河源市万绿湖大道粤赣高速跨线桥工程实例.docx
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河源市万绿湖大道粤赣高速跨线桥工程实例
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二○一○年 十二 月
第一章绪论…………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………1
1.2课题研究的目的和意义……………………………………………1
第二章施工测量……………………………………………………………2
2.1施工测量概述………………………………………………………2
2.2测设的基本工作……………………………………………………3
2.3测设平面点位的方法………………………………………………3
第三章桥梁工程施工测量…………………………………………………4
3.1概述…………………………………………………………………4
3.2桥位控制测量………………………………………………………4
3.3桥梁墩台中心与纵、横轴线的测设………………………………5
3.4高架跨线桥梁施工测量……………………………………………9
第四章桥梁施工控制网的布设……………………………………………14
4.1引言…………………………………………………………………14
4.2桥梁施工控制网的概述……………………………………………14
4.3桥梁施工控制网的建立……………………………………………15
4.4桥梁施工控制网的布设……………………………………………18
第五章桥梁施工控制网精度分析探讨……………………………………22
5.1测量误差的基本知识……………………………………………22
5.2评定观测值精度的标准…………………………………………23
5.3精度确定的方法…………………………………………………23
5.4精度估算…………………………………………………………23
5.5箱梁预制节段形态控制精度分析………………………………24
结束语……………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………29
第一章绪论
1.1概述
随着经济的不断发展，我国桥梁建设事业已进入了快速发展阶段，大型桥梁不断现。
预应力混凝土桥梁结构体系具有变形小、结构刚度好、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护简单、抗震能力强等优点，得到了广泛的推广和应用。
大型桥梁建设是一个多学科交叉融合的系统工程，测量工程是其中重要的组成部分，从施工测量控制网的建立、观测与数据处理，到桥梁基础和上部结构的施工放样与检测，箱梁预制和拼装过程中的形态测控等，贯穿于桥梁整个建设过程。
大型桥梁结构和工艺复杂，对测量人员素质、测量仪器标准、测量方法和精度、数据处理与分析方法、梁段形态测控方法与措施等提出了很高的要求。
大型桥梁整个建设阶段的测量工作内容丰富，理论和技术含量高，是工程测量和精密工程测量领域一个重要的研究课题。
1.2课题研究的目的和意义
为确保桥墩位置的定位精度和桥梁架设的质量，需建立桥梁控制网为施工放样和检测提供基准。
建立桥梁施工控制网是桥梁建设重要的前期工作，控制网的精度直接关系到整个建桥工程的质量必须引起高度重视。
而为了保证建筑工程质量，则首先要保证施工控制网的精度。
随着GPS、全站式电子速测仪等测量仪器的普遍应用，建立控制网的手段有了很大改善，针对具体工程建设而言，应更多地考虑其特殊性，建立科学合理、经济实用的控制网，更好地为工程建设服务。
