梅州城区广州大桥工程索塔施工测量方案

1、1 概述32 首级施工控制网检测53 施工加密控制网建立、施测74 主要施工测量控制技术、控制方法84.1 全站仪三维坐标技术84.2 精密水准仪几何水准测量技术85 施工测量坐标系统86 索塔施工测量控制96.1 索塔施工测量控制主要技术要求96.2 索塔中心点测设控制96.3 索塔高程基准传递控制96.4 塔柱施工测量控制116.5索塔倾斜度控制测量137 索塔变形观测与数据处理137.1 索塔偏移变形测量137.2 索塔沉降测量147.3 索塔沉降测量首次观测及观测时期158 全站仪三维坐标法放样、定位精度估算及误差分析159 索塔拉索预埋钢管精密定位1710 竣工测量与资料整理1711

2、 测量控制精度保证措施1811.1 各合同段测量协调统一1811.2 公共定位点测量1812、 主要测量仪器与软件配置1813 施工测量质量保证措施及技术控制1913.1 测量内业1913.2 测量外业2013.3 测量组织管理2114 施工测量安全防护与文明施工2214.1 测量安全防护与文明施工2214.2 测量仪器安全防护2214.3 施工测量控制点、施工基线保护22 一、 编制依据1、梅州市广州大桥工程施工图设计（广州市市政工程设计研究院，2010年06月）2、梅州市广州大桥工程招投标文件3、广东省梅州城区广州大桥工程业主交桩记录4、国家和交通部现行有关标准、规范、导则、规程、办法等，

3、主要有：1)公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）2)公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）3)工程测量规范（GB 50026-93）4)测绘技术总结编写规定（CH1001-91）5) 梅州城区广州大桥施工监理实施细则5、项目相关单位批准的有关文件等二、索塔施工测量方案1 概述梅州市地处粤东北，吡邻福建、江西两省。205、206国道交汇于此，向西可通广州、深圳，向南可通揭阳、汕头，向西北可通江西，向东北可通福建龙岩，向东可通福建漳州、厦门。广州大桥南端连接中环东路（站前东路），与金燕大道（梅湖公路）相交后，往北经过马鞍山西侧，跨越梅江，止于芹黄区规划主干道，线路规划为城市主干道

4、级，设计车速50Km/h。设计起点位于梅湖公路（QH K0+640），止点位于芹黄区规划主干道（QH K1+980），全长1.34Km。广州大桥桥梁跨径组合如下：（3×30m）+（3×30m）+（139m+106m）+（2×37.5+2×36.5m）=573m，主桥采用塔、墩、梁固结，不对称塔单索面预应力混凝土斜拉桥，主跨139m，边跨106m。主墩布置在距离东岸约40处。塔墩梁固接，主梁设在竖曲线上，竖曲线半径为5500米，东侧接3.5%的纵坡,西侧接2.1%的纵坡。索塔采用双薄壁矩形截面，截面尺寸为：15m（横向）×2m（纵向）。索塔底面高

5、程89.831m，塔顶高程156.531m,桥面以上塔高66.7m米。主梁宽33.5m,高3.6m。索塔采用圆弧端头的矩形空心断面，拉索区以上塔断面尺寸为3.5×6.5m，塔根部断面尺寸为3.5×8.5m。从根部开始向塔内侧倾斜，至根部以上15米处止，半径为R=11300m圆曲线，根部以上15米处至塔顶为3.5×6.5m标准断面。索塔一般构造示意图见图1-1。图1-1 索塔一般构造示意图由于索塔距岸侧较远，夜间以及高空作业难度大，受施工环境和干扰严重，给施工测量工作提出了很大挑战。施工测量方案是在充分发挥常规测量方法灵活、简便的基础上，引进现代测绘新技术进行综合应

