资源描述
*斜拉桥索塔施工测量方案目 录8.6索塔测量方案18.6.1工程概况18.6.2编制依据28.6.3索塔施工测量精度要求28.6.4三维极坐标放样精度分析38.6.5斜拉桥施工专用控制网98.6.6索塔施工放样188.6.7变形监测328.6.8参考资料34123456788.18.28.38.48.58.6 索塔测量方案8.6.1 工程概况本合同段为宁波市绕城高速公路东段第*合同，起讫桩号K26+648K28+126，路线全长1.478km。合同段内设*特大桥和*侧高架桥，其中*特大桥为（54+166+468+166+54m）跨径钢混叠合梁斜拉桥。索塔为双菱形联体形式，索塔承台以上高度为141.5m，左右幅塔柱在下横梁处连为一体。索塔由塔座、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱等组成。内塔肢在下横梁处合并为一体。内外塔肢在上横梁以上连为一体。顺桥向塔柱宽度由塔顶7.0m直线变化到塔底10.0m。横桥向塔顶宽9.0m，上塔柱除左右幅两塔联结及上部二柱交会处，余均各宽4.0m。下塔柱横向宽度由4.0m直线变化至塔底的6.0m。塔柱采用箱形断面，塔柱外侧断面的四个角点处设置0.31.0m（横向纵向）的倒角，下塔柱横桥向壁厚为1.0m，上塔柱横桥向壁厚为0.8 m，顺桥向壁厚由1.2m直线变化至1.4m。图1-1 塔柱立体示意图8.6.2 编制依据1、宁波绕城施工技术专用条款、两阶段施工图设计及合同文件2、公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）3、公路勘测规范（JTG C10-2007）4、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）5、国家三角测量规范（GB/T 17942-2000）6、国家三、四等水准测量规范（GB 12898-91）7、三、四等导线测量规范（CH/T 2007-2001）8.6.3 索塔施工测量精度要求斜拉桥是超静定的结构体系，它的每个结点坐标位置的变化都会影响结构内力的分配。因此，斜拉桥的成桥线形是有严格要求的。为保证斜拉桥成桥线形符合设计与规范要求，必须从施工开始一直到成桥全过程进行工程控制，这就是：温度测量（影响结点坐标位置变化）和时间测量（影响混凝土收缩和徐变）的物理控制；结构各结点应力、应变测量的力学控制；以及结构各结点坐标位置测量的线形控制，在这三项控制中，斜拉桥工程控制的核心是线形控制。在斜拉桥施工中，有三种坐标位置的测定是关键的：一是塔柱塔顶中心与塔底中心连线的垂直度；二是斜拉索在塔身和主梁上穿孔的坐标位置（即塔柱、主梁缆索锚固管顶、底口中心的三维坐标）；三是主梁中跨合拢x、y、z三方向尺寸误差控制。 根据专用规范、通用规范和公路工程质量检验评定标准，索塔施工各测量项目相应精度要求见表3-1。表3-1 索塔施工测量各检定项目精度指标施工部位项 次检查项目规定值或允许偏差钻孔灌注桩1桩位偏位50mm2钻孔倾斜度1/2003钢筋骨架底面高程50mm承 台1轴线偏位15mm2顶面高程20mm3尺 寸30mm塔柱和主梁1桥轴线偏位10mm2塔柱倾斜度H/3000且30mm3断面尺寸偏差20mm4塔顶高程偏差10mm5斜拉索锚固点高程10mm6孔道位置10mm7斜拉索锚具轴线偏差5mm8主梁锚固点高程20mm9桥 长300mm,100mm10桥头高程衔接3mm8.6.4 三维极坐标放样精度分析目前国内已建成的大型斜拉桥施工测量控制所采用的主要方法有三维极坐标法和GPS定位两种。如润扬长江公路大桥北汊斜拉桥采用徕卡TCA2003三维极坐标放样，武汉长江二桥南汊桥、南京长江三桥、宁波招宝山大桥、李渡长江大桥、苏通长江大桥、广东虎门大桥、东海大桥等高塔斜拉桥均采用全站仪三维极坐标、GPS或者两者配合使用以进行塔柱及其预埋构件的测量定位，都取得了良好的效果。本桥拟采用全站仪三维极坐标法进行测量定位。8.6.4.1 三维极坐标放样的原理如图4-1所示，O为测站点，P为放样点。用全站仪测定P点与O点的斜距S，垂直角和水平角度，则P点相对O点坐标为： 图4-1 三维极坐标放样示意图根据误差传播定律，则相应的定位精度为： 公式（4.1）以上公式中，分别为仪器本身测量距离、垂直角度和水平角度的精度。令它们分别表示测量距离，水平方向和天顶距的误差对放样点坐标精度的不同影响，将它们代入公式（4.1），则有： 公式 （4.2）由公式（4.2）可以看出：放样点的位置精度主要取决于测量仪器本身的精度和放样图形元素S、，以下将对各数值进行分析。8.6.4.2 仪器本身的精度劲性骨架和模板定位采用TCA2003全站仪极坐标法测量定位，其测距标称精度1+1ppm，测角精度为0.5，TCA2003标称测距精度1mm+1ppm，竖直角测角精度1，理论计算得知最大误差为1.21.6mm。可知在观测墩与塔柱间距离测量理论上可优于2mm；测角精度以0.52计，前视300800m时TCA2003测距与测角匹配较好。