎng),作為廠區(qū)高程控制的依據(jù)。高精度大方格網(wǎng)與水準(zhǔn)網(wǎng)的建立,保證了大型鋼結(jié)構(gòu)廠房定位,精密自動(dòng)化設(shè)備安裝,以及長(zhǎng)距離自動(dòng)化流水線銜接的正確性。
1979年,根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有的航攝像片和外控點(diǎn)資料,按綜合法、微分法、樁點(diǎn)法等,先后完成了福建省永安電廠灰場(chǎng)、安徽省淮北電廠選廠等工程1/50000地形圖,特別是淮北電廠選廠時(shí)急需1/50000地形圖,華東電力院測(cè)繪人員邊摸索邊試驗(yàn),在采用像片成圖新技術(shù)的情況下,較快完成了30平方公里的成圖任務(wù)。
1981年,中船勘察院在江州造船廠施工測(cè)量中,采用航測(cè)手段完成1/1000陸上地形測(cè)量任務(wù),又采用WN-1超聲波測(cè)深儀,施測(cè)了廠區(qū)1.35平方公里水域地形測(cè)量。該項(xiàng)測(cè)量獲1987年國(guó)家銀質(zhì)獎(jiǎng)。
1982年,秦山核電廠由中船勘察院承擔(dān)工程測(cè)量任務(wù)。工作中,充分發(fā)揮電磁波測(cè)距儀的作用,將平面控制網(wǎng)分三級(jí)布設(shè),首級(jí)布設(shè)4等電磁波測(cè)距導(dǎo)線(20點(diǎn)),T26測(cè)回測(cè)角,DI5電磁波測(cè)距,平差后測(cè)角中誤差1.8秒,最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±23.3毫米。4等導(dǎo)線網(wǎng)下布設(shè)Ⅱ級(jí)電磁波測(cè)距導(dǎo)線(42點(diǎn)),其下又設(shè)置13條圖根導(dǎo)線(26點(diǎn)),測(cè)量精度均滿足工程測(cè)量規(guī)范要求。并完成陸地和水下1/2000地形圖6.8平方公里,其中水下地形1.2平方公里,對(duì)山區(qū)3平方公里地形,用航測(cè)成圖(攝影比例尺為1∶14000),象控點(diǎn)聯(lián)測(cè)采用WILD DI3S紅外測(cè)距儀,用STEMETROGRAPH下型精測(cè)儀成圖。對(duì)平坦地區(qū)及村莊,采用小平板儀和經(jīng)緯儀聯(lián)合測(cè)量。航測(cè)圖質(zhì)量采用DI3S紅外測(cè)距儀配T2經(jīng)緯儀進(jìn)行檢查,高程中誤差±0.94米,地形點(diǎn)中誤差圖上為±0.56毫米。
1984年,在江蘇魏集電廠選廠工程中,華東電力院利用國(guó)家現(xiàn)有1/2000航片,采用1983年購置的G型精密立體測(cè)圖儀,應(yīng)用全野外布點(diǎn)全能法成圖,完成16平方公里1/2000大比例尺地形圖,根據(jù)實(shí)地檢測(cè),高程中誤差為±0.35米,滿足了工程需要。
同年7月,興建上海耀華皮爾金頓玻璃有限公司浮法玻璃廠,上??辈煸撼袚?dān)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)任務(wù),測(cè)量的建筑面積共9.17萬平方米,40余項(xiàng)單項(xiàng)工程,有3500平方米的熔窯車間和長(zhǎng)達(dá)540米的浮法工藝生產(chǎn)流水線施工放樣。方格網(wǎng)長(zhǎng)1公里,寬0.5公里,分二級(jí)布設(shè),I級(jí)網(wǎng)直線角180°±8″,直角90°±6″,邊長(zhǎng)丈量1/50000,邊長(zhǎng)相對(duì)誤差1/20000,方位角閉合差±8。Ⅱ級(jí)網(wǎng)精度略低于Ⅰ級(jí)網(wǎng),設(shè)2座鋼標(biāo),并將部分點(diǎn)設(shè)置在川楊河以南及廠外建筑物上,隨時(shí)可檢測(cè)因施工遭破壞移位的控制點(diǎn)。首次應(yīng)用AGA120電磁波測(cè)距儀,測(cè)量方格網(wǎng)邊長(zhǎng),僅化半個(gè)月時(shí)間完成了Ⅰ級(jí)網(wǎng)19點(diǎn),Ⅱ級(jí)網(wǎng)4點(diǎn)方格網(wǎng)測(cè)量工作。工程特點(diǎn)是,以測(cè)距代替量距,節(jié)省人力約80%,提高功效近10倍。
1985年,中船勘察院在武昌造船廠進(jìn)行滑道現(xiàn)狀測(cè)量,水上部分軌道相對(duì)位置偏差不大于±2毫米,高程偏差小于±2毫米。水下部分縱向偏差小于±10毫米,橫向偏差小于±5毫米,高程偏差小于±5毫米,弧形滑道全長(zhǎng)360米。水下部分采用倒錘裝置,將軌道上測(cè)點(diǎn)正確投影出水面,在岸上用極坐標(biāo)法進(jìn)行現(xiàn)狀測(cè)量,同時(shí),又與同濟(jì)大學(xué)合作,采用近景攝影測(cè)量方法,與倒錘法比較均滿足設(shè)計(jì)要求。
