中铁大桥局斜拉桥主塔施工测量

斜拉桥主塔施工测量
1.1施工测量的依据
斜拉桥主塔施工测量的依据可根据设计单位、业主及监理单位的要求视施工的情况而定。

若无明确的要求则根据所属行业确定施工测量的依据。

一般来说，除设计图纸及设计要求外，主塔的施工测量主要依据以下测量规范：（1）《工程测量规范》GB 50026-93
（2）《三、四等水准测量规范》GB 12898-91
（3）《中、短程光电测距规范》GB/T 16818-1997
（4）《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000
（5）《公路全球定位系统（GPS）测量规范》JTJ/T 066-1998
（6）《公路工程质量检验评定标准》JTJ 071-98
1.2主要的质量检验标准
钢筋混凝土索塔塔柱检查项目:
斜拉桥钢筋混凝土索塔横梁检查项目:
1.3施工测量准备
1.3.1 仪器设备及人员组织
1)基本人员组织
测量工程师2人
测量技术员2人
测量技术工人4人
2)主要仪器配备（必须满足施工控制精度要求）
GPS: 接收机3台，RTK1台
全站仪2台
经纬仪1台
水平仪2台
(1)在已有施工控制网的基础上，根据主塔的具体情况，通过内插或加密的方法，建立有效的主塔施工控制网。

建立的施工控制网必须满足控制精度和观测条件的要求并应使其在施工测量中能发挥最大的作用。

由于全站仪的普及，应尽可能提高建立的控制网的精度，以减少主塔放样后点位误差中控制点误差的比例。

(2)建立的平面及高程网要与两端合同段衔接处在监理工程师的统一协调下由相邻两合同段的测量人员共同进行联测，取得中线、里程，及高程的联接关系，并将测量成果协调统一在允许的误差范围内。

为方便计算，桥梁测量可采用假设的独立坐标系，但必须保证桥梁坐标系与勘测设计所用的国家和地方坐标系的换算关系的准确性，必要时通过联测，确认换算值不出差异。

(3)高程控制网尽量布设为附合线路、闭合线路，直接提供主塔施工所必需
的施工高程控制点，并作为工程建设过程中及交付运营前后沉降观测的依据。

(4)控制点的埋设要求
施工控制点应设在坚实可靠、便于保护、不受施工干扰、使施工放样具有良好角度的地方，三角点埋设为附有强制归心装置的观测墩。

(1)主塔的测量工作，施工前一定要对图纸中提供的坐标、标高及结构的相关几何尺寸进行详细复核，一旦发现问题，按有关程序向设计单位反馈，在问题得到解决并经监理工程师批准后方可施工。

测量人员必须根据设计图纸，结合人员、仪器配置，以及现场实际情况，制订出切实可行施工控制方案和控制指标，并报请监理工程师批准和复核单位确认后，才可以进行具体的施工测量。

(2) 斜拉桥主塔中心点位，纵横轴线、结构尺寸、重要构件的空间位置，都事先计算好其坐标或其它定位要素，并有专业人员进行复核，数据确认无误后，可进行施工放样。

1.4斜拉桥主塔施工测量
斜拉桥塔柱施工测量的重点是保证塔柱各部分的倾斜度、铅垂度和外形几何尺寸以及一些构件的空间位置符合设计要求。

（1）塔柱施工测量：
塔柱的平面位置，塔身倾斜度和高程，宜采用全站仪坐标法控制。

主要的仪器要指定专人进行操作，每次观测之前，电子仪器必须预热并对仪器状态进行检查，检查内容包括：电源的联接、电压、参数的设置、回光信号等指标是否达到要求。

测区内不应有高频电磁场影响测线或其延长线上不应有永久性反光物件，应避免测线与高压线平行。

根据精度要求，地物状况，测边所用的时间、气象状态来确定采集气象元素模式。

对于输入气象元素自行改正的仪器，应将采集的气象元素的平均值输入仪器后进行测距。

塔柱的平面位置测量方法：将全站仪安置在强制对中的控制点上，输入测站点X，Y，Z坐标，后视另一控制点并输入方位角，然后前视塔柱模板每边的结构中点或其它特征点，得出此点的X，Y，Z初始坐标，与理论计算该断面点坐
标进行比较，调整模板到理论位置，并做出标志，以便作模板尺寸检查。