控制点到塔柱中心的最远距离约400 m，控制网点位中误差为，对中误差1mm，目标点误差1mm，则全站仪坐标测量方法的最终误差为：。8.6.4.3 EDM三角高程精度标高测量的传统方法是直接用检定过的钢尺配合几何水准传递，即用与检定时质量相当的重物吊挂在钢尺上并用水准仪照准钢尺读数，便可直接得到垂直距离，进而可方便地求出不同截面的标高。采用此法时要注意对钢尺长度进行相应的改正：尺 长 改 正 数：ld=l-l0l0*l温 度 改 正 数：lt=t-t0*l垂 曲 改 正 数：l1=-Q224P2自重伸长改正数：l2=-R*l22E其中：l0为钢尺名义长度； l为钢尺实际长度； 为钢尺线膨胀系数； t0为检定时温度； Q为钢尺总重； P为检定时拉力； R为钢的比重； E为钢的弹性模量。 图4-2 三角高程单向观测示意图几何水准配合钢尺方法虽在一般情况下简单易行，但随着施工的进展塔高逐渐增大时，每次接高的高度很大，加之施工现场各种因素的干扰，如重物质量、高度受塔柱操作平台的影响实施过程中会遇到种种困难，劳动效率较低。对于标高这一关键性的技术数据，务必绝对可靠。因而有必要用不同的方法做出检核，EDM（Electromagnetic Distance Measurement）三角高程法就是较为理想的校核方法之一。 三角高程单向观测高差的计算公式：HAB=D*tanAB+iA-vB+1-k2R*D2 公式（4.3）根据误差传播定律mHAB2=D*(secAB)2*mAB2+（tanAB*mD)2+mi2+mv2+(1-kRD)2*mD2+D4*14R2*mk2 公式（4.4）对EDM单向观测而言，高差中误差含有五项来源，即m、mD、mi、mv、mk。下面就以上各个误差逐一分析。8.6.4.3.1 伪 和 m的影响mH=D*(sec)2*m 公式（4.5）对TCA2003，竖直角测角精度1，即m=1。不同的放样距离竖直角伪的大小也各不相同，由（4.5）式计算的高差中误差也不相同。伪 和 m对高差的影响数据见表4-1。表4-1 塔高150m时 伪 和 m对mH的影响D（m）250300400500伪 （）31.026.620.616.7m（）1.01.01.01.0mH（mm）1.61.82.22.68.6.4.3.2 伪 和 mD的影响mH=tan+1-kRD*mD 公式（4.6）TCA2003标称测距精度1+1ppm，k0.14，R=6371km。不同距离的影响如表4-2。表4-2 测距精度对高差的影响D（m）250300400500伪 （）31.026.620.616.7k0.140.140.140.14mHD（mm）0.80.60.50.48.6.4.3.3 mi、mv的影响采用强制对中观测墩进行观测，仪器和棱镜高的量取精度可达1mm。使用脚架或对中杆高度量取精度一般可以达到2mm 。8.6.4.3.4 mk的影响mH=D22R*mk 公式（4.7）k值因时因地而异，变化幅度较大，一般在0.070.32之间，经验值取为0.14。则mH值的大小为：表4-3 mk对mH值的影响D（m）250300400500k0.140.140.140.14mHk（mm）1.31.93.55.48.6.4.3.5 综合精度分析mHAB2=D*sec2*m2+tan+1-kRD2*mD2+mi2+mv2+D44R*mk2 公式（4.8）表4-4 综合精度估算D（m）250300400500mH（mm）1.61.82.22.6mHD（mm）0.80.60.50.4mi （mm）1.01.01.01.0mv （mm）1.01.01.01.0mHk（mm）1.31.93.55.4mH（mm）2.63.04.46.2由表4-4可知，随着距离的增大，mH值随之增大。在距离塔柱400m以内，EDM三角高程精度可以满足表3-1的要求。同时可以看出，mHk值随着距离的增加在各项误差中影响最大，如何最大限度的减小该项误差将显著提高三角高程的综合精度。下面就提高大气折光系数的精度预期作简要分析。在公式（4.3）中，令1-k2R=C，则该式可写成HAB=D*tanAB+iA-vB+C*D2 公式（4.9）对同一个测区来说，地球曲率半径R是一个常数，所以只要确定了C值，k值也就是唯一的。一， 根据已知两点的高差确定C值在已知两点之间用水准测量的方法准确测得两点的高差h，同时在两点间设站观测垂直角并按式（4.9）计算高差，如果取一个合理的C值那么计算所得的高差将与水准测量的高差相吻合，可以认为这个C值是正确的。二， 根据同时对向观测的垂直角度计算C值用水准测量的方法准确测得两点的高差h，采用EDM三角高程同时作对向观测，根据数据计算出的高差分别为hAB和hBA，由于是同时作对向观测，可以假定球气差系数CAB=CBA等于某一常数C0，则 h=hAB+C0D2 -h=hBA+C0D2 公式（4.10）由以上两式可得 C0=-hAB+hBA2D2 公式（4.11）确定C值时要注意，根据一两次的观测结果确定下来的折光系数是不可靠的，当然也就不能达到相应的精度指标。