海上大桥测量方案

1、平潭海峡公铁两用大桥(B0B58)施工测量方案（DK72+025.59DK75+737.65）中国铁建大桥局福平铁路工程指挥部2014.3 平潭主要内容一工程概况二测控方法三控制网的建立四分部、分项工程控制措施五测量管理程序六质量保障措施七安全保障措施概述概述1.1工程概况工程概况该工程是平潭海峡公铁两用大桥的一部分，桥梁设计范围DK72+025.59DK75+737.65,全长 3712.06m。下部结构：桩基础，高桩承台，薄壁墩；上部结构：铁路梁为整孔预制箱梁位于下层，公路梁按两幅设置，位于上层，形成倒“品”字结构，其中铁路、公路主桥均采用 92m+2168m+92m预应力混凝土连续刚构，

2、铁路引桥采用 64m 及 40m 简支箱梁，公路引桥采用 5 联连续箱梁，孔跨与铁路相对应。施工海域水深、浪高；气象、水文条件直接导致施工有效作业时间大大缩短，工期压力较大。桥梁所处深水区水深 1540m，海床覆盖层厚薄不均，引桥近岛段海床基本为高强度光板岩，除靠大练岛侧海床面有覆盖层外，剩余区段覆盖层缺失，岩面裸露。1.2测量的测量的特点和要达到的精度要求特点和要达到的精度要求 群桩基础，最大桩径300cm，37、38、42#墩的每个墩位包含18根桩基础，最大设计桩深80.5m； 高墩施工，主桥最大墩高达到34.5m。 大跨度连续刚构施工，最大跨度达到168m； 大体积混凝土施工，主桥承台尺

3、寸达到了3800cm1740cm500cm；海坛大桥验收技术标准1.2测量的特点和要达到的精度要求测量的特点和要达到的精度要求1.3测量的难点测量的难点 测量控制网点具有分布离施工区域远、精度等级高，控制网布置不规则等特点。海上测量会受到施工环境的制约和海洋气候的影响。受海上风、雾，大气折光等影响，海水的潮起潮落和波浪对基础的冲击会产生晃动等。测控难点是海上桩基的精确定位，要克服风高浪大恶劣海况条件等不利条件。1.4执行的技术标准、规范执行的技术标准、规范 （1）高速铁路工程测量规范TB10601-2009 （2）铁路工程测量规范TB10101-2009 （3）全球定位系统（GPS）测量规范G

4、B/T18314-2009 （4）铁路工程卫星定位测量规范TB10054-2010 （5）国家一、二等水准测量规范GB12897-20061.5测量组织机构及职责分工测量组织机构及职责分工 测量组织机构测量组织机构 职责分工职责分工 为使整个工程项目的测量工作始终入于受控状态，局指设专职测量队长一名，负责组织控制点复测、复核、加密、关键测量工序的验算、协调业主、监理、各分部测量事项，各种测量方案的制定与实施。各分部设专职测量队，具体负责本区的测量控制工作，包括资料的审核、计算、放样等。工区作业层项目队设由若干名技术人员和测量工组成的测量小组,根据职责实施各项测量工作。2 测控方法的测控方法的选

5、择选择主要采用GPSRTK实时动态定位技术和传统施工测量控制技术、控制方法相结合的方法，附属工程均采用此方法定位平面位置及高程，主体工程以传统测量方法为准，实在有困难时先用GPS-RTK测量其平面及高程，但要尽可能的用传统方法进行校核。但下道工序一定要用传统方法测量，及时纠正偏差过大问题。以保证施工测量控制、定位及放样，以满足测量放样精度及施工质量要求。3.1建立首级加密控制建立首级加密控制网网 海上施工测量控制网按等级分为首级控制网、首级加密控制网、一级加密控制网和二级加密控制网。选取距离海中特大桥最近的，相邻的首级加密控制点及CPI点CPII点组成大桥控制网，海中承台成型后，做为加密一级、