为减少日照对索塔变形的影响，索塔各部位和各构件的施工测量和施工放样，应根据多日温度观测记录，选择在不受日照影响和气温变化较小的日出前清晨时间，报请监理工程师批准后进行。

塔柱施工可采用劲性骨架等措施确保精确定位，以保证在测量、放样、立模、钢筋和管道定位的精度。

劲性骨架的设计必须经设计工程师认可。

主塔施工应按图纸规定或监理工程师指示在索塔埋设观测点，观测因混凝土收缩、弹性压缩、徐变、及周围温度对索塔变形的影响。

主塔施工中应经常测定并检查施工部位的位置和标高，作好测量记录并报监理工程师。

当索塔浇注到一定高度时，应按图纸要求采取稳定措施，以增强塔柱的抗风能力或遭到意外撞击时的稳定性。

对于塔身施工来说，因为浇筑时往往不是一次浇筑完，因此塔中心点会经常被混凝土掩盖，所以恢复塔中心点需要反复放样，保证主塔分段浇筑时段与段间不得有错台。

每一节段浇筑完毕，应在此段塔柱混凝土顶面对该节段的结构尺寸及轴线偏位进行竣工测量，并在混凝土面四边做出中点、混凝土面十字线标志及标高标志，可做下一节段模板调整的依据。

同时，必须对墩柱的垂直度、斜率进行观测，保持外表面的顺直，不允许出现折线。

塔身施工完毕后，对墩身结构尺寸作一次系统的竣工测量，分析竣工数据是否满足设计要求
（2）横梁施工测量
用垂准仪、经纬仪、全站仪投点等方法,将十字线点投到模板顶口,然后利用十字线点检查模板顶口尺寸,至合格为准。

底口模板平面尺寸可采用吊线铊投点, 或用垂准仪、全站仪等投点进行检查。

合格后设放横梁待浇混凝土顶面标高、横梁预拱度。

标高可采用水准仪悬挂钢尺法接高，全站仪三角高程加以复核的办法传递。

横梁施工完毕，同塔柱一样作一次系统的竣工测量。

（3）塔柱倾斜度、铅垂度的控制
塔柱倾斜度、垂直度的控制，不仅要求在每节塔柱的施工中，模板轴线、特征点和结构尺寸等定位要素按设计的要求进行严格的控制外,还要定期对塔柱顶面顺桥向和横桥向二个方向的变位值进行连续跟踪观测,以便掌握在自然条件下
塔柱纵横向偏移的变化规律,为下一工序提供参考,以便及时修正定位程序，将塔柱倾斜度、垂直度控制在允许的范围内。

观测塔柱倾斜度、铅垂度的方法主要有天顶基准法,投影法、弧度秒差法、全站仪坐标法等，相应使用的仪器为垂准仪、经纬仪和全站仪等。

观测点一般布设在塔柱顶纵横轴线侧壁上适当的位置，布设的位置可随塔柱的施工阶段作相应调整。

斜拉桥索导管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索导管的位置及其角度均应准确控制，锚板与索道管必须互相垂直，并符合图纸要求，施工时一定要根据设计图纸，结合人员、仪器配置，以及现场实际情况，制订出切实可行的高精度施测方案后，才可以进行具体的施工测量。

以下介绍斜拉桥索导管的定位原理及方法。

（1）建立三维坐标系
以桥轴线方向建立桥梁独立坐标系，桥独立坐标系采用塔墩中心为平面坐标系原点，顺桥向为x轴，横桥向为y轴，通过塔中心的铅垂方向作为三维坐标系的z轴。

（2）确定索道管特征线的空间直线方程
依据设计图纸给出的索道管参数，将斜拉索中心线分别向xoz面及yoz面投影，计算出投影后的截距及斜率，由此可归纳出斜拉索中心线（先不考悬链）的空间直线方程L0：
X0= X Z0+aZ0
Y0=Y Z0+aZ0 (1)
Z0为自变量，表示斜拉索中心线上某一点的高程，X0、Y0是与Z0相对应的点在三维坐标系中的X及y值，x Z0、Y Z0、a、b分别为斜拉索中心线投影到XOZ及YOZ面上的截距及斜率。

