采用传统测量技术进行复杂立交桥工程测量的方法和措施
摘要:郑州嵩山路—黄郭路—南三环路立交桥工程的主桥、匝道定位放线、标高传递、变形观测等施工测量工作,采用了传统的三角网控制技术，要求施工测量人员要具有高度的责任心，认真学习测量规范，熟悉设计文件，掌握施工计划，结合现场条件，精心放样，并随时检查、校核，确保了工程质量和施工的顺利进行。
Traditional measurement techniques for complex overpass engineering survey methods and measures
Puyang Vocational and Technical College ( yuan jun li ) 457000
Abstract: ZhengzhousongshanRoad-huangguoRoad - South Third Ring Road overpass project the main bridge, take ramp positioning line, elevation of transfer, deformation of the work of construction survey observations, the use of the traditional triangular network control technology, construction surveying requirements should have a high degree of responsibility, conscientiously study and measurement of norms, familiar with the design documents, construction master plans, combined with field conditions, carefully setting out, and keep checking, checking to ensure that the quality of engineering and construction can proceed smoothly.
【关键词】：立交桥 工程测量 三角网 平面控制
Key words: Overpass; Engineering Surveying; Triangulation;Control Plane
工程概况:郑州嵩山路—黄郭路—南三环路立交桥工程位于郑州市西南部，南三环与嵩山路、黄郭路、郑密公路（S316）交汇处，其中，嵩山路为郑石高速（郑州—石人山）的连接线,北-嵩山路为城市主干道，南-黄郭路为郑石高速连接线为城市快速路，东西南三环为城市快速路，西南-省道S316。
一、首先建立施工控制网
施工控制网是为本立交桥的施工放样而建立的，按三角网平面控制测量三等技术指标确定。
本立交桥的放样，遵循“由整体到局部、由高级到低级、先控制后碎部”的原则。首先建立施工控制网，由施工控制网放样立交桥的桩位，再根据桩位的几何关系，由主轴线放样出辅助轴线，最后放样出立交桥的细部位置。采用这样的放样程序，能保证放样的立交桥各元素间的几何关系，保证整个工程和各建筑物的整体性和流畅性。
按照勘察设计单位提供的桥位总平面图和测图控制网中新设置的基线桩、水准标点以及重要标志的保护桩，进行三角控制网的复测，并根据桥梁结构的精度要求和施工方案，补充加密施工所需要的各种标桩，建立满足施工要求的平面和高程施工测量控制网，并进行平差计算。
1、建立施工平面控制网
平面控制网是工程立交桥场区内桩位施工定位的基本依据。施工控制网点位置恰当，坚固稳定，使用方便，便于保存且密度也较大，以便使用时有灵活选择的余地。根据本工程特点及施工现场条件，并充分考虑立交桥的分布、施工的顺序、施工的方法以及施工场地的布置情况，本工程施工平面控制网布设为小三角控制网。
（1）严格按照立交桥的性质对控制网的精度要求建立相应等级的施工控制网，并进行平差计算以满足工程立交桥限差的要求，保证工程质量。
（2）为了能使三角点长期保存和使用，首先根据总平面图进行选点设计，然后到实地核对并修改落实点位。
（3）三角点之间保证通视良好，便于埋设标志和观测作业，并考虑便于加密和扩展。
（4）三角点选定后，埋设永久性标石一块，顶面需平整，且标志明显，并刻凿点号。
标石埋设方法如图1
图1 三角控制点详图
（5）保证角度观测的质量，要选择较好的天气和成像良好的时间进行。观测前检查目标是否偏心，全站仪在测站要精确对中、整平。
(6)三角网的角度观测采用全圆测回法，其测回数及测量限差符合JTT3.2.2-2三角测量的技术要求。
2、 建立高空测量站
