矮塔型斜拉桥异型主塔施工测量控制技术

1、矮塔型斜拉桥异型主塔施工测量控制技术1、工程概况合川嘉陵江南屏大桥主桥为跨越嘉陵江的特大桥， 采用双塔 双索面矮塔斜拉桥，大桥全长1.12km，跨径布置为112+190+92m 引桥为连续梁 +连续钢构组合形式，跨径布置为82+82+82+82m；桥梁全长为722m （不含桥台），主桥结构支撑体系采用塔梁固 结方式，主桥箱梁采用统一采用单幅单箱单室大悬臂斜腹式混凝 土箱梁。标准全宽27.5m，引桥桥宽24.5m，双向四车道。本桥 对施工测量质量要求较高， 特别对桥梁施工放样、 定位测量的精 度与时空分辨率提出了极高要求。南屏大桥效果图见图 4.1.1 。2、首级控制网复测及施工加密控制网联测

2、依据业主提供的首级施工控制点， 拟定首级施工控制网复测 方案，配置测量仪器、设备以及测量专业人员，进行首级施工控 制网复测和施工加密控制网布设、施测、成果整理和报验。随着 工程进展， 对首级施工控制网、 施工加密控制网中全部或部分网 点进行定期，间隔不超过一年，复测精度同原测精度技术等级。 检测成果上报测量专业监理工程师及业主， 经核查批准后用于施 工测设。2.1 首级施工控制网复测2.1.1首级施工控制网复测方法。采用徕卡 TCA1800型全站 仪对通视的边进行边角 6 测回同测的办法， 采集外业数据。 采用徕卡NA2精密水准仪，按工程测量规范(GB 50026-2007)四等水准的主要技术

3、要求进行水准高程控制网的检测。采用TCA1800型全站仪，按工程测量规范(GB 50026-2007)四 等水准的主要技术要求进行三角高程对向观测。2.1.2 测量等级。平面和高程测量等级采用公路桥涵施工 技术规范( JTJ041-2000 )中规定的四等要求，并符合相关设 计具体规定和要求。2.1.3 施工测量坐标系统。南屏大桥坐标系为重庆市独立坐 标系统， 施工测量平面坐标系采用与设计相同的坐标系统， 高程 系统为 1956 年国家黄海高程系统。2.1.4 首级施工控制网复测报告。测量外业、内业完成后， 按照有关规范要求，编制完整、详细的复成果报告。若复测成果 与业主所提供的首级施工控制网

4、不符或不满足精度要求， 则进行 补测或重测，复测成果上报监理工程师以及业主， 经核查批准后， 方可进行施工控制网加密点的施测工作。2.2 施工加密控制加密网建立、施测2.2.1 施工加密控制网点建立。根据大桥上部结构施工主体 测量控制需要、施工工艺及现场情况，按工程测量规范(GB50026-2007)有关要求，合理布设施工加密控制网点。加密 控制点布设于南北两岸离桥轴线长度 1/3 位置处，图 4.1.2 中的 桥 1 、桥 2、桥 3 和桥 4 为首级控制点(采用强制对中观测墩)， 18、NQ1-1、GPS3和20为加密控制点，加密控制点布设平面示意图见图 4.1.22.2.2 施工加密控制

5、网施测。我部按工程测量规范(GB50026-2007)四等边角网的主要技术要求进行施工控制点加 密。同时采用徕卡TCA1800全站仪，按四等平面控制网边角同时 测量的主要技术要求进行检核。施工加密控制点高程测量采用徕卡TCA1800全站仪和徕卡NA2精密水准仪，按工程测量规范(GB50026-2007)四等水 准的主要技术要求进行各墩以及各个水准点进行联测。P5#和P6#主墩高程联测采用徕卡 TCA1800全站仪三角高程6测回对向观测 法，以确保上部结构施工平面位置、高程基准正确无误。2.2.3 施工测量坐标系统的建立方法。平面坐标系统采用与 设计相同的坐标系统，高程系为 1956年国家高程系

