大跨度悬索桥施工测量控制(20130511)

（3）复测和加密完成后，应进行严密平差，并采用现场勘验与统计检验相结合的方法对施工控制点进行稳定性分析和评定。

（4）经复测和加密后的控制网，应根据施工进度和控制点稳定等情况合理采用复测和加密成果，建立控制点成果档案，并提出控制点保护、加固及监测措施。

施工测量控制网和加密控制网的复测周期原则上规定为一年一次。当施工中部分控制点被损坏、视线被遮挡或控制点位移且影响施工时，立即进行复测。工程施工期间，可根据点位稳定情况及工程建设需要适当增减复测次数。

2 下部结构施工测量控制

下部结构施工包括桩位放样、护筒检查、桩头竣工、承台施工放样和竣工、锚碇施工放样和竣工等测量，根据工程特点、场地条件、配置人员和仪器设备可采用全站仪极坐标放样法或者单基站RTK测量方法。采用全站仪极坐标放样法的技术要点：

（1）严格对中、整平，输入气象、气压值，采用后方交会建站时，后视控制点应不少于3个。

（2）后视边长应大于放样边长，如因场地条件限制，后视边长至少应等于放样边长；如采用三角高程进行高程放样，必须往返测取平均，如受条件限制必须采用单向三角高程进行放样时，应进行地球曲率改正和大气折光改正。

（3）全站仪放样完后，要后视另一已知方向进行放样复核或将仪器置在另一测站进行放样复核，看两次放样差值是否在限差以内，其限差平面≤5mm，高程≤10mm。

采用单基站RTK测量方法的技术要点：

（1）确定七参数时，参与计算的控制点位应均匀分布在整个工程测区，且点位稳定、成果可靠准确，数量≥4，计算应采用商用软件。

（2）基站应选择距离放样点较近的控制点，并应用另一个控制点进行检核。其主要技术要求应符合表5的规定。

表5 单基站RTK测量的技术要求

等 级 工程放样点 地形碎部点 精密 普通 总测回数 2 2 1 观测时间(s) ≥180 ≥100 ≥5 测回间互差(mm) 平面 ≤10 ≤10 — 高程 ≤20 ≤20 — 注：一测回是指流动站接收机在重新初始化之后所成功完成的一次单基站RTK测量。 （3）单基站RTK外业观测应符合下列要求：

a 流动站开始RTK测量前，应进行初始化。初始化可采用静态（在已知点或新点上）或者OTF方式进行。初始化时，同步观测卫星应多于5颗。

b观测过程中，流动站应保持对所有可见GNSS卫星进行连续跟踪，一旦失锁造成跟踪卫星数下降到4颗以下时，应重新初始化后再进行测量。

c每个流动站的点号、代码、天线高、测高方式应正确输入。

d每测回观测控制手簿设置，平面收敛精度应≤1.5 cm，垂直收敛精度应≤3 cm。

e当初始化时间超过3分钟仍不能获得固定解时，宜重启GPS接收机，再次进行初始化操作。

f重试次数超过3次仍不能获得初始化时，应取消本次测量，选择观测和通讯条件较好的时间重新进行测量。

单基站RTK测量作业开始前与结束后均应对已知点进行检测。确保接收机配置、仪器高设置、GPS信号等均处于正常状态。检核点应位于作业区域内，每个检核点至少观测1个测回，且平面检测较差应≤10mm，高程检测较差应≤20mm。

如果锚碇施工采用深埋基础，那么就会涉及到深基坑施工，施工和监理单位应对深基坑周围的地表、

地下管线、建筑物或构筑物、围护结构及其顶部、地下水位等进行变形监测，其主要任务是指导深基坑施工，对质量安全事故防患于未然。变形监测的总体思路是：依照“先整体后局部，先控制后变形”的原则进行，即首先逐次布测变形监测的基准控制网、工作基点，再在基准点或工作基点上观测监测点的沉降和水平位移。当观测条件较好时，尽可能少设或不设工作基点，直接利用基准点测量变形观测点，以降低工作量和提高变形测量精度。基准网精度等级及指标与施工测量控制网相同，监测精度、工作基点布测、观测点布设、监测周期及频次、观测方法、监测数据的采集、处理、分析及整理等均应满足相应规范要求。

