沈高速公路亞泰分段測(cè)量控制技術(shù)

城建工程一、工程概況我公司施工段地處遼寧省盤山縣，全長(zhǎng)約3.8公里，里程樁號(hào)從K236+836.5-K240+592，沿線設(shè)有構(gòu)筑物十座，其中中橋三座，小橋四座，通道橋三座。本施工段內(nèi)有兩段平曲線－－分別是半徑為5600米與7000米的圓曲線；兩段直線。縱向有六段豎曲線－－凸型最小半徑50000米，凹型最小半徑25000米；六段直線。二、測(cè)量依據(jù)⒈x省勘察測(cè)繪院提供的導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)。⒉該段內(nèi)的施工設(shè)計(jì)圖。⒊國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國(guó)建設(shè)部一九九三年三月二十六日聯(lián)合發(fā)布的《工程測(cè)量規(guī)范》。⒋國(guó)家交通部發(fā)布的《公路路線勘測(cè)規(guī)程》。三、測(cè)控方案根據(jù)"先整體后局部，先控制后放樣"的測(cè)量原則，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，我公司主要進(jìn)行了下面幾項(xiàng)工作：(一)平面控制1.平面控制網(wǎng)的布設(shè)遼寧省勘察測(cè)繪院提供的五個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)TN477.TN478.TN479.TN480.TN481均離路基太遠(yuǎn)，且相互之間也相距太遠(yuǎn)，有些相鄰點(diǎn)間還不通視，不便對(duì)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，也不便對(duì)路基及構(gòu)筑物進(jìn)行控制。為便于施工，在離路基及構(gòu)筑物50-100米遠(yuǎn)的地方，增設(shè)一些控制點(diǎn)。我們首先考慮在每一座構(gòu)筑物的每一個(gè)墩、臺(tái)兩邊設(shè)點(diǎn)。每一座中橋至少四、五跨，每一墩、臺(tái)兩邊設(shè)點(diǎn)就會(huì)使得點(diǎn)位太多，容易混亂，也不易保護(hù)，而且有些墩、臺(tái)兩邊根本無(wú)法作點(diǎn)，比如在水溝里的墩或臺(tái)，或墩、臺(tái)兩邊有障礙物等?；谏鲜鲈?，在墩、臺(tái)兩邊設(shè)點(diǎn)的方法便被否定了，最后我們?cè)诿恳蛔鶚?gòu)筑物的兩側(cè)一邊設(shè)一點(diǎn),對(duì)該構(gòu)筑物及附近路基進(jìn)行控制，然后根據(jù)遼寧省勘察測(cè)繪院提供的五個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)建立閉合或附合導(dǎo)線，通過(guò)測(cè)量和平差計(jì)算出各加密導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。2.構(gòu)筑物的控制①基礎(chǔ)的測(cè)量控制該段內(nèi)的構(gòu)筑物基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁，每一墩、臺(tái)６根或８根，直徑為１米或1.2米。根據(jù)構(gòu)筑物兩邊的控制點(diǎn)，用極坐標(biāo)法控制樁位的中心。Ａ．極坐標(biāo)法放樣的精度分析如圖1:A.B為互相通視的兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，P為需測(cè)設(shè)的點(diǎn)位,這些點(diǎn)的坐標(biāo)分別為XA.YA.XB.YB.XP.YP，A到P的距離為DAP，A到P的方位角為αAP，則：B點(diǎn)到P點(diǎn)的距離和方位角同理可求。精度分析：由圖1可知p點(diǎn)的坐標(biāo)Xp.Yp為：略去已知點(diǎn)誤差，對(duì)上式進(jìn)行微分并換成中誤差的形式為：上式中的MD為測(cè)距中誤差，Mα為測(cè)角中誤差，ρ為一弧度的秒數(shù)，將上式相加即為所放點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差M.