这就要求我们要通过多次观测取均值并计算其离散性，这样的数据才更具有说服力。除了正确测定大气折光系数k值外，仪器必须经过严格的检定以确定其测角和测距精度跟标称精度相符，在观测时要注意仪器轴系补偿功能开启；同时要设置固定观测墩以保证仪器和棱镜高的量取能够达到预期精度。8.6.5 斜拉桥施工专用控制网为保证主桥的施工质量，特别是保证高塔的结构尺寸、斜拉索预埋导管、斜拉索锚固点的准确空间位置及与主梁缆索锚固点的相对关系正确，结合本桥墩位布置情况，拟分别在甬江两岸塔柱墩的上、下游相互通视处，共设8个强制对中观测墩构成主桥控制网，北岸塔柱施工到一定程度后，可根据现场情况加埋强制对中观测墩，再从主桥控制网联测坐标。平面控制采用边角网的方式观测，采用严密间接平差法平差。高程控制在观测墩至两岸已知水准点间用普通水准测量的方法联测，过河部分采用跨河水准和EDM三角高程相互校核，最后进行统一的整体严密平差。8.6.5.1 控制网的精度8.6.5.1.1 水平控制网技术指标边角网观测时注意与观测墩附近的导线控制点联测。边角观测按国家三角测量规范（GB/T 17942-2000）中相当于三等精度规定要求进行。方向观测按三等测角测量要求进行，方向观测测角先验中误差0.5，平差采用验后方差定权。主要观测技术要求见表2-1。表5-1水平角方向观测法技术要求等 级方向观测法测回数两次照准读数差半测回归零差一测回2c较差同方向值各测回互差三角形最大闭合差三 等616967.0边长观测每条边往返各测1个时段，每个时段测3测回，测边先验中误差(1+110-610D)mm。表5-2测距作业技术要求三角网等级一测回读数次数测回数一测回读数较差限差mm各测回间较差限差mm往返测较差限差mm三等4往返各3a+b*D10-6*(a+b*D10-6)2*(a+b*D10-6)外业观测观测工作是在野外复杂条件下进行的，由于观测人员和仪器的局限性以及外界因素的影响，观测中会有误差。水平角观测误差主要来源于三个方面：一是观测过程中引起的人为误差；二是外界条件引起的误差；三是仪器误差。仪器误差又包含仪器本身的误差和操作过程中产生的误差。外界条件主要是指观测时大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素。它对测角精度的影响，主要表现在观测目标成像的质量，观测视线的弯曲，觇标或脚架的扭转等方面。仪器误差，如水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差、测微器行差、照准部及水平度盘偏心差、度盘和测微器分划误差等。当导线点上只有两个方向时，以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角，观测右角时仍以左角起始方向为准变换度盘位置，左右角分别取中数后，按左角中+右角中-360=计算闭合差值，对于四等导线不应超过5；当导线点上方向数多于两个时，采用方向观测法进行观测。为使观测结果达到一定的精度，需要找出误差的规律，研究和采取消除或减弱误差影响的措施，制定出观测操作中应注意的事项，以保证观测成果的精度。表5-3中列出水平角观测中由于外界条件所引起误差的产生原因、影响性质、消除或减弱措施。表5-3 水平角外业观测的主要误差项目产生原因影响性质消除或减弱措施外界条件引起的主要误差目标成像质量不佳 (1)地面对阳光热量的吸收和辐射，使大气产生对流，引起目标影像跳动；(2)大气中的水汽和尘埃使空气透明度不好，造成目标成像不够清晰对成果精度的影响呈偶然性(1)使视线有足够的高度；(2)选择有利的观测时间水平折光不同的地面对热量的吸收或辐射的能力不同，引起大气密度在水平方向上分布不均匀，视线通过时产生折射，使水平方向值产生误差 对某一方向或某一测站的方向值呈系统性影响 (1)选点时尽量避开容易形成水平折光的地形、地物；(2)选择有利的观测时间；(3)视线超越或远离障碍物一定的距离觇标内架或脚架扭转木标或脚架：各部件湿度的不同和变化引起不均匀涨缩钢标：各部件温度的不同产生不均衡的胀缩呈系统性影响(1)上、下半测回照准目标的次序相反；(2)缩短每测回观测时间；(3)温度或湿度剧变时停止观测；(4)不使脚架受潮，观测时不让阳光直接照射；(5)必要时使用偏扭观察镜相位差 由于阳光照射方位的不同，使圆筒分成明、暗两部分，随目标背景的不同，观测时照准较暗或较明亮的部分而不是圆筒的中心轴线 在同一观测时间段内，对某一方向的方向值产生系统性影响(1)最好采用上午、下午各测半数测回；(2)观测时仔细分辨，照准圆筒的中心线部位；(3)使用反光较少的圆筒如微位相差圆筒)；4)照准回光进行观测视准轴误差(1)视准轴与水平轴不正交；(2)仪器望远镜单方向受热对某一方向值的影响随目标高度变化；对盘左和盘右读数的影响大小相等，符号相反 (1)取盘左、盘右读数的中数；(2)防止仪器单方面受热或日光直接照射仪器a、一测回中不得变动望远镜焦距。观测前要认真调整望远镜焦距，消除视差，一测回中不得变动焦距。转动望远镜时，不要握住调焦环，以免碰动焦距。其作用在于避免因调焦透镜移动不正确而引起视准轴变化。