天津慈海桥工程测量方案.docx

第八章 施工测量与监控

1. 测量依据
（1）本工程所应用的规范、规程及设计文件
《工程测量规范》（GB50026-93）
（2）《城市测量规范》（CJJ8-99）
（3）《GPS全球定位系统测量规范》（CH2001-92）
（4）《城市桥梁设计准则》（CJJ11－93）建设部
（5）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77－98）建设部
（6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023－85）交通部
2. 测区现有资料分析
（1）平面系统、高程系统
平面系统：
高程采用1990年天津市任意直角坐标系
高程采用天津市93年大沽高程系。
（2）资料来源及情况
会同监理从业主及天津测绘院手中接过所交桩点。其中水准点（BM1、BM2）GPS点为（G6、G8）
3.测量仪器
由于天津慈海桥对测量的精度要求有高有低因此我们选择仪器以尽量做到了高中档仪器相结合，详见表（1-1）：
表（1-1）
仪器名称
品牌
精度
仪器号
备注
水准仪
AL332
±1mm
411371

全站仪
NET1200
0.6+1
10060

全站仪
TOPCON

1+2PPM
10273

水准仪
LeicaNA28
±1mm
738181

垂准仪
DJZ3
1/40000
420867

垂准仪
DJZ3
1/40000
420871

4.技术要求（仪器要求）
①、II级全站仪，标称精度：2" ，3mm+2×10-6 D或DJ2经纬仪和mm+2*10-6D测距仪配套。
②、DS3水准仪，标称精度：M一公里为±1mm。
③、水准标尺：塔尺。
④、30m或50m一级钢尺。
精密导线测量的技术要求见表。（1-2）

平均边长(m)
导线
总长度(km)
每 边
测距中误差（mm）

测距
相对
中误差（mm）
测角
中误差（”）
测回数
方位角闭合差（”）
全长相对闭合差
相邻点的相对点位中误差（mm）
I级全站仪
II级全站仪
350
3----5
±6
1-60000
±2.5
4
6
5√ n
1/35000
±8
.
注：n为导线角的个数。

精密导线应沿线路方向部设，并应采用闭合导线和多个结点的导线网。精密导线选点时应符合下列要求：相邻边长不宜相差过大，个别边长不宜短于100m。精密导线点的位置应选在因地下铁道、轻轨交通工程施工而发生沉降变形区域以外的地方。点位应避开地下管线等地下建筑物。GPS控制点与相邻精密导线点间的垂直角不应大于30°相邻点之间的视线距障碍物的距离以不受旁折光影响为原则。应充分利用城市导线点。宜在前、后期两条线路相交叉的地方，设置共用的导线点。宜按规范埋设精密导线点标石，也可根据埋设地点采用不同的形式。精密导线点上只有两个方向时，宜按左右角观测，左右角平均值之和与360°的较差应小于4”。水平角观测遇到长、短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观察顺序进行观测。在附和精密导线两端GPS点上观测是，应联测两个高级方向，若只能观测一个高级方向，应适当增加测回数。附和精密导线或精密导线环的角度闭合差，不应大于下列公式计算值。Wβ=±2mβ√n式中mβ——规范测角中误差（”）;n—f附和导线或导线环的角度个数。用精密导线网方位角闭合差的计算的测角中误差按下式计算；精密导线的边长测量，应根据规范执行，每条导线边应往、返观测各二个测回。每测回间平均值的较差应小于3mm，往返平均值的较差应小于5mm。气象数据每条边在一端测定一次。
2、高程控制网是采用普通水准测量方法
5.对GPS点进行复测
a复测时仪器应满足以上要求
b观测成果也应满足以上要求
6.施工测量方案
（1）、控制测量
①地面控制网的布设形式。采用平面网布设形式，我分部拟先采用全站仪加密，我们所用的全站仪满足技术规定里要求的测角中误差≤±2"测距中误差 ≤2mm+2ppm的要求。点位选在相对稳定且通视条件良好的地方。（平面网严密平差）。
②高程控制网的布设形式
根据规范的要求，采用普通水测量。以BM1、BM2点作为水准基点，作水准路线，其中BM1、BM2需作跨河水准测量，并取BM1、BM2多次观测的平均值作为BM1、BM2的高差真值。
（2）施工放样方法
一般采用极坐标法。放样所用控制点采用测绘院所确认的控制点，用全站仪放样出桩位、承台及路线中心线及其它建筑物结构。
当所算数据均正确时，那么影响精度的环节主要集中在工程放样上了。首先是仪器自身的，在每次使用仪器时都要将气压值和温度值重新输入而操作全站仪或水准仪的人一定是比较熟练而且富有经验的测量员，与之配合的司尺员或扶棱镜的人员要把点位定准尽量减少误差产生的机会。由于在工程中本合同段距离较近，而且天气一般相对较好，所以无需进行曲率、折光、投影的改正。
①桩位的定位。依据控制点用全站仪进行桩位放样。
②钢板桩的定位。
③承台及墩的定位。承台和墩柱为了方便施工，放出“十”字线。
④人字架腿脚预埋件的定位。
⑤人字架的安装及轮轴吊装定位。
⑥主桁架桥头组对，滑移就位。
其中桩位、承台及墩柱的测量用坐标放样即可，而重点是人字架的测量。
（3）人字架钢结构安装测量工作的主要内容包括
①基础埋件的放线就位及标高。要求预埋件的预埋精度达到设计规范要求。
②主轴线的放样
依据平面控制先总体后局部的要求，结合本工程要求在主桥区距离精度高的特点，拟在主桥区G8、G6两个GPS点采用索佳“0.6+1ppm 1”型全站仪对进行平面网的平差，进行控制网的加密。
主轴线的测放