1991年12月,中船勘察院進(jìn)行江南造船廠地形測(cè)量,平面控制以Ⅰ級(jí)導(dǎo)線為首級(jí)控制,Ⅱ級(jí)符合導(dǎo)線加密,Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線均帶有條件的間接觀測(cè)平差計(jì)算。高程以Ⅱ等水準(zhǔn)為首級(jí)控制。地形測(cè)量采用DT5電子經(jīng)緯儀加Redmini測(cè)距儀、PC-1500野外電子記錄手薄,組成積木型全站儀進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量,自動(dòng)計(jì)算,自動(dòng)記錄存儲(chǔ)。內(nèi)業(yè)繪圖采用486計(jì)算機(jī),高精度大屏幕圖形顯示器,數(shù)字化儀,桌面繪圖機(jī),以及開發(fā)的測(cè)繪原件系統(tǒng)組成CAD工作站來編輯成圖。共完成78.9萬平方米1/500地形圖測(cè)量。
此外,華東電力院還完成了大量水下地形測(cè)量任務(wù),利用超聲波測(cè)深儀相繼完成了面積較大的鎮(zhèn)海電廠、徐六涇電廠、石洞口電廠、外高橋電廠等測(cè)線長(zhǎng)122公里,測(cè)量范圍5220平方公里,測(cè)圖比例尺1/1000~1/2000,局部1/500測(cè)量任務(wù)。華東電力院還利用GPS與自動(dòng)測(cè)深儀聯(lián)合作業(yè),進(jìn)行水下地形測(cè)量,該法直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)成圖。
二、大型民用建筑施工測(cè)量
1971年3月,上海電視鐵塔開始建設(shè),塔高205米。由上海測(cè)繪院和同濟(jì)大學(xué)測(cè)量系承擔(dān)工程測(cè)量任務(wù),塔身定位拼裝是主要測(cè)量?jī)?nèi)容,采用地面斜臥拼裝,整體豎起就位的施工方法,設(shè)計(jì)指定拼裝定位對(duì)205米高度偏離中心不得大于20毫米,在拼裝過程中,嚴(yán)格控制測(cè)量誤差,最終天線安裝偏心值為5毫米。上海電視鐵塔于1984年建成。
1973年,上??辈煸撼袚?dān)上海體育館工程測(cè)量任務(wù),根據(jù)體育館結(jié)構(gòu)施工流程,首先在直徑110米圓周上,樹立36根高26米的立柱,然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大屋頂金屬網(wǎng)架地面拼裝,最后整體吊裝就位。測(cè)量的主要內(nèi)容,是配合設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行建筑物軸線控制測(cè)量,定位放樣工作和屋頂網(wǎng)架拼裝測(cè)量,屋頂網(wǎng)架變形測(cè)量,其中36根柱子中心定位(誤差要求±5毫米)和網(wǎng)架拼裝是兩項(xiàng)關(guān)鍵性的測(cè)量工作。在網(wǎng)架拼裝前,地面設(shè)置支承網(wǎng)架的223只高度不同的鋼模臺(tái)。設(shè)計(jì)要求模臺(tái)間距6.111米,誤差不大于2毫米,55米屋頂半徑允許誤差10毫米。當(dāng)時(shí)采用鋼尺量距,2秒級(jí)經(jīng)緯儀定向測(cè)角,精密水準(zhǔn)儀測(cè)高。為避免白天氣溫對(duì)鋼尺的影響,改為傍晚丈量,網(wǎng)架的幾何數(shù)據(jù)選用兩套測(cè)量方法進(jìn)行,最后取平均值以提高測(cè)量精度。在作業(yè)過程中加強(qiáng)檢查,網(wǎng)架拼裝誤差絕大部分控制在設(shè)計(jì)限差內(nèi),個(gè)別數(shù)據(jù)稍有超限,最終整體網(wǎng)架吊裝全部準(zhǔn)確就位于36根柱子上,使體育館屋頂網(wǎng)架施工安裝一次成功,該工程于1975年竣工。
1983年,在上海體育館東南興建一座室內(nèi)游泳館,采用了三向金屬網(wǎng)架屋頂,由于館型采用六角形,施工測(cè)量精度略高于體育館。上??辈煸簻y(cè)量隊(duì)承擔(dān)工程測(cè)量,由于有了體育館的測(cè)量經(jīng)驗(yàn),游泳館測(cè)量方法僅選用一種。屋頂網(wǎng)架地面拼裝時(shí),改手工量距為使用電磁波測(cè)距儀測(cè)距。網(wǎng)架起吊就位于28根立柱上,完全滿足安裝的要求,全部符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