桥梁工程尤其大型桥梁工程是地方乃至困家的重要交通工程，在桥梁的整个建设过程中，包含大量的测量工作，对桥梁不同施工阶段的测控理论和技术进行研究，不仅具有理论意义，更具有实用价值。
第二章施工测量的基本工作
2.1施工测量概述
2.1.1施工测量的概念
建筑、道路、桥梁和管道等工程在施工阶段所进行的测量工作，称为施工测量，又称测设或放样。
2.1.2施工测量的主要内容
施工测量是施工的先导，贯穿于整个施工测量。
从场地平整、建（构）筑物定位、基础施工，到墙体施工、建（构）筑物构件安装等工序，都需要进行施工测量，才能使建（构）筑物各部分的尺寸、位置符合设计要求。
其主要内容有：
⑴建立施工控制网；
⑵依据设计图纸要求进行建（构）筑物的放样；
⑶每道施工工序完成后，通过测量检查各部位的实际平面位置及高程是否符合设计要求；
⑷对一些大型、高层或特殊建（构）筑物进行变形观测，作为鉴定工程质量和验证工程设计、施工是否合理的依据。
2.1.3施工测量的任务
根据施工需要将设计图纸上的建（构）筑物的平面位置和高程位置，按一定的精度和设计要求，用测量仪器测设在地面上，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序间的施工。
2.1.4施工测量的特点
⑴施工测量是直接为工程施工服务的，因此它必须与施工组织计划相协调；
⑵施工测量的精度主要取决于构造物的用途、结构形式、大小、性质和施工方法等因素。
⑶受施工干扰严重。
施工现场交通频繁，地面震动大，因此各种测量标志应埋设稳固，妥善保存维护，一旦被毁，应及时恢复，以便检查放样成果。
2.2测设的基本工作
任何构造物一般都由点、线、面所构成。
测设也称为放样，其实质就是将图纸上建筑物的一些轮廓点标定于实地上，为了标定这些特征点的空间位置，不外乎把已知的水平角度、水平距离和高程三个基本要素测设到实地上去，以便进行施工。
因此，施工测量的基本工作是距离放样、角度放样和高程放样。
2.3测设平面点位的方法
测设点的平面位置，就是根据已知控制点，在地面上标定出一些点的平面位置，使这些点的坐标为给定的设计坐标。
测设点位平面位置的方法，可根据控制点分布情况、地形及现场条件等，选用直角坐标法、极坐标法、角度交会法、距离交会法和方向交会法等几种。
放样时，应根据控制网的形式、控制点的分布情况、地形条件及放样精度，合理选用适当的测设方法。
第三章桥梁工程施工测量
3.1概述
桥梁建筑物依据其跨度、桥型、建筑材料以及河道情况的不同，施工方法与精度要求也随之各异。
桥梁施工测量的任务，是根据桥梁设计的要求和施工详图，遵循总整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。
将桥梁构造物的平面和高程位置在实地放样出来，为不同的施工阶段及时提供准确的设计位置和尺寸并检查施工质量。
主要工作包括：
1桥梁施工控制测量；
2桥梁墩台中心定位；
3墩台施工放样；
4桥梁竣工测量及沉降位移观测。
3.2桥位控制测量
桥位控制测量，要根据实际情况合理布设控制网图形，保证施工时放样桥位轴线和墩台位置、方向等有足够的精度。
桥位平面控制网多为闭合导线网，在布设桥位控制网时，应综合考虑桥梁长度、结构形式、孔径大小、施工方法等因素对精度的要求，力求控制网图形简单，并有足够的强度。
桥位控制测量的目的，是为测量桥位地形、施工放样和变形观测提供具有足够精度的控制点。
一般，控制网图形可参照桥梁长度布设，当桥梁长度不足时，控制网图形为两个简单三角形或大地四边形；当桥梁长度超过时，控制网图形为双大地四边形或三角锁。
为保证控制网图形具有足够强度，控制网中的三角形应尽量布设成等边三角形，这在实际工作中很难做到，故一般要求三角形内角在之间。
点位之间应互相通视，避免选取在可能被洪水淹没或在桥台基础开挖范围之内，便于作业和保存。
