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1、工程測量案例庫橋梁案例五章江大橋施工測量方案章江大橋施工測量方案肖智勇一工程概況章江大橋屬贛州市重點工程，是一座集城市交通和城市景觀功能于一體的城市主干道橋梁。它位于贛州中心城區的東部，跨越章江連接河套老城區和章江新城區。設計起點為體育館東路（金圭路），由西向東跨瑞金路、章江南大道、章江、章江北大道、八一四大道，接東環路交叉口，設計止點為交叉口以東60m處。整個工程由西岸地面道路、西岸引橋、章江主橋、東岸引橋、東岸地面道路組成。工程全長 2197.603m，其中橋梁長 1352m，地面接線道路長 845.603m，橋下輔道長1145.172m，主跨采用三跨飛燕式異形鋼管拱橋，主橋長254m，主2、跨158m，邊跨 48m，采用對稱布置，即48+158+48=254m。章江大橋共分為十一聯，橋跨組合為：(5 3 30)m+(25+33 30+25)m+(4330)m+(24+35+20)m+(33 30)m+(48+158+48)m+(23 30)m+(24+35+20)m+(43 30)m+(25+3330+25)m+(43 30)m，橋長 1352m。本橋上部結構：主跨為三跨飛燕式異形鋼管拱，主跨鋼箱梁長104m，其余均采用預應力砼箱梁結構。下部結構：引橋橋墩采用薄壁花瓶墩；橋墩基礎除章江北大道以東因弱風化基巖出露而采用明挖基礎外，其余均采用鉆孔樁基礎。平面設計內容章江大橋主橋結構示3、意圖平面坐標系統為北京坐標系統。章江大橋設計路段為平曲線，設有 3 個轉點其中體育館東路路口和東環路前平曲線半徑為 600 米，緩和曲線長度為60 米。章江北大道處的平曲線半徑為1000米。最小偏角為 13-45-7，反向曲線夾角線長度大于360 米。章江大橋中線嚴格按規劃道路中線依據規范對規劃道路中線做出優化設計，調整圓曲線半徑，設置緩和曲線。滿足設計車速60 公里/小時的要求。章江大橋主橋設置飛燕異型鋼管拱，在主跨設置兩組大半徑平曲線，使中央分隔帶由 0 米過渡到 5 米。西岸線路體育館東路路口后，主線以雙車道跨線橋跨越瑞金路跨線橋兩側為雙車道地面鋪道。主線一路高架橋直到主橋，主橋為雙向 4、6 車道。引橋橋面下與上橋匝道間為單車道地面道路。瑞金路跨線橋下，地面鋪道可在橋頭掉頭，與瑞金路平面交叉，通過信號燈指揮左右轉出。因橋下面道路與章江南大道為平面交叉，可左右轉進出章江南大道。東岸布置和西岸大致相同跨越章江后一路高架跨越八一四大道后下地，引橋兩側設上下匝道，匝道設單車道。引橋橋面下與上橋匝道間為單車道地面道路。跨越橋兩側為雙車道地面鋪道。縱斷面設計高程系為 85 國家高程系統，主線縱斷面設計車速為60 公里/小時，匝道和地面鋪道為 3040 公里/小時。主線最大縱坡為3.75%，最小坡度為 0.3%最小坡長為 171.711 米，最小豎曲線半徑：凸型2500 米，凹形 1500 5、米匝道最大坡度 5%，最小縱坡 0.5%最小坡長為 112.031 米最小豎曲線半徑：凸型為 900 米凹形為 800 米章江大橋上橋坡度為3.75%主橋為 0.5%，下橋坡度同樣為0.5%;在所有的交叉橋下凈高為4.5 米。道路縱斷面起點在體育館東路地面高程H=104.7米章江北地面為H=106.7米八一四大道為 H=110.15米二施工控制網的布點和測設原控制網由贛州市市政勘測設計院定測，平面坐標系統為北京坐標系統，高程系統為 85 國家高程系統；此次共交接平面GPS控制點七個：，水準點兩個：；我們對測設的施工控制網埋設點進行了現場踏勘，可以直接進行 GPS 觀測和四等水準測量工作。復測時6、嚴格按：（1）全球定俠系統（GPS）鐵路測量規程，TB10054-97；（2）公路全球定位系統（GPS）測量規范，JTJ/T066-98；（3）全球定位系統（GPS）測量規范 GB/T 18314-2001；（4）國家三、四等水準測量規范GB/T 12898-91（5）城市測量規范 CJJ 使用的主要儀器設備見下表1.