郁江双线特大桥钻孔桩承台及钢围堰施工测量方案.docx
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郁江双线特大桥钻孔桩承台及钢围堰施工测量方案
郁江双线特大桥钻孔桩、钢围堰及承台施工测量方案
一、概述
南广铁路郁江双线特大桥位于西江航运干线贵港至桂平河段上，下游距桂平航运枢纽11.5km，上游距贵港航运枢纽约98km，处于桂平航运枢纽的库区范围内，水深条件良好，平均水深10m左右，桥位处河面宽400m。
桥型为双塔双索面斜拉桥，主跨228米，主桥281#--286#墩为主墩，其中283#、284#墩为水中主塔墩，其主塔高103.5米,主桥共84根钻孔桩,283#、284#墩各20根钻孔桩，孔径为2.50米;281#、282#、285#、286#墩各11根钻孔桩，孔径为1.50米。
主桥长494.4米,左、右线中心间距4.60米。
桥梁设计时速200公里/小时。
283#、284#主墩索塔承台是实体钢筋混凝土矩形形构造，采用钢围堰施工工艺。
根据设计及现场情况，钢围堰加工决定采用工厂内分片制作、水上平台上拼装、大型起重船整体安装的工艺。
二、施工测量主要应用标准
在施工期间，施工测量主要应用国家、铁道部颁布的标准如下：
2．1《工程测量规范》（GB50026-93）。
2．2《新建铁路工程测量规范》（TB10101－99）
2．3《国家三、四等水准测量规范》（GB12897-91）。
2．4《测距三角高程测量规范》。
2．5《郁江双线特大桥施工图设计》（第一至四册，2009年5月）
三、施工测量坐标系统
本工程施工测量坐标系统运用如下：
1、平面控制网坐标系统
设计院提供的工程独立坐标系统，参考椭球参数采用1954北京坐标系椭球参数。
2、高程系统
采用1985国家高程系统
3、施工坐标系统
郁江桥大致呈东西走向，设计院提供的控制点是大地测量坐标系，由于郁江桥是直线桥，为了施工放样方便、直观，沿桥轴线方向建立郁江桥的施工局部坐标系。
（1）施工坐标系的建立
以郁江桥梁中心线为X轴，且以东西方向，即里程增大方向为X轴的正方向，垂直与桥梁中心线的南北方向为Y轴，且以上游方向（南方向）为Y轴的正方向，建立桥梁施工坐标系，其坐标原点为郁江桥的起点DK106+290.1,即以起点的里程作为起点的X坐标,实际应用时为方便输入数据,起点的X坐标用290.1,起点的Y坐标为0,但为了避免桥梁中心线里程增大方向的左侧出现负值,将起点的Y坐标加了200,即将X轴左移了200米,这样在该桥梁施工的范围内Y坐标不出现负值.
图中XOY坐标系为大地测量坐标系，X′O′Y′坐标系为桥梁施工坐标系，
为两坐标系纵轴之间的夹角。
（2）施工坐标系与大地测量坐标系的相互转换
两者的转换是以郁江桥中心线的起点DK106+290.1和终点DK106+783.9在大地测量坐标系和桥梁施工坐标系的两套坐标求得的.具体坐标见下表:
桥梁中心线起点和终点两套坐标表
点号
大地测量坐标系坐标（m）
桥梁施工坐标系坐标（m）
X
Y
A
B
DK106+290.1
2576630.040
529471.045
290.100
200.000
DK106+783.9
2576789.411
529938.419
783.900
200.000
由坐标转换公式可得：
①、
=
+
式中X
、Y
是桥梁中心线起点DK106+290.1在测量坐标系的坐标,
是桥梁中心线的坐标方位角,由设计院提供曲线要素算得,是71°10′15.64″.