b、在各测回中，应将起始方向的读数均匀分配在度盘和测微盘上。这是为了消除或减弱度盘、测微盘分划误差的影响。c、上、下半测回间纵转望远镜，使一测回的观测在盘左和盘右进行。一般上半测回在盘左位置进行，下半测回在盘右位置进行。作用在于消除视准轴误差及水平轴倾斜误差的影响，并可获得二倍照准差的数值，借以判断观测质量。d、下半测回与上半测回照准目标的顺序相反，并保持对每一观测目标的操作时间大致相等。其作用在于减弱觇标内架或脚架扭转的影响以及视准轴随时间、温度变化的影响等，即在一测回观测中要连续均匀，不要由于某一目标成像不佳或其他原因而停留过久，在高标上观测更应注意此问题。e、半测回中照准部的旋转方向应保持不变。这样可以减弱度盘带动和空隙带动的误差影响。若照准部已转过所照准的目标，就应按转动方向再转一周，重新照准，不得反向转动照准部。因此，在上、下半测回观测之前，照准部要按将要转动的方向先转12周。f、测微螺旋、微动螺旋的最后操作应一律“旋进”，并使用其中间部位，以消除或减弱螺旋的隙动差影响。g、观测中，照准部水准器的气泡偏离中央不得超过规范规定的格数。其作用在于减弱垂直轴倾斜误差的影响。在测回与测回之间应查看气泡的位置是否超出规定，若超出应立即重新整平仪器。若一测回中发现气泡偏离超出规定，应将该测回作废，待整平后再重新观测该测回。通过对设计单位交付的控制点进行合理加密，平面控制点兼作高程控制用以方便施工测量放样。水准测量主要技术标准如下表：8.6.5.1.2 高程控制网主桥南北两侧岸上水准点均采用三等水准测量方法施测，跨河段联测用EDM三角高程，普通水准加以复核。在首级控制网下所布设的加密点均按四等水准要求施测。水准测量的技术指标见表5-4。表5-4水准测量主要技术要求等 级三 等四 等视 距75 m100 m前后视距差2.0 m3.0 m每站前后视距累积差5.0 m10.0 m视线高度三丝能读数三丝能读数基辅分划（黑红面）读数差2.0 mm3.0 mm基辅分划（黑红面）所测高差的差3.0 mm5.0 mm测段、路线往返测高差不符值12Kmm20K mm附合路线或环线闭合差12L mm20L mm检测已测测段高差的差20R mm30R mm每公里偶然中误差3.0 mm5.0 mm每公里全中误差6.0 mm10.0 mmK为路线或测段的长度，kmL为附合路线（环线）长度，kmR为检测测段长度，km 主桥跨河段两岸河堤直线距离约400米，主河道偏向南岸，北岸宽度约150米内为淤泥滩涂，前期复测时已经埋设三个混凝土观测点，便于采用普通水准观测时利用。跨河水准拟采用EDM三角高程测量，普通水准校核。 用TCA2003全站仪作对向观测，以自动目标识别保证照准精度和观测速度；采用同步对向观测消除大气垂直折光影响；在两测站地形相似的情况下将折光影响基本消除，并使其残差具有偶然性。由于采用一台仪器于两岸分别架设，为保证观测的等精度，尽量选择气候条件相对稳定的时间段进行观测（早上日出前）；同时提高作业效率以缩小观测时间。 公式（5.1）式中S为斜距，为竖角，C为球气差系数，i为仪器高，v为棱镜高。同理 公式（5.2）考虑,高差中值的计算式为： 公式（5.3）根据规范，两测站对向观测高差不符值：。高程控制点本岸用三等水准分别联测到的两个以上已知高程控制点构成闭合环路，跨河分上、下游两条线路过河，两岸河堤上控制点采用普通水准和三角高程法按三等要求施测，与岸上水准点一起可形成三个闭合环路。水准观测值统一进行平差处理，得高程控制成果。8.6.5.2 强制对中观测墩的埋设8.6.5.2.1 最大距离在斜拉桥施工过程中，定位精度要求最高的是塔端和梁上索导管的空间位置。因此，控制网的等级选择及其要达到的精度必须能够满足索导管空间定位误差的要求。由误差传播定律和极坐标放样原理，影响平面点定位精度的因素主要有控制点位精度、对中误差、镜站点误差、仪器测距和测角误差等，如式5.4所示：2=m控2+m对2+m镜2+m2+ms2 公式（5.4）式中使用强制对中观测装置的测站和镜站对中误差m对可取为1mm；放样点即镜站误差m镜可以通过调整对中杆的圆气泡使其严格居中，一般能够达到1mm的精度；测角和测距误差与放样距离有关，其中m=m仪Sms2=a2+(bS)2仪器标称精度：测角m仪=0.5，测距a=1mm，b=1ppm，=206265。由公式（5.4）当放样距离S400m，索导管定位精度5mm时，代入以上各式可得m控=4.57mm，所以水平控制网须满足4.57mm的点位精度要求。由表4-4可知，随着距离的增大，mH值随之增大。在距离塔柱400m以内，EDM三角高程精度可以满足表3-1的要求。8.6.5.2.2 最小距离由于本桥塔柱承台以上高度140m，为桥梁工程的关键部位，为保证施工放样的正确进行，应根据筑台高度合理选择控制点的位置，特别是强制对中观测墩。控制点太近，则放样时仰角大，放样操作不方便，精度也受影响，同时距离太近还容易受作业区机械影响；控制点太远，随着距离增大，视线易受大气折光的影响。