控制網平面復測由于 GPS技術具有定位精度高、作業速度快、相鄰點間勿需通視、不受天氣條件的影響等諸多常規測量技術不可比擬的優點，因而本施工控制網的平面檢測利用 GPS 高新技術進行，并對 GPS復測控制網比一般的工程控制網提出了更高的技術要求，以確保整個GPS 網的高精度，高可靠7、性。按設計，本次平面復測共 7 個點，其中 DQ01設計院交后既被破壞，D012未交，為便于今后施工放樣的需要，又增加2 個點，故本次平面網總點數為8個。2.外業觀測本次 GPS 網外業數據采集使用3 臺 GPS 接收機同時作業。觀測時嚴格按全球定位系統（GPS）鐵路測量規程中C級網和本項目技術和要求進行，并參照公路全球定位系統（GPS）測量規范和全球定位系統（GPS）測量規范。采用靜態定位技術施測，同步作業圖形之間采用邊連接的方式，確保該網的精度和高可靠性。GPS觀測的主要技術指標如下：-同步觀測健康衛星數 5；-幾何圖形強度因了PDOP 6；-衛星截止高度角：15；-觀測時段長度：70 分8、鐘；-平均重復設站次數 2.0；-歷元采樣間隔：15 秒；-天線對中精度：腳架對中2mm；-天線高在觀測前、后各量測一次，每次在互成120的三個方向上量測三個讀數，讀數至1mm，互差不大于 2mm，取均值作為天線高。外業記錄包括：測量員、點名、點號、觀測日期、觀測時間段、數據文件名、天線高、衛星狀況等。采用北京標準時BTS 記錄，并與協調世界時UTC儀器名稱標稱精度數量Sokkia Loco 單頻GPS 接收機（10mm+1ppm3 D）2 臺套Trimble 單頻GPS 接收機（10mm+1ppm3 D）1 臺套DSZ3水準儀3mm/Km 1 臺套進行換算。GPS 檢測網的基本特征本 GPS9、 網的外業數據采集情況為：用 3 臺儀器測了 8 個同步時段，故該網的基三特征統計見表2 GPS網基本特征統計表表總點數基線向量總數必要基線向量數獨立基線向量數多余基線向量數8 24 7 24 8 由上表可知，本網的圖形結構強（見附圖），平均設站次數為（73 9）3=3.32，大于規范和技術設計中設站次數2 的要求，使 GPS 網達到了較高的圖形結構和可靠性。GPS 的基線解算與質量分析GPS 網的基線解算在檢 測網 觀 測 時,GPS 基 線 解 算 采用 商用 基線 解 算 軟 件：Trimble Geomatics Office軟件進行,基線解算工作于觀測當天晚上傳輸完數據后隨即完成,并10、及時組成同步環和異步環及重復基線進行檢驗。同步環基線閉合差W應滿足：WX 5/3Wy 5/3Wz 5/3W=222zyxWWW3/5 其中為相應級別規定的精度,其相應計算公式為:=22)(bda其中 a=10mm,b=1ppm,d 為相鄰點間平均邊長。異步環檢驗各坐標差分量閉合差應滿足：Wx 3n Wy3n Wz3n其中，n 為異步環中的邊數，為相應等級的標準差（計算同前式）。復測邊檢核：同一條邊任意兩個時段的成果互差，應小于接收機標稱精度的22倍。3.GPS網內業質量分析 GPS檢測網的平差采用由Trimble Geomatics Office進行 GPS網平差處理軟件進行.對經過外業檢驗的11、合格基線,應選取獨立基線構成GPS網,進行網的平差計算。GPS檢測網的三維無約束平差：為了對 GPS 網的內部符合精度進行檢驗評估以及檢測和剔除粗差觀測值，進行了 WGS-84 坐標系下的三維無約束平差；從三維無約束平差結果可知，對發現其精度差觀測值刪除，三維基線向量改正數服從正態分布，邊長中誤差分布正常，最弱邊邊長相對中誤差和最弱點位中誤差精度較好，說明該網達到了較高的內符合精度，可供二維約束平差之用。