6、用，互为补充，目的是确保大桥上部结构施工的质量和工期，同时满足设计及规范的各项精度要求。在整个施工测量过程中，严格遵循“从整体到局部，先控制后碎部，随时检核”的测量控制基本原则，加强关键部位如索塔中心、索导管、桥轴线等的控制与检校工作。2 首级施工控制网检测² 依据业主提供的首级施工控制网点，拟定首级施工控制网检测方案，配置测量仪器、设备以及专业人员，进行首级施工控制网检测。² 随着工程进展，对首级施工控制网中全部或部分网点进行定期或不定期检测，两次检测间隔不超过半年，检测精度同原测精度。检测成果上报监理工程师，经核查批准后使用。² 平面控制网检测采用全站仪，按工

7、程测量规范三等三边测量或边角测量的主要技术要求进行施测。距离观测进行温度气压等改正，每条测距边进行对向观测，测距为4个测回。首级施工控制网平面检测见图2-1，三等平面控制网测距主要技术指标见表2-1。² 跨江高程控制网检测采用全站仪，按工程测量规范三等三角高程的主要技术要求进行对向观测。首级施工控制网高程检测平面示意图见图2-2，三等三角高程测量的主要技术指标见表2-2。² 采用精密水准仪，按工程测量规范三等水准的主要技术要求进行陆地高程控制网检测。三等水准测量主要技术要求见表2-3。图2-1 首级施工控制网平面检测示意图三等平面控制网测距主要技术指标 表2-1测距仪精度等

8、级观测次数总测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm）往返较差I往、返各一次6572（a+b·D）说明：1）“测回”是指照准目标一次、读数2-4次的过程；测边可根据具体情况采取不同时段观测代替往返观测。2）“a”指全站仪固定误差；“b”指全站仪比例误差；“D”指全站仪测距边长。图2-2 首级施工控制网高程检测示意图三等三角高程测量的主要技术指标 表2-2每公里高差中数的偶然中误差M（mm）检测已测段高差之差（mm）往、返测不符值（mm）附合或环线闭合差（mm）双测回数观测时段3.0102说明:1） 上表2-2中,“R”为测段长度；“L”为路线长度。三等水准测量主要技术要求 表

9、2-3每千米高差全中误差（mm）观测次数往、返较差、附合或环线闭合差（mm）视线长度（m）前、后视较差（m）前、后视累积差（m）基本分划、辅助分划或黑、红面读数较差（mm）基本分划、辅助分划或黑、红面所测高差较差（mm）6往、返各一次100361.01.5说明：1）“L”为往、返测段，附合或环线的水准路线长度（km）。3 施工加密控制网建立、施测² 根据广州大桥上部结构施工控制测量需要、施工工艺以及现场情况，按工程测量规范（GB50026-93）有关要求，合理布设施工加密控制网点。加密控制点布设于南、北大堤。² 平面加密控制网采用全站仪，按工程测量规范三等三边测量（或附合导

10、线、闭合导线以及边角测量）的主要技术要求进行施测。距离观测进行温度气压等改正，每条测距边进行对向观测，测距为4个测回。² 高程加密控制测量采用全站仪和精密水准仪，按工程测量规范三等三角高程测量和三等水准的主要技术要求进行施测，以确保上部结构施工平面位置、高程基准正确无误。² 采用经国家科学技术鉴定认证的测量平差计算软件进行施工加密控制网严密平差计算，并进行全项精度评定，编写技术总结。² 随着工程进展，对施工加密控制网中全部或部分网点进行定期或不定期检测，两次检测间隔不超过半年，检测精度同原测精度。检测成果上报监理工程师，经核查批准后使用。4 主要施工测量控制技术、

11、控制方法主要采用以下几种先进的施工测量控制技术、控制方法，相互利用、补充、校核，进行施工测量放样、定位以及施工测量控制，以满足测量精度及施工质量要求。4.1 全站仪三维坐标技术全站仪三维坐标法其原理是利用仪器的特殊功能，首先输入测站点三维坐标，然后照准后视方向，输入确定后视方位角或后视点坐标，旋转望远镜，照准定位点，利用全站仪的内部电算程序，测设定位点的三维坐标。4.2 精密水准仪几何水准测量技术高程控制采用精密水准仪几何水准测量法或电子水准仪电子测量法。5 施工测量坐标系统平面坐标系统采用北京坐标系统（资料报验）。为方便大桥上部结构索塔施工，我部自建桥轴平面坐标系，桥轴线（里程方向）为X轴,