6、统。由于南 屏大桥项目从道路设计起点桩号 K0+000到设计终点桩号 K1+120.000 (其中桥梁部分起止桩号为 K0+377.2 K1+105均 在起点和终点间的直线上， 为了简便施工测量放样的方法， 以及 测量数据的计算简便(这对 P5#和P6#主桥墩异形上部结构的施 工测量数据的计算和现场施工测设更为方便快速) ，据此我部决 定建立一个施工测量坐标系统以适用于本桥的施工测量放样和 建设过程中的变形测量， 同时以此坐标系的测量数据作为日后的 存档资料数据。施工测量坐标系统的建立方法如下：1)施工坐标系原点：坐标系原点0设在南屏桥道路的起点桩号K0+000处，原点0在重庆市独立坐标系统中

7、的坐标为X=115006.108(m) ,=35942.660(m)。2) 施工坐标的纵向 X 轴正方向：施工坐标的X正方向在重庆市独立坐标系中的方位角为36 度 35 分 12.5 秒，即桥轴线的里程增加方向(东渡方向)。3)施工坐标的Y轴正方向：以施工坐标原点为轴沿施工坐标 的X正方向逆时针旋转90度为Y轴正方向(既下游方向为 Y轴 正方向)。4)高程系统不变仍然为1956年黄海高程系统。5)施工测量假定独立坐标系统成果， 要上报专业工程师，经同意批 准之后，方可用于施工放样。2.2.4 施工加密控制网平差计算。采用正版测量专业平差计算软件PA2005进行施工加密控制网严密平差计算，用清华

8、三维 2003 进行校核，并进行精度评定，编写技术报告。施工加密 控制网建立施测成果上报测量专业监理工程师以及业主， 经签认 之后，方可用于施工测设。3、施工测量质量技术控制施工测量方案、 测设方法以及测设计算数据必须进行平行复 算之后，经测量专业监理工程师签认后， 才能进行结构物特征点、 轴线点等放样定位。3.1 测量内业3.1.1 测量部门接到技术部门的受控文件、 施工图纸以及测 量通知单后，方可进行内业计算。测量内部实行计算、复核制， 项目部实行审核、审批制度。3.1.2 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、放样及竣工测量成果表，经检查复 核无误后

9、，及时报送测量监理工程师签认。3.1.3 根据测量成果编制测量资料， 经整理，分类归档保存。3.2 测量外业3.2.1 所有测量人员必须通看、熟悉施工设计图，注意平面 和高程的对比联系，明确外业测量任务、目的和要求。3.2.2 测量应认真、仔细、随时复核检查，施工过程中对结 构的变形过程进行随时跟踪监测和详细记录， 做到测量成果具有 可追溯性，原始记录本分类归档保存。3.2.3 计算数据、观测记录全部进行复核，确保原始记录及 计算正确无误。3.2.4 实行观测、记录、前视、后视签名校核制度，并进行 自检、互检、专检。3.2.5 外业结束，做好与施工技术员及工段长的交接验收工 作。3.2.6 执

10、行前馈控制、阶段控制、跟踪控制的运作理念， 工序流程形成相互制约的整体，杜绝任何不符合相关技术规范、 标准、操作规程的现象发生。4、主要施工测量控制技术、控制方法 南屏大桥主塔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，进行施工测量放样及施工测 量控制，以满足测量精度及施工设计和规范要求。4.1徕卡TCA1800全站仪三维坐标法技术。TCA1800全站仪带有自动跟踪、照准、锁定棱镜测量功能，ATR帮助搜索目标，即使在黑夜同样可以进行施工测量放样、 定位等工作。 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