把參加平差的所有獨立基線，先進行三維無紡束平差。主要目的是檢驗GPS網的內符合精度情況，剔除粗差等。坐標系統和已知數據以 1954 年北京坐標系為基礎的獨立坐標系二維約束平差進行二維約束平差時12、，根據本次施控網復測的特點和要求，為保證和定測時的一致性，利用D066和 D068作為已知點，它們屬以 1954 年北京坐標系為基礎的獨立坐標系，中央子午線經度 11445，已知數據見表4。GPS 網已知數據表表點號x(m)y(m)D066 2858429.246 519348.986 D068 2858625.671 519714.278 GPS 網平差計算和精度評定以 1954 年北京坐系為基礎的獨立坐標系二維約束平差二維平差是最重要的工作，它的坐標將直接用于施工測量。本次復測以D066的坐標和 D068的坐標作為已知值進行二維約束平差。其中央子午線經度為11445，以求出控制點以195413、 年北京坐標系為基礎的工程獨立坐標系坐標。其結果詳見另行提供的控制網平差報告。從二維平差成果可看出，二維平差基線向量改正數分布合理，服從正態分布，其各點的點位中誤差見表5。最弱點點位中誤差為 13mm，（DQ03-D068，邊長為 160.291m）因邊長較短，可不用邊長相對中誤差衡量外，邊中最弱邊相對中誤差為 1/57351，表明該控制網滿足原網的精度要求。GPS 測量點位精度統計表表點名點位中誤關（mm）點名點位中誤關（mm）點名點俠中誤差（mm）DQ0 13 D064 85 D066 DQ02 5.6 D068 D014 12.2 DQ03 7.2 DQ04 12 4.控制網高程復測檢測14、原則根據該工程的實際情況，本高程控制網的復測包括岸上水準測量和過河水準兩大部份，岸上水準測量每個測段均進行往返測，以保證網的精度和可靠性；過河水準利用下游全球通大橋選合適的觀測時段進行往返測。外業觀測高程復測用 1 臺蘇一光 DSZ3自動安平水準儀，按國家三、四等水準測量規范的四等水準測量技術要求作業。5水準測量的外業檢核把各測段的往返觀測成果，對外業觀測手簿進行200%的檢查，確認無誤后計算出測段的長度和往返測高差。計算出往返測的平均值作為最后的測段高差結果，進行復核檢驗和計算。往返測閉合差見表7。表段號往返測路線路線長（m）往返差（mm）限差（mm）1 BM1 BM2（D064）360 115、.0 12 2 BM2（DO64）BM3（D066）340-2.0 11 3（過江）BM3（D066）BM4 1920 1.0 38 4 BM4 BM5（D014）520 0.0 14 5BM5（D014）BM63000.011水準測量的計算經閉合差檢驗通過后,將各測段高差均值進行計算,依據設計提供高程直接按往返平均值算出加密點高程。表序號測段原施控網高差(m)檢測高差(m)差值(mm)1 BM1 BM2(DO64)-0.292 2 BM2(D064 BM3(D066)+2.045 3 BM3(D066)BM4+0.497 4 BM4 BM5(D014)+2.727 5 BM5(D014)BM16、6+0.350 章江大橋高程控制網圖（）（）（）章江大橋平面控制網圖三施工測量方案的實施和優化 1.為了保證施工高質量順利進行，應采取周密措施，動用多種測繪手段進行工程測量。基本方案主要采取：全球衛星定位儀即GPS、全站儀、經偉儀、水準測量幾者相互結合的測量實施原則，充分利用幾種測量手段優勢互補的特點，互相檢驗，形成有機的整體系統，采取嚴密措施，保證工程各環節萬順利完成。從整體控制局部的原則；高精度控制低精度的原則；導線控制中線原則。測量操作時，采用兩種以上方法獨立測量，獨立計算，相互復核，多層次審批原則。要定期對章江大橋控制網進行復測。并對控制點給予一定的保護，以及防止控制點的沉降和人為的破17、壞。為了施工的方便，以控制網為基礎按施工需求，在適當位置（包括測量平臺和施工平臺）建立一定數量施工臨時控制點，供施工放樣和監測使用。