蘇通大橋施工測(cè)量方案

工程測(cè)量案例庫——橋梁案例四蘇通大橋施工測(cè)量方案蘇通大橋施工測(cè)量方案1.總體情況規(guī)?？涨?、環(huán)境復(fù)雜、重大技術(shù)難點(diǎn)多、要求標(biāo)準(zhǔn)高、施工標(biāo)段和施工單位多，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)工程，必須作到萬無一失。為了達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，要充分利用高新技術(shù)，因地制宜進(jìn)行創(chuàng)新。該橋規(guī)模宏大，施工構(gòu)筑物，特別是極為關(guān)鍵的主塔及基礎(chǔ)離岸上測(cè)量控制點(diǎn)很遠(yuǎn)（達(dá)3km多），加之橋位區(qū)域氣象復(fù)雜，常年多霧多風(fēng)，水深流急，還有潮涌，地質(zhì)穩(wěn)定性差，諸多不利因素給施工測(cè)量帶來困難。為了保證施工高質(zhì)量順利進(jìn)行，應(yīng)采取周密措施，動(dòng)員多種手段進(jìn)行工程測(cè)量。基本方案是：GPS衛(wèi)星定位+全站儀+水準(zhǔn)測(cè)量。這三種手段應(yīng)充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，互為補(bǔ)充克服存在的劣勢(shì)，互相檢驗(yàn)，形成有機(jī)的整體系統(tǒng)，保證工程各環(huán)節(jié)萬無一失。GPS無需通視，不受距離限制，布點(diǎn)靈活，全天候作業(yè)，全自動(dòng)快速高效，平面定位精度高；其RTK技術(shù)更為方便，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)甚至動(dòng)態(tài)測(cè)量。這些特點(diǎn)非常適于該大橋的實(shí)際情況，對(duì)保障施工是理想手段。但是GPS技術(shù)也有其局限性，要求觀測(cè)區(qū)域天空開闊少阻擋，電磁干擾少，對(duì)施工機(jī)具和塔架林立的工地來說，受到一定限制；特別是高程測(cè)量精度較低，對(duì)高程精度要求高的施工環(huán)節(jié)往往顯得美中不足。但是我們只要采取適當(dāng)措施，就可充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。例如在適當(dāng)位臵布臵GPS控制點(diǎn)，再用常規(guī)方法進(jìn)行施工測(cè)量；可靈活采用精度適宜的作業(yè)方式；用已知控制點(diǎn)通過曲面擬合求定高程異常，可以提高高程精度。全站儀精度穩(wěn)定可靠，受電磁環(huán)境制約較少，但是受天氣和通視影響大，觀測(cè)距離也不能太大?？梢哉f全站儀與GPS優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。用全站儀作業(yè)解決GPS無法觀測(cè)的某些環(huán)節(jié)，也可用以檢驗(yàn)GPS的定位結(jié)果，用外部檢驗(yàn)保證可靠性。當(dāng)然全站儀用于電磁波三角高程，特別是近地面（尤其是近水面）大氣折射影響嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的氣象改正和對(duì)向觀測(cè)或?qū)ΨQ觀測(cè)措施。水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)高精度高程觀測(cè)是必不可少的手段，對(duì)近距離施工測(cè)量也很方便。但受距離、高差等制約有時(shí)顯得很不方便。2.控制網(wǎng)復(fù)測(cè)首級(jí)控制網(wǎng)是保證全橋整體性的關(guān)鍵基礎(chǔ)，鑒于該橋控制網(wǎng)規(guī)模超大，加之橋位區(qū)域穩(wěn)定性差，必須對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行超常規(guī)復(fù)測(cè)。復(fù)測(cè)時(shí)間橋墩基礎(chǔ)施工前期進(jìn)行一次；墩臺(tái)身施工快完成前，即墩、臺(tái)頂帽竣工進(jìn)行一次；對(duì)使用頻繁的關(guān)鍵控制點(diǎn)應(yīng)半年作一次局部復(fù)測(cè)。復(fù)測(cè)方法全網(wǎng)復(fù)測(cè)按建立首級(jí)控制網(wǎng)的方案進(jìn)行；局部復(fù)測(cè)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位法，作業(yè)儀器不少于3臺(tái)。高程控制網(wǎng)全網(wǎng)復(fù)測(cè)按建立首級(jí)網(wǎng)方案；局部復(fù)測(cè)視情況可用精密水準(zhǔn)或電磁波三角高程。