6、二级控制网的基础控制网，图形如下图：3.1建立首级加密控制建立首级加密控制网网3.2控制网技术控制网技术指标指标 平面坐标和高程系统采用经专业复测公司复测合格、上报监理及业主专业咨询单位认可，并经批复的坐标成果，主要技术指标如下： 平面坐标系统采用独立工程坐标系，WGS-84 坐标系椭球参数，长半轴a=6378137.0，扁率 1/f= 298.257223563。 坐标系统坐标系统高程系统采用 1985 国家高程基准。 特大桥控制网与全标控制网段统一协调管理，每半年复测一次，执行现行技术标准及规范。3.3 控制网坐标控制网坐标成果成果首级加密网坐标成果表首级加密网坐标成果表3.4控制网加密控

7、制网加密 平面控制点加密平面控制点加密 承台以下附属工程定位均采用GPS-RTK定位技术，单个钢平台搭建好后，需在平台加密两个临时两个平面控制点一个高程控制点，平面加密方法采用单点测量的方法，即先测一个点，再测另一个点，不在同一个平台上同时架两台GPS，如下图：如图所示，平面加密时如果有三台GPS接收机，建议以CPI035与FP4B01或FP4B02为基准边，分别测量M、N两点，不可以将将仪器架立于一个岸边，加密海中的点，遵循相邻点相邻测的原则，也不可以跨点测量，以就近控制点组成基线边，最好基线边中能有一个或至少一个点为CPI或CPII点。 平台上加密点要定期复核，台风后要重新加密测量。承台以

8、上根据施工经验，放样时前视在200m左右为最佳，所以每隔400m左右的承台上加密一个控制点。具体实施是在B53，B49，B45，B43，B41，B40，B39，B37,B33，B29，B24，B20，B16，B10，B6，B2墩共计16个优先墩至少增加一个加密控制点，B41B39为主通航孔墩，其墩形高大、跨度大，在每墩南北方向各增加2个加密点，以方便施工测量放样；B10，B6，B2三个墩距离大练岛较近，可以只考虑增加高程加密，附近墩位平面控制可以采用岸上的控制点施测，只做高程传递用。海中多个承台或全部承台施工完毕后，在墩身施工之前，进行全桥一第次平面及高程贯通测量；待墩身完工后支座垫石施工之前

9、，全桥进行第二次贯通连测。平面控制点加密平面控制点加密平面控制点加密平面控制点加密平面一级加密点技术指标 平面控制点加密均采用GPS按铁路工程测量规范一级精度要求进行施测，海上要延长静态观测时间，提高测量精度，外业观测时最好是四台或四以以上双频接收机，东南岸首级加密点上架设两台仪器，西北面首级加密网上一台或二台仪器，待求点位于海中间。外业观测要记录好仪器编号、仪器高度、接收天线的类型、仪器所在点的编号等。外业观测完毕后进行内业网平差，平差合格导出测量数据形成测量报告。为满足施工需要，近距离点加密可全站仪按支导线测量的规范要求进行加密，有条件时要复核到另一已知点。3.4控制网加密控制网加密高程控

10、制点加密高程控制点加密 因海中承台在波浪的作用力下会产生晃动，当前、后视距在70m 左右且承台基本稳定时，可采用水准测量。当前后视距较长时，应采用EDM 三角高程测量，测量方法有：对向观测法和中间观测法。测量时应按EDM 三角高程测量规范所规定的等级精度要求进行测量。在条件不满足三角高程中间法观测时，应采用三角高程对向观测，三角高程对向观测时需仔细量取仪器高和棱镜高。一台仪器向观测时，应在较短的时间内完成，以减少大气折光的影响。如果用2 台同精度的测量仪器观测，可以减少大气折光的影响，提高测量精度，观测时需交换两点间的仪器，以减少仪器误差的影响。3.5 GPS-RTK放样系统放样系统系统由GP

11、S接收机及接收天线、无线电数据链电台及发射天线、12v的直流电源组成；流动站由流动站接收机和天线、无线电接收机及天线、TSCI控制器及软件组成。GPS临时参考站的主要功能是为桥梁下部基础的桩基、墩台施工放样提供RTK定位服务；为海上打桩船上的GPS定位系统提供RTK定位服务，解决海上沉桩定位的困难。 流动站使用注意事项流动站使用注意事项流动站开始RTK测量前，应进行初始化。观测过程中对所有可见卫星进行连续跟踪，一时失锁造成跟踪卫星数下降到4颗以下时，应重新初始化后再进行测量。流动站测设中线控制桩应在3min以上。 流动站使用注意事项流动站使用注意事项太阳中天前、后一小时禁止使用GPS-RTK实

