台及高塔柱施工测量

一、桥梁墩、台中心位置放样

桥梁墩、台中心位置放样对精度要求较高。一般来说，承台（系梁）的轴线偏位限差为±15mm。立柱、墩帽轴线偏位限差为±10mm。在对其位置进行放样时必须满足相应的精度要求，并经反复检查确认无误为止。

1.直线桥墩、台中心放样

如图9-6所示为一中小型直线桥，桥轴线上两岸的控制桩A、 B间的距离称为桥轴线长度。由于桥轴线长度是精确放样其墩、台位置的基础，因此，必须精确测定桥轴线的长度。

图9-6 直线段桥轴线放样

在条件许可的情况下，可利用全站仪直接测定桥轴线长度或其坐标；在精确测定桥轴线长度之后，便可由A点或B点放样各桥墩、台的实际位置。如果设计文件中给出的是桥梁各墩、台中心的里程，则可根据轴线控制桩A、 B及算得各墩、台至控制桩A或B的距离，将各墩、台中心位置在实地标注出来。如果设计文件中给出的是各墩、台的中心坐标，则可依据已有控制点利用其坐标进行放样。在标出墩、台中心位置后，应对其进行检核，直至满足精度要求为止。

2.曲线桥墩、台中心放样

在直线桥上，桥梁和线路的中线都是直的，两者完全重合。但在曲线桥上则不然，曲线桥的中线是曲线，而每跨梁却是直的，所以线路中心与梁的中线不能完全吻合。桥梁在曲线上的布置，是将各梁的中线连接起来，构成基本与线路中线相符合的一条折线，这种折线称为桥梁工作线，见图9-7。墩、台中心即位于折线的交点上，曲线桥的墩、台中心放样，就是放样工作线的交点。

图9-7 曲线桥线路中心线与梁的中线的关系

设计桥梁时，为使列车运行时梁的两侧受力均匀，桥梁工作线应尽量接近线路中线，所以梁的布置应使工作线的转折点向线路中线外侧移动一段距离E，这段距离称为“桥墩偏距”。偏距E一般等于以梁长为弦线中矢的一半。相邻梁跨工作线构成的偏角α称为“桥梁偏角”；每段折线的长度L称为“桥墩中心距”。 E、 α、 L在设计图中都明确给出，根据给出的E、 α、 L即可计算墩位中心坐标，进而放样墩位。曲线桥梁墩、台的放样一般采用极坐标法或前方交会法。

3.极坐标法

对于大中型桥梁，由于施工测量工作复杂、精度要求高，一般都在施工前建立施工控制网，墩、台的放样采用极坐标法或前方交会法。利用全站仪极坐标法放样桥梁墩、台，放样前，选择一个合适的控制点设站，并选择一个照准条件好、目标清晰和距离较远的控制点作定向点。利用已经计算好的放样元素（包括测站到定向控制点方向与到墩、台中心方向间的水平角β及测站到墩台中心的距离D） ，根据估算时拟定的测回数，放样角度β和距离D得到墩、台中心。该方法在一个测站上可以放样所有与之通视的点，放样方便、迅速、精度高，是一种较好的放样方法。

4.前方交会法

前方交会法应在三个方向上进行，交会角应以接近90。为宜，如图9-8为一直线桥梁，由于墩位有远有近，若只在固定的C和D点设站测设就无法获得好的交会图形。于是在布设控制网时增设节点C′和D′。图中交会墩T1、 T2时利用C和D点，而交会墩T3时，则利用C′和D′ 。对于直线桥来说，交会的第三个方向最好采用桥轴线方向，这样可减小桥墩的横向偏差。测设前应根据三个测站点和待测设的墩台中心点的坐标，分别计算出测设元素，如图9-8中测设T2时，测设元素是α、β和φ角（对直线桥φ角不必计算）。

理论上三个交会方向应交会于一点，由于不可避免地存在误差，实际上这三个方向会形成一个示误三角形（图9-9） 。对于直线桥梁，如果示误三角形在桥轴线方向上的边长不大于2cm，最大边长不超过3cm，则取E′在桥轴线上的投影E作为墩中心的位置。对于曲线桥，如果示误三角形的最大边长不大于2.5cm，则取三角形的重心作为墩中心位置。