1989年初,在陸家嘴建造上海東方明珠電視塔,塔高468米。工程施工測(cè)量由上海市建筑一公司承擔(dān)。在施工前,工程技術(shù)人員對(duì)高、大、重、深、造型復(fù)雜的電視塔,如何準(zhǔn)確控制塔身的垂直度是一大難題。電視塔直筒垂直測(cè)量是整個(gè)測(cè)量的重點(diǎn),是保證塔身垂直度的關(guān)鍵,它的難度和復(fù)雜不僅表現(xiàn)在測(cè)量控制點(diǎn)布設(shè)困難,而且受施工條件的干擾和不良?xì)夂虻挠绊?。根?jù)設(shè)計(jì)提出測(cè)量精度要求:塔筒4個(gè)垂準(zhǔn)基點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差小于2毫米,塔筒中心點(diǎn)控制到平臺(tái)誤差小于3毫米,塔中心米字形軸線長(zhǎng)度誤差1/20000,竣工后塔身垂直度偏差小于50毫米,測(cè)繪人員決定用Wild ZL天頂垂準(zhǔn)儀作垂準(zhǔn)測(cè)量,用WildT2級(jí)經(jīng)緯儀(附彎管)作垂準(zhǔn)檢查。根據(jù)建筑施工工藝和程序,自行設(shè)計(jì)作業(yè)方法,首先在-0.05米處建立高精度小控制網(wǎng),在不同標(biāo)高設(shè)立基準(zhǔn)平臺(tái),作為投點(diǎn)的依據(jù),然后將控制網(wǎng)和基準(zhǔn)面4個(gè)中心點(diǎn)(3個(gè)直筒中心和塔體中心),精確投到隨筒體高度而提升的施工平臺(tái)上,進(jìn)行米字形軸線測(cè)量。每當(dāng)平臺(tái)上升一次(3米),投點(diǎn)和軸線測(cè)設(shè)并檢查一次,由底到頂共測(cè)設(shè)90多次,由于道道工序有檢查,最終筒體中心偏差為22毫米,其他3個(gè)直筒體的偏差在15毫米以內(nèi),達(dá)到塔筒體垂準(zhǔn)測(cè)量?jī)?yōu)異成績(jī),在球體鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí),球體玻璃幕按圖紙要求順利鑲嵌到位,實(shí)踐檢驗(yàn)測(cè)量方法是成功的。在電視塔工程測(cè)量鑒定會(huì)上,一致評(píng)價(jià)塔位垂準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)達(dá)世界先進(jìn)水平。
三、建(構(gòu))筑物變形測(cè)量
工業(yè)和民用建筑(包括地基基礎(chǔ))都要求堅(jiān)固穩(wěn)定,為此必需進(jìn)行周期性的變形監(jiān)測(cè)工作,確保使用安全。建國(guó)前,變形測(cè)量極少開展,亦未引起重視。建國(guó)后,上海較早開展變形測(cè)量的單位有:上海測(cè)繪院、中船勘察院、上海民用院、華東工業(yè)院、華東電力院等。1950年,上海測(cè)繪院開始觀測(cè)建筑物沉降。1962年,中船勘察院進(jìn)行441廠宿舍樓沉降觀測(cè)及船廠滑道變形測(cè)量。電廠主要建(構(gòu))筑物的沉降觀測(cè),主要有吳涇電廠、閘北電廠、楊樹浦電廠等。觀測(cè)方法一般按Ⅱ等水準(zhǔn)測(cè)量精度施測(cè),傾斜觀測(cè)采用導(dǎo)線交會(huì)法、投影法等。
上海體育館金屬大屋頂網(wǎng)架重600多噸,直徑110米,中間無一根柱支撐,網(wǎng)架沉降量雖有理論計(jì)算值,但無實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)可比較,上海勘察院于1973年10月開始進(jìn)行網(wǎng)架變形觀測(cè),用直接水準(zhǔn)方法測(cè)定網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的沉降量,從試吊、安裝、屋面板裝飾,直至1983年11月止,觀測(cè)周期歷時(shí)9年,總下沉量(屋頂中心點(diǎn))為283毫米,低于設(shè)計(jì)要求500毫米。通過變形測(cè)量不僅保證了體育館安全使用,同時(shí)又掌握了大型無柱體育館屋頂網(wǎng)架沉降量變化規(guī)律,為以后同類型網(wǎng)架變形測(cè)量提供可靠參考依據(jù)。
1977年,華東電力院進(jìn)行了橫跨長(zhǎng)江的220千伏送電線路大跨越弧垂測(cè)量,跨越地段在蕪湖東、西梁山,跨距1500米左右,塔高140~150米,采用三角形解析法,測(cè)定導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高程的1/2擋距處的導(dǎo)線高程,同時(shí)測(cè)定大氣溫度和風(fēng)力,并建立導(dǎo)線拋物線聯(lián)立方程,解算導(dǎo)線最低點(diǎn)和1/2擋距處弧垂值。同年,還進(jìn)行了長(zhǎng)江南京大跨越弧垂測(cè)量,跨距達(dá)1931米,塔高193.5米,取得了大跨越弧垂測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。
1986年,上??辈煸撼袚?dān)了花園飯店樁基的全方位變形監(jiān)測(cè),目的在于掌握軟土地區(qū)高層施工時(shí),土體及建筑物沉降變化規(guī)律,保護(hù)附近地下管線和居民的安全。在經(jīng)過多項(xiàng)測(cè)試工作后,摸索到一整套監(jiān)測(cè)方法,提高了監(jiān)測(cè)技術(shù),同時(shí)又積累了完整而有參考價(jià)值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),為施工監(jiān)測(cè)工程開創(chuàng)了一個(gè)良好的先例。