12、时动态技术，因为中午是电离层干扰最大时候，应避开此段时间测量。使用GPS-RTK放样高程时，待流动站仪器参数设置好后，放样前，放样后要找已知点进行坐标及高程比测，比测合格可认为可以放样或放样有效。否则重新设置流动站参数。所有流动站应在RTK测段平面控制点构成的几何区域内作业。 流动站较差流动站较差指标指标作业前，每个流动站均应在已知点（GPS点或导线点、水准点）上观测并存储数据。定位结果与已知坐标的较差满足下表要求：4.1下部构造施工测量下部构造施工测量 主要包括附属工程栈桥、施工平台定位；钻机定位；钻孔桩钢护筒沉放定位测量等。(1)栈桥、施工平台支撑钢管桩定位栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量

13、测量深水区单联导管架的定位测量方法 处于深水裸岩区的桥桩，当打桩船无法满足施工需要时，首先要搭设钻孔平台，配置超大功率钻机实施钻孔。钻孔平台由6到9根直径1.42米、长近40米的钢筒组成的导管架拼装构成。这时导管架的首联准确定位成为测量控制的难点。经实地考查，海坛海峡宽度不到4公里，结合现代测量仪器观测精度首片单联导管架定位的方法采用二台或三台全站同时用前方交会的方法放出。或采用GPS-RTK天线临时固定导管架外侧护壁用50m连接线连接手薄的方法。待第一联导管架安装就位锁定后，以后的导管架拼装采用GPS-RTK方法放出，保证钻孔平台准确定位。第一种方法具体方法如下：(1)栈桥、施工平台支撑钢管

14、桩定位测量栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量 第一步：在已加工好的拼装导管架选其靠边的三根导管，在导管口内用6mm钢筋分别交叉焊一临时十字架，再在钢筋交叉处（相当于孔位中心）焊一直径10mm的螺丝，如图：第二步：选择平潮期，海面风浪不大时，单联导管架运至指定的钢平台处，将三根leica小棱镜（棱镜常数17.5mm）分别插入A、B、C导管螺丝孔内，按预先设计的首片单联导管架的位置，将棱镜反光面向两岸，并用临时铁丝绑住，使棱镜不动。 第三步：两岸控制点上分别架设全站仪，当用400T浮吊吊起导管架，到大约位置时，一岸测量人员用全站仪分别观测导管架上的A点棱镜或D点棱镜；另一岸的观测人员观测B点或C点棱

15、镜，通过对讲机与浮吊指挥人员通迅，指挥浮吊调整导管架位置及扭角，缓慢下放导管架，待导管架底部着床时，3个孔中心坐标实测值与计算值较差X、Y小于5cm时浮吊停止下放，首片导管架四周用锚绳抛锚固定。 第四步：导管孔周围抛二米高左右已装好的沙袋造导管底覆盖层，并进行导管架的加固、锁定。 第五步：首片导管架就位稳定后，（安装就位精度可能有点大），取掉小棱镜和临时钢筋，顶上铺上钢板或贝蕾桁架，人可以站到顶面，下一联的导管架拼装就可以采用GPS-RTK测量技术放样了。(1)栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量(1)栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量栈桥、施工平台支撑钢管桩定位测量

16、 第二种方法：在单联导管架运至大约指定墩位时，导管架起吊前用临时加固措施将两套GPS-RTK天线分别固定在导管架最外边缘的护壁上，平面顶面上呈对角对称固定位置必须是已经算过坐标的平面部位GPS天线与起吊浮吊船上的测量人员的手薄用50m通迅线相联，起吊导管架，指挥导管架吊装就位。 此两种方法要综合运用，优中选优。(2)起始平台定位测量起始平台定位测量 钢管支撑桩施工完毕后，用GPS-RTK或全站仪三维坐标作业模式，在任一根钢管桩上测出其设计顶标高，再用水平仪或连通水管法抄出其余桩桩顶设计标高，供平整钢管桩桩头用氧焊切割平齐。桩头处理完毕后，在相关桩的桩顶处用GPS-RTK测量方法放出桩顶的设计纵