转换后的控制点的桥梁施工坐标见下表：
点号
大地测量坐标系坐标（m）
桥梁施工坐标系坐标（m）
X
Y
X
Y
J001
2576763.230
529465.954
328.2678
72.2944
J002
2576438.110
529587.605
338.4780
419.2782
K22
2576933.893
530268.330
1142.7861
169.7268
CPII127
2576608.542
529957.646
743.7227
377.3954
即在施工放样中我们用的是控制点的施工坐标。
若需要某点的测量坐标，又可由其施工坐标转换成大地测量坐标。
其坐标转换公式为：
②、
=
+
式中的X
、Y
、
与上式中的一样。
（3）施工坐标系的应用
建立桥梁施工坐标系是为了施工测量放样和上报测量资料时可以直观地看出其偏差值。
即与桥梁中心线平行的任何直线上点的X坐标即是与桥梁中心线对应点的里程，Y坐标就是与中心线的偏距。
四、控制网的复测
施工前对控制网进行平面和高程网的复测。
平面网和高程网均按三等网进行，平面用边角网观测，高程网考虑到提供的高程点分布在郁江两岸，且高差较大，采用的是全站仪三角高程对向观测方法，复测结果与交桩资料相差较小，具体见复测报告。
另为控制承台之上精度要求高的塔柱等部分，拟在两岸各建两个测量强制对中观测墩，以减少测量放样误差。
五、钢围堰平台支撑桩施工测量
1）平台支撑桩定位测量
平台桩用全站仪在两岸的控制点用坐标法定位，距离较远或视线受挡的地方可在A栈桥适当位置增设转点进行定位。
2）平台支撑桩竣工测量
平台钢管支撑桩施工完毕后，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，供处理桩头用。
之后直接测出桩在设计顶标高处实际坐标（可用自制十字架找出桩顶中心），编制沉桩竣工资料上报。
六、钻孔桩钢护筒施工测量
1）测量控制方法概述
在两岸建起的控制观测墩上用全站仪坐标法控制钢护筒的平面位置，在平台用事先传递的高程标记控制钢护筒的沉放高度。
2）放样移动式导向架安装线
用全站仪架设在岸边的一个观测墩上后视另一观测墩上的棱镜标志，用坐标法在平台放样出护筒导向架纵、横梁轴线，用红油漆标记，用以控制护筒导向架安装。
3）钢护筒平面位置精确定位和垂直度控制
待导向架安装好后，用全站仪用坐标法在护筒导向架下层限位架上放样出过护筒理论中心且平行和垂直桥轴线的十字线，并用红油漆标记，以此为依据控制下层限位导向滑轮，这样下层限位架处的护筒中心位置已准确定出。
护筒吊起进入龙口后，用两台全站仪在两个对应轴线方向调整垂直度，垂直度调好后，用导向架上龙口的限位千斤顶将护筒固定好。
这样钢护筒的平面位置和垂直度已得到准确控制。
在钢护筒下沉过程中，两台仪器全程进行监控钢护筒的垂直度。
若仪器直接架在加密的控制点上由于挡视或其它原因不能放样出下层限位架上过护筒理论中心且平行和垂直桥轴线的十字线，则可在下层主梁上事先准备好的测量平台上增设转点，再进行测量放样。
4）高程控制
在导向架安装好后，用水准仪后视平台上加密的高程控制点，在导向架上放样出钢护筒顶高程，并用油漆作上标记，作为钢护筒沉放高程控制的标准。
5）钢护筒竣工测量
待钢护筒下沉完毕后，解除所有约束，使钢护筒呈自由状态。
护筒中心偏位可用全站仪直接测出顶口上大致呈均匀分布的三个点的坐标，计算出钢护筒的实际中心位置；也可自制一个与钢护筒直径相同的十字架，直接测量十字架的中心坐标就是钢护筒的实际中心坐标，与设计坐标相比较可得出偏位（亦可用全站仪放出过理论中心的纵横轴线，用油漆标记，用弦线和钢尺量出钢护筒顶口偏位）。
钢护筒的垂直度用全站仪竖丝法测出垂直度，护筒顶高程直接由起始平台上加密的高程控制点用普通水准的方法实测出钢护筒顶高程。
七、钻机定位测量
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钻头钢丝绳中心实际位置，使其偏差符合要求。
并用水准仪测量钻机四角高差，四角高差不能大于5mm。
八、钻孔桩施工测量
在观测墩上用全站仪在桩位放出通过护筒中心的四个控制点，用棉线通过护筒的直径方向交叉定出桩孔中心，冲击钻机就位后，要求底座水平、稳固。
钻头在悬吊状态下，起吊天轮中心、钻头中心与孔位中心在同一轴线上，其最大偏差控制在2cm以内。
为控制钻孔的垂直度，须常测吊锤钢丝绳的位置，如超过标准，必须及时调整至合格后方可继续向下钻进。
钻孔深度由护筒顶的标高控制。
九、钢围堰的结构形式及各参数
283#、284#墩钢围堰采用双壁防撞钢结构圆端形构造，外型尺寸为长40.6m、宽27.4m，内口尺寸比承台的平面外形尺寸大10cm，钢围堰壁壁厚1.2米,围堰总高23.2m。
围堰作为承台施工时的挡水和模板结构，钢围堰侧壁由钢板和型钢焊接组成.