11、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。 利用其与设计的偏差指挥立镜人员移动棱镜， 再 次测量，再次移动，直到实测和设计值的偏差为零。4.2 精密自动安平水准仪几何水准测量技术。高程控制采用徕卡NA2（每公里高程中误差土 0.7mm精密水准仪几何水准测 量法。5、主塔施工测量控制结合施工现场和施工工艺编制主塔施工测量方案。 主塔施工 测量重点是： 保证塔柱、 钢锚箱、 索导管等各部分结构的倾斜度、 外形几何尺寸、平面位置、高程满足规范及设计要求。主塔施工 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

12、有：劲性骨架定位、钢筋定位、塔 柱模板定位、 钢锚箱定位、 索导管安装定位校核以及预埋件安装 定位等。5.1 主塔施工测量控制主要技术要求塔柱倾斜度误差不大于塔高的 1/3000 ，且不大于 30mm， 同时满足设计要求；钢锚箱安装倾斜度误差不大于塔高的1/5000 ;钢锚箱安装要求江侧和岸侧预埋底座的顶面、底面高程相对偏差土 1mm其余节段钢锚箱的底面、顶面高程相对偏差 2mm塔柱轴线偏差土 5mm断面尺寸偏差土 10mm塔顶高 程偏差土 10mm斜拉索锚固点高程偏差土 5mm斜拉索锚具轴 线偏差 5mm；5.2 主塔中心点测设控制。 设置于承台和塔顶等的塔中心点， 采用TCA1800型全站

13、仪三维坐标法。主塔中心点坐标测设是控制 P5#与 P6#主塔桥轴线一致，主塔中心里程偏差符合设计及规范 要求。5.3 主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、桥面及塔顶。其传递方法以全站仪三角高程法为主，以 水准仪钢尺量距法测量作为校核 （钢尺必须是经检定后才可以投 入运用）。5.3.1全站仪三角高程测量。该法原理是采用TCA1800全站仪三角高程测量已知高程水准点至待定高程水准点之高差。 测量 要求在较短的时间内完成，觇标高精确量至毫米，正倒镜观测， 使目标影象处于竖丝附近， 且位于竖丝两侧对称的位置上， 以减 弱横线不水平引起的误差影响， 六测回测定高差， 再取平均值作

14、为待定高程水准点与已知高程水准点高差， 从而得出待定高程水 准点高程。5.4 塔柱施工测量控制。塔柱施工首先进行劲性骨架定位， 然后进行塔柱钢筋主筋边框架线放样，最后进行塔柱截面轴线 点、角点放样及塔柱模板检查定位与预埋件安装定位， 各种定位 及放样采用TCA1800全站仪三维坐标法进行。根据仰角选择测 站，测站仰角大，则配弯管目镜。测站布设于南北岸侧的控制点 上，分别控制主塔南北侧截面轴线点、角点以及其它特征点。5.4.1 主塔截面轴线点、 角点以及特征点坐标计算。 根据施 工设计图纸以及主塔施工节段划分，建立数学模型，编制 fx-5800p 计算器数据处理程序，根据现场实测标高计算主塔截

15、面轴线点、角点以及其它特征点的三维坐标。 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， 计算成果 编制成汇总资料， 报监理工程师审批 （考虑到现场的实际施工情 况，要根据实测高程对其进行修正）。5.4.2 塔柱主筋框架线放样。塔柱主筋框架线放样即放样竖 向钢筋内边框线， 确保混凝土保护层厚度， 其放样精度要求较高。 采用TCA1800全站仪三维坐标法放样塔柱同高程截面竖向主筋 内边框架线及塔柱截面轴线，测量标志尽可能标在劲性骨架上， 便于塔柱竖向主筋分中支立。543塔柱截面轴线及角点放样。首先采用 TCA18

16、00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-5800P编程计算器，按塔柱倾斜率等要素计算相应高程处塔 柱设计截面轴线点、 角点三维坐标， 最后在劲性骨架外缘临时焊 的水平角钢上放样塔柱截面轴线点及外轮廓点， 单塔柱同高程截 面至少放样三个角点， 从而控制塔柱外形， 以便于塔柱模板定位。5.4.4 塔柱模板定位和校核。因塔柱模板为定型模板，故只 需定位模板就能实现塔柱精确定位。 根据实测塔柱模板角点和轴 线点高程，计算相应高程断面处塔柱角点及轴线点设计三维坐 标，若实测塔柱角点及轴线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