12、向东为正方向，向西为反方向；垂直于桥轴线方向为Y轴,向南为正方向，向北为负方向；坐标原点为主墩（Z8#墩）。我部自建桥轴平面坐标系平面示意图见图5-1。图5-1 我部自建里程平面坐标系平面示意图测区高程采用黄海高程系统。桥轴坐标系统转换为北京坐标系统计算公式如下：X=86411.2517+x*cos28°1717- y*sin28°1717Y=412482.9396+x*sin28°1717+y*cos28°1717北京坐标系统转换为桥轴坐标系统公式如下：x=(X-86411.2517)*cos28°1717+(Y-412482.9396)*s

13、in28°1717y=(Y-412482.9396)*cos28°1717-(X-86411.2517)*sin28°1717其中：X、Y为北京坐标；x、y为自建桥轴坐标。6 索塔施工测量控制结合施工现场和施工工艺编制索塔施工测量方案。索塔施工测量重点是：保证塔柱、横梁等各部分结构的倾斜度、外形几何尺寸、平面位置、高程满足规范以及设计要求。索塔施工测量难点是：在有风振、温差、日照等情况下，确保高塔柱测量控制的精度。其主要控制定位有：劲性骨架定位、钢筋定位、塔柱模板定位（外模板）、横梁定位、特殊预埋件安装定位以及拉索预埋钢管精密定位等。6.1 索塔施工测量控制主要技

14、术要求Ø 索塔垂直度误差：顺桥向不大于塔高的H/3000；横桥向不大于塔高的H/5000；Ø 索塔轴线偏差：顺桥向±10mm，横桥向±5mm；Ø 断面尺寸偏差：顺桥向±20mm，横桥向±10mm，壁厚±5mm；Ø 塔顶高程偏差±10mm；Ø 斜拉索锚固点高程偏差±5mm，斜拉索锚固点平面偏差±10mm。6.2 索塔中心点测设控制设置于承台、横梁以及塔顶等的塔中心点，采用全站仪三维坐标法测量。索塔中心点坐标测设是控制索塔桥轴线一致，索塔中心里程偏差符合设计以及规范要求

15、。6.3 索塔高程基准传递控制由承台上的高程基准向上传递至塔身、横梁、桥面以及塔顶。其传递方法以全站仪悬高测量为主，以水准仪钢尺量距法作为校核。下面简单介绍水准仪钢尺量距法的原理：该法首先将检定钢尺悬挂在固定架上，测量检定钢尺温度，下挂一与检定钢尺检定时拉力相等的重锤，然后由上、下水准仪的水准尺读数及钢尺读数，通过检定钢尺检定求得的尺长方程式求出检定钢尺丈量时的实际长度，最后通过已知高程水准点与待定高程水准点的高差计算待定水准点高程。为检测高程基准传递成果，至少变换两次检定钢尺高度，取平均值作为最后成果。水准仪钢尺量距法传递高程示意图见图6.3-1设检定所得尺长方程式为：20)式中钢尺实际长度

16、；钢尺标称长度；尺长改正数；钢的温度系数，一般取米/米·度；测量时的现场温度。图6.3-1 水准仪钢尺量距法传递高程示意图6.4 塔柱施工测量控制首先进行劲性骨架定位，然后进行塔柱钢筋主筋外边框架线放样，最后进行塔柱截面轴线点、特征轮廓点放样以及塔柱模板检查定位与特殊预埋件安装定位，各种定位及放样均采用全站仪三维坐标法。6.4.1 索塔断面特征轮廓点坐标计算根据施工设计图纸以及索塔施工节段划分，建立数学模型，编制数据处理程序，计算索塔断面特征轮廓点三维坐标。对于曲线塔柱部分，首先推算圆心坐标以及曲线要素，然后根据圆心坐标、曲线起点坐标、曲线终点坐标以及弧长计算曲线上任一点坐标，计算成