1989年,上海測(cè)繪院和上海鐵勘院為合流污水工程在地下施工時(shí)的主管監(jiān)護(hù)單位,負(fù)責(zé)鐵路監(jiān)護(hù)變形觀測(cè),測(cè)量鐵路附近及路基、鐵軌的變形值。在地下施工日夜挖掘的情況下,監(jiān)測(cè)工作亦相應(yīng)進(jìn)行。特別施工臨近鐵路時(shí),地面監(jiān)測(cè)頻率提高,甚至每隔20分鐘,要求提供一次沉降數(shù)據(jù)。根據(jù)這些特殊要求,監(jiān)護(hù)單位改變常規(guī)作業(yè)方法,采用PC-1500計(jì)算器記錄,自編計(jì)算程序,經(jīng)RS-232電子接口與CR-3240打印機(jī)連接進(jìn)行快速打印。該套作業(yè)方法,能在每次觀測(cè)結(jié)束后3分鐘內(nèi),提供沉降點(diǎn)的日沉降量及累計(jì)沉降量,滿足快速提供數(shù)據(jù)的要求。在測(cè)量員日夜跟蹤測(cè)量下,保證了每施工段的安全行車。
1991年,上海市居住開發(fā)區(qū)總公司和上海勘察院,開始對(duì)近300幢高層進(jìn)行沉降測(cè)量,收集高層的勘察、設(shè)計(jì)、施工、測(cè)試等系統(tǒng)資料,進(jìn)行匯編和科學(xué)分析,以達(dá)到解決現(xiàn)行樁基計(jì)算中有關(guān)問題,提高沉降計(jì)算合理性,發(fā)展巖土工程技術(shù)基礎(chǔ)理論,降低建筑基礎(chǔ)投資等目的。
90年代,市區(qū)樁基施工大部分改為混凝土灌注樁形式,在基坑開挖時(shí),又增加基坑周圍維護(hù)設(shè)施的測(cè)斜等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。1993年,中船勘察院承擔(dān)當(dāng)時(shí)中國(guó)建筑88層的金茂大廈直徑900毫米、長(zhǎng)65米、送樁18米的超長(zhǎng)、超深大口徑鋼管樁的打樁施工監(jiān)測(cè),及直徑142毫米降水井,18米深、2萬平方米基坑圍護(hù)的降水和開挖以及基礎(chǔ)體系、主體結(jié)構(gòu)工程的施工監(jiān)測(cè),使監(jiān)測(cè)工作又上了新的臺(tái)階。1995年,中船勘察院又開始承擔(dān)金茂大廈施工的全面監(jiān)測(cè)工作。
1993年,當(dāng)楊浦大橋建成未通車前,交通部三航局測(cè)量隊(duì)進(jìn)行了大橋撓度變形的測(cè)量工作,為大橋竣工驗(yàn)收提供變形數(shù)據(jù)。他們引用日本生產(chǎn)的智能性的雙軸補(bǔ)償三維坐標(biāo)快速測(cè)定系統(tǒng),進(jìn)行撓度變形測(cè)量,該套裝置系統(tǒng)精度高、測(cè)定跟蹤速度快,且能自動(dòng)記錄、繪圖。大橋建成后,實(shí)施大橋全結(jié)構(gòu)在動(dòng)、靜載時(shí)大橋撓度觀測(cè),獲得了大量的撓度變形數(shù)據(jù),并與設(shè)計(jì)理論值比較,結(jié)果完全一致。該測(cè)試法定名為“撓度檢測(cè)新工藝”,在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。變形測(cè)量的業(yè)務(wù)范圍越來越寬廣,測(cè)試技術(shù)不斷提高,在建筑行業(yè)中已占有重要地位。
一、大型工業(yè)廠房工程測(cè)量
1975年前,工業(yè)建設(shè)中的工程測(cè)量,均采用鋼尺量距及經(jīng)緯儀測(cè)角小平板測(cè)圖的方法,進(jìn)行測(cè)設(shè)三角控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和人工測(cè)圖。1975年開始,華東電力院組建航測(cè)和陸地?cái)z影測(cè)量專業(yè),配有立體量測(cè)儀、立體坐標(biāo)量測(cè)儀、陸地?cái)z影經(jīng)緯儀、單投影轉(zhuǎn)繪儀、高差儀、縮小儀、立體反光鏡等儀器設(shè)備。測(cè)繪技術(shù)人員采用航測(cè)和陸攝的方法,完成了工業(yè)廠房工程測(cè)量任務(wù),使工程測(cè)量專業(yè)技術(shù)有了新的發(fā)展。1975年,華東電力院進(jìn)行了石化總廠大型立式油罐容積的陸地?cái)z影測(cè)量。
1977年,華東電力院開始高壓架空送電線路航空攝影測(cè)量,經(jīng)過5年研究試驗(yàn),于1982年初解決了線路直線性、象片連接差、交叉跨越、平面精度和高程精度等一系列技術(shù)難題,摸索了一整套應(yīng)用于實(shí)際工程中的工作方法和作業(yè)程序,在同年下半年投入生產(chǎn)。
70年代期間,華東電力院還應(yīng)用陸地?cái)z影測(cè)量,完成了蘇南核電站選廠階段1/1000大比例尺地形圖的外業(yè)攝影和內(nèi)業(yè)成圖任務(wù),有2個(gè)多平方公里,其中內(nèi)業(yè)成圖由上海測(cè)繪院完成。同時(shí),還完成了江西東津水電站1/1000比例尺陸攝成圖任務(wù)。