17、的塔柱模板角 点及轴线点， 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。5.4.5 塔柱预埋件安装定位。根据塔柱预埋件安装定位的精度要求,分别采用TCA1800全站仪三维坐标法与轴线法放样定 位。TCA1800全站仪三维坐标法定位精度要求较高的预埋件；轴 线法定位精度要求不高的预埋件。5.4.6 塔柱预偏。为保证预应力钢束张拉完成后两塔柱在下 横梁处及其它高程处的间距符合设计要求， 塔柱施工放样时要有 一向外侧的预偏量（横桥向），并按设计、监理及控制部门要求 进行调整。5.4.7 索塔变形实时调整。索塔施工过程中，按设计、监理

18、及监控单位的要求， 在索塔上埋设变形观测棱镜 （具体棱镜布置 图见图 4.1.3 ），随时观测因基础变位、 索力调整、 混凝土收缩、 弹性压缩、徐变、温度、风力等因素对索塔变形的影响。采用 TCA1800全站仪三维坐标法监测主塔变形，绘制主塔变形位移和 时间图（ S-t 关系图），并按设计、监理及监控单位要求进行相 应实时调整， 以保证塔柱几何形状及空间位置符合设计及规范要 求。5.5 钢锚箱安装及索导管定位控制。主塔钢锚箱及索导管安 装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分。钢锚箱、索 导管安装定位采取TCA1800全站仪三维坐标法；钢锚箱及预埋钢 锚箱底座底面高程、顶面高程、平整度测量

19、采用徕卡NA2精密水 准仪进行，用徕卡TCA1800全站仪三角高程测量校核。 预埋底座 安装直接影响第一节钢锚箱的安装精度， 索导管安装定位精度取 决于钢锚箱安装定位精度， 因此预埋底座的精确安装是第一节钢 锚箱精确安装的前提。 按设计数据控制， 进行主塔锚固点与主梁 锚固点中心线的投线复算与几何点的归算检验。5.5.1 钢锚箱及预埋底座安装前检查。在钢锚箱及预埋底座 吊装之前，采用鉴定钢尺、精密水准仪和全站仪对钢锚箱、索导 管和预埋底座的几何尺寸、 高程测量观测点、 结构轴线测量控制 点、标记等进行检查复核。 如果检查有误或误差超过设计及规范 要求，通知相关单位重新交点或整改。5.5.2 预

20、埋底座及钢锚箱安装定位。预埋钢锚箱底座按图纸 设计位置精确测量定位， 浇筑混凝土后， 再次对预埋底座平面位 置、高程以及平整度进行测量确定， 并进行钢锚箱轴线和边线的 放样。钢锚箱安装定位关键是控制中心轴线、高程及平整度，使 主塔中心线与钢锚箱结构中心轴线重合， 钢锚箱平面位置及高程 符合设计及规范要求。 第一节钢锚箱安装定位控制是关键。 第一 节钢锚箱的安装精度直接影响整个钢锚箱的几何线型， 应确保钢 锚箱表面倾斜度偏差 5.5.3 索导管定位校核。待钢锚箱安 装定位完毕， 连接相应段的斜拉索索导管， 校核钢锚箱上索导管 控制测点。对法兰连接的索导管，必须再次校核，确保索导管的 水平倾角、横