棱镜高按1.6m，点位高程按140m，施工机械设备距塔柱作业半径(任一方向)按3m计，则1.61.6+140=3X计算可得，X=265.5m，故点位距塔柱距离宜为300m左右。8.6.5.3 控制测量成果表控制测量成果表见表5-5及表5-6。表5-5 网形及精度统计表项目单位数据备注平面已知点数个4固定方位角数个0固定边长条0平面未知点数个12方向观测设站数站15方向观测总数个59边长观测数条28最大边长m664.340DQ06-DQ03最小边长m124.587CH-1-CH-3验后平面单位权中误差1.0000验后测角中误差秒1.7624最大平面点位中误差mm2.69点名：DQ03最大平面相邻点间误差mm2.82DQ06-DQ03最大方位角误差秒1.62CH-5-GPS113最大边长误差mm1.40DQ02-1-DQ03最大边长比例误差1/157229CH-1-CH-3高程已知点数个2高程未知点数个14高差观测数段25验后高程单位权中误差mm2.9030高差中误差最大高程中误差mm2.49点名：DQ01最大高程相邻点间中误差mm2.31DQ03-DQ01表5-6控制点成果表点名坐标高程( m )备注X( m )Y( m )DQ02-1111736.222617458.9764.252观测墩顶标高GPS113112545.152616448.6714.261GPS114112925.671616240.903DQ05-1111789.899616928.0835.043观测墩顶标高DQ07-1112152.162617303.5224.014观测墩底标高DQ03112073.531617793.6403.886DQ06111954.135617140.1173.782CH-2-1112182.816616960.2911.386观测墩底标高DQ08112244.535617156.5851.386DQ04111454.552617171.8973.864YJ01111343.184617000.093YJ02111712.755616762.846CH-3112327.278616833.6301.767CH-1112227.194616759.4342.058CH-4112359.231616636.8192.524CH-5112571.933616613.0062.1818.6.5.4 坐标转换8.6.5.4.1 转换的必要性为方便施工放样，使坐标与里程保持明确的对应关系，墩位坐标看起来直观明了，减少出错几率，保证施工质量，施工时将主桥宁波独立坐标系通过坐标旋转、平移转换至以桥轴线为x轴，横桥向为y轴，标高递增方向为z轴的桥梁轴线坐标系，x值与里程保持一致的桥轴线主桥施工坐标系。同时为保证主桥与整个线路相对位置关系的正确性，应保留本桥在宁波独立坐标系中的坐标。采用坐标变换的方式，依据设计的墩中心坐标和里程值求出宁波独立坐标系与桥轴线坐标系的转换参数，得到两套相对关系固定的坐标系统，主桥施工放样时采用桥轴线坐标系，需要时可通过转换提供宁波独立坐标系的坐标。8.6.5.4.2 转换参数计算宁波独立坐标系和桥轴线坐标系可按下式进行转换：或式中a、b为两坐标系的平移参数，为旋转参数。根据设计图纸所提供的直线、曲线及转角表，甬江大桥主桥位于直线段上，D2、D3墩中心坐标及里程如下表：墩号墩中心里程桩号宁波独立坐标系桥轴线施工坐标系XYXYD2K26+868111605.5559617401.301268680D3K27+336111940.8808617074.833473360计算可得：a=106684.5910b=622192.2853 =3154600.4 由这三个参数即可进行宁波独立坐标和桥轴线坐标系的相互转换。8.6.5.4.3 宁波独立坐标系与桥轴线坐标系坐标转换表表5-7 宁波独立坐标系各墩位坐标表墩号墩中心里程墩中心X坐标墩中心Y坐标D0K26+648.05111447.9604617554.7341D1K26+702111486.6159617517.0996D2K26+868111605.5559617401.3012D3K27+336111940.8808617074.8334D4K27+502112059.8208616959.0350D5K27+555.95112098.4763616921.4005根据以上坐标转换参数，可以计算出施工桥轴线坐标系下墩位设计坐标，如下表所示。表5-8 桥轴线坐标系各墩位坐标表墩号墩中心里程墩中心X坐标墩中心Y坐标D0K26+648.056648.050D1K26+70267020D2K26+86868680D3K27+33673360D4K27+50275020D5K27+555.957555.950为方便施工利用桥轴线施工坐标系进行测量放样，有必要对各控制点的宁波独立坐标系坐标转换为桥轴线坐标，同样根据以上坐标转换参数，转换结果如下表。