浅谈高速公路桥梁施工测量常见问题及解决方法

1、特大公路桥梁施工测量方法的探讨及桥梁施工测量中常见问题及解决方法摘 要：阐述了特大公路桥梁施工控制测量的原则、方法及技术要求，提出了利用方位交会确定桥梁的构件平面位置的方法以及利用双经纬仪确定桥梁构件标高位置的方法、实现特大桥梁施工三维放样的同步化。为了对桥梁施工测量理解分析更透彻，同时探讨施工测量恢复定线放样过程的方法存在的一些问题、及解决方法的简要介绍。本论文分两部分分析：第一部分为对特大公路桥梁施工测量方法进行分析，利用方位交会确定桥梁的构件平面位置的方法以及利用双经纬仪确定桥梁构件标高位置的方法、实现特大桥梁施工三维放样的同步化；第二部分为对桥梁施工测量理解分析更透彻，探讨施工测量恢复

2、定线放样过程的方法存在的一些问题、及解决方法的简要介绍实际设计过程中遇到的问题加以讨论。关键词： 特大公路桥梁 施工测量 控制测量 三维放样方位交会 双经纬仪 高速公路 桥梁结构 工程测量 第一部分 公路桥梁施工测量方法的探讨传统的公路桥梁施工测量方法存着工艺技术过程繁琐、施工作业干扰过多、平面定位与标高定位不同步、放样效果不甚理想等诸多问题。笔者在六座各类特大公路桥梁施工作业的实践中摸索出了一套简捷、高效、高精度的桥梁施工测量方法，该方法较好地实现了桥梁施工三维定位的同步化，在实际应用中取得了良好的工作效果。1 特大桥梁施工控制测量特大桥梁施工控制分为平面控制及高程控制两部分。平面控制一般应

3、按二等网精度进行施测，也可根据桥长、桥跨大小及跨越结构形式确定平面控制精度，实践证明特大桥施工平面控制精度不宜低于三等。平面控制采用的测距仪应根据测边(或基线)精度要求选定，特大桥施工测距仪测距精度不宜低于3 mm+2×10 D。为了碱小平面控制网的投影变形 ，特大桥施工平面控制宜采用独立边角网或高精度单一基线基础上的独立测角网，三角网边长宜控制在桥长的03515之间。平面控制网平差应采用自由网平差方案，平面控制的投影面应选择在桥墩顶平面上，平面控制网的精度应能满足施工放样及变形观测的要求，平面控制点应建立强制归心标志。高程控制应采用二等水准测量，要求江河两岸各至少埋设三个永久性水准

4、点，在可能的情况下应合环线或附合路线)，采用跨河水准测量时应制定周密的跨河方案以确保水准测量的精度。图1为西溪公路大桥控制网示意图，图中 A、B、C、D、E、F、G、JU，W为三维控制点。三维控制点的构造形式见图2。图2中，1为带有中心孔的测绘仪器强制归心平台(可连接经纬仪、水准仪、测距仪)，2为归心平台三根支承杆，3为圆形横截面的钢筋混凝土墩台，4为地面，5为水准点标志。强制归心平台与仪器的连接过程见图3(图3中，1、2、3含义同图2，7为测绘仪器照准部，6为测绘仪器基座，8为强制归心杆，9为锁紧螺母，1O为垂球)，将强制归心螺杆旋人仪器基座拧紧后，再插人强制归心平台中心孔中，待测绘仪器底座

5、与归心平台贴紧后，将锁紧螺母旋紧，仪器的安装即完成。垂球10的作用是指示控制点的铅垂线位置。归心平台的设计与加工保证了仪器的强制归心对中误差小于003 mm。归心平台、支承杆、强制归心杆及锁紧螺母均采用不锈钢制作。西溪公路大桥全长1048 m，控制点间最短边长为380m，最长边为1 400m。水平角采用 Wild T3经纬仪观测12测回，测角中误差为±06 ，三角形最大闭合差为12”。边长采用Leica DI 1600测距仪(测程35 km，精度3 mm十2×10 D)往返测量，测4测回，测距相对中误差小于1310 000。高程控制利用北京测绘仪器厂的DS精密水准仪施测达到