2.3復(fù)測(cè)組織實(shí)施全網(wǎng)復(fù)測(cè)應(yīng)統(tǒng)一組織，按整體方案進(jìn)行；局部復(fù)測(cè)由施工單位自行組織，但各單位之間要及時(shí)交換資料，對(duì)變化的情應(yīng)適當(dāng)處理；跨江高程復(fù)測(cè)由承擔(dān)主墩工程的兩單位協(xié)同進(jìn)行。3.控制網(wǎng)加密為了方便施工，以首級(jí)控制網(wǎng)為基礎(chǔ)按施工需求，在近岸適當(dāng)位臵（包括測(cè)量平臺(tái)和施工平臺(tái)）建立一定數(shù)量的施工控制點(diǎn)，供施工放樣和監(jiān)測(cè)使用。平面控制點(diǎn)以GPS靜態(tài)相對(duì)定位施測(cè)；高程控制點(diǎn)用電磁波三角高程施測(cè)?？刂凭W(wǎng)加密視工程進(jìn)展的需要分期靈活布臵，不必一次完成；在施工進(jìn)程中要經(jīng)常性地對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，主要通過與首級(jí)控制點(diǎn)連測(cè)進(jìn)行檢測(cè)。主塔基礎(chǔ)施工測(cè)量主塔離岸控制點(diǎn)達(dá)3km之多，江面常年多霧，氣象復(fù)雜，通視困難，若在施工進(jìn)程中完全用全站儀等光學(xué)儀器進(jìn)行施工測(cè)量，存在較多困難，結(jié)合實(shí)際情況，充分發(fā)揮右PS+全站儀”的優(yōu)勢(shì)，保證施工順利進(jìn)行。當(dāng)前GPS靜態(tài)相對(duì)定位精度可達(dá)［平面：3mm+1ppmGPS［高程：10mm+1ppmRTK定位精度可達(dá)［平面：10mm+1ppm，根據(jù)該橋的實(shí)際情況，允許［高程： 20mm+2ppm在主塔基礎(chǔ)附近設(shè)置測(cè)量平臺(tái)，并作為防撞設(shè)施，這就為GPS+全站儀”提供了很好條件。4.1鉆孔樁施工測(cè)量鉆孔樁施工平臺(tái)塔建過程中可以用GPSRTK進(jìn)行定位，定位速度快，針對(duì)該橋水深流急氣象復(fù)雜的情況，RTK可實(shí)時(shí)提供動(dòng)態(tài)變化，使平臺(tái)能準(zhǔn)確定位。測(cè)量平臺(tái)的搭建，初步定位可用RTK,—旦建成，可用“GPS靜態(tài)相對(duì)定位十全站儀電磁波三角高程”高精度確定其空間位臵，作為放樣和檢測(cè)的依據(jù)。在使用過程中也可經(jīng)常用該辦法與高等級(jí)控制點(diǎn)連測(cè)，檢驗(yàn)其穩(wěn)定性。鉆孔樁的施工，可以用“GPS靜態(tài)相對(duì)定位+全站儀三角高程”在平臺(tái)上測(cè)設(shè)樁位軸線控制點(diǎn)，并定期以高級(jí)控制點(diǎn)檢測(cè)其穩(wěn)定性；樁位放樣可以以平臺(tái)上的軸線控制點(diǎn)用全站儀或鋼尺，用常規(guī)辦法進(jìn)行；鉆孔平臺(tái)在洪水期和大風(fēng)浪涌情況下可能發(fā)生移位變形，緊急情況下可用GPSRTK對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以便采取應(yīng)急措施。鋼吊箱圍堰與承臺(tái)施工鋼吊箱圍堰的施工中，一般情況下以施工平臺(tái)和測(cè)量平臺(tái)控制點(diǎn)為依據(jù)，用全站儀進(jìn)行定位作業(yè)。施工中的錨碇系統(tǒng)，可以用GPSRTK放樣定位，并用全站儀進(jìn)行檢核；在吊箱拼裝定位、底板施工、封底混凝土施工的關(guān)鍵階段，考慮到外界條件（水位、水流、浪涌、風(fēng)等）的影響，可以用GPSRTK隨時(shí)監(jiān)控錨碇系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)變化，以便施工中采取應(yīng)急措施。在吊箱施工定位完成到封底砼強(qiáng)度達(dá)到要求前的一個(gè)階段內(nèi)，對(duì)圍堰在特殊惡劣條件下的穩(wěn)定性，也可以用GPSRTK進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保萬無一失。承臺(tái)施工，包括承臺(tái)的竣工測(cè)量，均可用“GPS靜態(tài)相對(duì)定位十

