蘇通大橋施工測量方案

工程測量案例庫——橋梁案例四蘇通大橋施工測量方案蘇通大橋施工測量方案1.總體情況規(guī)模空前、環(huán)境復(fù)雜、重大技術(shù)難點多、要求標(biāo)準(zhǔn)高、施工標(biāo)段和施工單位多，是一個復(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)離岸上測量控制點很遠(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量帶來困難。為了保證施工高質(zhì)量順利進行，應(yīng)采取周密措施，動員多種手段進行工程測量?；痉桨甘牵篏PS衛(wèi)星定位+全站儀+水準(zhǔn)測量。這三種手段應(yīng)充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，互為補充克服存在的劣勢，互相檢驗，形成有機的整體系統(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，布點靈活，全天候作業(yè)，全自動快速高效，平面定位精度高；其RTK技術(shù)更為方便，可以實現(xiàn)準(zhǔn)動態(tài)甚至動態(tài)測量。這些特點非常適于該大橋的實際情況，對保障施工是理想手段。但是GPS技術(shù)也有其局限性，要求觀測區(qū)域天空開闊少阻擋，電磁干擾少，對施工機具和塔架林立的工地來說，受到一定限制；特別是高程測量精度較低，對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。例如在適當(dāng)位臵布臵GPS控制點，再用常規(guī)方法進行施工測量；可靈活采用精度適宜的作業(yè)方式；用已知控制點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，觀測距離也不能太大?？梢哉f全站儀與GPS優(yōu)勢互補。用全站儀作業(yè)解決GPS無法觀測的某些環(huán)節(jié)，也可用以檢驗GPS的定位結(jié)果，用外部檢驗保證可靠性。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)進行嚴(yán)格的氣象改正和對向觀測或?qū)ΨQ觀測措施。水準(zhǔn)測量對高精度高程觀測是必不可少的手段，對近距離施工測量也很方便。但受距離、高差等制約有時顯得很不方便。2.控制網(wǎng)復(fù)測首級控制網(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，必須對首級控制網(wǎng)進行超常規(guī)復(fù)測。復(fù)測時間橋墩基礎(chǔ)施工前期進行一次；墩臺身施工快完成前，即墩、臺頂帽竣工進行一次；對使用頻繁的關(guān)鍵控制點應(yīng)半年作一次局部復(fù)測。復(fù)測方法全網(wǎng)復(fù)測按建立首級控制網(wǎng)的方案進行；局部復(fù)測用GPS靜態(tài)相對定位法，作業(yè)儀器不少于3臺。高程控制網(wǎng)全網(wǎng)復(fù)測按建立首級網(wǎng)方案；局部復(fù)測視情況可用精密水準(zhǔn)或電磁波三角高程。2.3復(fù)測組織實施全網(wǎng)復(fù)測應(yīng)統(tǒng)一組織，按整體方案進行；局部復(fù)測由施工單位自行組織，但各單位之間要及時交換資料，對變化的情應(yīng)適當(dāng)處理；跨江高程復(fù)測由承擔(dān)主墩工程的兩單位協(xié)同進行。3.控制網(wǎng)加密為了方便施工，以首級控制網(wǎng)為基礎(chǔ)按施工需求，在近岸適當(dāng)位臵（包括測量平臺和施工平臺）建立一定數(shù)量的施工控制點，供施工放樣和監(jiān)測使用。平面控制點以GPS靜態(tài)相對定位施測；高程控制點用電磁波三角高程施測。控制網(wǎng)加密視工程進展的需要分期靈活布臵，不必一次完成；在施工進程中要經(jīng)常性地對施工控制點進行檢測，主要通過與首級控制點連測進行檢測。主塔基礎(chǔ)施工測量主塔離岸控制點達(dá)3km之多，江面常年多霧，氣象復(fù)雜，通視困難，若在施工進程中完全用全站儀等光學(xué)儀器進行施工測量，存在較多困難，結(jié)合實際情況，充分發(fā)揮右PS+全站儀”的優(yōu)勢，保證施工順利進行。當(dāng)前GPS靜態(tài)相對定位精度可達(dá)［平面：3mm+1ppmGPS［高程：10mm+1ppmRTK定位精度可達(dá)［平面：10mm+1ppm，根據(jù)該橋的實際情況，允許［高程： 20mm+2ppm在主塔基礎(chǔ)附近設(shè)置測量平臺，并作為防撞設(shè)施，這就為GPS+全站儀”提供了很好條件。4.1鉆孔樁施工測量鉆孔樁施工平臺塔建過程中可以用GPSRTK進行定位，定位速度快，針對該橋水深流急氣象復(fù)雜的情況，RTK可實時提供動態(tài)變化，使平臺能準(zhǔn)確定位。