为使图形和桥位轴线紧密联系起来，应在离桥台不远处的两岸桥轴线上各选一点，作为三角点。
为了将桥位轴线和路线平面、纵断面按照设计要求衔接起来，桥位控制网和路线控制桩必须进行联测。
如果是独立桥梁，没有敷设道路控制桩，只要国家或其他部门的三角点离控制网不远，也必须进行联测。
《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-91）规定，导线起、终点离国家大地点或其它部门不低于四等的大地点在30km以内时，都必须进行联测。
目的是为使导线点得到可靠的校检和减小误差。
桥位三角网主要技术要求见表3-1
桥位三角网主要技术要求
表3-1
桥位控制网包括平面控制和高程控制。
平面控制测量确定各控制点的平面位置，高程控制测量确定各控制点的垂直位置，只有具有空间三维坐标的控制网，方能对桥轴线，桥头引道及施工放样等起到全面的控制作用。
桥位控制网（点）的高程一般采用水准测量或三角高程测量。
首先将桥位点与已有水准点进行联测，桥位附近有国家水准点时，应与国家水准点联测。
其次是进行桥位实地水准测量，最后进行过河水准测量，将河流两岸各控制点的高程联系起来，以便有一个统一的高程系统。
如果条件允许，也可直接将控制网与已知水准点进行联测。
3.3桥梁墩台中心与纵、横轴线的测设
3.3.1桥梁工程施工测量的主要内容
⑴桥梁中心线和控制桩的测设，施工水准点的设置及观测；
⑵基础工程的桩基定位，承台基坑开挖边线的确定、轴线及高程控制桩的测设；
⑶墩、台中线控制桩测设：
⑷上部结构施工及安装工程的中线及高程测量；
⑸附属工程（挡墙、锥坡）施工放线；
⑹施工过程中检测及竣工验收测量。
3.3.2桥中线和控制桩的测设
如图4-4，首先根据桥位桩号，在道路中线上准确地钉出桥台和桥墩的中心桩①、②、③，并在河两岸定出桥位轴线控制桩F1、F2、F3、F4。
然后分别在①、②、③点设站，测设桥台和桥墩控制桩①1、①2、①3、…、③3、③4，每侧至少两个控制桩。
桥梁的总长和跨度可采用全站仪或测距仪往返测量，并取其平均值予以确定。
要求其往返较差△L与桥长L之比不大于1／5000，以保证桥梁上部结构能正确安装
图3-1桥中线和控制桩的测设
3.3.3墩、台中心的定位
对于桥墩、台平面位置的测设，要视桥梁形状和环境而定，如跨河桥梁和城市立交桥的施测方法就不可能一样。
墩、台中心的定位方法主要有直接丈量法、角度交会法和极坐标法。
⑴直接丈量法
按桥墩、台中心桩桩号，计算其间距。
依据控制桩依次直接测设出墩、台中心点位置。
在图4-5中，A、B、C为桥墩中心，M、N为桥轴线点，S1、S2、S3、S4分别为桥墩（台）间的设计距离或桥台中心与桥轴线控制点的间距。
用全站仪或测距仪自M（或N）点测设有关距离即可确定墩、台中心的实地位置，并用同向或往返测距两次进行比较。
随后，在各墩、台中心沿桥轴线和其垂线方向设置控制桩各一对，如A墩的G、H和E、F。
图3-2直接丈量法放样桥墩
⑵角度交会法
当墩柱位于水中，在没有测距仪不便直接丈量时，可利用控制网的控制点，用角度交会法测设各墩柱中心位置。
会定点时，一般使用J2级经纬仪分别设站A、D、B点测设水平角进行交会，如图4-6三方向交会示误三角形在桥轴线方向的距离C2C3，对于基础部分和墩顶分别不应大于2.5cm和1.5cm，符合要求时即可取C1在桥轴线上的垂足C作为桥墩中心。
在桥墩施工中，角度交会工作常重复进行，为迅速、准确、防止差错，可预先在对岸埋设交会方向觇标，即事先精确地测设αi、βi角，并在对岸相应的方向上设立固定觇标，然后再精密检测αi、βi角值，与设计值的较差一般在±5″以内即可。
当桥墩施工到水面以上时，则可将此方向觇标移至出水的桥墩上，以便应用。
图3-3角度交会法定位桥墩中心
⑶极坐标法