17、果编制成汇总资料，报监理工程师审批。索塔典型断面特征轮廓点示意图见图6.4-1。图6.4-1 索塔典型断面特征轮廓点示意图6.4.2 劲性骨架定位塔柱劲性骨架是由角钢、槽钢等加工制作，用于定位钢筋、支撑模板。其定位精度要求不高，其平面位置不影响塔柱混凝土保护层厚度即可，塔柱劲性骨架分节段加工制作，分段长度与主筋长度基本一致。在无较大风力影响情况下，采用重锤球法定位劲性骨架，定位高度大于该节段劲性骨架长度的2/3，以靠尺法定位劲性骨架作校核。如果受风力影响，锤球摆动幅度较大，则采用全站仪三维坐标法定位劲性骨架。除首节劲性骨架控制底面与顶面角点外，其余节段劲性骨架均控制其顶面四角点的三维坐标，从而

18、防止劲性骨架横纵向倾斜及扭转。塔柱劲性骨架定位特征轮廓点平面示意图见图6.4-2。图6.4-2 塔柱劲性骨架定位特征轮廓点平面示意图6.4.3 塔柱主筋框架线放样塔柱主筋框架线放样即放样竖向钢筋边框线，确保混凝土保护层厚度，其放样精度要求较高。采用全站仪三维坐标法放样塔柱同高程断面竖向主筋边框架线以及塔柱断面特征轮廓点，根据塔柱断面特征轮廓点进行钢筋定位及内模定位，测量标志尽可能标示于劲性骨架，便于塔柱竖向主筋分中支立。6.4.4 塔柱断面特征轮廓点放样首先采用全站仪三角高程测量劲性骨架外缘临时焊的水平角钢高程，然后采用FX-4500P编程计算器，按塔柱倾斜率等要素计算相应高程处塔柱设计断面特

19、征轮廓点三维坐标，最后于劲性骨架外缘临时焊的水平角钢上放样塔柱断面特征轮廓点（注意保护放样点，严禁破坏），从而控制塔柱外形，以便于塔柱模板定位。6.4.5 塔柱模板检查定位因塔柱采用翻模施工，故只需定位模板就能实现塔柱精确定位。根据实测塔柱模板断面特征轮廓点高程，计算相应高程处塔柱特征轮廓点设计三维坐标，若实测塔柱特征轮廓点三维坐标与设计三维坐标不符，重新就位模板，调整至设计位置。对于不能直接测定的塔柱模板特征轮廓点，可根据已测定的点与不能直接测定点的相对几何关系，用边长交会法检查定位。塔柱壁厚检查采用检定钢尺直接丈量。6.4.6 塔柱特殊预埋件安装定位根据塔柱预埋件安装定位的精度要求,分别采

20、用全站仪三维坐标法与轴线法放样定位。6.4.7 施工辅助定位 对于电梯轨道、竖直钢管等辅助定位采用经纬仪竖丝法；对于塔吊垂直度检测可采用经纬仪竖丝法或全站仪三维坐标法。6.5索塔倾斜度控制测量索塔倾斜度控制采用全站仪三维坐标截面中心法。索塔中心偏离，表现于索塔混凝土浇筑模板中心偏离，索塔倾斜度测量通过测量模板截面中心来实现。索塔为节段施工，通过模板顶截面与底截面的中心坐标调整，就可得出索塔倾斜率，从而将索塔倾斜度控制在设计以及规范要求的范围内。7 索塔变形观测与数据处理索塔变形观测，选择永久性控制点作为固定测站（尽量设有强制对中装置）。索塔施工完毕，采用全站仪三维坐标四测回进行24小时全天侯观