3 塔柱施工测量控制

塔柱平面控制可采用全站仪自由设站法加密。自由设站法其基本原理是全站仪架设在加密控制点上，测量加密控制点至两已知控制点的距离（见图2），并测量与两控制点的夹角，然后采用正弦定理解算三角形内角，最后计算加密控制点的坐标，它实质上是一种边角联合后方交会，为保证精度，边角测量应按《工程测量规范》中二等平面控制测量边角网的技术要求进行（距离观测进行温度﹑气压改正，每条边进行对向观测），且要求测站点与两控制点夹角≥45°且≤135°，三角形任一内角≥30°。

ABC

图2 自由设站法

根据正弦定理其坐标由式（3.1）计算：

A?arcsin方位角计算: ABA?arctanY(B(?YAasinCbsinC B?arcsin cc)X/B(?XA AAC?ABA?A?180°

坐标计算: XC?XA?b*cos(A) YC?YA?b*sin(AAC AC ) （3.1）

为了提高观测精度和可靠性，可增加已知控制点数目，如果条件允许，已知控制点数不应小于3个。

且在塔柱平面控制时，由于大跨度悬索桥跨度大，塔柱相隔较远、塔高高达200m左右，以跨距1000m，塔高200m为例，塔底和塔顶相同两点的投影水平距离相差31mm，为消除投影误差，应进行投影改正（详见章节4.1），达到测量基准统一，确保测量施工放样精度。

由于塔柱中心点坐标测设意义重大，为确保塔柱与桥轴线一致，塔柱中心里程无偏差；在进行塔柱中线和边线放样时，可先对中线和边线进行放样，放样点标志精细明晰，然后采用自由设站法施测，测量结果与设计值比较分析进行修正后，再进入下道工序施工。

按设计及相应规范要求，在承台与塔座顶面上分别埋设有多个沉降观测点，用其中稳定的点作为塔柱施工测量的高程起算点，高程起算点通过二等跨河水准测量精密测定(高程起算点应定期复核)；随着塔柱施工进展，应及时向上进行高程传递，塔柱高程传递方法采用几何水准测量法（见图3）。该方法是采用两台水准仪，两把水准尺，一把检定钢尺。首先将钢尺锚固在固定架上（钢尺零点朝上），下挂一与钢尺检定时同重的重锤，并同时观测钢尺表面温度。水准仪读完两水准尺读数后，同时观测鉴定钢尺读数，每次观测

读两组数，变换钢尺高度再观测一次，此为一个测回，共观测两个测回，待求点高程由式（3.2）计算。

图3 几何水准测量法

HB?HA?h1?(h3?h2)?h4 （3.2）

几何水准测量法高程传递完后，应辅以中间设站三角高程测量法进行校核，在距离已知点和待求点相同距离的地面区域，选择稳定性良好且便于观测的地方架设全站仪，分别对地面已知点和待求点进行测角、测距，观测时要求正倒镜，距离观测四个测回，角度观测两个测回，同时使目标影象处于竖丝附近，且位于竖丝两侧对称的位置上，以减弱横线不水平引起的误差影响。待求点和已知点应采用同型号等高对中杆（有刻度），因测站至两水准点距离基本相等，外加同向观测，相互基本消除大气折光和地球曲率影响，而且不用量测仪器高。两点间的高差由式（3.3）计算。