按设计给定的墩、台坐标（或计算的结果）与已测设的控制网控制点坐标，计算出测设所需的角度和距离，依次测设各墩、台中心位置。
如图4-7在控制点M或N安置仪器，测设βA、SA或βB、SB，可确定墩中心A和B的位置。
A和B位置确定后，可量测两墩间中心距SAB与设计值比较。
图3-4极坐标法定位桥墩中心
3.3.4墩台纵、横轴线的测设（桩基桩位的放线）
桥墩柱、桥台的基础多为群桩或排桩，测设出各墩、台中心位置后，还需测设出各个灌注桩（或预制桩的）桩位。
如图4-8所示，根据桩基位置在同一轴线的条件，使用控制网的控制桩将O点（墩、台中心）测设出；通过0点测设墩台轴线；根据桩基之间的设计间距，定出01、02、O3、04各点。
然后放出纵、横轴线控制桩。
图3-5桥墩轴线控制
也可依据桥梁控制网的控制桩，使用极坐标法（特别是弯桥桩基）直接依次测设出01、02、O3、4各点。
然后测出纵横轴线控制桩。
3.4高架跨线桥梁施工测量
3.4.1工程概况
河源市万绿湖大道粤赣高速公路跨线桥，是万绿湖大道建设工程中的控制性工程。
该桥于去年11月2日开工建设，桥梁全长289.06米，桥宽为32米和26米，总投资约2600万元。
桥梁下部结构主要为砼灌注桩基础，大桥上部结构采用墩柱及桩基础设计建设。
3.4.2桥梁施工测量
⑴下部结构的测设
本工程的桩基、承台、立柱、盖梁均采用坐标法测定。
为了确保下部结构的测设精度，尽量从控制点直接测设墩位，只要控制点能通视放样位置，尽量不设中间点，在放样时就减少了需要转点来测设桥墩位置的出现频率。
A、桩基放样
根据施工图计算桥墩上桩位的坐标，从控制点直接测设桩位坐标，并用钢尺复核每只桥墩中桩与桩的相对位置，再填写桩基轴线和桩位标志记录。
B、承台放样
根据施工图计算承台纵横轴线上某点坐标，一侧3点到4点，共计12点到16点。
在实际测设时，从控制点只使用其中4点（即一侧1点），以确保承台放样速度不受因基坑开挖大小，场地堆物等因素的影响，同样地也减少了利用转点测设承台要素的出现，测设完毕后用混凝土保护承台轴线桩。
C、立柱放样
根据承台轴线桩测设立柱纵横轴线。
如发现承台轴线桩被破坏或位移迹象，从控制点复测轴线桩。
立柱纵横轴线用红三角标注在已浇完毕的承台上。
D、盖梁放样
盖梁是控制跨径和桥面标高的重要项目，因此盖梁测设时要确保精度。
具体测设时可根据桥墩控制点坐标计算盖梁底板边框上4个角的设计坐标，然后从控制点直接测设4点位置，再用钢尺检查4点的相对距离并丈量跨径以确保梁位置。
⑵上部结构施工的测量
为保证粤赣高速跨线桥主桥上部结构的合拢精度，严格控制合拢误差在5cm之内，争取在2cm以内，以避免强迫合拢，特制定本方案。
作为测量控制则包括平面的位置及高程，而考虑到本桥的具体情况和特点，如控制网可靠度较高，故主要从高程的方面进行重点控制，而平面位置则按照正常放样和复核程序即可得到保证。
1、标高控制具体措施：
A、基准点的设置：
基准点分别设置在箱梁面板顶以及箱内人洞附近。
在施工0#1#块砼时预埋多个标高点，用Φ20钢筋将一端适当打磨即可，打磨端朝上，露出砼面2cm左右，设置多个是以防破坏，最终可只使用其中一个。
具体位置：
箱顶的设在0#块的横隔板或腹板上方，箱内的设在人洞正方向的轴线附近，可在1#块长度范围适当灵活布置。
B、基准点标高的引测：
因两侧的河堤各高程控制点进行了联测及平差，可直接从两侧各选择一个标高引测。
引测方式采用全站仪对向观测4测回及测相对高差两种方式，分别针对箱顶及箱内，可以达到四等水准的精度，以上方法可靠度和精度优于用水准仪吊尺测量在转点的方法。
引测到桥上后再用全站仪分别从47#、48#墩对向观测进行复核检查。
C、各阶段观测点的设置：