6、二等水准测量精度的要求。平面控制测量外业工作结束后，采用秩亏自由网平差，平差后最弱边精度为1460 000。图1 西溪公路大桥控制网图2 控制点标志图3 经纬仪（测距仪）的强制归心联接2 特大桥梁施工放样桥梁施工放样采用两台Wild T3。经纬仪，对桥梁构件平面位置与标高位置进行同步定位，竣工检测证明定位三维误差小于1 cm。下面就此方法作详细说明。2 1 平面放样数据计算确定桥梁构件的平面位置采用前方交会，前方交会有两种形式，见图4、5。图中Q、Z、L、T为控制点，P为桥梁构件的平面位置。图4 内前方交会放样点的平面位置图5 外前方交会放样点的平面位置计算时先根据设计图确定P点在施工控制网中

7、的平面坐标， ，由P 点坐标，及Q、Z、T、，已知点坐标反算坐标方位角用于放样。 如图4中应计算出Q、Q、QP、P 的坐标方位角；图5中则计算出QT、ZI、QP、ZP 的坐标方位角, 。计算采用下列公式式中：为i 点至j 点的坐标方位角；、确定桥粱构件的标高位置的原理是三角高程测量，标高放样数据是Q、Z控制点上经纬仪对放样P 的竖直角、r，见图6。图6 双经纬仪放样点的标高位置图6中，Q、Z控制点高程为HQ、HZ、P点设计高程Hp，Q、Z点上经纬仪仪器高为、Q、Z控制点到P点的水平距离为、根据三角高程测量原理，有 （2） （3）由式（2）（3）可计算出放样数据、。 （4） （5）式中； ，R=

8、6371km。当算出、为正值时是仰角，反之是俯角。水平距离、可根据Q、Z、P三点坐标（xQ,yQ、(xz,yz)、(xp,yp)用下列公式计算，即 （6） （7）仪器高、通过水准仪观测法确定。；将水谁标尺在图2中的5上在距水准标尺2m 远的地方安置水准仪，在水准标尺水准仪视线位置的某分米刻划上用透明胶带贴上毫米格坐标纸，这样水准仪对该标足的最小读数可达0.1mm。再将经纬仪横轴一端朝向水准仪，将一带毫米刻划的透明直足的零刻划端对准经纬仪的攒轴，并将直足铅垂竖立，此时水准仪对该直足的最小读数也可达0.1mm。水准仪对标尺与直足的读数之差即为仪器高。这种方法的仪器高确定精度可优于1 mm23 桥梁

9、构件放样仍以P点放样为例，参见图46。将两台T3 经纬仪架设在Q、Z点上，测量仪器高后计算出平面放样数据和标高放样数据。在图4情况下，Q点经纬仪瞄准Z点，配置水平度盘读数等于QZ的坐标方位角；Z点经纬仪瞄准Q点，配置水平度盘读数等于ZQ 的坐标方位角 (图5的做法也相类似)。由于光学经纬仪水平度盘是顺时针注记的(即顺时针读数增加)，故此时Q、Z点经纬仪不管转到哪个方向，其水平度盘读数即为该方向的方位角。转动Q、Z点两经纬仪照准部使水平度盘读数分别为、 ，然后制动照准部，再将Q、Z点经纬仪望远镜仰俯，使两经纬仪的竖直角分别为和后制动望远镜，如果投有测量误差，Q、Z点经纬仪视线的交点即为放样点P