全站儀”進(jìn)行工作；在承臺(tái)施工完成后，用同樣辦法在承臺(tái)上按設(shè)計(jì)建立主塔軸線控制點(diǎn)，作為主塔施工的依據(jù)。4.3關(guān)于GPS高程的問題在深水基礎(chǔ)施工中，由于離岸遠(yuǎn)，加上氣象條件影響，電磁波三角高程傳遞比較費(fèi)事，在某些特定情況下，急需知道施工高程。在施工測(cè)量中GPS可以高精度提供平面位臵，但是獲取的高程數(shù)據(jù)誤差較大。為了提供精度較高的高程數(shù)據(jù)，可以用二次曲面擬合的辦法解決高程異常問題。以岸上水準(zhǔn)點(diǎn)和施工中建立的平臺(tái)（施工平臺(tái)、測(cè)量平臺(tái)）高程控制點(diǎn)作為依據(jù)，進(jìn)行二次曲面擬合，以求取橋址區(qū)域點(diǎn)的高程異值。點(diǎn)的高程異常為G二H-H （1）Y式中H 大地高H——正常高Y2）擬合式為：2）G二a+ax+ay+axy+ax2+ay2012345其中a——擬合系數(shù)；ix,y——點(diǎn)的平面坐標(biāo)用6個(gè)以上已知點(diǎn)的高程異常值，即可用最小二乘法解算擬合系數(shù)；對(duì)待定點(diǎn)，用其平面坐標(biāo)即可求取其高程異常值，從而獲得其高程值。設(shè)有n個(gè)控制點(diǎn)，已知其正常高和GPS大地高，由（2）式出發(fā),用矩陣形式表示：V二Ax+L3）其中xyxV二Ax+L3）其中xyx2xyy2111111xyx2xyy2222222xyx2xyy2nnnnnnaaaaa]T12345g…g]TA=111x=[a0L=[g12n4）5）最小二乘法求解矩陣5）x二—(AtPA)-i(AtPL)式中p為已知點(diǎn)高程異常的權(quán)陣。對(duì)于待定點(diǎn)，用（5）式解出的擬合系數(shù)及點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，用（2）式即可求出其高程異常值，進(jìn)而與點(diǎn)的GPS大地高用（1）式求出點(diǎn)的高程。為了削弱衛(wèi)星軌道徑向誤差帶來的GPS大地高誤差，以上擬合系數(shù)可以是固定的，但是已知點(diǎn)的GPS大地高，應(yīng)該使用當(dāng)次連測(cè)定位時(shí)的大地高。對(duì)于位于平原地區(qū)，且范圍不大的橋址區(qū)來講，該辦法獲取的高程數(shù)據(jù)一般情況下與GPS設(shè)備標(biāo)稱的高程精度相當(dāng)，即當(dāng)前所說的：J靜態(tài)±10mm+1ppm]RTK±20mm+2ppm在該橋施工過程中，我們將掌握大量GPS+全站儀（包括水準(zhǔn)儀）的數(shù)據(jù)、通過解算和統(tǒng)計(jì)分析，將得到全面系統(tǒng)的高程異常數(shù)據(jù)，對(duì)這些結(jié)果的深入研究，為我們今后在大型工程中更好應(yīng)用GPS進(jìn)行高程測(cè)量提供更科學(xué)的辦法，這是一個(gè)非常有意義的課題。GPS大地高測(cè)量還可用于橋塔基礎(chǔ)的沉降觀測(cè)，我們可以用多個(gè)已知點(diǎn)對(duì)塔基進(jìn)行連測(cè)獲取觀測(cè)點(diǎn)對(duì)已知點(diǎn)的大地高差，因?yàn)槭歉卟?，從而削弱了衛(wèi)星軌道的徑向誤差的影響，只要運(yùn)用雙頻儀器，并作氣象改正，用好的計(jì)算模型是可以獲取具有一定精度的沉降數(shù)據(jù)的。主塔施工測(cè)量5.1主塔控制基點(diǎn)如4.2所述，承臺(tái)竣工后即可用“GPS靜態(tài)相對(duì)定位+全站儀”在承臺(tái)頂面建立主塔軸線控制點(diǎn)，作為塔柱施工的平面控制基點(diǎn)；用電磁波三角高程在承臺(tái)頂面建立塔柱高程傳遞基點(diǎn)。塔柱和軸線投測(cè)放樣在塔柱分節(jié)段施工過程中，用“精密天頂基準(zhǔn)線法”把塔柱軸線逐層投測(cè)上去，作為立模依據(jù)。為了檢驗(yàn)軸線投測(cè)可靠性，可以用GPS靜態(tài)相對(duì)定位法進(jìn)行檢核。5.3塔柱高程傳遞在塔柱施工過程中，在關(guān)鍵部位如下塔柱、橫梁、中塔柱、上塔柱等部位設(shè)點(diǎn)用電磁波三解高程檢測(cè)其高程，并按設(shè)計(jì)進(jìn)行誤差調(diào)整，防止誤差積累。5.4斜拉索導(dǎo)管定位測(cè)量依據(jù)主塔投測(cè)軸線及高程傳遞進(jìn)行定位，用全站儀檢測(cè)。5.5主塔垂直度檢測(cè)在主塔不同高度埋臵棱鏡，用全站儀“測(cè)距+軸線投測(cè)”法檢測(cè)主塔垂直度。主橋鋼箱梁架設(shè)測(cè)量主橋鋼箱梁架設(shè)施工中橋軸線和高程測(cè)量以橋軸中心控制點(diǎn)和主塔橫梁高程控制點(diǎn)為依據(jù)，用“全站儀+水準(zhǔn)測(cè)量”進(jìn)行。由于該橋跨度大，水準(zhǔn)測(cè)量視距不能太長，可以視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在適當(dāng)位臵布臵水準(zhǔn)工作基點(diǎn)或用電磁波三角高程。主梁架設(shè)合攏前可以用GPSRTK監(jiān)控其橫向穩(wěn)定性，特別是大風(fēng)天氣或其他惡劣因素，可以進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。引橋及其他構(gòu)筑物施工測(cè)量引橋及其他構(gòu)筑物的施工測(cè)量可因地制宜分別