每个悬臂浇注箱梁段的前端顶面作为主梁标高控制点，测点分别布置每节段分别从两端进来10cm设置3个点，即每对箱梁节段设置6个点，横向则位于腹板上下水各出来30cm以及单箱中轴线上，其中中心线测点用于挂篮平面定位和监测箱梁断面顶板桥轴线，以避开挂篮的纵梁的影响，布置方式可采用浇砼前焊接固定在钢筋骨架上或是在砼初凝后插入砼，可采用与基准点类似的钢筋头，测点布好后用油漆作出明显标识。
D、测量仪器的选用：
全站仪采用索佳SET210，2秒级精度；水准仪采用苏一光DSZ2。
E、观测方式、设备及标准：
①在每节段浇砼后第2天早上，及张拉后的第2天早上分别进行2次观测，具体时间为早上6点~9点，应避开吊物的影响。
因为距离较短，施测等级定为三等水准，采用DSZ2水准仪施测。
为缩短测量的时间，以减少温度对结果的影响，水准尺采用铝合金尺；
②在每个梁段施工过程中，测试挂篮迁移、砼浇注完成以及预应力张拉后的主梁标高；
③在合拢前对全部梁段进行联测，确保合拢精度；
④施工中对梁体一定频率的平面位置观测。
F、数据整理：
现场按照:
设计标高+理论预拱值+挂篮挠度+温度改正,作为立模标高。
表4-2是各节段浇筑时的主纵桁前端挠度值
表3-2
块号
挂篮前端挠度（mm）
块号
挂篮前端挠度（mm）
2
16.4
8
15.5
3
15.9
9
16.6
4
15.4
10
15.9
5
17.3
11
15.6
6
16.7
12
15.4
7
16.0
第四章桥梁施工控制网的布设
4.1引言
大型桥梁施工控制网建立的主要目的是为桥梁各部位的施工放样以及桥梁施工完成后的运营监测提供平面和高程基准，因此桥梁施工控制网的布设质量如何将直接影响到工程的总体质量。
要确保工程施工的高质量，就必须结合工程特点和工程设计要求，对施工控制网的布设方案进行充分的研究。
首先，必须明确在目前的经济、技术条件下采用何种建网方法才更经济、更有效地建立大型桥梁施工控制网；其次，建网方式选定后，针对这种建网方法究竟考虑哪些因素，才能设计出科学合理的搞精度控制网。
4.2桥梁施工控制网的概述
桥梁施工控制网主要用于确定桥轴线的长度，并据此放样桥墩、桥台和上部跨越结构。
桥轴线长度是指桥梁纵轴在两岸距桥台最近的两个控制桩间的距离。
它是设计墩、台位置及跨越结构长度的依据，因此，准确确定桥轴线长度是十分重要的。
桥梁施工控制网的精度必须以此为依据，在布设桥梁控制网时也应将桥轴线两端控制桩包括于控制网中。
4.2.1桥梁控制网的布设
桥梁控制网多采用较为简单的三角网、边角网或混合网，也可布设成电磁波测距导线，或用GPS定位技术建立桥梁控制网。
图4-1为三角网、边角网的基本图形，图中AB为桥轴线，图4-1（a）为双三角锁。
图4-1（b）为大地四边形，它图形简单，强度较低，适用于桥轴线较短，需要在水中交会桥墩桥台位置的中小型桥梁。
图4-1（c）为双大地四边形，它图形条件好，强度高；控制点多，可以方便地从各个方向放样桥墩桥台，以提高放样精度。
图4-1桥梁控制网网形
图4-2及图4-3分别为用电磁波测距导线和GPS定位方法建立桥梁施工控制网的情形。
布网时，各控制点应相互通视。
点位要选在易于保存处，桥轴线点A、B应与桥台相距较近。
为减少精度损失，应尽量采用一级布网，一般不作二级加密。
图4-2电磁波测距导线桥梁控制网
图4-3GPS桥梁控制网
4.2.2桥梁控制网的精度要求
桥梁控制网的精度要求，需根据桥长、墩距和桥梁结构要求等情况，参照表4-1的要求进行。
桥梁控制网精度要求
表4-1
桥轴长桥型
控制网等级
轴线长相对中误差
起始边边长
相对中误差
最弱边边长
相对中误差
测回数
测角中误差
三角形
闭合差
>5000m
特大桥
二等三角
1/120000
1／250000
1／120000
J1：
12
±1.0″
±3.5″
2000～5000m
特大桥
三等三角
三等导线
1／70000
