浅谈桥梁工程施工测量与控制

袁凯
内容摘要：桥梁工程施工测量遵循采用先整体后局部、高精度控制低精度、长方向（长边）控制短方向（短边）的原则。在施工的测量放样中，依照二次放样、三线到位、内外结合、主次分明、步步校核的工作程序，主要采用直角坐标法和全站仪极坐标法相结合的联合测量法来控制。
关键词：桥梁测量、极坐标、基准点、全站仪、水准仪、EDM三角高程
中图分类号： U445 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: the bridge construction measure of the first whole follow after local, high precision control accuracy, low long direction (long side) control short direction (short side) principle. In the measurement of construction lofting, in accordance with the second lofting, three lines in place, internal and external combination, with trenchant primary and secondary, at every step of the check working procedures, mainly USES the rectangular method and tachometer polar method of measuring method to control the joint.
Keywords: bridge measurement, polar, benchmark, tachometer, level, EDM trigonometric elevation

一、测量制度管理
严格执行项目部制定的《施工测量制度》，确保本工程测量人员的相对稳定，维持测量工作的持续性，制定各项奖惩制度，明确各级测量人员的职责范围，强调测量复核制度和技术交底制度。
工程全线测量工作，实行经理部、作业队二级分工负责制和复核制。在各级分工范围内的测量工作主要依靠自检复核。在各级分工衔接上采取互检复核，实行用户验收制。
经理部精测组配备足够的测量技术人员。在经理部总工和工程部部长的领导下开展工作。主要负责桥梁控制测量、工程各主要施工阶段的放样复核测量、竣工测量、管理及指导工程队测量组的工作等。
作业队测量组按工点多少配以1名或多名技术人员分工点负责日常施工测量，并相应配备多名测工，由技术主管负责督促和检查本队测量复核工作的实施。其主要任务是结构物施工过程中的中线、标高、结构尺寸的施工放样和检测工作。
二、桥梁测量与控制
（1）控制测量
高架桥、匝道桥必须布设控制网，以主控桥轴线精度、墩台施工精度。桥梁首级网采用边角网（大地四边形），可根据需要增设插入点或精密导线点，作为次级控制点。桥梁采用四等精密边角网，地面高程采用四等三角高程的控制精度。在边角网测量的同时，采用平、高同测方法同时测得各控制点的三角高程。
桥梁控制测量精度等级按测规有关规定**，具体见下表：
桥梁控制测量等级及相应精度
测量等级测角中误差(″) 桥轴线相对中误差最弱边相对中误差
三 1.8 1/75000 1/60000
四 2.5 1/50000 1/40000
五 4.0 1/30000 1/25000
①外业观测作业要求
外业观测按操作规程严格执行，做好测前、测中、测后三检查。
在成像清晰、气象条件稳定等有利观测时段进行外业工作，雨、雪、大风和气温超过40℃时不宜作业。方向观测测回间要重新整置仪器，开启全站仪三轴补偿功能。受地形、地貌等因素限制，桥梁控制测量中方向观测要注意旁折光的影响；高架桥三角高程测量时，应注意大气垂直折光影响，导线环角度闭合差、测角中误差、测距相对中误差、三角高程对向观测较差和导线环闭合差均应满足对应等级的限差要求。外业观测超限应及时补测或重测。
②内业计算
观测数据预处理
所测距离须经温度、气压改正和仪器加、乘常数改正。桥梁控制网中要将距离投影到墩顶平均高程面上。
③坐标系
采用自定义独立坐标系。选取一个设计院原夹直线上里程点作原点，其x轴指向为线路前进方向，其垂直方向为y方向。
④平差计算
利用间接平差方法进行严密平差计算。
（2）施工放样