人字架架主轴线水平投影为Qzc—TMa、Qzd—TMb、Qza—TMa、Qzb—TMb根据施工总平面图上标示的界桩点或轴线交点的大地坐标，考虑到结构施工对测量不通视的影响，特布置如下所示主轴线控制网。

1）、预埋件的埋设
根据平面控制点布置图在主轴线上埋设12块预埋铁件，埋设位置如图所示。
2）、预埋件作法
预埋铁件由100×100×8mm厚钢板制作而成，在钢板下面焊接F12钢筋，且与底板焊接浇筑。
预埋件示意图
3）、控制点的测设
待预埋件埋设完毕后，由测量分公司负责将内控点分别投测到预埋铁件上，经校核无误后，在每块埋件上镶嵌一个f2mm铜芯，铜芯即为各控制点平面位置。
具体操作如下：
1）投测主轴线点A、O、B（A、O、B三点为主轴线上的任意点）。
架设仪器于G6点，设置仪器直角坐标观测模式，后视G16点，参照内业计算成果表，直接测放A1、O1、B1三点并标示好，用同样的方法架设仪器于G16点，后视G6点，直接测量出A2、O2、B2三点，比较两次投点较差≤3mm，取几何平均位置并重新做好标志A0、O0、B0 。
2）点位调正
架设仪器于O0点，检查A0、O0、B0三点共线情况，当三点不共线时需分别进行角度和位移调正。
3）角度调正
架设仪器于O0点，通过多测回水平角观测法得出∠A0O0B0=β，比较180°-β≤±20″时即可通过如下示意方法进行点位调正，否则重新投测A0、O0、B0三点。然后通过计算得出调整值δ=ab*tgβ/2(a+b)
4）距离调正

角度调整完毕后，架设仪器于0点，直接测距AO、BO与理论值相比较，且相对误差≤1/50000，否则需以0点为基准进行A0、B0的距离调正。从而最终得出A、O、B三点的精确位置。