工程控制網(wǎng)測(cè)量,在平坦地區(qū)一般采用方格網(wǎng)形式,是大中型企業(yè)興建時(shí)首要的測(cè)量工作,是建(構(gòu))筑物施工定位的依據(jù)。1978年2月,上??辈煸簻y(cè)量隊(duì)承接寶鋼廠區(qū)建筑方格網(wǎng)測(cè)量任務(wù),該廠面積14平方公里,東西長(zhǎng)7公里,南北寬2公里,廠區(qū)地勢(shì)平坦,河渠溝塘較多,樹林村莊密集,尚有許多碉堡,對(duì)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)極為不利,為爭(zhēng)取建廠時(shí)間,首先布設(shè)1個(gè)四等三角網(wǎng),供道路施工初定方格網(wǎng)點(diǎn)使用,在障礙物清除后,精測(cè)方格控制網(wǎng)。全廠方格網(wǎng)分二級(jí)布設(shè)。第一級(jí)為首級(jí)控制,以東西向中央主干道(緯三路)及與其垂直的經(jīng)一、經(jīng)三、經(jīng)五干道組成主軸線網(wǎng),在主軸線兩端及中心相交處,建10米以上鋼標(biāo),使格網(wǎng)邊長(zhǎng)相互通視,以利控制精度。第二級(jí)沿廠區(qū)其余10多條干道布設(shè)方格網(wǎng),以一級(jí)網(wǎng)為起迄。一級(jí)網(wǎng)采用2秒級(jí)經(jīng)緯儀,9測(cè)回測(cè)角24米殷鋼尺二支往返懸空丈量,量距工作量極大,為滿足施工進(jìn)度,20多人每天工作10多小時(shí),加班丈量1個(gè)多月,最終丈量精度滿足1/100000的規(guī)定,軸線定線偏差亦滿足180°±5″,二軸線交角90°±3″的要求。除平面控制外,又設(shè)置廠區(qū)30公里Ⅱ等水準(zhǔn)網(wǎng),作為廠區(qū)高程控制的依據(jù)。高精度大方格網(wǎng)與水準(zhǔn)網(wǎng)的建立,保證了大型鋼結(jié)構(gòu)廠房定位,精密自動(dòng)化設(shè)備安裝,以及長(zhǎng)距離自動(dòng)化流水線銜接的正確性。
1979年,根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有的航攝像片和外控點(diǎn)資料,按綜合法、微分法、樁點(diǎn)法等,先后完成了福建省永安電廠灰場(chǎng)、安徽省淮北電廠選廠等工程1/50000地形圖,特別是淮北電廠選廠時(shí)急需1/50000地形圖,華東電力院測(cè)繪人員邊摸索邊試驗(yàn),在采用像片成圖新技術(shù)的情況下,較快完成了30平方公里的成圖任務(wù)。
1981年,中船勘察院在江州造船廠施工測(cè)量中,采用航測(cè)手段完成1/1000陸上地形測(cè)量任務(wù),又采用WN-1超聲波測(cè)深儀,施測(cè)了廠區(qū)1.35平方公里水域地形測(cè)量。該項(xiàng)測(cè)量獲1987年國(guó)家銀質(zhì)獎(jiǎng)。
1982年,秦山核電廠由中船勘察院承擔(dān)工程測(cè)量任務(wù)。工作中,充分發(fā)揮電磁波測(cè)距儀的作用,將平面控制網(wǎng)分三級(jí)布設(shè),首級(jí)布設(shè)4等電磁波測(cè)距導(dǎo)線(20點(diǎn)),T26測(cè)回測(cè)角,DI5電磁波測(cè)距,平差后測(cè)角中誤差1.8秒,最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±23.3毫米。4等導(dǎo)線網(wǎng)下布設(shè)Ⅱ級(jí)電磁波測(cè)距導(dǎo)線(42點(diǎn)),其下又設(shè)置13條圖根導(dǎo)線(26點(diǎn)),測(cè)量精度均滿足工程測(cè)量規(guī)范要求。并完成陸地和水下1/2000地形圖6.8平方公里,其中水下地形1.2平方公里,對(duì)山區(qū)3平方公里地形,用航測(cè)成圖(攝影比例尺為1∶14000),象控點(diǎn)聯(lián)測(cè)采用WILD DI3S紅外測(cè)距儀,用STEMETROGRAPH下型精測(cè)儀成圖。對(duì)平坦地區(qū)及村莊,采用小平板儀和經(jīng)緯儀聯(lián)合測(cè)量。航測(cè)圖質(zhì)量采用DI3S紅外測(cè)距儀配T2經(jīng)緯儀進(jìn)行檢查,高程中誤差±0.94米,地形點(diǎn)中誤差圖上為±0.56毫米。
1984年,在江蘇魏集電廠選廠工程中,華東電力院利用國(guó)家現(xiàn)有1/2000航片,采用1983年購置的G型精密立體測(cè)圖儀,應(yīng)用全野外布點(diǎn)全能法成圖,完成16平方公里1/2000大比例尺地形圖,根據(jù)實(shí)地檢測(cè),高程中誤差為±0.35米,滿足了工程需要。