表5-9 控制点坐标系转换成果点号宁波独立坐标系桥轴线坐标系X坐标Y坐标X坐标Y坐标DQ05-1111789.899616928.0837330.1909-210.4696DQ02-1111736.222617458.9766921.3903132.4745DQ07-1112152.162617303.5227327.8556311.2424CH-2-1112182.816616960.2917589.250786.6989DQ06111954.135617140.1177299.956256.0219DQ04111454.552617171.8976919.8327-269.70698.6.6 索塔施工放样塔柱施工首先进行骨架定位，然后进行塔柱主筋边框架线放样，最后进行塔柱截面轴线点、特征轮廓点模板检查定位，主要放样方法为全站仪三维极坐标法。塔柱施工测量的重点是确保塔柱各结构轴线及其相对位置正确，塔柱各部分满足倾斜度、垂直度和几何尺寸的要求，斜拉索锚固点平面和高程位置及其空间倾角准确。8.6.6.1 施工控制基准的布设8.6.6.1.1 放样基准设计要求塔座处塔柱轴线偏差不大于10mm比整个塔柱不大于20mm的要求要高。拟在塔座顶面墩中心位置预埋设墩中心标志钢板，塔座完成后，需精确测定墩中心位置，作为塔柱及梁体施工控制的基准（此点将上传到下横梁）。墩中心位置的确定可先用极坐标法放样，再用自由设站法经严密平差得到放样点坐标，最后改正到设计坐标位置上。D2、D3墩的中心位置确定下来后，还应测距检查跨径是否满足设计及规范要求。下横梁完成后，须在其顶面建立主梁的施工控制基准，精确测定横梁中心位置并预埋中心标志钢板，同时埋设四个高程控制点以方便主梁施工和变形监测。图6-1 横梁平面及高程控制点布置示意图横梁中心点的投设，轴线方向可直接用塔座顶面中心点方向向上投设，里程方向可在轴线上测距确定，中心点确定后，应检查跨距。四个矩形网点可依据中心点测设，作为放样时塔柱偏位改正的基准。8.6.6.1.2 沉降观测基准为方便塔柱的高程控制及塔柱的沉降观测，拟在承台顶面埋设12个水准监测点，4个塔柱顺桥向轴线点兼作水准点。通过周期性观测其绝对高程的变化来监测塔柱的绝对沉降，通过观测其相对高差的变化来监测塔柱的不均匀沉降和塔柱局部的倾斜状况，沉降观测的线路承台顶面平面及高程控制点的布置如图6-2所示。图6-2 承台顶面控制点布置图8.6.6.2 测量放样工艺流程塔柱施工的测量控制工艺流程如图6-3所示：劲性骨架定位、加固，控制钢筋保护层；模板放样、调整；模板调整后检测；自检合格报请监理复核；浇注砼过程观测模板是否位移；对每节塔柱进行成品检测；根据塔柱实际垂直度偏差分析 产生的原因，并对下一级模板的调整方向提出改进措施，进行预控和纠偏；分析前几级塔柱垂直度的总体偏 图6-3 塔柱施工测量控制流程差变化趋势，采取较好的方法控制下一级塔柱模板垂直度。塔柱施工过程中，劲性骨架和模板的加工尺寸和力学性能对现浇混凝土外观尺寸有直接影响。8.6.6.3 塔座在承台顶面用极坐标法放样出塔座底角点及立模边线，同时注意从不同控制点复核，顶部根据倾斜度精确放样出模板点，校核模板顶标高。在塔座顶面左右幅塔柱中心位置预埋设中心标志钢板，塔座完成后，需精确确定左右幅塔柱中心位置，作为塔柱及主梁施工控制的基准。塔柱中心位置的确定先用极坐标法放样，再用自由设站法经严密平差得到放样点坐标，最后改正到设计位置上，河两岸左右幅塔柱的中心位置确定下来后，还应测距检查跨径是否满足设计要求。根据塔座顶面塔柱中心点和两岸塔柱的桥轴线方向标志，放样出下塔柱底层的柱轴线和立模边线。8.6.6.4 横梁下横梁是一个空腹结构的形体，在下塔柱完成后，进行竣工测量，精确标定出两外塔肢的横向轴线，根据相对位置放样下横梁的横轴线，进而放出内外模立模边线。模板检查验收时，注意控制内外模的边线到纵、横轴线之距离，保证中心偏差满足设计的要求；检查下腹板底模时，主要控制底模高程，此时要考虑到支架的弹性变形与非弹性变形；注意控制模板顶面标高。在下横梁混凝土的浇注过程中，应对底模进行跟踪沉降观测，以监视底模的下沉量是否与预抬值相符。上横梁的形体结构与下横梁基本相似，其放样方法亦相同。主要是标高控制，纵横轴线根据相对位置确定。由于0#斜拉索索导管直接预埋在上横梁上，斜拉索锚固管的定位精度要求高，为保证斜拉索锚固管的现场定位，应选择塔柱扭转回位达到平衡状态的时段，严格精确地测定斜拉索锚固管上、下口中心位置。8.6.6.5 劲性骨架定位劲性骨架作为塔柱施工导向、钢筋定位、模板固定之用，其定位精度直接影响施工进度。一般在加工场地将劲性骨架加工到一定尺寸，然后现场定位。劲性骨架底面可直接根据已有混凝土面的轴线精确就位。顶面的控制可在劲性骨架顶面轴线悬挂垂球，通过调整其倾斜度与已施工完毕节段劲性骨架顶面轴线的投影重合，粗略固定劲性骨架，然后架仪器于河堤两岸的控制点，用坐标法测定劲性骨架的纵横轴线点坐标并与设计值比较，根据差值对劲性骨架进行精确调整，并测设出劲性骨架的纵横向轴线，最后对劲性骨架进行加固，在劲性骨架固定时要注意考虑预偏。 图6-4 劲性骨架定位、加固同时考虑风力对悬挂垂球稳定性的影响也可采取在劲性骨架装吊前用钢尺将其各边顶面外边线中点定出来，施工人员根据所放点位对横向粗略定位，纵向精确定位。将棱镜头放置于劲性骨架顶面中点进行横向精确定位。