钢围堰的顶口高程为+34.36m，底口高程为11.16m，承台底面高程为14.66m，封底砼厚度3m，承台顶高程为19.66m，承台砼厚5m，钻孔桩桩底南宁岸高程为-7.84m，广州岸为-15.84m.
十、钢围堰及承台施工测量工艺简介
围堰加工采用专业钢结构厂制造单元，工地分节段运输至墩位，底节12块根据围堰拼装顺序测量放样出围堰底节侧板的轮廓线和平面尺寸控制点的位置进行组拼，其组拼顺序见图一。
围堰底节拼装好后，接高钻孔桩钢护筒，安装吊挂系统，对底节围堰进行下放，然后在水上接高至围堰顶节，利用承台外围的8根定位桩上的导向装置和在围堰顶面的桥梁中心线和墩中心线方向布设的六个控制点Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6实现围堰整体的精确下沉，围堰底下沉到设计标高11.16米后，浇筑井壁底部8.2m高混凝土，然后浇注3.0m高封底混凝土.
图一
控制网复测及相关内业计算
其测量工艺流程如下:
8根外围定位桩的平面位置放样
钢围堰分块拼装定位测量放样
钢围堰整体精确定位下沉
钢围堰竣工测量
钢围堰封底砼测量
钻孔桩竣工验收
承台放样
承台竣工测量
十一、钢围堰及承台的主要技术要求
为了将承台平面位置控制在规范允许范围内，制作的钢套箱内口尺寸比承台平面尺寸大10cm，钢围堰并作为承台施工的外模板。
根据规范的要求，承台施工需达到的主要技术要求为：
承台轴线允许偏差±15mm，承台顶面高程允许偏差±20mm，断面尺寸偏差不超过±30mm。
十二、钢围堰测量控制细则
根据钢围堰、承台施工工艺过程及技术要求，结合实际情况，测量施工控制如下：
（1）内业计算
加密控制网复测资料，计算钢套箱、承台各特征点及其他有关测量数据，由两人进行对算复核，报监理审批。
（2）钢围堰的平面控制：
根据钢围堰设计图纸，在围堰上共设置了8个定位装置，定位装置与护筒有一定的空隙，既有利于钢围堰的沉放，又能控制围堰的平面偏位。
（3）钢围堰定位测量
定位时用架设在观测墩上的全站仪（视现场通视条件而定），采用坐标法测量钢围堰顶口的Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6六个特征点（见图二），并与理论值比较，如偏差较大，用定位装置进行调整，直至钢围堰顶口偏位符合要求。
图二
钢围堰垂直度及底节刃脚偏位测量：
在进行钢围堰顶口定位的同时，亦进行垂直度和刃脚偏位测量。
可采用吊垂球或2m长的专用靠尺测量钢围堰顶口Q1～Q6六个点相对应的倾斜度，根据顶口六个点处的倾斜度和围堰高度，计算出围堰底节刃脚偏位,或用水准仪测出顶口Q1与Q2，Q3与Q4及Q5和Q6的高差和围堰的水平尺寸计算出围堰的倾斜度。
围堰垂直度和倾斜度符合要求后，固定钢围堰。
（4）钢围堰竣工测量
钢围堰固定后，进行竣工测量，将全站仪架设在观测墩上，采用三维坐标法测量围堰顶口的四个特征点的坐标。
并用吊垂球或2m长的专用靠尺或高差法测量钢围堰的倾斜度并上报相应资料。
（5）封底砼测量
封底混凝土施工是钢套箱施工的关键工序，封底混凝土施工成败直接影响到后续承台施工。
两主墩钢围堰封底混凝土厚度3m，浇注成型后的顶面标高为14.66m.