17、横轴线，供安装施工平台定位用。 在海中优先墩承台上首级加密点没完成前，海中无测量控制点施工，必须设置临时控制点。在水深小于10米的浅水区B17B19、B25B27分别设置两个平面带高程的独立测量观测墩，可以做为施工期间的永久控制点。0号-B26号墩便可采用全站仪传统方法放样测量。如下图：(2)起始平台定位起始平台定位测量测量 独立观测墩设置钢栈桥外侧1米以外，采用大钢桩套打小钢桩的方式，大钢桩宜采用1.2-1.5米以上钢护筒，小钢桩以0.8内灌注砼，顶面埋标实。深水区可以在钢栈桥上设置加密点，要选择稳定性较好的部位选点。设置临时控制点的方法是在钢管桩切桩处理完成后，在两侧各选一根倾斜度较小的钢

18、管桩，在该桩上用槽钢焊一个测量三角形，并在三角形顶焊接与仪器的连接螺栓。用GPS静态测量的方法加密控制点。每个平台加密二个一级控制点。(2)起始平台定位起始平台定位测量测量(3)钢护筒定位测量钢护筒定位测量 钢护筒施工方法采用推进法进行施工，现场必须对每个护筒进行单根定位。并采用不同定位手段进行比测。保证“首件”桩定位准确。B26#B38#墩作业平台采用打桩船施工, 精度可满足前期施工，待平台搭建后，平面顶设置临时静态加密平面及高程点，控制护筒及钢吊箱精确定位。(3)钢护筒定位测量 为了保证护筒放样精度，需在每个墩平台加密至少2点（如果相邻墩也有出水结构物，也可在其上加密），以便设站和后视。加

19、密点的平面位置测设首选GPS静态测量方式，有条件的平台可采用全站仪进行加密；加密点的高程测设可采用EDM三角高程进行跨河水准测量或GPS高程拟合方法。 加密点测设完毕后，用全站仪三维坐标法进行钢护筒放样定位。先在钢护筒定位架的搁置梁上放出定位架的安装线；定位架安装固定完毕后，再在定位架上放出要沉放的钢护筒设计纵横轴线并测出参照标高，以控制钢护筒的平面位置和顶标高。沉放时，在两个互相垂直的测站上布设二台经纬仪，控制钢护筒的垂直度，并监控其下沉。 首节护筒孔底坐标及竖直度控制施工中护筒的精度主要取决于护筒着床时的精度，所以对护筒插打、着床时的定位至关重要，测量人员必须进行认真、细致的观测调整。第一

20、节护筒的竖直度及底口坐标采用管内浮球检测法进行控制。(3)钢护筒定位测量(3)钢护筒定位测量钢护筒定位测量 第一步，下护筒前，在护筒底口上方2m左右的管壁对称焊四个12mm的螺帽或细钢筋圈。 第二步，下护筒时，用两条尼龙绳交叉穿系在螺帽上，形成十字形状。 第三步，在十字绳交叉位置系一条尼龙细线，长度低于护筒内水位，并保证浮球正好在水面以下10100cm左右（以能看见浮球，但不浮出水面为宜）。当钢护筒着床时，护筒内的水基本处于静止状态，可以通过浮球的位置来判断钢护筒底口位置是否偏离设计位置。 护筒沉放完毕后，应用全站仪实测护筒顶中心三维坐或在护筒顶口放出桩位设计纵横轴线，用钢尺量取护筒顶口的偏位

21、，或用垂球或测斜仪测出护筒的垂直度，提交完工资料。(4)钻机定位钻机定位测量测量 钻头的定位测量主要以平台加密的点为依据，采用传统放样方法进行定位，并放出护桩。在钢护筒顶口测设出的设计纵横十字丝，其方向线的交点即为设计桩位，钻孔时可据此进行钻机初定位。钻机初定位完成后，用全站仪极坐标法测出转盘中心实际位置，使其偏差符合要求。同时测出转盘顶标高，用来控制孔底标高。(5)承台施工测量承台施工测量A钢吊箱定位钢吊箱定位当各墩钻孔桩施工完毕后，就开始钢吊箱的定位。根据施工工艺，水上各墩全部采用钢吊箱，各钢吊箱定位方法完全一样。其定位步骤如下：根据施工规范，承台轴线允许偏差为10mm。钢吊箱定位精度将直