图9-8 直线桥前方交会法

图9-9 示误三角形

5.细部放样

桥梁墩、台中心位置放样后，还应放样出墩、台的纵、横控制轴线。所谓纵轴线是指过墩、台中心平行于线路方向的轴线，而横轴线是指过墩、台中心垂直于线路方向的轴线。墩台细部放样是在中心定位和标定纵横轴线的基础上进行的，墩、台细部测量主要是控制模板上、下口的位置和混凝土浇筑顶面的标高。模板上、下口位置通常采用坐标进行控制，其实测坐标与设计坐标差值控制在允许范围内时方可浇筑混凝土。

在桥梁墩、台、柱的施工过程中，还应控制其垂直度或倾斜度。一般是在模板上、下口的立面上相同的位置上各设一个监测标志，其高差为h，然后用经纬仪或全站仪测量两个标志的偏离值，便可计算其倾斜度。有时也可利用全站仪测出模板上口标志的平面坐标，与设计坐标进行比较得出实际的偏斜方向和偏斜距离。桥墩倾斜度测定最简单的方法是悬挂锤球，根据其偏差值可直接确定其倾斜度，但该方法有时受各种因素的影响无法实施。如图9-10所示，根据设计，桥墩上的A、 B两点位于同一竖直线上，墩柱高为h，若墩柱倾斜时，A点相对于B点沿水平方向偏离某一距离a，则该墩柱的倾斜度为：

图9-10 墩柱倾斜测量

因此，为了确定墩柱倾斜度，必须测出a的数值。将经纬仪安置在离墩柱较远的地方（距离最好在1.5倍h以上），将墩柱顶部的A′投影到B点的水平面内，再通过量距即可得到a的值。

二、高塔柱施工测量

高塔柱施工测量的重点是确定塔柱各部分的空间位置，其主要任务是塔柱各节段的轴线放样，劲性骨架与劲性柱的定位、检查，模板定位与检查，高程传递测量等。

由于斜拉桥或悬索桥的主塔相对高度较大，且大部分都位于江河之上主航道附近，距离岸边较远，要直接利用岸上的控制点来进行施工放样，无论是放样精度和速度都不能满足施工的要求。因此，根据塔柱的结构特点，结合施工现场情况，在不同的施工阶段和不同的施工部位，应建立相应的施工控制网以满足施工放样要求。

图9-11 下塔柱施工控制点

图9-12 中塔柱施工控制点

1.高塔桩施工控制网建立

如图9-11所示，在塔柱基础承台上建立控点，并作为下塔桩及下横梁施工放样的依据。墩中心点A将作为整个塔柱的平面控制基准，上投到下横梁和上横梁。A点位置确定是整个塔柱控制的基础，可采用极坐标法和距离交会法精确测定，并在A点上、下游各一定距离d1布设平面控制点B、C作为检核与备用点。高程基准可采用电磁波测距三角高程法由岸上精密传递，并在承台平面的前、后、左、右共布设4个高程控制点，它们除了作为高程控制外，还可以用来观测墩台的沉降和倾斜情况。

根据主塔施工的阶段性，在下横梁竣工后，在其顶面建立如图9-12所示的控制点，并作为中塔柱及横梁施工放样的依据。A为墩中心点，B、 C在墩中线上且距离A点均为d2。高程控制点也布设前、后、左、右4个点，为了便于基准点的上传，结合下横梁结构，在桥轴线上适当位置布设预留孔。

在上横梁竣工后，根据上塔柱的具体外形及上塔柱索道管定位的特殊要求，为施工方便，在其顶面布设如图9-13的控制点。A为墩中心点，J为预留孔，供传递中心基点用。另设I、 K两孔，它们在墩中心线上且距墩中心点A为d2，I、 K可用于投点检核，同时可作为塔柱日照扭转变形观测和梁体施工时塔柱变形监控的预留孔。矩形控制网点M、 N、 L、P建立在上塔柱H形断面内，可直接用来控制上塔柱和索道管的施工。