即：在放點(diǎn)時(shí)用距導(dǎo)線點(diǎn)相近的點(diǎn)位，所以測(cè)距不超過(guò)300米，Mα為測(cè)角中誤差，Mα=±2秒，MD用測(cè)距儀標(biāo)定的精度.3mm±2ppm×D,再考慮用花桿棱鏡放點(diǎn)的誤差為±10mm,將這些數(shù)字代入公式①中即得極坐標(biāo)法放樣的中誤差,如果采用兩倍中誤差作為極限誤差,即M極=±21.8mm能夠滿足規(guī)范規(guī)定的不超過(guò)±25mm的要求,所以采用極坐標(biāo)法是合理的。圖1-A.B點(diǎn)Ｂ．基礎(chǔ)灌注樁的放樣每一座小橋或通道橋至少16根樁，中橋一般三十多根樁，如果每一根樁都用極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，就會(huì)顯得太繁瑣，速度太慢，計(jì)算量也大，基于上述原因，我們先用極坐標(biāo)法放出墩、臺(tái)的中心,如圖2--P點(diǎn)，然后再把經(jīng)緯儀置于P點(diǎn)，后視A點(diǎn)或B點(diǎn)，拔角至PO方向，量距放出各樁位的中心。這樣就不用計(jì)算每個(gè)樁位的坐標(biāo)，放樣時(shí)既方便易操作，又能滿足精度要求，大大提高了工作效率。圖2--P點(diǎn)②下部結(jié)構(gòu)的控制中橋下部結(jié)構(gòu)采用圓柱支撐，上接蓋梁、吊裝預(yù)制板的形式；小橋通道橋下部結(jié)構(gòu)采用承臺(tái)，上接50cm厚薄壁墻，再接墩、臺(tái)帽，吊裝預(yù)制板的形式。Ａ承臺(tái)或薄壁墻的控制圖3-O1.O2點(diǎn)如圖3-O1.O2為線路中心，A.B為互相通視的已知點(diǎn)，要放一條距承臺(tái)邊為D的控制線，首先根據(jù)O1計(jì)算出O2點(diǎn)的坐標(biāo)，然后根據(jù)O2P及ON的長(zhǎng)度和方位角計(jì)算出P.N點(diǎn)的坐標(biāo),再根據(jù)A.B兩已知點(diǎn)，用極坐標(biāo)法放出P.N兩點(diǎn),最后把經(jīng)緯儀移至P點(diǎn)，后視A點(diǎn)或B點(diǎn)，撥至PN的方位角方向，與對(duì)面的N點(diǎn)校核，如在誤差范圍內(nèi)，則放出PN線。同理在承臺(tái)面上放出薄壁墻的控制線。Ｂ．墩、臺(tái)帽的控制從承臺(tái)上用大的垂球?qū)⒃瓉?lái)所放的薄壁墻控制線引到上面，以控制墩、臺(tái)帽的橫向邊線，從薄壁墻的中心向兩邊量距以控制其縱向的邊線。Ｃ、柱子及蓋梁的控制根據(jù)構(gòu)筑物兩邊的控制點(diǎn)，用極坐標(biāo)法控制各柱子的中心，柱子到頂上后再放出柱子的中心以控制蓋梁的縱橫邊線。Ｄ、蓋板的控制根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诙铡⑴_(tái)帽及蓋梁上放出各支座的位置，并在其上放出各內(nèi)邊板與外邊板的位置，從而控制中間各板的位置。③上部結(jié)構(gòu)的控制中橋上部結(jié)構(gòu)形式是中間設(shè)防撞欄桿，兩邊設(shè)防撞墻，防撞墻及欄桿底座間現(xiàn)澆8cm厚混凝土。小橋通道橋上部結(jié)構(gòu)形式是中間兩邊均設(shè)防撞欄桿，中間及兩邊的欄桿底座間也是現(xiàn)澆8cm厚的混凝土。Ａ、欄桿底座的控制根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙算出欄桿底座上每跨兩邊的兩個(gè)預(yù)留孔位中心的坐標(biāo)，然后用極坐標(biāo)法放出這些預(yù)留孔位中心，從而控制欄桿底座的邊線。Ｂ、防撞墻底座的控制首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙算出蓋梁上或墩、臺(tái)帽上離防撞墻底座邊線50cm點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再用極坐標(biāo)法放出這些點(diǎn)即得防撞墻的50控制線。如果該橋處在曲線中，防撞墻也曲線設(shè)置。Ｃ、橋面的控制先計(jì)算出離橋面橫向邊線20cm點(diǎn)的坐標(biāo)，然后在臺(tái)帽或蓋梁上放出這些點(diǎn)，以控制橋面的橫向邊線?？v向與欄桿底座或防撞墻底座相接，最后控制好橋面標(biāo)高，放出其橫坡和縱坡。３.路基的控制本段路基均為填方路基，六車道設(shè)計(jì)，八車道規(guī)劃。