5）主轴线点加密
根据测放出的主轴线点，结合现场的实际情况，平面控制网需经过加密测放来完成对整个钢结构工程的构件控制与校正。
6）放样的检核方法
坐标检核。首先进行自检，然后抱送监理单位进行检查。
程序流程图见图（1-1）
（4）倒“Y”脚点跟踪测量
人字架高程控制可采用三维坐标测量，并用钢尺进行高程传递进行检查。并用全站仪进行跟踪测量。
天津慈海桥设计对人字架塔提出了高标准，其中倾斜度为H/3000(H为塔高)，轴线点偏差±20mm，其它尺寸＜1/1000。因此，人字形塔柱施工测量成为整个大桥施工测量控制的重点和难点，这高于DB29-51-2003《城市桥梁工程质量检验标准》中的有关要求。
　　面对如此高的技术要求，要在仅16个月的工期内完成，必将造成立体交叉作业，确实给施工中的测量控制带来一定困难(如图1所示)，在充分研究了大桥控制网、人字架塔施工工艺及对“三维坐标法”的精度估算的基础上，决定放弃国内目前超高大桥传统的“天顶法”，而是采用“三维坐标法”进行测量控制，从根本上避免了“天顶法”测量人员和仪器在塔下作业易受坠物伤害的缺点。
1）三维坐标法的基本原理与实施
　　随着现代测量仪器的更新与进步，特别是集测角、测距、记录、计算等功能为一体的全站型电子速测仪的应用，对传统的测量方案、方法起了变革作用，在大型建筑物的施工放样中，也不例外地显示其优点。它不仅可以克服施工干扰给测量工作带来的困难，还可以提高放样的精度，更重要的是减轻测量人员的劳动强度，提高工作效率，从而满足快速施工放样的要求。
原理与精度
　　如图2所示，0为测站点，P为放样点。全站仪安置在0点，在P点安置反射镜，仪器测定P点相对测站点的斜距D、天顶距Z和水平方向值α。则P点相对测站点的三维坐标为：
　　X=D·sinZ·cosα
　　Y=D·sinZ·sinα
　　H=D·cosZ
实际上，由于全站仪的前述性能，上述计算工作由仪器自动完成，并立即在显示屏上显示其相应的坐标(也可自动记录在电子手薄内)。由于其计算工作由仪器的计算程序在现场自动完成，因而杜绝了人工计算出错的机会，同时提高了速度。
　　按照测量理论，从上述计算式可求得三维坐标法放样精度为：
　　Mx2=MD2·sin2Z·cos2α+D2·cos2Z·cos2α·M2Z/ρ2+D2·sin2Z·sin2α·M2α/ρ2
　　MY2=MD2·sin2Z·sin2α+D2·cos2Z·sin2α·M2Z/ρ2+D2·sin2Z·cos2α·M2α/ρ2
　　MH2=MD2·cos2Z+D2·sin2Z·M2Z/ρ2
　　根据有关文献的理论分析，采用精度为MZ=Mα=3″、MD=3+3ppm的全站仪，当测站至放样点的距离小于280m时，Mx、MY、MH的精度可高于±5mm。
　　为了验证上述理论分析，探讨实际可能达到的精度，在实施放样之前和放样过程中，对放样点的测量精度进行了试验和检测，在测站至放样点约90～120m时，求得放样点的平面位置精度MP=±2mm；同时对放样点高程的实测精度也进行了检测。根据与等级水准测量精度的高差进行比较，在高差约43m时，三维坐标与水准测量的高差互差为2mm。前述理论分析和实际检测说明，三维坐标法放样在平面位置和高程方面是能够满足精度要求的。
2） 三维坐标法的实施
　　在利用三维坐标法放样塔柱各节段时，通常是直接测定该段截面相应轮廓点的平面坐标。有些情况下，例如横梁各点、塔柱变截面段与塔冠，以及某些预埋件位置，除了测定轮廓点的平面坐标之外，还需同时测定其高程。为此在放样之前应结合施工场地条件、施工进度，按事先拟定的测量方案，以桥梁施工控制网为依据，加密放样测站点。在选择测站点位置时，除了保证满足放样精度要求之外，还应考虑通视条件、放样方便和数据准备时计算简单等因素。
　　按照上述原则，在人字架塔柱施工中，尽量利用地形，选择了在岸侧沿主轴线布置加密站点的方案，并先其布置示意图如表1，用严密平差软件进行平差，加密点精度列于表1。与此同时，采用几何水准方法测量高程。从表1可以看出，测站点具有很高的精度，完全可以满足放样的精度要求。　　
　　上述测站点的布置，完全满足了施工的要求。从点位布置还可以看出，这些点位基本上远离人字架塔施工的安全禁区，确保了仪器和人身的安全，避免了施工干扰。
　　在现场进行放样时，按照三维坐标法的原理，其测量放样方案如图3所示。一般是在一个测站上，以人字架轴线方向为基准，以固定点为后视方向进行定向，依次在塔柱轮廓点、角点处立镜或反射片，在测站上架设全站仪，照准相应轮廓点处的反射片，仪器立即显示出各点的三维坐标。
　　在一般情况下，各脚点能直接测量坐标。个别情况下因爬架、脚手架等杆件影响通视时，可通过棱镜杆的长度调整或改变反射片位置的方法，或在局部范围内进行偏距测量或移动测站等方法解决各点的通视问题。
利用测量仪器(全站仪)，采取了上述测量作业方法，一个5～6人的测量组，不仅及时满足了人字架塔柱、横梁、支撑、轮轴等施工的需要，而且还可完成了塔吊等附属设备的调校工作，体现三维坐标法具有明显的作业效率。
用三维坐标法进行Y塔柱、横梁、支撑、轮轴的测量后，用全站仪进行轴线检测，用挂大盘尺进行高程检核，检核无误后方可进行下部工序的施工。