由于工程场地高差大，障碍物多，相互透视很难保证，为了快速、高效地完成施工测量任务，在附近较高建筑物顶层建立三级导线高空测量站。
3、建立施工高程控制网
根据施工现场的条件，本工程施工高程控制网分两级布设，首级高程控制点设五个（见下图），按国家III等水准网测设，控制整个施工场地，并与国家II等水准点联测，作为高程起算的根据，第二级高程控制网是在首级III等水准网的基础进行加密的IV等水准网，共设置四个，作为施工中的辅助水准点。
（1）水准点和施工水准点的埋设形式：采用砼标石。（如图2）
图2 水准基点详图
（2）水准测量操作中注意的事项：
①测量前检校好仪器及铟钢水准尺；
②在坚实地面上设站和选定转点，并尽可能使前后视距相等；
③视线长度一般在50m以内，视线高度高于地面一般不小于0.3，瞄准和读数时，要仔细对光，消除视差；
④读数前严格检查管水准气泡居中，读数后及时检查气泡位置，读数不要漏掉数或零；
⑤标尺要严格扶直，仪器搬站时，前视尺垫不能动，但可以将标尺取下，待下站观测时，再将标尺放上；
⑥观测时间选在成像清晰稳定时，中午温度高、折光强时不宜观测，阳光较强时使用测伞；
⑦观测时做到仪器、标尺、测站、线路、人员五固定且遵循“后、前、前、后”的观测顺序；
⑧同一测站观测时，不得两次调焦；
⑨旋动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后施进方向，均为旋进。
二. 选点：
1.选点员接技术设计要求进行踏勘，并实地核对、调整确定点位。点位有利于采用其它测量方法扩展和联测，对需做水准联测的点位还应踏勘水准路线。
2.点位选在基础稳定，并易于长期保存的地点。
3.点位便于放置仪器，视野开阔，现场内不应有高度角大于15°的成片障碍物，否则绘制点位环视图。
4.点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，点位距大功率无线电发射源（如微波站、雷达站等）的距离不小于400M，电源220KV以上电力线路的距离不小于50M。
5.点位利于立交桥测量定位与施工放线，且距匝道中心线不宜小于50M，并不大于300M。
三. 埋石
1.各级全站仪点的标石均设有中心标志，中心标志用直径不小于14MM的钢筋制作，并用清晰、精细的十字线刻成直径小于1MM的中心点。标石表面有点名及施测单位名称。
2.全站仪设置点的标石可按上图（标石规格）进行预制，亦可现浇。埋设时坑底填以砂石并捣固密实。本现浇200MM厚的混凝土。埋设的点待沉降稳定后方可使用。
3.根据需要可埋设有强制对中装置的观测墩3-4个。
（1)用计算机与全站仪联接的网络将主桥和匝道的桩位的三维座标值输入计算机内，再通过通迅软件将相关数据转送到全站仪内。
（2)外业：为提高测量精度，减少搬站次数，将全站仪架设在南三环立交桥上高空测量站上，后面三角控制网中心点建站，可依次测出每根桩位。
（3)复核：采用坐标测量软件对各个点进行复核，并按记录软件程序进行操作，及通过计算机对成果进行分析，其结果符合《工程测量规范》的等级时，方可进行引桩（十字控制）。
四. 施工放样
在进行放样之前，测量人员首先要熟悉建筑物的总体布置图和细部结构设计图，根据由整体到局部的原则，以控制网作为放样依据，找出主要轴线和主要点的设计位置，以及各部分间的几何关系，再结合现场条件与控制点的分布，研究并采用适宜的放样方法。
曲线的主点是整条曲线的控制点，因此放样曲线时首先要放样其主点。主点放样后认真校核，检查无误后钉大方木桩或道钉表示各主点点位，旁边钉护桩注记上点名和里程。
1.内业：利用计算机与全站仪联接的网络将主桥和匝道的每根桩位的三维座标值输入计算机内，再通过通迅软件将相关数据转送到全站仪内。
2.外业：为提高测量精度，减少搬站次数，将全站仪架设在南三环立交桥高空测量站上，后面三角控制网中心点建站，可依次测出每根桩位。
3.复核：采用坐标测量软件对各个点进行复核，并按记录软件程序进行操作，及通过计算机对成果进行分析，其结果符合《工程测量规范》的等级时，方可进行引桩（十字控制）见图3。
图3 十字控制桩
五. 箱梁底板模板及内外侧边线的控制
如图4所示，桥底模板铺设、固定完毕以后，将道路中心线及各轴线位置恢复放样至模版表面上，然后根据图纸尺寸，依次放样出图中1、2、3及1'、2'、3'直（曲）线的位置，弹上墨线，以此控制整段桥箱梁底板模板及内外侧边线，从而保证成品的顺直与圆滑。
六. 防撞墙施工的轴线控制
桥面施工完毕后，将桥梁中心线全部恢复放样至桥面上并弹墨线，然后根据剖面图中的尺寸，由桥梁中心线引测放样出防撞墙的中心线及施工的模板控制线，由此严格控制防撞墙的位置。
七. 高程放样
桥涵结构物的高程放样，主要采用几何水准测量的方法，有时也采用钢尺直接丈量竖直距离；对于高桥墩则可采用悬挂钢尺进行高程传递或三角高程测量的方法进行。