路基寬34.5m，中央分隔帶3.0m，行車道寬為2×11.25m，硬路肩2×3.00m,土路肩為2×0.75m，路基邊坡為1:1.75，坡腳外設(shè)置2×3.75m備用車道及2×2.00m護(hù)坡道，邊溝外設(shè)5.00m綠化帶，路拱橫坡2%，土路肩橫坡4%，路槽深度為73cm。①.路基中線的控制Ａ、中線坐標(biāo)的計(jì)算a.直線點(diǎn)K坐標(biāo)求法圖4如圖4所示：A為緩直點(diǎn)，B為直緩點(diǎn)，根據(jù)K與A的樁號(hào)可求得兩點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，已知該直線的坐標(biāo)方位角為α，故K的坐標(biāo)可用下式求得：Xk=XA+LcosαYk=YA+Lsinα在K點(diǎn)，該點(diǎn)的切線方向就是直線方向，所以切線方位角T=α。b.緩和曲線上M點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算圖5如圖5--A為直緩點(diǎn)，B為緩圓點(diǎn)，由A.M點(diǎn)的樁號(hào)可求得這兩點(diǎn)之間的緩和曲線長(zhǎng)L，由L及曲線要素可求得M的偏角β及曲線所對(duì)的弦長(zhǎng)C。β=30°Ls/(πR)×(L/Ls)2C=L-L5/(90R2Ls)上式中Ls為緩和曲線全長(zhǎng)，R為圓曲線半徑，π為圓周率（下同）。弦長(zhǎng)的方位角A'＝α±β(α為Ap方向方位角，曲線左轉(zhuǎn)時(shí)為"-")M點(diǎn)的切線方位角A＝α±3β(α為Ap方向方位角，曲線左轉(zhuǎn)時(shí)為"-")M點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算公式為：XM=XA+CcosA'YM=YA+CsinA'c.圓曲線上P點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算圖6如圖6:A為直緩點(diǎn),B為緩圓點(diǎn),β為緩和曲線角,α為AN方向方位角,φ為P點(diǎn)的偏角,由B及P點(diǎn)的樁號(hào)可求得這兩點(diǎn)的弧長(zhǎng)L,進(jìn)而求得弧長(zhǎng)所對(duì)的弦長(zhǎng)C:β=90Ls/(πR)φ=90L/(πR)C=2Rsinφ弦長(zhǎng)C的方位角A'和P點(diǎn)切線方位角A分別為A'=α±β±φ(曲線左轉(zhuǎn)時(shí)為"-")②A=α±β±2φ(曲線左轉(zhuǎn)時(shí)為"-")③這時(shí)可求得P點(diǎn)的坐標(biāo)Xp=XB+CcosA'Yp=YB+CsinA'如果曲線沒(méi)有緩和曲線,式②和③中就不須考慮β角，利用這些公式,在CASIOfx-4500P計(jì)算器上編寫程序并進(jìn)行計(jì)算,可求得任意樁號(hào)的坐標(biāo),按20m一點(diǎn),整理成冊(cè),以便進(jìn)行中線的放樣。Ｂ．路基中線的測(cè)設(shè)a.直線段中線的測(cè)設(shè)圖7如圖7:P.N為互相通視的兩已知點(diǎn),A.B.C為相距40m的路基中線點(diǎn),α為路基中線AC的方位角,首先將經(jīng)緯儀置于P點(diǎn),用極坐標(biāo)法放出A點(diǎn),然后將經(jīng)緯儀移至A點(diǎn),后視P點(diǎn),拔至α角方向,量距而測(cè)出B.C兩點(diǎn),以此類推放出路基中線.b.曲線段中線測(cè)設(shè)圖8如圖8：P.N為互相通視的兩已知點(diǎn)，A.B.C為相距40米的路基中線點(diǎn)αAB·αAC為AB.AC方向的方位角,首先將經(jīng)緯儀置于P點(diǎn),用極坐標(biāo)法放出A點(diǎn),然后將經(jīng)緯儀移至A點(diǎn),后視P點(diǎn),從A點(diǎn)量40m與αAB方向交于B點(diǎn)，再?gòu)腂點(diǎn)量40m與αAC方向相交得C點(diǎn)，以此類推而放出該路基中線。如果A.B.C是半徑為5600m的圓曲線上的點(diǎn)，40m的弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)是39.9999米，相差0.0001米，完全可以忽略不計(jì)，通過(guò)運(yùn)用實(shí)踐，證明此方法是行之有效的。