同年7月,興建上海耀華皮爾金頓玻璃有限公司浮法玻璃廠,上??辈煸撼袚?dān)測(cè)設(shè)方格網(wǎng)任務(wù),測(cè)量的建筑面積共9.17萬平方米,40余項(xiàng)單項(xiàng)工程,有3500平方米的熔窯車間和長(zhǎng)達(dá)540米的浮法工藝生產(chǎn)流水線施工放樣。方格網(wǎng)長(zhǎng)1公里,寬0.5公里,分二級(jí)布設(shè),I級(jí)網(wǎng)直線角180°±8″,直角90°±6″,邊長(zhǎng)丈量1/50000,邊長(zhǎng)相對(duì)誤差1/20000,方位角閉合差±8。Ⅱ級(jí)網(wǎng)精度略低于Ⅰ級(jí)網(wǎng),設(shè)2座鋼標(biāo),并將部分點(diǎn)設(shè)置在川楊河以南及廠外建筑物上,隨時(shí)可檢測(cè)因施工遭破壞移位的控制點(diǎn)。首次應(yīng)用AGA120電磁波測(cè)距儀,測(cè)量方格網(wǎng)邊長(zhǎng),僅化半個(gè)月時(shí)間完成了Ⅰ級(jí)網(wǎng)19點(diǎn),Ⅱ級(jí)網(wǎng)4點(diǎn)方格網(wǎng)測(cè)量工作。工程特點(diǎn)是,以測(cè)距代替量距,節(jié)省人力約80%,提高功效近10倍。
1985年,中船勘察院在武昌造船廠進(jìn)行滑道現(xiàn)狀測(cè)量,水上部分軌道相對(duì)位置偏差不大于±2毫米,高程偏差小于±2毫米。水下部分縱向偏差小于±10毫米,橫向偏差小于±5毫米,高程偏差小于±5毫米,弧形滑道全長(zhǎng)360米。水下部分采用倒錘裝置,將軌道上測(cè)點(diǎn)正確投影出水面,在岸上用極坐標(biāo)法進(jìn)行現(xiàn)狀測(cè)量,同時(shí),又與同濟(jì)大學(xué)合作,采用近景攝影測(cè)量方法,與倒錘法比較均滿足設(shè)計(jì)要求。
1991年12月,中船勘察院進(jìn)行江南造船廠地形測(cè)量,平面控制以Ⅰ級(jí)導(dǎo)線為首級(jí)控制,Ⅱ級(jí)符合導(dǎo)線加密,Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線均帶有條件的間接觀測(cè)平差計(jì)算。高程以Ⅱ等水準(zhǔn)為首級(jí)控制。地形測(cè)量采用DT5電子經(jīng)緯儀加Redmini測(cè)距儀、PC-1500野外電子記錄手薄,組成積木型全站儀進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量,自動(dòng)計(jì)算,自動(dòng)記錄存儲(chǔ)。內(nèi)業(yè)繪圖采用486計(jì)算機(jī),高精度大屏幕圖形顯示器,數(shù)字化儀,桌面繪圖機(jī),以及開發(fā)的測(cè)繪原件系統(tǒng)組成CAD工作站來編輯成圖。共完成78.9萬平方米1/500地形圖測(cè)量。
此外,華東電力院還完成了大量水下地形測(cè)量任務(wù),利用超聲波測(cè)深儀相繼完成了面積較大的鎮(zhèn)海電廠、徐六涇電廠、石洞口電廠、外高橋電廠等測(cè)線長(zhǎng)122公里,測(cè)量范圍5220平方公里,測(cè)圖比例尺1/1000~1/2000,局部1/500測(cè)量任務(wù)。華東電力院還利用GPS與自動(dòng)測(cè)深儀聯(lián)合作業(yè),進(jìn)行水下地形測(cè)量,該法直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)成圖。
二、大型民用建筑施工測(cè)量
1971年3月,上海電視鐵塔開始建設(shè),塔高205米。由上海測(cè)繪院和同濟(jì)大學(xué)測(cè)量系承擔(dān)工程測(cè)量任務(wù),塔身定位拼裝是主要測(cè)量?jī)?nèi)容,采用地面斜臥拼裝,整體豎起就位的施工方法,設(shè)計(jì)指定拼裝定位對(duì)205米高度偏離中心不得大于20毫米,在拼裝過程中,嚴(yán)格控制測(cè)量誤差,最終天線安裝偏心值為5毫米。上海電視鐵塔于1984年建成。
1973年,上??辈煸撼袚?dān)上海體育館工程測(cè)量任務(wù),根據(jù)體育館結(jié)構(gòu)施工流程,首先在直徑110米圓周上,樹立36根高26米的立柱,然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大屋頂金屬網(wǎng)架地面拼裝,最后整體吊裝就位。測(cè)量的主要內(nèi)容,是配合設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行建筑物軸線控制測(cè)量,定位放樣工作和屋頂網(wǎng)架拼裝測(cè)量,屋頂網(wǎng)架變形測(cè)量,其中36根柱子中心定位(誤差要求±5毫米)和網(wǎng)架拼裝是兩項(xiàng)關(guān)鍵性的測(cè)量工作。在網(wǎng)架拼裝前,地面設(shè)置支承網(wǎng)架的223只高度不同的鋼模臺(tái)。設(shè)計(jì)要求模臺(tái)間距6.111米,誤差不大于2毫米,55米屋頂半徑允許誤差10毫米。當(dāng)時(shí)采用鋼尺量距,2秒級(jí)經(jīng)緯儀定向測(cè)角,精密水準(zhǔn)儀測(cè)高。為避免白天氣溫對(duì)鋼尺的影響,改為傍晚丈量,網(wǎng)架的幾何數(shù)據(jù)選用兩套測(cè)量方法進(jìn)行,最后取平均值以提高測(cè)量精度。在作業(yè)過程中加強(qiáng)檢查,網(wǎng)架拼裝誤差絕大部分控制在設(shè)計(jì)限差內(nèi),個(gè)別數(shù)據(jù)稍有超限,最終整體網(wǎng)架吊裝全部準(zhǔn)確就位于36根柱子上,使體育館屋頂網(wǎng)架施工安裝一次成功,該工程于1975年竣工。