10、的空间位置 由于存在测量误差，Q、Z点经纬仪视线不能恰好相交于一点，此时可持一根垂球线左右移动，当两经纬仪视线同时照到垂球线上时，在垂球线上找出两经纬仪视线的中点即为放样点P的空间位置。3 施工放样精度估计31 平面位置放样精度估计根据前方交会精度估计公式，P 点的平面位置放样精度2 （8）式中为测量角中误差（采用Wild T3经纬仪，采用J2经纬仪时； 为Q、Z点间的水平距离、见图4、5（；，若、为负值则应再加上360度）32 标高位置放样精度估计根据式(2)或式(3)，利用误差传播定律可得单经纬仪放样P点的精度为2（为或）（9）由于本文是采用两台经纬仪放样P点标高位置的，故P点标高位置放样

11、中误差 （10）式中为Q点或Z点的高程误差（可取1mm或2mm）为Q点或Z点仪器高测量误差（按本文方法可取1mm）为求气差代表性误差（短距时量值很小，可取）；为D点的测量误差（可根据控制网的最弱过精度换算）；为角或角的测量误差（对于Wild T3经纬仪，采用J2经纬仪时； 。4 小结本文中所提方法时务必严格遵循本文中所述各项原则，使用的各种仪器必须经过严格科学的检校与鉴定。另外经纬仪应配置弯管目镜，条件许可时采用三点前方交会交果更佳。本文中所提方法在实际应用中表现出了良好的效果，不仅适用于特大公路桥梁也适用于其它各种类型桥梁的施工作业。为了对桥梁施工测量理解分析更透彻，同时探讨施工测量恢复定线

12、放样过程的方法存在的一些问题、及解决方法的简要介绍。第二部分 桥梁施工测量中常见问题及解决方法5 桥梁施工测量中常见问题及解决方法随着施工对高速公路设计控制点的日益规范化，标准化，如何进行施工前的中线放样和水准测量，本文仅作简单介绍。5.1 中线放样的过程(1)导线点坐标复测目前高速公路的施工设计单位仅提供给施工单位导线控制桩及其坐标。施工单位进场后，由设计单位进行交桩，而后使用经过有关部门检测合格的全站仪或光电测距仪配经纬仪，对导线点进行复核联测。测量过程严格按照I级导线点测量方法进行。测量前可以根据设计单位所给坐标先计算好转折角和边长，与实测结果相比较，当误差较大时应查明原因，是导线点挪动

13、或仪器故障。当该段导线点观测角和相邻导线点边长都己实测完毕，导线点复测的外业工作即宣告结束。接下来进行导线点坐标复测计算。一般来说，以前两个导线点和最后两个导线点为己知边进行方位角闭合计算，以监理要求的允许闭合差衡量其是否闭合。根据坐标和导线长度计算导线精度，看其是否满足其导线要求的精度。如果满足精度要求，说明导线测量准确，同时整理出导线点成果表。( 2)主要中桩放样主要中桩指直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直、直圆、圆直、交点等，且位置较好能够相互通视的点，不能通视的点放出之后也没有多大用处。中桩放样是以某相距最近的导线点为测站，后视相邻导线点，拨角测距放出该中桩点，观测角和距离是以这三点的坐标计

14、算得出的，在放样中桩时应注意两项：放完一个中桩点后，必须进行仪器归零校核，归零误差应在限差之内，否则所放点位应重新放样；测站导线点到所放中桩点距离小于到后视导线点距离。第一条是测量放样的常识，而第二条则是根据导线放样中桩总结出来的经验，可以减少误差的一种办法。放样中桩的数量以能达到相邻两中桩能够通视为下限，并写出中桩放样的详细记录。(3)中桩穿线根据导线点放出的中桩是否满足路线走向的各种技术参数呢?从理论上讲应该是的。但经过几条高速路的总结，不符合的情况还是存在，中桩穿线必不可少。中桩穿线的过程与导线点复核测量方法相同，而衡量其是否合格则是路线的各种技术参数，即直线点是否在一条直线上，曲线点是