①桩位定位：使用Gts701型全站仪，采用极坐标法进行桩位的定位放样，并用钢尺丈量桩位间的距离进行检核。
②承台定位：承台中心及平面位置采用全站仪极坐标法进行放样，并采用仪器置于另一导线控制点进行测量复核；承台的高程放样采用DZS3-1型水准仪用几何水准方法进行放样，并采用全站仪三角高程的方法进行复核。
③墩位定位：使用全站仪采用极坐标法进行墩位的定位放样，并采用钢尺丈量墩位的间距和全站仪置于另一导线点进行测量复核；墩台高程放样采用全站仪三角高程的方法进行高程放样，并采用全站仪置于另一导线高程控制点用三角高程的方法进行复核。
④主梁施工测量：主梁施工时立模高程的控制要综合考虑结构自重、施工荷载、预应力张拉、砼收缩、徐变、施工温度、温差、日照、群桩基础的沉降等影响，合理地确定立模高程，各梁段满足设计高程要求。高程放样采用全站仪三角高程测量方法进行高程放样。梁的线形控制测量采用全站仪测定各线形控制点的三维坐标进行跟踪测量，实时予以修正。
三、桥梁的施工监测
由于特大（大）桥跨径较大，桥墩较高，在施工全过程中要进行施工监测。施工监测内容包括：桩基沉降观测、墩身变形观测和连续梁悬浇挠度监控。用桩基沉降和墩身变形观测资料对墩顶标高进行修正。连续梁悬浇挠度监控有利于控制梁的线形。
变形监测控制网分为两级，基准点网与工作基点网。基准点布设在变形体之外，即以上述四等边角平高同测控制网做为基准点网。工作基点布设在变形体上既方便观测又相对稳定的地方。以工作基点测定变形观测点的变形，再以基准点测定工作基点的变形，以便对观测点施加由于工作基点变形引起的改正。因此，工作基点网测定变形体的相对变形，而基准点网测定变形体的绝对变形。
通过变形监测获得大量的观测资料后，必须经过科学的整理分析，才能对变形体的变形作出正确的判断。一是对观测资料的检核与筛选、整理与整编。通过检核，确保资料无误的同时，还要对数据进行必要的筛选，以防止粗差干扰变形信息。在此基础上整编、编绘各种图表，以作进一步分析使用。二是对变形体的变形分析进行定性和定量的分析。定性分析是通过图解法找出变形的成因和变形的幅度与规律性；定量分析是确定变形与变形成因之间的统计关系，从而更好地为施工服务。
观测方法：在场区外或场区内受扰动影响小的地方钻观察井，埋设永久水准点，采用测微水准的方法进行观测，具体观测程序、操作由测绘院完成，并整理沉降观测成果，上报设计和有关单位。
①桩基沉降观测
在桥墩墩身施工时，在承台和墩身上埋设永久水准观测点。在承台上埋设的永久水准观测点使用精密水准仪采用几何水准测量方法观测；在墩身上埋设的永久水准观测点使用精密Gts701型全站仪采用EDM三角高程测量方法进行沉降观测。从而确定群桩沉降与荷载的关系，并做出沉降量与时间的关系曲线和沉降量与桩顶轴力的关系曲线。
采用精密水准测量的方法能主控桩基沉降观测的精度要求，而采用三角高程测量方法进行沉降观测则必须提高EDM三角高程的精度，其关键在于需要采取措施如何减弱大气垂直折光影响以及提高垂直角测量精度。为了减弱折光影响，可采用对向同步观测法及中间法。中间法又称三角水准测量，按下式计算两点间高差：
hap=（d2×sinα2- d1×sinα1）+（1-K）/2R×（D22-D12）+（v1-v2）
式中，（1-K）/2R为地球曲率及大气折光引起的球气差系数。其中K为大气垂直折光系数（一般取0.13或0.14），R为地球曲率半径。
从式中可见，中间法不仅能有效消弱折光对成果的影响，而且不必量取仪器高。当使用铝合金对中杆对中时，也无需量取棱镜中心点高度，这都有利于提高精度及减少工作量。
为了提高垂直角测量精度，我们采用精密Gts701全站仪施测，增加垂直角测量的测回数到3个测回。
②墩台变形观测
在墩台施工时和施工后，观测墩台在自重、荷载作用下徐变引起的墩台变形，以及墩台在日照、温度影响下墩台中心轨迹的观测。墩台的沉降变形同上，采用全站仪三角高程测定，做出沉降量与时间的关系曲线和沉降量与桩顶轴力的关系曲线；用全站仪极坐标法或自由设站法精确测定墩台中心变位，并做出墩台中心与时间（温度）的关系曲线。
③现浇桥梁挠度监控
同样，采用全站仪三角高程测量方法测定桥梁特定点处的高程值，从而监测桥梁现浇时挠度的变化，做到对箱梁浇筑过程挠度的实时监控。
在对箱梁挠度进行实时监控的措施时，立模标高亦应综合考虑下列因素的影响：各梁段自重及二期恒载产生的挠度、各阶段预应力产生的挠度、混凝土收缩及徐变引起的挠度、支架产生的弹性和非弹性挠度、日温差产生的挠度。
参考文献
1.2007.中国有色金属工业协会.工程测量规范（GB50026－2007）.北京:中国计划出版社