1983年,在上海體育館東南興建一座室內(nèi)游泳館,采用了三向金屬網(wǎng)架屋頂,由于館型采用六角形,施工測(cè)量精度略高于體育館。上??辈煸簻y(cè)量隊(duì)承擔(dān)工程測(cè)量,由于有了體育館的測(cè)量經(jīng)驗(yàn),游泳館測(cè)量方法僅選用一種。屋頂網(wǎng)架地面拼裝時(shí),改手工量距為使用電磁波測(cè)距儀測(cè)距。網(wǎng)架起吊就位于28根立柱上,完全滿足安裝的要求,全部符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
1989年初,在陸家嘴建造上海東方明珠電視塔,塔高468米。工程施工測(cè)量由上海市建筑一公司承擔(dān)。在施工前,工程技術(shù)人員對(duì)高、大、重、深、造型復(fù)雜的電視塔,如何準(zhǔn)確控制塔身的垂直度是一大難題。電視塔直筒垂直測(cè)量是整個(gè)測(cè)量的重點(diǎn),是保證塔身垂直度的關(guān)鍵,它的難度和復(fù)雜不僅表現(xiàn)在測(cè)量控制點(diǎn)布設(shè)困難,而且受施工條件的干擾和不良?xì)夂虻挠绊?。根?jù)設(shè)計(jì)提出測(cè)量精度要求:塔筒4個(gè)垂準(zhǔn)基點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差小于2毫米,塔筒中心點(diǎn)控制到平臺(tái)誤差小于3毫米,塔中心米字形軸線長(zhǎng)度誤差1/20000,竣工后塔身垂直度偏差小于50毫米,測(cè)繪人員決定用Wild ZL天頂垂準(zhǔn)儀作垂準(zhǔn)測(cè)量,用WildT2級(jí)經(jīng)緯儀(附彎管)作垂準(zhǔn)檢查。根據(jù)建筑施工工藝和程序,自行設(shè)計(jì)作業(yè)方法,首先在-0.05米處建立高精度小控制網(wǎng),在不同標(biāo)高設(shè)立基準(zhǔn)平臺(tái),作為投點(diǎn)的依據(jù),然后將控制網(wǎng)和基準(zhǔn)面4個(gè)中心點(diǎn)(3個(gè)直筒中心和塔體中心),精確投到隨筒體高度而提升的施工平臺(tái)上,進(jìn)行米字形軸線測(cè)量。每當(dāng)平臺(tái)上升一次(3米),投點(diǎn)和軸線測(cè)設(shè)并檢查一次,由底到頂共測(cè)設(shè)90多次,由于道道工序有檢查,最終筒體中心偏差為22毫米,其他3個(gè)直筒體的偏差在15毫米以內(nèi),達(dá)到塔筒體垂準(zhǔn)測(cè)量?jī)?yōu)異成績(jī),在球體鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí),球體玻璃幕按圖紙要求順利鑲嵌到位,實(shí)踐檢驗(yàn)測(cè)量方法是成功的。在電視塔工程測(cè)量鑒定會(huì)上,一致評(píng)價(jià)塔位垂準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)達(dá)世界先進(jìn)水平。
三、建(構(gòu))筑物變形測(cè)量
工業(yè)和民用建筑(包括地基基礎(chǔ))都要求堅(jiān)固穩(wěn)定,為此必需進(jìn)行周期性的變形監(jiān)測(cè)工作,確保使用安全。建國(guó)前,變形測(cè)量極少開展,亦未引起重視。建國(guó)后,上海較早開展變形測(cè)量的單位有:上海測(cè)繪院、中船勘察院、上海民用院、華東工業(yè)院、華東電力院等。1950年,上海測(cè)繪院開始觀測(cè)建筑物沉降。1962年,中船勘察院進(jìn)行441廠宿舍樓沉降觀測(cè)及船廠滑道變形測(cè)量。電廠主要建(構(gòu))筑物的沉降觀測(cè),主要有吳涇電廠、閘北電廠、楊樹浦電廠等。觀測(cè)方法一般按Ⅱ等水準(zhǔn)測(cè)量精度施測(cè),傾斜觀測(cè)采用導(dǎo)線交會(huì)法、投影法等。
上海體育館金屬大屋頂網(wǎng)架重600多噸,直徑110米,中間無一根柱支撐,網(wǎng)架沉降量雖有理論計(jì)算值,但無實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)可比較,上海勘察院于1973年10月開始進(jìn)行網(wǎng)架變形觀測(cè),用直接水準(zhǔn)方法測(cè)定網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的沉降量,從試吊、安裝、屋面板裝飾,直至1983年11月止,觀測(cè)周期歷時(shí)9年,總下沉量(屋頂中心點(diǎn))為283毫米,低于設(shè)計(jì)要求500毫米。通過變形測(cè)量不僅保證了體育館安全使用,同時(shí)又掌握了大型無柱體育館屋頂網(wǎng)架沉降量變化規(guī)律,為以后同類型網(wǎng)架變形測(cè)量提供可靠參考依據(jù)。