15、否在一条曲线上。中桩穿线如有不符合的情况，应以该直线或曲线相距最远点调整中间点，线型结点应先定曲线后定直线。而事实上误差仍然难免，应详细记录穿线过程的各种数据，进行认真分析，查找原因，根据全线测量结果进行计算，寻找如何调整中桩位置，使线型能够达到最小误差的最佳方案。(4)中桩导线点放样的中桩如未调整，其中桩放样记录也是栓桩的一种办法。如调整了，应在导线点二次实测进行记录栓桩。其它骑马桩、三角网等也可进行栓桩。但无论哪种办法，都应考虑施工由于高填或深挖以后是否还能由其恢复中桩。5.2 中线放样的几个问题(1)导线点丢失后，是恢复其原来点还是重新布设?恢复其原来点十分困难，测量精度和重新布设的结果

16、是一样的。一般来说，按照相邻点通视的要求重新布设速度快，提前选点布设完毕随导线点测量一次完成。(2)一个标段是否可以有两条附合导线，一般说来，设计单位所给的导线点坐标是整条路平差计算值，而施工单位投标是分段中标，中标之后可能又分几个单位施工，这样测量可能也分几段。一个标段的附合导线数量往往根据监理要求不同造成可能会有一个或一个以上的附合导线，造成标段与标段之间，施工单位与施工单位之间联接困难。由于无法找到明文规定，监理承包商就此往往发生分歧。有时承包商按上一次的经验设一条附合导线，而监理部要求设一条以上。在焦新高速公路设计文件上写明一个标段导线点必须全线平差计算，应该是最佳方案。(3)导线点坐

17、标取值是用设计方所给数值，还是用承包商自己复核计算的平差结果?既使使用的相同的导线点，而由于测量时取导线长度不一，虽说其导线点坐标是从某种意义来说是一个定值，但取某一段或取全线测量其结果就不一样，此外，人的视觉误差和仪器精密程度不同，复测的导线点坐标即使精度很高也不会与设计值相同。从道理上讲，应该取精度高的导线点坐标。而一般设计文件中并不讲明其导线精度。在经历过的几个工地，多数是根据监理意见，有取复核后的坐标，也有取设计方所给坐标的，施工单位则倾向取复测后的坐标，本文认为设计方应说明其导线精度。与复测导线精度相比，取精度高的一方值，以便于提高中桩放样的精确性，减少中桩穿线的误差。(4)中桩放样

18、是利用穿线后符合路线设计参数的中桩放样，还是利用导线点放样?在公路施工发展过程中，在设有导线这一概念之前，利用中桩放样其它中桩可谓一统天下。在引入导线后，有的设计文件和监理甚至说明必须用导线放样所有中桩。但事实上，如果一个桥梁仅有中桩是不够的，它必须有中线才能确定其位置。公路施工测量放样不是单单依靠中桩，其最终是由一些主要中桩连结成线确定的。表面上看是一些中桩点，其实是线。该线是测量时用来控制整个路线方向和确定中线位置的，中桩是施工中应用来放样的，中桩放样完毕，还必须要进行穿线。笔者认为，按路线设计参数进行中桩穿线复测，其重要性大于导线复测重要性，导线是手段，中线是结果，确定路线是一条线，而不

19、是几个中桩。要求只用导线点放样即不可能也不现实，如确定结构物的交角，后视后是中桩而不是导线点。测量上土的边界，不可能每层土都计算出其边界的坐标。中桩的利用率远远高于导线点。也有以导线放样的做法，认为这样路线不至于偏离设计方向。根据实践，导线点放出的中桩与设计路线技术参数总会有些偏差，直线段尤为明显。这或许是因为其实导线桩的坐标是固定的，不会因测量误差或计算改正而变化，而所得理论值与实际值的这种偏差终究会反映到所放样的中桩上来，造成中桩与设计的偏差。本文认为以穿线复核后的中桩放样，导线点放样复核检查相结合的方法适合于当今的公路施工施样，当二者偏差不大，应以中桩放样为准，差别较大，应查找原因，而后