21、测，每小时观测一次，以第一次观测成果为基准值，根据基准值与第一次观测值比较，即可得出索塔变形摆动值，绘制索塔变形摆动变化图，准确掌握塔柱在日照、温差、风力等外界条件变化影响下的摆动规律，以便给主梁、挂索施工提供参考依据。7.1 索塔偏移变形测量索塔施工过程中，按照设计、监理以及施工控制部门要求，在索塔上安装变形观测棱镜，随时观测因承台基础变位、混凝土收缩、弹性压缩、徐变、温度、风力等对索塔变形的影响。采用全站仪三维坐标法进行索塔偏移变形测量。索塔偏移变形测量观测点初步设计示意图见图7.1-1，也可采用嵌入式装置，将变形观测棱镜嵌入塔柱内（设置方型预埋盒10cm*10 cm *10cm），索塔偏

22、移变形测量观测示意图见图7.1-2。图7.1-1 索塔偏移变形测量观测点初步设计示意图图7.1-2 索塔偏移变形测量观测示意图7.2 索塔沉降测量沉降观测点设置于横梁的顶面或塔柱的侧面（共两个）。沉降测量采用精密水准仪几何水准法和三角高程对向观测法。按工程测量规范（GB50026-93）三等垂直位移变形测量进行施测，三等垂直位移监测网的主要技术要求见表7.2-1。三等变形测量监测网内业计算取值精确度要求见表7.2-2。 三等垂直位移监测网的主要技术要求 表7.2-1相邻基准点的高差中误差（mm）每站高差中误差(mm)环线闭合差(mm)检测已测高差较差(mm)±1.0±0.3

23、0 ±0.60 ±0.80 备注：“N”为测段的测站数。三等变形测量监测网内业计算取值精确度要求 表7.2-2方向值（）边长（mm）坐标（mm）高程（mm）水平位移量（mm）沉降量（mm）0.101.01.00.101.00.107.3 索塔沉降测量首次观测及观测时期横梁混凝土浇筑完成且混凝土达到一定强度后，首先进行横梁沉降测量首次观测，经严密平差计算，得出首次观测值，然后通知监理进行复测。 承台沉降测量观测时期：每四月施测一次。8 全站仪三维坐标法放样、定位精度估算及误差分析根据全站仪三维坐标法测量原理（全站仪三维坐标法放样计算原理图见示意图8-1），建立定位点P的三维坐

24、标方程式：x=Dsinzcosay=Dsinzsinah=Dcosz图8-1 全站仪三维坐标法放样、定位计算原理示意图由定位点P的三维坐标方程式可知，影响定位点P的精度有三个因素，第一个因素是斜距D，第二个因素是天顶距Z角，第三个因素是水平角a。现对x坐标计算式进行全微分得：dx=sinzcosadD+Dcoszcosadz/-Dsinzsinada/由测量误差传播定律得：MX2=(sinzcosaMD)2+(DcoszcosaMZ/)2+(DsinzsinaMa/)2同理由误差传播定律可得：My2=(sinzsinaMD)2+(DcoszsinaMZ/)2+(DsinzcosaMa/)2Mh

25、2=(coszMD)2+(DsinzMz/)2顾及全站仪三维坐标施工放样、定位的主要误差来源：测角误差，测距误差，大气折光和地球曲率误差，前视觇标高误差，前视对中杆对点误差，测站仪高误差，全站仪对中误差，全站仪后视误差。采用高精度的拓普康7501全站仪三维坐标施工放样、定位，其测角误差M角=MZ=Ma=±2，测距误差MD=±2mm。根据施工放样、定位测站布设及定位点P的空间位置，以测站加密控制点为例（最不理想点），取Z=75°（最小值），a=45°（最大值），D=500m（最大值），=206265秒。假定大气折光和地球曲率误差M折=±3mm，前

26、视觇标高误差M觇=±1mm，前视对中杆对点误差M对=±1mm，测站仪高误差M仪=±1mm，全站仪对中误差M中=±1mm，全站仪后视误差M后=±2mm。由测量误差传播定理可得，全站仪三维坐标施工放样、定位，一测回顺桥向（X）放样、定位精度估算为（“D”计算时应以毫米计）：m顺=±（MX2+ M2中+ M2对+ M2后）1/2/21/2±（1.372+0.892+3.312+12+12+22）1/2/21/2±3.13mm同理得，一测回横桥向（Y）放样、定位精度估算为：m横=±（My2+ M2中+M2对+ M