測量平臺的搭建，初步定位可用RTK,—旦建成，可用“GPS靜態(tài)相對定位十全站儀電磁波三角高程”高精度確定其空間位臵，作為放樣和檢測的依據(jù)。在使用過程中也可經(jīng)常用該辦法與高等級控制點連測，檢驗其穩(wěn)定性。鉆孔樁的施工，可以用“GPS靜態(tài)相對定位+全站儀三角高程”在平臺上測設(shè)樁位軸線控制點，并定期以高級控制點檢測其穩(wěn)定性；樁位放樣可以以平臺上的軸線控制點用全站儀或鋼尺，用常規(guī)辦法進行；鉆孔平臺在洪水期和大風(fēng)浪涌情況下可能發(fā)生移位變形，緊急情況下可用GPSRTK對其進行監(jiān)控，以便采取應(yīng)急措施。鋼吊箱圍堰與承臺施工鋼吊箱圍堰的施工中，一般情況下以施工平臺和測量平臺控制點為依據(jù)，用全站儀進行定位作業(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隨時監(jiān)控錨碇系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(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度達(dá)到要求前的一個階段內(nèi)，對圍堰在特殊惡劣條件下的穩(wěn)定性，也可以用GPSRTK進行監(jiān)測，確保萬無一失。承臺施工，包括承臺的竣工測量，均可用“GPS靜態(tài)相對定位十

全站儀”進行工作；在承臺施工完成后，用同樣辦法在承臺上按設(shè)計建立主塔軸線控制點，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事，在某些特定情況下，急需知道施工高程。在施工測量中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)點和施工中建立的平臺（施工平臺、測量平臺）高程控制點作為依據(jù)，進行二次曲面擬合，以求取橋址區(qū)域點的高程異值。點的高程異常為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——點的平面坐標(biāo)用6個以上已知點的高程異常值，即可用最小二乘法解算擬合系數(shù)；對待定點，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個控制點，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為已知點高程異常的權(quán)陣。對于待定點，用（5）式解出的擬合系數(shù)及點的x、y坐標(biāo)，用（2）式即可求出其高程異常值，進而與點的GPS大地高用（1）式求出點的高程。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，但是已知點的GPS大地高，應(yīng)該使用當(dāng)次連測定位時的大地高。對于位于平原地區(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)計分析，將得到全面系統(tǒng)的高程異常數(shù)據(jù)，對這些結(jié)果的深入研究，為我們今后在大型工程中更好應(yīng)用GPS進行高程測量提供更科學(xué)的辦法，這是一個非常有意義的課題。GPS大地高測量還可用于橋塔基礎(chǔ)的沉降觀測，我們可以用多個已知點對塔基進行連測獲取觀測點對已知點的大地高差，因為是高差，從而削弱了衛(wèi)星軌道的徑向誤差的影響，只要運用雙頻儀器，并作氣象改正，用好的計算模型是可以獲取具有一定精度的沉降數(shù)據(jù)的。主塔施工測量5.1主塔控制基點如4.2所述，承臺竣工后即可用“GPS靜態(tài)相對定位+全站儀”在承臺頂面建立主塔軸線控制點，作為塔柱施工的平面控制基點；用電磁波三角高程在承臺頂面建立塔柱高程傳遞基點。塔柱和軸線投測放樣在塔柱分節(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上去，作為立模依據(jù)。為了檢驗軸線投測可靠性，可以用GPS靜態(tài)相對定位法進行檢核。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)點用電磁波三解高程檢測其高程，并按設(shè)計進行誤差調(diào)整，防止誤差積累。5.4斜拉索導(dǎo)管定位測量依據(jù)主塔投測軸線及高程傳遞進行定位，用全站儀檢測。5.5主塔垂直度檢測在主塔不同高度埋臵棱鏡，用全站儀“測距+軸線投測”法檢測主塔垂直度。主橋鋼箱梁架設(shè)測量主橋鋼箱梁架設(shè)施工中橋軸線和高程測量以橋軸中心控制點和主塔橫梁高程控制點為依據(jù)，用“全站儀+水準(zhǔn)測量”進行。由于該橋跨度大，水準(zhǔn)測量視距不能太長，可以視現(xiàn)場實際，在適當(dāng)位臵布臵水準(zhǔn)工作基點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，可以進行不間斷實時監(jiān)測。引橋及其他構(gòu)筑物施工測量引橋及其他構(gòu)筑物的施工測量可因地制宜分別