定好之后将劲性骨架的一边焊牢，并将棱镜头分别置于顶面内边线的两端点进行测量，根据实测数据算出应该偏移的距离并指挥吊机进行纵向调整。根据各现场情况的不同还要对劲性骨架稍做预偏，因为吊机松钩后骨架有可能因弹性而导致回偏，还有倾斜方向以后也有可能产生偏移。整边定好位后将其焊牢，松钩后再次进行复测以确保精度。施工放样拟采用极坐标放样出已浇塔柱顶面劲性骨架底四个角点的平面位置，调整劲性骨架和模板使其精确处于设计位置，认真复核劲性骨架及模板角点的平面坐标和高程，保证倾斜度。8.6.6.6 模板安装调试全站仪置近处一个控制点上，后视任一控制点，测出模板的各个角点坐标并与设计坐标比较，调整塔柱模板，使实测坐标与计算坐标相差不超过5 mm，然后固定模板。塔柱同时对几何测量点位采用钢尺丈量边长检核，塔柱壁厚检查采用检定钢尺直接测量。计算设计坐标时，因塔柱的内、外侧倾斜度不同，一定要考虑因倾斜度引起的模板顶口横桥向距离的变化，按标准模板长度计算的放样坐标进行修正，以确保塔柱的内、外侧倾斜度。28282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828282828模板调整时宜分级分块配合调整，不宜一次调整到位。每级模板要注意控制及检测底口平整，只有底口平整度符合要求才能保证模板垂直度符合要求。将模板顶口及底口灰浆、焊渣杂物等清理干净，当模板顶口平整度出现偏差时，模板垂直度也就相应出现偏差，而且这些误差具有累积和传 图6-5 模板位置检测递性，应根据实际偏差情况在模板底部添加适当高度的垫块进行纠偏，不能强行用导链牵拉模板或用千斤顶顶推模板，避免模板变形或出现折线，垫块的厚度结合垂直度偏差而选用。塔柱垂直度应逐级进行控制，在垂直度偏差较大时应逐级纠正不宜一次调整到位。如果硬性调整，塔柱侧面会出现折线，要采取适当的方法进行纠偏。由于施工的原因塔柱垂直度肯定会产生一定的偏差，所以每级模板上翻时应根据塔柱实际垂直度进行预控，每级均进行纠偏，纠偏的量值应依据塔柱垂直度的总体趋势采用适当的量值，注意模板拼缝的严密，避免浇注砼过程中出现漏浆等。模板垂直度要提前多分析数据进行预控，当出现偏差后宜垫不宜拉；并注意分析已浇塔柱实际垂直度偏差的总体发展趋势，为后浇段提供施工依据。下塔柱施工放样的重点是保证下塔柱的内、外侧面倾斜度的设计要求。为此，根据塔座中心点和两塔柱墩的桥轴线方向标志，放样出下塔柱底层的柱轴线和立模边线，同时按下塔柱内、外侧的倾斜度及各节模板的长度计算出模板各角点或轴线点的高程和坐标。下塔柱标高控制与竣工测量用几何水准配合钢尺传递的方法进行，采用差分三角高程检核。用三角高程放样，当放样距离较远高度角较大时采用差分三角高程法，以消除大气折光及地球曲率对三角高程测量的影响。待确认差分三角高程的方法与几何水准测量配合钢尺传递方法结果一致后，对上塔柱的高程放样考虑仅用差分三角高程法放样，同时加强检核。中、上塔柱上下游左右幅塔肢联体部分采用支架翻模施工，其余采用爬模系统。根据上塔柱的结构，施工放样的重点是保证塔柱中线在横桥向满足设计倾斜度要求。上塔柱的施工分节进行，每节段在现场放样之前都应按上述要求计算出几何尺寸，并编制放样图表。塔柱各脚点不同现浇段之间保证视觉上的顺直。 29292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929，分析数据进行预控，当出现偏差后宜垫不宜拉；并注意分析塔柱施工后292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929292929模板检查时应特别注意：各节模板顶口的高程与设计值是否一致，当相差较大时，一定要考虑因倾斜度引起的模板顶口离左右幅桥轴线的距离的变化，按标准长度模板计算的放样坐标进行修正，以确保塔柱的倾斜度；随着塔柱的伸高，因塔柱的倾斜度而产生向内的分力，塔柱产生向左右幅塔柱中心方向的位移，如果在塔柱施工到一定的高度后，混凝土浇筑前、后位移超过一定的限度，放样模板时要结合主动横撑的作用预设一定偏移量。在已浇混凝土顶面中心确定后应联测距离，对塔柱倾斜度进行复核。每节段混凝土浇筑后，按同样的方法进行竣工测量。平面位置的确定根据桥梁平面控制网点用极坐标法放样，并严格校核。高程要配合监控单位的计算结果考虑沉降、塔柱的徐变收缩对绝对标高的影响值，索导管位置要考虑斜拉索垂度的影响。8.6.6.7 索导管定位测量上塔柱施工放样的重点是拉索导管的精密定位，其次是应满足上塔柱的倾斜度和几何形状要求，因上塔柱的施工程序是先进行拉索导管的精密定位，然后安装模板、浇混凝土竣工测量等。上塔柱的模板检查可依据导管定位时的控制线或直接用极坐标法检查。塔上斜拉索预埋导管的精确定位，不仅是上塔柱的施工重点，也是全桥的施工重点，其定位精度直接关系到成桥质量；而定位速度则直接影响到工程进度。由于精度要求高，工期要求短，测量作业场地狭小，施工干扰大，这些情况都给精确定位带来很多困难。