索道管与YOZ面相切的截面是椭圆形状，依据椭圆方程x′=a′cos′α,y′=b′sinα′、索道管的外管径及倾角关系，经坐标转换及一阶求导后可得出索道管与XOZ面相切后椭圆面最低点与最高点
的轨迹方程，即索道管特征线的空间直线方程:
L1：X 1=X Z1+aZ 1 Y 1=Y Z1+bZ 1 (2)
L2：X 2=X Z2+aZ 2 Y 2=Y Z2+bz 2 (3)
索道管的定位是按照先放样、后安装、再复测调整的程序进行的，采用方程L 1可在主塔劲性骨架上对索道管的空间位置进行放样，采用方程L 2可检查安装后的索道管是否满足精度要求。

（3）定位方法
实际放样过程中，受劲性骨架结构特性的局限，用高程作为自变量比较困难，一般采用X 为自变量来进行放样，此时索道管最低点轨迹方程L 1变为： Z 1=（X 1－X Z1）/a
y 1=Y z1+b Z 1 (4)
索道管的安装是搁置在劲性骨架上的，放样时在劲性骨架上选择略低于索道管位置的横桥向型钢（型钢一般低于索道管0~200mm ，必要时为满足放样条件在劲性骨架上的适当位置补焊），在型钢上用全站仪测出一点的的x 、y 、z 坐标，由实测的x 值代入方程（4）可求出相对应实测x 位置的理论Z 及y 值，由此可推出偏差值△z 及△y ：
△Z=Z 测-Z 理
△y = y 测- y 理
…………………………………………………（5）特征线棱镜
棱镜
(b)
B A
钢板
钢板索道管
棱镜
(a)
A 钢板索道管安装示意图
依据偏差值在型钢铅垂侧面贴焊一钢板（尺寸为500×200×8），钢板顶面
距型钢顶面的距离即为△z，△y值可在钢板顶上用小钢尺反量，并作好标记，置镜于标记处，复测这点坐标再代入（4）式，计算Z、Y值是否满足放样要求，若不满足用逐渐趋近的方法，直到达到要求为止。

安装前，在索道管的外管壁上用墨线弹出索道管的特征线，依据已放样出的搁置点坐标计算出与搁置点相对应的点在索道管特征线上距锚垫板的尺寸，用小钢尺从锚垫板处沿特征线量取尺寸并做好标记。

安装时一定要做到索道管外壁特征线段上的标识与搁置点准确对位，才能保证安装精度。

安装完毕后，用全站仪复查特征线上任意两点（尽可能靠近两端）的三维坐标，代入方程验算索道管定位精度是否满足设计要求，若不满足，分析原因，适当调整，直到达到要求为止。

（4）垂度的影响
由于索自重的影响，所以安装索道管时，必须考虑垂度的改正值，垂度的具体计算公式如下：
垂度示意图
f(x)=-q(x)(L-x)/2H.cosα (6)
L为索在水平面上的投影长
x为索上任一点在水平面上的投影距主梁锚固点的距离
q为索的单位重
H为设计张拉力在水平方向上的分力
α为斜柱索两端点连线的倾角
安装时先计算出由垂曲值f(x)引起特征线管口出口处三维坐标的改正值，特征线上其它位置的改正值按管长比例进行内插。

1.5质量安全保证措施
（1）在总工程师的领导下，制定该项目的施工测量方案，并对参与该项目施工的测量工作人员进行技术交底，明确该项目的施工测量任务。

（2）测量工程师负责该项目的具体施工测量，根据制定的施工测量方案进行施工，及时解决施工中出现的问题。

（3）对施工测量的仪器必须进行检校工作，对不合格的仪器必须严禁使用，并在施工过程中注意仪器的保养及定期的检查，发现问题及时向总工程师报告。

（4）做好对图纸的审查工作，严格复核图纸有关数据。

熟悉图纸，弄清各结构物位置、尺寸，把握设计意图。

（5）参与施工测量人员必须熟练掌握所使用到的仪器的性能、使用方法。

（6）对施工测量的数据必须有两个或两个以上的技术人员相互计算并复核，复核无误后方可进行施工放样。

（7）做好水上作业、高空作业、多层作业的施工测量安全防范工作。

保证在施工测量过程中人员及仪器的安全。