20、确定(5)导线桩哪个的精度高?我认为单纯的说一个导线桩的精度是无法说清楚的，只有看它所在的导线，导线中的已知边桩精度最高。其它无论是GPS点或自设导线点，其精度应该说是相同的。6 水准测量6.1 水准测量过程(1)布设施工临时水准点设计单位所给的水准点距离较远，一般都在500m以上，施工时使用很不方便。考虑到以后路基高度，根据实地地形地貌，兼顾结构物工程，可以沿路线方向间隔200m左右补置一个施工用水准点。水准点可设在附近房基、机井台等较坚固处，或自己埋设，并对每个加密水准点位置做详细记录。(2)测量测量严格按照四等水准测量操作规程进行，使用的仪器一定要经过有关部门校核，每相邻两个水准点进行闭

21、合测量。加密的水准点都要进行闭合和复核，作好详细的记录。(3)计算1、首先，应该从数据上检查是否满足四等水准的要求；而后，每两个水准点闭合计算，复核设计单位的所给的水准点闭合计算，复核设计单位的所给的水准点是否闭合。计算临时布设的水准点高程，整理出包含原始和自设水准点高程成果表。7 水准放样的问题解决当有两个点高程不闭合时，一般有3种处理方法：a在两个水准点之间设临时水准点将闭合差均布下去，等于设几个台阶消除闭合差；b假设BM1，BM2，BM3，BM4连续4个水准点，BM2与BM3不闭合，可以采用BM1和BM3闭合计算，改正BM2的高程，或者BM2与BM4闭合计算改正BM3的高程：cBM1与B

22、M4进行闭合计算，改正BM2和BM3的高程。第一种方案是强制闭合，后两种要视具体情况确定。当然有条件可以用高精度水准点检查。8 怎样与其它标段联接1、中线联接设计单位交桩时，应在标段接头处指出两个导线点作为两个标段的共同点，作为前一标段的附合导线已知终边和后一个标段的起始边，其余依次类推。施工单位应按照指示的附合异线的已知始边和终边进行导线测量和计算，其坐标不再改正。监理还应该指出标段交界桩的放样办法，即以这两个导线点哪个为测站，哪个为后视点。有条件的还可以规定标段头尾一定距离范围中桩的放样办法。2、水准联接监理应该规定某水准点作为接头处共同点，相邻标段接头一定距离之内都必须以此水准点放样。9

23、 下部结构施工测量放样控制下部结构包括：钻孔灌注桩、承台、柱、盖梁、薄壁墙、耳背墙等。1、钻孔灌注桩施工测量放样控制利用以复核的已知坐标点，用全站仪放出钻孔桩中心坐标位置。经监理复核后，进行埋设钢护筒及钻机就位。在钻机就位后，应进行再次复测钻机钻杆位置，检查钻机转盘和支撑是否牢固并用水准仪或水平尺校核钻台平整度和钻杆竖直度。对于冲击钻特别要注意支撑的牢固，因为冲击钻的震动力大，容易使钻机向支撑方向偏移，故在放样过程中应在误差范围内向支撑方向偏移。正循环钻机在误差范围内向水流反向偏移。成孔后，应及时复测护简高程，以确定下笼高度。2、承台施工测量放样控制钻孔桩成型后经监理复核后将中心坐标投射到承台垫层上，尺寸线应延长至承台模板外缘以方便检查。3、柱、盖梁施工测量放样控制桩柱施工时，主要控制柱的平面位置及竖直度。在支柱模和浇筑时应时刻关注墩柱的竖直度及偏位。盖梁施工时，应控制好梁底高程，如果采用满堂式支架应设置好沉降点以便于观测。如采用抱箍时，应注意浇筑时观测