22、接影响承台的轴线偏位，因此在钢吊箱定位前，校核先前在起始平台上布设的加密点。首先，用极坐法测出各护筒顶口偏位：在护筒上选取四个等分点，测出这四个点的坐标，通过圆周上4个点组成的4个三角形的顶点坐标，利用电算程序精确计算每一个圆内接三角形的圆心坐标（即护筒中心坐标），取平均值作为护筒实际中心坐标，即可求得护筒的顶口偏位。同时采用吊垂球法沿护筒设计纵横轴线方向上测出护筒的倾斜度，根据顶口偏位和倾斜度推算出护筒在钢吊箱底口处的偏位，作为钢吊箱底板开始放样的依据。钢吊箱底板开孔测量，先在底板上以底板中心建立平行于纵横轴线的相对直角坐标系，按实测各墩台的护筒顶口坐标和推算吊箱底高程处护筒的坐标，放出两个

23、圆心坐标，并作出两个圆，然后依据这两圆作出每根桩的开孔椭圆（考虑扩孔半径）。钢吊箱沉施前，用全站仪极坐法按施工人员指定的位置在护筒侧壁上放出限位块，以控制钢吊箱的顶口偏位；用水准仪在墩纵横轴线距钢吊箱最近的四根护筒侧壁适当位置设置四个水准点，此四个水准点严格位于同一水平面上，在套箱下沉过程中，用钢尺量得水准点到套箱顶面的垂直距离来控制套箱的垂直度。(5)承台承台施工测量施工测量 B承台施工放样承台施工放样 在套箱封完底之后，即开始承台施工。由于套箱兼作为承台模板，可在其上面放出承台设计纵横轴线和承台顶、底标高。 承台施工完毕后，按设计要求在承台顶面上设置沉降观测点，在承台上设置GPS加密点,(

24、位置要避开承台墩身),按规范及方案要求静态加密一级控制点。(5)承台承台施工测量施工测量(6)墩身墩身施工测量施工测量利用在墩台上加密的控制点，进行墩身施工测量控制。墩身施工测量控制步骤如下：放样数据准备放样数据准备根据施工设计图纸以及施工节段划分，计算墩身截面轴线点、角点以及特征点三维坐标。每个墩身坐标计算资料，A4纸左侧为坐标数据，右侧为桥墩AutoCAD平面及立面图，坐标数据与图形截面一一对应。 墩身模板现场放样墩身模板现场放样 墩身模板现场放样就是将单个塔柱四个棱角点供支立模板用。 墩身第一节模板底口放样：当承台施工完毕后，用水平仪按设计标高将第一节模板与承台接触面抄平；用全站仪在墩身

25、顶面上放出第一节模板底口四个角点的设计位置，施工人员用墨线示出墩身设计底口的位置。 各节模板顶口放样：第一种方法是当墩身钢筋绑扎完后，在模板角点对应位置处的钢筋外缘临时焊接一水平钢板，钢板高出该节模板顶口约10cm，用全站仪三维坐标法在钢板上放出该节模板顶口四个角点的设计位置；第二种方法是用leica小棱镜，直接放顶口坐标，与该截面设计空间坐标比较，微调模板位置。(6)墩身墩身施工测量施工测量墩身模板检查定位墩身模板检查定位墩身模板检查只对外模板顶口的平面位置和高程进行检查。首先用全站仪三维坐标法直接测量出模板特征点（角点或轴线点）的三维坐标，计算出模板顶口的尺寸及轴线偏位及顶口高程等。支座垫