21、向偏角、偏距及中心位置正确。实际上钢锚箱上的 索导管决定了混凝土内索导管的位置， 两者顺直通畅即可。 主塔 索导管定位、 校核控制测点示意图见图 4.1.4 ，控制测点为小圆。5.6 主塔及钢锚箱倾斜度控制测量。主塔及钢锚箱倾斜度控 制采用TCA1800全站仪三维坐标截面中心法。 主塔中心偏离，表 现于主塔混凝土浇筑定型模板中心偏离， 主塔倾斜度测量通过测 量混凝土浇筑定型模板截面中心来实现， 调整定型模板就是调整 主塔倾斜度。 主塔为节段施工， 通过定型模板顶截面与底截面的 中心坐标调整， 就可得出主塔倾斜率， 从而将主塔倾斜度控制在 设计及规范要求的范围内。5.6.1 主塔偏移、扭转变形测

22、量。主塔施工完毕，进行一次 主塔偏移、扭转变形测量初始值观测（至少观测6 测回，取其加权平均值作为原始基准值） 。每节段主梁悬浇施工均应按设计及 控制部门要求进行主塔偏移、扭转变形测量。主塔偏移、扭转变 形测量控制观测点设置于塔顶，5#和 6#主塔共 4 个点，对称布置于桥轴线两侧塔柱处，预埋控制观测单棱镜。主塔偏移、扭转 变形测量均采用TCA1800全站仪三维坐标法进行外业数据的采集。6、竣工测量竣工测量是施工测量工作的一项重要内容， 是评定和衡量全 项施工质量的重要指标， 它不仅能准确反映混凝土浇筑、 钢锚箱、 主梁砼浇注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

23、时也是编制竣工资料的原始依据。6.1 竣工测量主要内容。包括施工阶段以及施工完毕结构物 的特征点及轴线点三维坐标，断面尺寸、轴线、倾斜度等。6.2竣工测量测设方法。主要采用 TCA1800全站仪三维坐标 法；高程主要采用徕卡 NA2精密水准仪几何水准法。7、主塔变形测量与数据处理随着荷载增加、 混凝土弹性压缩、 徐变、 温度、 风力等变化， 承台、主塔可能产生变形，故应在施工过程中进行承台、主塔变 形测量，以能及时准确反映承台、 主塔实际变形程度或变形趋势， 确保塔顶高程正确。对承台、主塔按工程测量规范三等变形 测量的主要技术要求进行观测。7.1 主塔变形观测。 主塔变形观测是测定主塔因温差、

24、 日照、 风力、风向、振动等因素引起的偏移及变形摆动规律，以便给主 塔施工及主梁施工测量放样提供参考数据。主塔变形观测采用 TCA1800全站仪三维极座标法。7.1.1 主塔施工期间主塔变形观测。在主塔施工期间，由于 主塔自重、混凝土弹性压缩、徐变、温度、以及索力的调整等， 会对上、下游塔柱产生向内侧的拉力，由此使上、下游塔柱向内 侧偏移， 故应在主塔施工期间埋设主塔变形测量监控棱镜， 监测 主塔变形，并按设计、监理及监控单位要求进行相应实时调整。 将变形观测棱镜埋置于主塔南侧面或北侧面， 根据主塔施工高度 布置棱镜（根据设计及控制部门要求具体布置）。7.1.2 主塔竣工变形观测。在主塔塔冠埋

25、设变形观测棱镜， 变形观测棱镜P5#和P6#主塔共计四个，对称布置于桥轴线两侧 塔柱处，单塔面埋设。变形观测点既是垂直位移观测点，又是水 平位移观测点。主塔施工完毕，在气象条件较好的条件下，进行 48 小时全天侯主塔变形观测，并同时记录观测时间、温度以及 观测时的风力、风向等，每小时观测一次，以第一次观测成果为 基准值，每次观测值与基准值比较，得出主塔横、纵、竖向偏移 值，从而掌握主塔在日照、温差、风力、风向、振动等外界条件 变化影响下的摆动变形规律。7.2 主塔变形测量内业计算及成果整理。主塔变形测量外业 观测工作结束后，及时整理和检查外业观测手簿。绘制承台、主 塔在施工过程中的变形曲线图（位移