图9-13 主塔上部结构施工控制点分布图

2.塔柱施工测量基准传递

根据各层控制点布设情况可知，整个塔柱施工测量的平面基准为基础承台平面的墩中心点，高程基准为该平台上的4个水准点。

（1）平面基准传递

平面基准传递分为两步，第一步是在下横梁竣工后，利用预留孔将承台顶面的墩中心点垂直地投到下横梁顶面，并在该面建立平面控制点，如图9-11所示；第二步是当上横梁竣工后，将墩中心点再次垂直上投到上横粱顶面，建立上塔柱及索道管定位平面控制网点，如图9-12所示。墩中心点上传是整个塔柱施工测量的关键，其上传的精度直接影响施工的质量，基点上传方法较多，常用的方法是激光铅垂仪或经纬仪精密投点法。一般而言，激光铅垂仪的投点精度较高，操作方便。

（2）高程基准传递

如图9-14所示，在高程基准传递时，须同时设置两台水准仪、两把水准尺和一把经过检定的钢尺。首先将钢尺悬挂于固定架上，零点向下并挂一与钢尺检定时的拉力同重的重锤。然后利用下面水准仪在起始水准点上的水准尺上读取α，在钢尺上读取r1，上面水准仪同时在钢尺上读取r2，在待定点的水准尺上读取b，并同时测定温度。则待测点高程为

式中， Δlt为温度改正；Δl为钢尺的尺长改正。

图9-14 高程基准传递

为了检核，后视应在其他几个水准点上变换，并取其均值作为最终结果。

3.高塔柱施工放样

在塔柱的施工放样中，劲性骨架的放样与塔柱中心十字线的放样方法基本相同，下面介绍塔柱中心十字线的放样。

由于下、中塔柱均为倾斜的柱体，因此其放样方法也基本相同。下、中塔柱的横桥向中心线与桥墩中心线一致，放样时可将全站仪安置于桥墩中心点，后视轴线方向，旋转90°，即可直接投放不同高度上的横向中心线（当高度较大时可利用折角目镜投放）。但下、中塔柱的顺桥向中心线将因高度不同而其到桥轴线的距离各异，其实际距离可以根据设计图纸上尺寸计算出不同高度的放样数据（计算方法应根据桥梁塔柱形式而定）。其具体放样方法是：在桥墩中心安置全站仪，后视桥的轴线方向，利用折角目镜来建立一个过桥轴线的铅垂面，以便确定不同高度上的桥轴线位置，从而通过测距或直接测量中心点坐标来放样塔柱不同高度的中心点位置。

4.高塔柱垂直度测量

（1）激光垂准仪法

a）在液压翻模平台顶面人行步板上对应位置切割一个20cm × 20cm的方洞（网格激光靶尺寸为20cm × 20cm） ，并把激光靶安装于此处。在钢板平台上安置垂准仪，打开向下发射激光束按钮，对中后精确调平垂准仪。关闭向下发射按钮，打开向上发射激光束按钮，调节物镜焦距，使激光束在靶标上形成一个直径1mm的光点，做好标记，转动垂准仪，观察光点中心偏离标记点是否超过1mm，若超过时，则应重新调整垂准仪，直至满足要求为止，此时激光束直线即为该控制点的垂直方向线。

b）从模板角上沿其内边缘的延长线拉钢尺，并将激光靶中心十字线的一条线与钢尺50cm刻度线重合，扶平激光靶，使激光靶平面与模板顶处于同一水平面内，用另一把钢尺丈量激光点距50cm刻度线的距离并记录。

c）依次测量每个空心桥墩8个点的偏差值，并根据标准判定模板4个角点平面位置是否满足精度要求（一般规定其偏差应小于8mm） ，若其偏离值超过标准，则应重新调整模板，重新检查。

（2）全站仪检查模板法

a）置棱镜于模板上口4个角点上，用全站仪测出其实际坐标，求出设计坐标与实测坐标差值Δx和Δy，依x、 y轴与纵横桥轴线夹角，把测量结果换算成纵横向偏差值，依据标准判定模板安装是否合格。

b）对照全站仪、激光垂准仪检查结果，若两者检查结果相符，则认为模板安装合格；若两者之差超过2mm，则应分别重新检查。