平面控制點以全站儀相對定位施測，高程控制點用水平儀進行高程施測，必要時用全站儀進行三角高程測量。事實證明用三角高程測量水平，可以達到 4 等的精度。控制網加密視工程進展的需要分期靈活布置，不必一次完成；在施工進程中要經常性地對施工控制點進行檢測，主要通過與控制點聯測進行檢測，在保證放樣精度和可靠性的前提下，力求高效方便。因此應緊密配合工程進程按需加密控制網。2.樁基礎施工階段測量一般在墩基礎軸線（順橋和橫橋方向）上設立多個控制點，作為樁基礎施工放樣的依據。可以用全18、站儀，先定出墩軸線交點（主點）和軸線上兩個邊點，再用全站儀定出其他點，并整體進行調整。施工進行期間，要定期或外界條件變化劇烈時，對鉆孔樁的控制點進行復測。鋼護筒中心豎直線應與樁中心線重合，平面允許誤差50mm，豎直線傾斜度不大于 0.5%。護筒設置的平面定位，用全站儀方向線交會法或極坐標法；為了保證鋼護筒中心線垂直，可以設置倒垂線進行測定。鉆孔樁完成后，應進行樁位竣工測量3 承臺施工階段的測量樁基施工完成后，應將樁基的軸線控制點延伸到承臺范圍外側，作為承臺施工的控制點。在施工期間應定期復測，確保控制點的可靠性。主要是用全站儀對承臺十字線樁位進行放樣，承臺施工中的立模定位測量工作，一般情況下，用19、全站儀放出十字軸線，方法用極坐標法、直角坐標法、前后方法、正倒鏡投點法、自由設站法等進行平面定位，而標高定位用水準儀測量；某些特殊環節可以用全站儀三維坐標法。承臺施工中，鋼筋、模板、施工機具等林立，空間狹窄，嚴重影響通視，甚至控制點被覆蓋無法架設儀器，為此應將軸線控制點引測到圍堰四周的頂端，以保證施工測量順利進行，在這種情況下，全站儀觀測處于大高度角觀測，為了減小儀器豎軸鉛直誤差的影響，應特別仔細校正并嚴格整平儀器，并注意用其他控制點進行檢核，防止差錯，承臺完成后的竣工測量，特別是承臺面上軸線控制點的建立很重要，因為其上的墩臺身施工放樣精度要求比其下部基礎要高4.墩身帽施工階段測量承臺施工完成20、后，應在承臺面上建立相應的軸線控制點，作為墩臺身和墩、臺帽或蓋梁施工的控制點。同時應將它們的軸線主點與橋軸線主點進行聯測，在控制精度內調整，以保證上部墩臺身及頂帽和蓋梁在整橋中的相關位置精度。墩身環節的立模、鋼筋和預埋件定位，均以承臺軸線控制點十字線為依據，一般用全站儀加水準儀進行放樣定位。并及時完成模板的檢查和墩身帽的竣工檢查，在測量過程中要認真檢核做到準確無誤。5.主橋邊跨 V腿及連續箱梁施工階段測量主橋邊跨 V 腿及連續箱梁的測量。主橋箱梁測量控制主要是箱梁全橋線型控制（V 腿節段標高控制）、軸線控制、合攏測量控制。主橋箱梁軸線和標高以承臺軸線控制網為依據，邊跨連續箱梁施工完成后及時轉至21、箱梁頂上，并對全橋進行中線和標高閉合復測；以每個節段梁底及梁頂標高來控制全橋線型，并根據出現的情況進行線型調整；邊跨箱梁合攏前，對可能出現的箱梁高差或中心偏差，事先進行控制，逐步分次調整，不要到合攏時再一次調整。連續箱梁的測量控制包括梁體線型、撓度、長度、截面的高度和寬度及各細部尺寸。箱梁施工中的立模、鋼筋定位、預埋件定位等的測量工作，一般情況下，依軸線控制網為依據，用全站儀極坐標法、直角坐標法、視準線法、正倒鏡投點法、自由設站法等進行平面定位，而標高定位用水準測量（包括懸掛鋼尺）；某些特殊環節可以用全站儀三角坐標法。6 主橋鋼箱梁施工階段測量鋼箱梁的測量控制包括節段制造及整體拼裝測量。節段制22、造及拼裝測量控制主要為節段鋼箱梁的結構尺寸控制，包括長度、截面的高度和寬度及各細部尺寸；箱梁整體拼裝測量控制：根據設計圖，鋼箱梁全長在成橋狀態前為豎曲線水平長度為 104 米，R=10000.0 米。根據待安裝梁體的實際尺寸（長度、高度），架設時標高調整控制點；安裝時軸線控制以邊跨預應力混凝土箱梁軸線控制鋼箱梁安裝中線。