封底砼顶面高程的控制：
用水准仪事先在钢围堰上及钢护筒上相应的地方测设一定数量的高程控制点，根据这些点用测绳测量封底砼顶面高程，封底砼浇筑完毕，待围堰内的水抽出后，架设水准仪测量封底砼顶面高程，对不符合高程要求的进行凿除清理。
十三、钻孔桩的竣工测量
钢围堰封底砼浇注完毕，在护筒上用水准仪把桩顶的理论高程放样上去，并做标记，根据此标记破开钢护筒，把超出设计桩顶高程部分进行凿除。
在观测墩上或平台的转点上架设仪器测出每个钢护筒顶面实际中心坐标,根据钢护筒顶面到桩头顶面的高度和钢护筒的实际倾斜度推算出每根桩头中心的实际坐标,计算偏位,作为钻孔桩资料上报。
用全站仪采用单向三角高程法将高程引到围堰底相应位置上,作为后视点,再用水准仪验收桩顶高程。
并将资料整理上报。
十四、承台测量
a）放样
钢围堰作为承台的模板，在钢围堰顶口放出塔座中心纵横轴线，通过吊垂球，放出承台底口设计中心纵横轴线，供绑扎钢筋用。
承台高程控制：
在钢围堰内壁上将承台顶、底口的高程，用水准仪放样上去，并用油漆作标记。
b）竣工测量
砼浇注完毕后，架设全站仪于控制点上进行测量，测出各特征点的实际三维坐标，整理资料进行上报。
在承台浇注砼前在承台上游、下游、东、西轴线上相应位置预埋4个铜头观测点并测设高程及平面坐标，可作为以后的变形观测点，在承台砼凝固后放出塔座轴横纵线点，作好标记。
十五、仪器设备及现有人员
名称
型号
数量
状况
备注
全站仪
NIKON-DTM350、SOKKIA-SET1X
NTS-312R
3
良好
水准仪
DSZ2（配铟钢尺）
1
良好
编号
姓名
职称
职务
备注
1
刘国寿
高级工程师
技术顾问
2
喻建武
工程师
主任
3
王世均
高级工
测量员
现场技术、资料管理员
4
魏征
中级工
测量员
现场技术、资料仪器管理员
5
冯新杰
中级工
测量员
6
李琪
中级工
测量员
7
郭浩
中级工
测量员
仪器管理员
。
十六、安全保证措施
安全责任重于泰山，在测量过程中，坚决自始至终坚持“安全第一，预防为主，科学管理，狠抓落实”的安全工作方针，并从思想上、组织上加强安全管理，制定并落实好安全预控措施，防患于未然。
（1）、严格执行项目部各项安全规定，严格执行穿好救生衣、戴好安全帽、不准现场穿拖鞋的规定。
（2）、在高空和水上测量的过程中，系好安全带，穿好救生衣，保证测量人员的安全。
（3）、测量过程中注意高空杂物坠落。
（4）、仪器观测时要有两人相互照应。
南广郁江双线特大桥第二桥梁作业队测量组
二零零九年七月二十二日
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