表1　精度评定表
工程名称： 天津慈海桥

等级：一级导线
点名
点位中误差
误差椭圆参数
高程中误差(mm)
相邻点位
误差(mm)
方位角中
误差(")
边长中误
差(mm)
边长相对
中误差
Mx(mm)
My(mm)
M(mm)
A(mm)
B(mm)
F(度 分)
G8

1.03
1.11
0.83
1/ 14万
C1-2
0.65
0.81
1.03
0.83
0.61
68 11

0.88
0.85
0.84
1/75397
G15
0.76
0.93
1.20
0.96
0.72
68 12

0.91
0.75
0.84
1/ 12万
G16
0.65
0.80
1.03
0.83
0.60
64 28

1.03
0.90
0.83
1/ 17万
G6

0.94
1.08
0.89
1/64941
C1-3
0.40
0.85
0.94
0.89
0.30
108 03

0.88
0.96
0.81
1/90082
G13
0.66
0.94
1.15
0.95
0.66
85 18

0.94
0.70
0.82
1/ 16万
G14
0.69
0.80
1.06
0.82
0.67
68 24

1.06
0.83
0.82
1/ 20万

人字架支撑柱身校正：根据设计计算出实际值，安装时用全站仪在一个方向上进行三维坐标控制。如下所示
如图3

3）施工测量的程序

读审设计图纸和技术文件

放样数据准备
计算程序准备
施工控制资料

放样通知单

检核

有问题

检校仪器
测站点测量

有问题题材
检核

测放建筑物轮廓点线

有问题
检核

绘制交样单

交样

资料归档

（见图1-1）

（5）监控方案
桥梁的施工控制是一个施工→量测→判断→修正→预告→施工的循环过程，为了能够控制桥梁的外型尺寸和内力，首先必须安排一些基本的和必要的量测项目，其内容包括主梁各施工工况的标高、主梁部分控制断面的应力、结构温度场、气温的常规测量。在每一工况返回结构的量测数据之后，要对这些数据进行综合分析和判断，以了解已存在的误差，并同时进行误差原因分析。
在这一基础上，将产生误差的原因予以尽量消除，给出下一个工况的施工控制指令，在现场施工形成良性循环。
桁架安装的测量内容包括滑移轨道测控主桁架直线度的控制;标高的控制;曲线度的控制;轴线的测控滑移胎架同步滑移的监测;滑移胎架的二次定位等
① 直线度的测量控制
考虑到桁架下弦中心线在水平面投影为一直线管边投对称于下弦中心线两投
影线间距等于下弦管直径故直线度控制的依照考虑从下弦入手。测控制点采用直角坐标法将每滑三榀桁架下弦控制点测放在测量平台上做好点位标记同时进行建筑轴线的恢复性测量以此作为桁架直线度和纵向位移的控制依据轴线偏差控制目标10MM 以下
② 钢桁架空间曲线度的测量控制
随着桁架空间曲线的变化桁架上各点标高也相应地发生变化因此正确地控制各分段桁架上控制节点的标高对保证桁架的空间曲线度至关重要根椐桁架分段图可选定每分段处左右两下弦节点为标高控制点桁架测量平台模型法即通过对各分段控制点进行标高等计算。将计算结果经测量反映在测量操作平台上建立一种极具操作性的模拟方法。
由于钢桁架曲线变化其高差变化也比较大需多次架设仪器进行标高测定为此需在测量操作平台上垂挂大盘尺通过北光DSZ3型水准仪将后视标高逐一引至每个测量操作平台上的某一点作好标记以此作为标高控制时的后视点根据引测的各标高后视点分别测出平台上相应下弦控制点的标记的实际标高然后和控制节点的设计标高比较可以得出测量平台上控制节点标高与理论设计标高的差值将此高差值明确标注在测量平台上的相应节点处以此作为钢桁架分段组拼装时标高控制依据标高控制目标为10MM 以下
③桁架的上弦平面水平测量控制
当桁架下弦空间位置确定之后即应着手进行上弦对称节点组相对水平的调整，方能保证主桁架垂直度在规范允许的范围内具体作法在控制两上弦杆对称水平之前，特制一根3M 长的超长水平尺该水平尺采用经纬仪高精度管水准器固定在轻质合金的一端经调校合格后配合支承于上弦杆下面的千斤顶进行标高微处理以达到准控制上弦平面相对水平的目的。
④主桁架垂直度的观测
根据主桁架分段情况选定每分段中间为一垂直度观测断面进行钢桁架垂直观测垂直度偏差控制目标在6MM 以下