水平測點是在大橋兩岸各選擇合適的標高的地方布置觀測站，觀測站處應是視野開闊，無視線障礙。每個測站根據需要觀測各吊裝節段的節點標高以及L/8、L/4、拱頂等測點，兩岸各設一臺全站儀，每臺儀器均以對岸的水準點為后視點，所測數據互相比較，以避免發生測量差錯。中軸線測量：拱肋在工廠加工23、時，必須按規定設置縱向拱肋中軸線標記點（一吊裝節段至少為端部兩點），在吊裝前，沿著相應的拱肋中線延伸線上，在兩岸視野良好處設立中樁，吊裝時，兩岸各設1 臺全站儀測量控制。7橋面鋪裝橋面鋪裝時的測量工作尤為重要，所有測量及施工誤差積累在此，也必須消除于此。施工放樣時必須預先實測橋面平縱曲面，比較理論平縱曲面后在誤差容許范圍內以負誤差整體調整豎曲線，唯一目的以保證橋面鋪裝層厚度。放樣時以固定的點位密度（通常5m 10m）測放待放樣點位的三維坐標，以指導鋪裝層的施工。豎向索的定位和調整也嚴格以橋面豎曲線為參考基準，同時注意調索定位時的環境溫度。條件容許時嚴格在同一時間段進行標高控制，最好是在溫度變化24、較小的早晨進行吊索定位。為較好控制線形，做好不同時間點的溫度及高程變化記錄作為后續索位調整的依據。為了保證高程測量的準確性：1.經驗告訴我們，水準儀僅僅是i 角的經常變化的需測定與調整。2.水準儀產生 i 角變化的原因是儀器本身的結構與外業工作條件的變化而致，儀器中的十字絲是固定在上下的V形槽中，下面的 V形槽由彈簧支撐著，上面是一個壓緊調節螺絲。由于因內部與外界環境條件的變化，如溫度、濕度、震動的變化它會產生i 角微小的變化，或者，由于其它內應力的變化而產生不同程度的變化也是不足為奇的。3.在用戶說明書中已明確，水準儀的i 角可由自行調整。請參照水準儀說明書自行調整。4.什么是水準儀的 i 25、角？水準儀的視準軸在垂直方向與水準軸的夾角。5.現在，再扼要地介紹水準儀i 角的測定辦法，如圖所示：將水準儀置平在二支水準標尺的中間，儀器距標尺約 30 米或 40 米，前后大約等距離，讀取標尺上的讀數得到二點的高差值。搬遷儀器至二支標尺的一內側或外側均可，此時，儀器至標尺的距離分別為近距離的標尺只是幾米，而遠距離的標尺已是幾十米。同樣，測量這二點的高差值，如果二次測得的高差相等，說明儀器i 角為零。高差不等就說明儀器存在著i角的誤差。如：儀器在中間，讀取A尺的讀數 a10962，B尺的讀數 b11062 儀器在一側，讀取A尺的讀數 a20835，B尺的讀數 b20933 h11062096226、0100 h2093308350098 h009801002 mm 按小角公式計算 i 角；i 2 s=2 mm 3 206265”/60000mm=41/6”=7”6.水準儀 i 角的允許誤差水準儀 i 角允許誤差的概念應該說有三方面的涵義，也是三種情況下的不同要求；出廠時工廠調校的允許誤差、用戶調校時的允許誤差、測量等級或規定所要求的允許誤差。如徠卡NA2 i 角的允許誤差：出廠調校為：8”，用戶調校為：20”，但是，根據我國國家水準測量規范和工程測量規范的要求，用于一、二等水準測量的水準儀，儀器的i 角不應超過15”，用于三、四等水準測量的儀器，儀器的i 角不應超過20”。所以，在用徠卡27、水準儀NA2加 GPM3 測微分劃板進行一、二等水準測量時，儀器的i 角必須調校至 15”以內，在進行三等以下水準測量時，儀器的 i 角應在 20”以內。i 角的測定也可以按照將水準儀可以放置在二支水準標尺二外側的方法測定儀器的 i 角。道理是一樣的，正確的a4 值是；a4=a1-a2+a37.改正水準儀 i 角的方法就是轉動V形槽上面螺絲釘的位置，旋進或旋出。儀器處在不同的位置請注意加減符號。朋友們，儀器經過長途運輸、儀器經過長期作業、儀器操作環境的不斷變化、均可能使水準儀的i 角發生變化，所以，經常性地、自覺地、定期地，檢查與調節水準儀的i 角不僅是確保測量精度的需要，也是我們測量人員的美德。