27、2后）1/2/21/2±（1.372+0.892+3.312+12+12+22）1/2/21/2±3.13mm 同理得，一测回高程（H）放样、定位精度估算为：m高=±（Mh2 +M2折+M2觇+M2仪）1/2/21/2±（0.522+4.682+32+12+12）1/2/21/2±4.07mm同理计算分析，即使测站布设于其它加密控制点均能保证一测回X、Y、Z放样、定位精度估算值<5mm。根据拓普康7501全站仪三维坐标法放样、定位精度估算结果，采用该法进行索塔施工测量放样、定位，能够保证施工放样、定位精度要求和施工质量。9 索塔拉索预埋钢

28、管精密定位 另有专项测量方案10 竣工测量与资料整理竣工测量是施工测量工作的一项重要内容，它不仅能准确反映混凝土浇筑后各结构部位定位点的变形情况，为下一步施工提供可靠的参考依据，同时也是编制竣工资料的原始依据。 竣工测量内容包括结构物的特征轮廓点以及轴线点三维坐标。竣工测量测设方法采用全站仪三维坐标法，并结合精密水准仪几何测量。根据测量成果编制测量资料，并整理、分类、归档保存。工程结束，编制技术总结报告，并进行资料移交。11 测量控制精度保证措施11.1 各合同段测量协调统一在监理、业主的统一协调下进行各合同段衔接处的测量，并由相邻两合同段的承包人共同进行，将测量结果协调统一在设计及规范允许的

29、误差范围内。11.2 公共定位点测量测量作业前须进行公共定位点测量，确保前视坐标成果一致，消除公共定位点定位误差，方可进行测量放样定位。11.3 施测时段为减少日照、温差、风引起的振动摆幅较大等对放样、定位点位影响，索塔施工测量放样、定位作业宜选择在无日照影响和温差较小的时段内进行。日照强、温差大、风引起的振动摆幅较大时，根据监理要求，暂停索塔施工测量放样、定位作业。11.4 锁定控制点、增加测回数锁定测站控制点、后视控制点、后视校核控制点。要求采用全站仪三维坐标法正倒镜至少一测回观测。11.5 避免外界人为因素影响测量过程中，各工序间应相互配合，避免机械、电气、人工干扰，确保相对静态测量作业

30、中观测数据的稳定性、可靠性。12、 主要测量仪器与软件配置Ø 拓普康7501全站仪一台（测角标称精度±2,测距标称精度±（2mm+2ppm·D）；Ø 电子水准仪一台（标称精度±1mm/km）；Ø 干湿温度计一个；Ø 空盒气压计一个；Ø 50米检定钢尺一把；Ø 塔尺两把；Ø FX-4500编程计算器两个；Ø 铟瓦钢尺一付；Ø 电脑一台、打印机一台；Ø 南方平差易软件；13 施工测量质量保证措施及技术控制施工测量方案、放样方法以及施工放样计算数据经监理工程师审

31、核批准后，才能进行结构物特征轮廓点、轴线点等放样定位。13.1 测量内业² 测量部门接到技术部门（甲方）的受控文件、施工图纸以及测量委托单后，方可进行内业计算。测量内业实行计算、复核制、审核制。对于关键部位（例如：拉索预埋钢管定位点、索塔特征轮廓点）的放样数据必须报监理和总部审批。² 为保证施工测量精度及施工质量，特编制施工测量质量管理程序流程图见图13.1-1。² 施工各阶段的测量工作完成后，及时对测量成果进行数据整理，然后整编出定位、放样以及竣工测量成果表，经检查复核无误后，及时报送测量监理工程师核查。² 根据测量成果编制测量资料，经整理，分类归档保存。业主交桩（首级施工控制网点）首级施工控制网检测及成果报验施工加密控制网点自检并报验监理工程师复检编制测量方案、计算放样数据并报验结构物轴线、特征点放样自检结构物轴线、特征点放样自检及成果