斜拉索钢套管的定位方法：选择在塔柱扭转变化较小的时间段和大气温度较稳定的有利时间段（夏季每日22点至次日6点）测放钢套管顶底口中心三维坐标及纵横轴线，然后用顶底口中心点连线控制钢套管的轴线及位置。施测时平面位置采用相对基准极坐标法定位，以尽量消除塔柱因日照、温度变化而变形的影响；高程采用差分三角高程法，以确保定位精度。斜拉索钢套管基准点的测放：进行塔柱变形观测以确定塔柱的平衡位置和时间段，在此时间段进行钢套管的控制测量。按照极坐标法在塔柱稳定时间段内测放的基准点进行钢套管的安装，安装和调整时间较长，经过一段时间后由于外界条件的变化使塔柱扭转偏离平衡位置，与此同时基准点也随之偏离，并随着塔柱的扭转而扭转，一旦塔柱恢复到平衡位置基准点亦恢复到理论放样位置，即相对时间法原理。因此不管在任何时间段进行钢套管的安装固定，只要钢套管的实际轴线与测放基准轴线一致，就可以消除外界条件对钢套管定位的影响，但钢套管安装加固完毕后检测和报验必须在塔柱的平衡稳定时间段进行。8.6.6.7.1 相对基准极坐标法相对基准极坐标法主要为消除塔柱因日照、温度变化产生的变形而设计，该法的基准为塔柱塔座、下横梁上精密测设的塔柱中心点，假设这些中心点已严格位于同一铅垂线上，则可用相对基准极坐标法放样变形状态下的上塔柱点位。该法主要包括以下两步：一， 后视基准及距离差分改正该法后视基准采用塔柱塔座处的经过精密定位的塔柱中心点，用该点后视具有以下优点：塔柱塔座处可以认为是平面位置最稳定处（因有庞大的承台桩基础，平面位置变动一般可忽略不计，但高程方向由于在桥的重压下会产生沉降），该点经过精密测量平差计算后得到的坐标是消除了部分控制网本身的矛盾而产生的误差，因此采用此点后视更能保证放样点与塔座处塔柱中心点的一致关系。塔柱中心点会被覆盖的！虽然塔柱塔座和岸上强制观测墩相对稳定，塔柱塔柱但实测距离往往与真值存在误差，此误差可以认为是平差改正、气象改正不严密的原因引起的，若将此误差按比例加到观测边长上则相当于将观测边长改正到平差计算的基准面上，有利于提高精度。距离差分改正是在有稳定基准点的条件下，提高测量精度的特殊方法，常在变形监测中使用，其基本公式如下：d为强制观测墩中心至塔柱塔座塔柱中心点的理论计算距离与实测距离之差，再按上式改正实测距离，可得与平差基准更一致的距离值。二， 基于变形基准的改正位于下横梁及上横梁上精密测设的塔柱中心点称为变形基准，在经过后视基准定向后，实测下横梁或上横梁上精密测设的墩中心点，在距离经过距离差分改正和高程面投影改正后，计算下横梁或上横梁中心点坐标，其与投影时精密测定的坐标之差，可近似认为是塔柱观测时的变形值。测量待定点与测站点间距离进行距离差分改正和高程面投影改正，求得待定点初步坐标，加上以上求得的塔柱变形改正值，得出待定点最终考虑塔柱形变的坐标。此方法操作时应注意：因变形基准点只设于塔柱一定的高度上，因此求出的变形量是代表相应高度上的，如果放样点不在此高度则只进行了近似改正，当塔柱变形较大时，则改正不准确，所以要求尽量选择塔柱变形小的时段放样。为增加改正的准确性，变形基准点可由墩中心点引至靠近上、下游位置各设一个；根据变形监测结果，如果塔柱变形改正值很小，可不用此法改正，直接以承台顶后视基准定向，采用一般的极坐标法放样。8.6.6.7.2 差分三角高程法大气折光影响是单向三角高程测量的主要误差来源，为削弱大气折光的影响，采用差分技术，在塔柱塔座、下横梁、上横梁主动支撑布设高程控制点，精密测定这些高程控制点的高程，观测期间定时以塔柱高程控制点作三角高程后视 ,实时求得待测点相对于后视点的高差。由于观测视线所通过的环境与后视基本相同，大气垂直折光误差可基本消除。三角高程单向观测高差计算公式为： 式中S - 斜距， a - 垂直角， K - 大气折光系数， i - 仪器高， v -棱镜高因前视点与后视点基本在一个竖面上，可近似认为K值和平距基本相同，仪器高完全相同，和中第二项和第三项求差后为零，消除了大气折光的影响，如果采用定高的前、后视，高差中只剩下测距和测角误差的影响了。因全站仪测角和测距精度都很高，而本桥跨径只有468m，对岸控制点到塔柱的距离约500m，用TCA2003仪器的精度（0.5，1+1ppm）估算，理论上可达到优于3mm的精度。采用本法测量时，应注意以下几点：1）后视高程控制点的高程应确保准确，可采用多种方法（几何水准、三角高程）精密求得；2）后视高控制点尽量随着塔柱的伸高而上移，以确保该线路上的大气折光系数基本一致；3）施测时应后视两个已知点高程来推算，相互检核，在限差之内取平均值作为最后高程值，超限重测。4）如果塔柱沉降观测结果表明塔柱存在明显沉降，则报请设计院及监理审批，决定是否更改塔柱控制点高程，因改变高程后塔柱相对关系会发生变化。8.6.6.7.3 斜拉索导管的精密定位根据斜拉索的结构受力特性，索导管的精密定位应优先保证索导管轴线与设计斜拉索轴线的相对定位精度，其次才是锚固点位置的三维精度，而索导管轴线与设计斜拉索轴线的相对偏差主要取决于索导管两端口中心三维坐标的绝对精度，即索导管定位
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