26、石支座垫石施工测量施工测量 当墩身施工完毕后，用水准仪钢尺量距法将承台上的高程基准引测至墩顶上。用全站仪测量支座垫石的平面位置，用水准仪几何水准法控制其标高。 墩身和支座垫石验收时，先用钢尺分出墩身和支座垫石的中心线，然后用全站仪直接测中心线的施工坐标，即得出墩身和垫石纵横轴线的偏位，并用红油漆将点标好。悬臂混凝土箱架的施工测量悬臂混凝土箱架的施工测量0#块的施工测量块的施工测量在墩身竣工后将全站仪架在附近墩身的控制点上，放出0#块的纵横轴线和中心点，可用GPS-RTK 进行放样点的检核0#块上控制点布设块上控制点布设0#块上的控制点是其它各箱梁轴线和高程控制的主要依据，平面控制点的加密精度应

27、按铁路全球定位系统GPS 测量规范)中一级要求加密。悬臂混凝土箱架的施工测量悬臂混凝土箱架的施工测量 箱梁顶控制点的联测箱梁顶控制点的联测 两个墩以上的0#块箱梁控制点进行联测GPS平面测量精度较高，用全站仪检测两点间的距离，确认控制点坐标计算是否正确。高程联测用EDM三角高程测量法行检验，按两点间往返测量。检测各控制点间的误差在允许范围内时，对各点进行归化改算。 箱梁的施工测量和监控箱梁的施工测量和监控 在0#块上放出墩横向轴线和桥轴线，同时放出挂篮安装线，并将箱梁顶的控制点引测到箱架底板的两揣作为其余各箱梁底板调整时的控制点混凝土箱然是要保证块段平、坚向线形，使两个墩的箱梁能顺利合龙. 监

28、控时主要要考虑监控点的布设监控时间等. 箱梁监控主要分为三阶段监控测量，分为张位前、张拉后和挂蓝前移后。悬臂混凝土箱架的施工测量悬臂混凝土箱架的施工测量 A、张拉前监测、张拉前监测 观测在块段箱梁重量增加后和以前己浇筑箱梁的挠度进行变形观测，并测取刚浇筑箱梁高程的初始值和轴线偏位初始值. B、张拉后监测、张拉后监测 张拉预应力施加后，监测己挠各箱梁的平面轴线和坚曲线变化情况。 C挂篮前移后监测挂篮前移后监测. 在现浇块张拉完后，挂监移到待浇筑段，己浇筑箱梁产生挠度变形，主要是监测各块段监控点高程的变化。 D合龙前控制合龙前控制 箱梁在合龙前需对箱梁平面线形偏位和坚曲线变化进行24 小时监控，记

29、录在不同温度下箱梁的变形情况，为合龙时机提供依据。4.3施工施工监测监测 监测主要内容有：平台安全监测、墩台沉降观测。 为确保起始平台安全在平台搭设完成后，在每个平台设置4个监测点，并立即采观测点初始值，如遇台风，台风过后要立即观测，如平台观测点超过初始值较大时要及时上报，并更新平台上临时静态加密点坐标。 墩台沉降观测点埋设按设计要求进行，以不低于四等水准的精度施测。 沉降观测须在较短时间内完成，采用闭合的水准路线和相同的观测线路和观测方法，使用同一台仪器设备，并相对固定观测人员。4.4.沉降观测沉降观测5测量测量管理程序管理程序 建立健全测量复核制度。局指设专职测量工程师,负责控制点复核、加

30、密、关键测量工序的验算、协调对业主、监理、各分部测量事项、各种测量方案的制定与实施。各分部设专职测量队，负责本区的测量控制工作，工区作业层项目队设由若干名技术人员和测量工组成的测量小组,根据职责实施各项测量工作。 现场实施测量作业，必须使用专业记录簿逐项记录测量数据，原则上用铅笔书写，禁止使用圆珠笔或钢笔。 测量记录不得涂改、撕毁，如有误可作明显的勘误记号标识。记录中参加人员、设备、日期、地点、天气、工程地点（部位）等事项应填写完备、清楚，并有施作人签字。记录数据必须真实反映操作过程的实际情况，在通常情况下应有计算结果，示意草图，并附有相应结论。 测量工作的内业资料必须有两人独立计算，校核无误后方可使用；在申报业主单位和监理技术部门复测时，必须同时报送内业测量资料。重要部位的放样（如墩、台施工定位等）应采用不同方法分别进行计算，并报请技术负责人审核，签认后执行。重要工程、控制工程、施工复测等测量必须有测量成果书，报请总工程师签认。测量成果书应资料齐