以上方法不用每一點(diǎn)都用花桿棱鏡去測(cè)設(shè)，減少了移動(dòng)次數(shù),大大提高了速度。②.路基邊線的控制測(cè)設(shè)出了路基中線，只要計(jì)算出每一個(gè)樁號(hào)對(duì)應(yīng)的路基寬度就可以定出邊線了。計(jì)算路基寬的公式通常是：B=2a+b+2c+2×0.3如圖9所示：C值根據(jù)路基的邊坡及路基頂面與現(xiàn)狀面的高差h而定，C=h/i,a.b由設(shè)計(jì)圖紙可知,為保證施工機(jī)械碾壓時(shí)安全，每側(cè)加0.3米,由此可算出每一層路基的寬度，用白灰撒出,即得到道路的邊線。圖9(二)高程控制1.建立高程控制網(wǎng)根據(jù)遼寧省勘察測(cè)繪院提供的水準(zhǔn)點(diǎn)BM477.BM478.BM479.BM480.BM481建立閉合或附合水準(zhǔn)路線，通過(guò)測(cè)量和平差計(jì)算出各加密導(dǎo)線點(diǎn)的高程。這樣這些點(diǎn)既是平面控制點(diǎn)，又是高程控制點(diǎn)。2.構(gòu)筑物的水準(zhǔn)測(cè)量每一次抄平以兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)為后視，檢查無(wú)誤后用視線高法進(jìn)行標(biāo)高抄測(cè)工作。橋墩、橋臺(tái)出地面升高以后，用倒懸鋼尺法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。3.路基的高程控制測(cè)量①路基頂面高程的計(jì)算A.路基頂面中線高程的計(jì)算a.縱斷中線為直線的高程計(jì)算圖10如圖10:已知AP為路基頂面中線,A點(diǎn)的高程為Ho,縱向坡度為i%,則P點(diǎn)的高程Hp＝H0+ai%b.縱斷中線為圓曲線的高程計(jì)算圖11如圖11:為一凸形豎曲線,B為頂點(diǎn),設(shè)計(jì)高程為Ho,半徑為R,i%為至下一頂點(diǎn)C的設(shè)計(jì)坡度,T為切線長(zhǎng),求豎曲線上某一點(diǎn)A的高程HAHA=Ho+K×i%-YY=L2/(2R)式中Y為修正值,K為由B至A的距離,L為切點(diǎn)M至A的距離,這些距離均可由樁號(hào)來(lái)求得.Y值前的符號(hào)當(dāng)為凹線時(shí)用"+"號(hào),這樣可計(jì)算出路基頂面中線上任一樁號(hào)的高程。B.路基頂面邊線高程的計(jì)算如圖12所示虛線為路基頂面線,設(shè)計(jì)寬度均為37.40m,橫向坡度為2%,由于本段沒(méi)有設(shè)置超高,故同一里程兩邊的高程均相等.線路縱斷面圖所給定的高程是距中線1.5m中央分隔帶邊緣的高程,則路基頂面邊線高程H邊=H中-(37.4/2-1.5)×0.02=H中-0.344由上式便可計(jì)算出路基頂面每一里程的邊線高程.根據(jù)上面中線及邊線的高程計(jì)算公式,在CASIOfx-4500P計(jì)算器中編寫程序,計(jì)算出每10m一點(diǎn)的路基頂面中線及邊線的高程,整理成冊(cè),以便進(jìn)行中線及邊線的放樣.圖12②路基頂面高程的控制根據(jù)計(jì)算出的中線及邊線的高程，路基將到頂面時(shí)，用視線高法進(jìn)行抄測(cè)，然后拉線控制路基的橫坡與縱坡。四、測(cè)量精度要求1.平面控制網(wǎng)角度閉合差為±16n(n是測(cè)點(diǎn)數(shù))，坐標(biāo)相對(duì)閉合差為±1/10000。2.平面控制網(wǎng)加密測(cè)角中誤差不超12″。3.高程控制網(wǎng)加密允許閉合差為20Lmm(L為水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，以公里計(jì))。4.路基中線偏位不大于5cm,橋面中線偏位不大于1cm.5.鉆孔灌注樁樁位偏差不大于5cm。五、質(zhì)量保證體系1.測(cè)量?jī)x器：選用經(jīng)鑒定合格的日本拓普康全站儀和J2經(jīng)緯儀各一臺(tái)、日本B20與S3水準(zhǔn)儀各一臺(tái)進(jìn)行軸線和標(biāo)高的測(cè)設(shè)。2.管理機(jī)制：本工程測(cè)量工作實(shí)行指揮部－項(xiàng)目經(jīng)理部?jī)杉?jí)管理，進(jìn)行質(zhì)量的把關(guān)。3.樁位的保護(hù)：①所有的控制樁和水準(zhǔn)點(diǎn)都要用水泥加固，并設(shè)明顯的標(biāo)