1／150000
1／70000
J1：
6
J2：
9
±1.8″
±7.0″
1000～2000m
特大桥
四等三角
四等导线
1／40000
l／100000
1／40000
J1：
4
J2：
6
±2.5″
±9.0″
500～1000m
特大桥
一级小三
角、导线
1／20000
1／40000
1／20000
J2：
3
J6：
4
±5.0″
±15.0″
200～500m
大中桥
二级小三
角、导线
1／10000
1／20000
1／10000
J2：
1
J6：
3
±10.0″
±30.0″
<200m
小型桥
三级导线
1／5000
导线闭合差
1／2000
J6：
2
±20.0″
4.2.3施工高程控制测量
施工高程控制测量的任务是建立施工高程控制网，主要是水准网形式，通常采用三、四等水准测量。
对于大型厂矿、桥长大于500m的桥梁，一般用三等水准，中小型厂矿、桥长小于500m的桥梁可用四等水准。
桥梁和水利枢纽的高程控制网，为了防洪和航运的水文验算需要，必须使用国家高程系统或河流流域高程系统。
一般桥长在200m以上时，每岸至少设2个水准点；桥长在200m以下时每岸至少1个；小桥可只设1个。
布设水准点可由国家水准点引入，经复测后使用。
其施测精度一般采用四等水准测量精度。
4.3桥梁施工控制网的建立
4.3.1概述
在桥梁施工时，需精确地测设桥墩、桥台的位置和跨越结构的各个部分，同时在施工过程中，随时检查施工质量。
因此在布设桥梁施工控制网时，必须根据实际情况进行分析，布设科学合理的施工控制网，使平面和高程精度都满足设计要求，保证施工顺利进行。
4.3.2桥梁施工的平面控制
1.一般方法
桥梁施工的主要任务之一就是正确测设出桥墩、桥台的位置，而桥轴线长度又是设计与测设墩、台位置的依据，因此，保证桥轴线测量的必要精度，有着极为重要的意义。
施工阶段测定桥轴线的长度，其精度要求比勘测阶段高，相应的测量方法也有差异。
通常采用的方法有：
全站仪法、三角网法、边角网法、丈量法等。
随着测量仪器的发展，全站仪法、边角网法已经成为主要的方法。
在桥梁边角网中，不一定观测所有的角度（或方向）及边长。
可以在测角网的基础上按需要加测若干条边长；或者在测边网的基础上加测若干个角度（或方向）。
为了充分发挥测角有利于控制方向（或角度）误差即横向误差；测边有利于控制尺度误差即纵向误差的优点，大多数桥梁控制网都宜采用边角网法进行平面控制。
2.特殊要求
施工时，由于考虑不周或其他原因，控制点位不能满足测设要求，而不得不对控制网进行加密的情况，在桥梁工程建设中也时有发生。
因此，在桥梁控制网布网时，除了考虑有利的网形以及一般工程控制网的基本要求以外，还需注意以下几点：
（1）为了使控制网与桥轴线联系起来，应在河流两岸的桥轴线上各设立一个控制点，即将桥轴线作为控制网的一条边，控制点与桥台设计位置不应太远，以方便桥墩台的测设及保证两桥墩台间距离的精度要求。
同时，测设桥墩台时，尽量在桥轴线上的控制点上安置仪器进行测量，以减少垂直予桥轴线方向的误差。
（2）桥梁三角网的边长与河宽有关，一般在0。
5—1．5倍河宽范围内变动。
由于三角网边长较短，一般直接丈量三角网的边长作为基线。
为了提高三角网韵精度，使其有较多的检核条件，通常丈量两条基线，两岸各设一条。
如因地形限制也可将两条基线布设在同一岸上，基线长度一般约等于两桥台间距离（或河宽）的0．7倍。
另外，当地形条件许可时，应使基线长度为基线尺长的整数倍，这样可以避免用短尺丈量余长。
此外，宜在基线上多设几个节点，埋设标石，便于交会近岸桥墩。
以上为用因瓦基线尺丈量基线的情况。
如果采用电子全站仪测量，
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