1977年,華東電力院進(jìn)行了橫跨長(zhǎng)江的220千伏送電線路大跨越弧垂測(cè)量,跨越地段在蕪湖東、西梁山,跨距1500米左右,塔高140~150米,采用三角形解析法,測(cè)定導(dǎo)線懸掛點(diǎn)高程的1/2擋距處的導(dǎo)線高程,同時(shí)測(cè)定大氣溫度和風(fēng)力,并建立導(dǎo)線拋物線聯(lián)立方程,解算導(dǎo)線最低點(diǎn)和1/2擋距處弧垂值。同年,還進(jìn)行了長(zhǎng)江南京大跨越弧垂測(cè)量,跨距達(dá)1931米,塔高193.5米,取得了大跨越弧垂測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。
1986年,上??辈煸撼袚?dān)了花園飯店樁基的全方位變形監(jiān)測(cè),目的在于掌握軟土地區(qū)高層施工時(shí),土體及建筑物沉降變化規(guī)律,保護(hù)附近地下管線和居民的安全。在經(jīng)過多項(xiàng)測(cè)試工作后,摸索到一整套監(jiān)測(cè)方法,提高了監(jiān)測(cè)技術(shù),同時(shí)又積累了完整而有參考價(jià)值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),為施工監(jiān)測(cè)工程開創(chuàng)了一個(gè)良好的先例。
1989年,上海測(cè)繪院和上海鐵勘院為合流污水工程在地下施工時(shí)的主管監(jiān)護(hù)單位,負(fù)責(zé)鐵路監(jiān)護(hù)變形觀測(cè),測(cè)量鐵路附近及路基、鐵軌的變形值。在地下施工日夜挖掘的情況下,監(jiān)測(cè)工作亦相應(yīng)進(jìn)行。特別施工臨近鐵路時(shí),地面監(jiān)測(cè)頻率提高,甚至每隔20分鐘,要求提供一次沉降數(shù)據(jù)。根據(jù)這些特殊要求,監(jiān)護(hù)單位改變常規(guī)作業(yè)方法,采用PC-1500計(jì)算器記錄,自編計(jì)算程序,經(jīng)RS-232電子接口與CR-3240打印機(jī)連接進(jìn)行快速打印。該套作業(yè)方法,能在每次觀測(cè)結(jié)束后3分鐘內(nèi),提供沉降點(diǎn)的日沉降量及累計(jì)沉降量,滿足快速提供數(shù)據(jù)的要求。在測(cè)量員日夜跟蹤測(cè)量下,保證了每施工段的安全行車。
1991年,上海市居住開發(fā)區(qū)總公司和上海勘察院,開始對(duì)近300幢高層進(jìn)行沉降測(cè)量,收集高層的勘察、設(shè)計(jì)、施工、測(cè)試等系統(tǒng)資料,進(jìn)行匯編和科學(xué)分析,以達(dá)到解決現(xiàn)行樁基計(jì)算中有關(guān)問題,提高沉降計(jì)算合理性,發(fā)展巖土工程技術(shù)基礎(chǔ)理論,降低建筑基礎(chǔ)投資等目的。
90年代,市區(qū)樁基施工大部分改為混凝土灌注樁形式,在基坑開挖時(shí),又增加基坑周圍維護(hù)設(shè)施的測(cè)斜等監(jiān)測(cè)內(nèi)容。1993年,中船勘察院承擔(dān)當(dāng)時(shí)中國(guó)建筑88層的金茂大廈直徑900毫米、長(zhǎng)65米、送樁18米的超長(zhǎng)、超深大口徑鋼管樁的打樁施工監(jiān)測(cè),及直徑142毫米降水井,18米深、2萬平方米基坑圍護(hù)的降水和開挖以及基礎(chǔ)體系、主體結(jié)構(gòu)工程的施工監(jiān)測(cè),使監(jiān)測(cè)工作又上了新的臺(tái)階。1995年,中船勘察院又開始承擔(dān)金茂大廈施工的全面監(jiān)測(cè)工作。
1993年,當(dāng)楊浦大橋建成未通車前,交通部三航局測(cè)量隊(duì)進(jìn)行了大橋撓度變形的測(cè)量工作,為大橋竣工驗(yàn)收提供變形數(shù)據(jù)。他們引用日本生產(chǎn)的智能性的雙軸補(bǔ)償三維坐標(biāo)快速測(cè)定系統(tǒng),進(jìn)行撓度變形測(cè)量,該套裝置系統(tǒng)精度高、測(cè)定跟蹤速度快,且能自動(dòng)記錄、繪圖。大橋建成后,實(shí)施大橋全結(jié)構(gòu)在動(dòng)、靜載時(shí)大橋撓度觀測(cè),獲得了大量的撓度變形數(shù)據(jù),并與設(shè)計(jì)理論值比較,結(jié)果完全一致。該測(cè)試法定名為“撓度檢測(cè)新工藝”,在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。變形測(cè)量的業(yè)務(wù)范圍越來越寬廣,測(cè)試技術(shù)不斷提高,在建筑行業(yè)中已占有重要地位。