线锤
说明即为钢桁架垂直度偏差值
垂直度测量方法示意图
⑤测量结构线形。线形测量包括箱梁线形、主塔线形、摩天轮线形。线形测量主要测控制点坐标。箱梁控制点可以选为支点、L/8点、L/4点、3L/8点、跨中点等；主塔控制点选在塔根、斜腿每L/4布置一点，人字架重心位置、立柱同样每L/4布置一点；对于摩天轮，则测试圆周线形，位置每L/16点设一处。测量仪器可采用精密水准仪、全站仪、应变仪、钢尺等。
（6）监控量测内容
慈海桥施工期间，120米主跨钢箱梁在人字架塔斜拉索没有安装之前，由梁底钢管桩支撑，而且需要行走吊车，属于支承式连续梁桥，安装完斜拉索后，调校完成内力，拆除梁底临时支撑桩，成为斜拉桥，存在力系转化的过程。箱梁、人字架轮轴、摩天轮在安装过程中要控制线形。因此施工过程监测控制的主要内容包括：
①校核各种设计数据
②提供施工各理想状态线形与内力数据，提供箱梁安装预拱度设置、摩天轮安装不圆度预留变形。
③对施工过程中各状态控制数据实测值与理论值进行对比分析。
④进行设计参数识别与调整。
⑤对成桥状态、摩天轮状态进行预测及反馈控制分析，提供必要的控制数据，提供参考性施工工艺。
结构线形及内力（或应力）进行监控。
⑥ 防止施工中出现结构位移与应力过大现象，确保施工 优质、安全、快速进行。
⑦ 施工监测控制准备工作
1)成立监测控制组。
2)进行监测控制计算分析准备。准备两套不同方法的计算程序，以便计算结果相互校核，确保计算结果的可靠性。
3)熟悉设计思想和设计图纸，熟悉施工方法、工序及工艺过程。
4)确定结构测试方案。
5)准备测试仪器设备及材料。
6)测试装置现场安装及调试。
7)观测控制点的布设及复核。
施工过程中的测量检测
① 地基承载力试验检测；
② 基础位置、尺寸和标高检测；
③ 钢筋位置尺寸和标高检测；
④ 钢筋加工检测；
⑤桩基检测；
⑥墩、台位置、尺寸和标高检测；
⑦上部结构（构件）位置、尺寸检测；
⑧预制构件张拉、运输和安装强度控制试验
⑨预应力张拉控制检测；
⑩ 桥梁上部结构标高、变形、内力（应力）监测；
支架内力、变形和稳定性监测；
施工完成后的测量检测
①桥梁总体测量检测；
②桥梁荷载测量检测；
③桥梁使用性能监测
监控测量要求
①选在大气温度变化幅度小的时间段内测试。
②测量时间应该尽量短，以减少气温变化的干扰。
③观测大气温度、构件表面温度及截面内部温度。
④测试应该在气候条件稳定的条件下进行，以减少气温急变、大雾或雨天。
7.质量控制
在这些质量控制点的施工测量中除采用在施工方案中所述方法外，还要加强测量人员的精度意识严格贯彻自检、互检、专检、抽检程序的顺利完成，从源头的原始数据抓起，在测量过程中做到严肃认真，一丝不苟。同时，为了加强质量控制，制定出一套循环系统
8．质量组织管理体系、测量责任与分工

考虑到测量工作任务繁重，工作量大，而且涉及市政工程种类多，为保证测量售货员有的放矢，有针对性的开展工作，故将项目部测量队分成两个小组，即高程组和线位组，各小组在测量负责人的指导下，独立开展工作。测量队下设兼职资料保管员
计算员、仪器保管员三名。测量负责人：除负责测量队总体的技术和行政外，对外还负责与监理工程师及业主测量指挥部的联系与沟通。资料保管员：主要负责所有文件的发放与保存。计算员主要负责计算出坐标、高程，成果表上交负责人核算。仪器保管员：负责各种仪器的检修与维护。

目录

施工测量与监控
1、测量依据
2、测区现有资料分析
3、测量仪器
4、技术要求
5、对GPS点进行复测
6、施工测量方案
（1）、控制测量
（2）、施工放样方法
（3）、人字架钢结构施工测量方案
7、质量控制
8、质量组织管理体系