?D12cos2??D22cos2??h?D1?sin??D2?sin???2??1??? （3.3）

2?R??式中：h —测站点至觇标点的高差，m；

D1、D2—测站点至觇标点的斜距，m； α、β—观测的垂直角； v1 、v2—觇标高，m；

R —参考椭球平均曲率半径。

4 上部结构施工测量控制

上部结构施工测量控制主要包括上部结构施工测量加密控制网、上部结构施工过程中的沉降观测、猫道施工测量控制、主缆施工测量控制、加劲梁施工测量控制等工作。大跨度悬索桥的成桥线形是否与设计一致，与上部结构施工测量控制过程密不可分的；施工测量放样数据根据施工监控指令执行，施工监控根据已完成工程的结构状态和施工过程，收集和调整施工监控参数，预测后续施工过程的结构形状，提出后续施工过程应采用各施工测量参数，以确保结构的成桥线形符合设计要求。

4.1上部结构施工测量加密控制网

大跨度悬索桥上部结构的施工需要进行大量的施工测量控制工作，施工测量控制基准是布设在地面上稳定、方便施测和高精度的施工测量控制网，因此上部结构施工前，应建立施工测量加密控制网，以便于上部结构安装施工，通常情况是在塔柱顶端增设控制点。该网根据大桥精度要求，按工程测量二等平面和高程控制网的精度等级施测，采用边角网建立平面控制网，用常规几何水准测量（见塔柱施工测量控制）和跨河水准测量（见施工测量控制网建立）相结合的方法建立高程控制网。对塔柱顶面增设控制点的测量与地面控制网测量同步进行，但是大跨度悬索桥塔柱高达200米左右，白天受日照、温度及风向的影响，塔身有一定程度的偏位或扭转。因此，对塔顶加密控制点的测量在夜间温度稳定且无风或微风的情况下进行。

平差处理时，实测边长除了进行气象改正、仪器常数改正、边长倾斜改正外，由于塔柱高达200米左右，为保证平面测量基准的统一，还应进行边长投影改正，投影改正由式（4.1）计算，将所有边长投影到桥面设计平均高程面上，这样所得到加密控制点与施工测量控制点坐标全部统一到该平面，消除了由于尺度不统一造成的各项理论误差，便于施工的顺利进行。另外，在构网时，由于同里程塔柱顶部的两加密控制点间距太小，影响图形结构的稳定，不宜实测其边长参与平差处理，平差后精度要求见施工测量控制网部分章节。润扬长江大桥上部结构施工测量加密控制网（见图4） 。

图4 润扬长江大桥上部结构施工测量加密控制网

?S?(H1?H2)/2?H0*S D?S?? S (4.1)

R式中：H1、H2 分别表示两加密控制点高程；

H0 投影面高程；

R 参考椭球平均曲率半径；

S两加密控制点实测边长，D为投影改正后边长。

大跨度悬索桥上部结构施工测量加密控制网的主要作用有： ①索鞍安装的基准； ②基准索股和主缆绝对垂度测量控制及其线形监测的基准；③ 索塔位移监测的基准；④ 索夹位置放样的基准。在控制网使用过程中，由于施工对环境的干扰，而对控制点稳定性有影响，因此在施工过程中应注意加强监测。

4.2上部结构施工过程中的沉降监测

在上部结构施工过程中，锚碇和索塔基础因自重和加载产生一定的沉降，影响悬索桥上部结构的线形，因此设计和相关规范要求，需对锚碇和索塔基础进行沉降监测，以了解锚碇和索塔基础的下沉量，从而确保上部结构施工的精度和成桥质量。

沉降监测基准网可直接使用施工测量控制网，采用精密水准测量方法（见施工测量控制网建立），按二等精度等级要求，以往返符合水准路线或闭合水准路线的形式，定期地从施工测量控制点对布设在结构物基础上的监测点进行观测，第一次观测所得到的高程值称为初始值，由施工、监理和施工监控单位共同确定，不同周期观测的监测点高程值与初始值的差值，即为由于荷载作用在锚碇和索塔基础上所产生的累计