图4 桥体模板控制线
1 、 应用几何水准测量方法放样高程时，首先将高程控制点以必要的精度引测到施工区域，建立临时水准点。临时水准点的密度保证只架设一次仪器就可以放样出所需要的高程。
根据已知水准点的高程，放样设计高程的方法如图5所示：图中HA为已知水准点的高程，a为已知点上水准尺的读数，仪器的视线高Hi=HA+a。若待放样点的设计高程为H，则可计算出待放样点上水准尺的读数b=Hi-H，然后中下移动水准尺使仪器照准B尺上的读数为b，并将其零点标定出来，此点即为设计高程的放样点。
当HB>Hi时，根据现场条件，可将尺子倒立，使视线对准B尺上的读数b，这时尺子零点的高程即为待放样点的高程。
图5 高程放样图
2、 用悬挂钢尺或三角高程放样的方法进行。
悬挂钢尺法，所采用的钢尺经过检定并有其尺长改正方程式，施测时记录气温并对钢尺施加标准拉力。如图6所示：
图6 悬挂钢尺放样高程图
A为已知水准点，钢尺悬挂完毕，置镜于I1点，观测A点的水准尺读数a，再观测钢尺上的读数c；将仪器转移到I2点，先观测钢尺读数d，再观测B点的水准尺读数b，则B点高程为：HB = HA — b + a +（d — c）每一悬挂钢尺水准测量进行4测回观测，测回间较差小于Δ=4MD。
八. 沉降观测
根据《建筑变形测量规程》的要求与规定，该立交桥工程在各个桩柱上均设置沉降观测点。
1. 沉降观测点的标志：
其标志按螺栓式隐蔽标志埋设（见图7）。
图7 沉降观测点螺栓式标志
2. 沉降观测的周期和时间：沉降观测的时间和次数，根据工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷重增加情况等决定。
（1）施工阶段的观测：
根据立交桥工程的施工特点，拟在下述阶段进行沉降观测：
柱施工完作首次观测——箱梁砼完（第二次）——箱梁拆模（第三次）——桥面、防撞墙施工完（第四次）——交工（第五次）。
注：卸落支架时（第三次），设专人用仪器随时观测墩台变化情况，并作详细记录。
（2）使用阶段的观测：视地基土类型和沉降速度大小而定，一般情况下可在第一年观测3-4次，第二年观测2-3次，第三年后每年一次，直至稳定为止。
（3）沉降观测技术资料的整理与分析
每次观测记载施工进度、增加荷载量、建筑物倾斜裂缝等各种影响沉降变化和异常的情况；每周期观测后，及时对观测资料进行整理，计算观测点的沉降量、沉降差以及本周期平均沉降量和沉降速度。观测工作结束后，提交下列成果：
①沉降观测成果表；
②沉降观测点位分面图及各周期沉降展开图；
③v-t-s（沉降速度、时间、沉降量）曲线图；
④p-t-s（荷载、时间、沉降量）曲线图；
⑤建筑物等沉降曲线图；
⑥沉降观测分析报告。
九. 测量技术要点
1.变形测量的首次（即零周期）适当增加观测量，以提高初始值的可靠性；
2.不同周期观测时，宜采用相同的观测网形和观测方法，并固定观测人员，使用相同类型的测量仪器，选择最佳观测时段，在基本相同的环境和条件下观测；
3.观测标志的立尺部位加工或串球形或有明显的突出点，并涂上防腐剂，并视立尺需要离开柱面和地面一定距离；
4.在观测过程中，如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降水等情况，均及时增加观测次数，当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，立即进行逐日或几天一次的连续观测；
5.在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行观测，不得在日出后或日出前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线呈像跳动而难以照准时进行观测。晴天观测时使用测伞为仪器遮蔽阳光；
6.作业中经常对水准仪及水准标尺的水准器和垂直角进行检查，当发现观测成果出现异常情况并认为与仪器有关时，及时进行检验与校正；
7.测站观测限差超限，立即重测；当迁站后发现超限时，从水准点开始重测；
8.观测时仪器避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机等振动影响的范围内。
总结：GPS定位测量虽然已经广泛应用，但很多施工单位仍然采用传统的测量方法手段，我们通过严格的控制和程序，采用水准仪、经纬仪的传统测量仪器和方法，圆满完成了立交桥复杂工程的施工测量工作，积累了测量工作经验，达到了设计要求，有较大的现实使用价值。
参考文献:
1.<<工程测量规范>>GB50026-2007
2.<<工程测量学>>主编:张正禄 武汉大学出版社2002-6-30
3.<<土木工程测量学>>主编:邓洪亮 北京工业大学 2005-4-1
