1、铁路客运专线长大桥梁的施工测量控制铁路客运专线特大桥梁的施工测量1 概述 本文以郑州至西安铁路客运专线渭南渭河特大桥DK376+970DK391+500段14.53km桥梁的施工测量为例进行阐述。1.1 工程简介郑州至西安铁路客运专线渭南渭河特大桥东起新华山车站，西至新临潼车站，全长近80km。DK376+970DK391+500段为其中一部分。该段位于山冲积扇区，四周地形起伏不大，南高北低，跨径为：32m、24m简支箱梁和2处（32+48+32）m连续梁。 圆端型桥墩、矩形桥墩，高5-11.5m。二阶承台，分别为2.5m、1.0m。C30钻孔桩基础，桩长47-59m，桩径1.25m，每个桥墩
2、8根桩，梅花形布置，连续梁两个桥墩和两个桥台9根桩，KTPZ系列盆式支座。连续梁箱梁采用无碴轨道现浇预应力混凝土连续梁（双线）；其余采用无碴轨道混凝土简支箱梁。本段经行于渭河冲击平原东南部，南倚秦岭，北临黄河及其支流渭河，总体地势由南向北呈阶梯状降低，西略高于东。线路经过地区大致可分为三个地貌单元：黄土台塬区、山前（塬前）洪积扇区、河流冲击平原区。这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。本区属暖温带半湿润大陆性季风气候。四季分明，春秋适宜，夏热多雨，冬寒干燥。年平均气温13.213.7,最冷月平均气温-1.2-0.5，最热月平均气温26.127.3，极端最高气温43.0，极端最
3、低气温-19.4，年平均降水量500.5608.9mm，年最大蒸发量1337.81872.6mm，最大冻结深度0.28m。主要技术指标：设计活载：“ZK活载”，设计洪水频率：1100，正线数目：一次双线，速度目标值：350，线间距：=5.0，本桥位于R=10000m和8000m的曲线计直线上2施工测量2.1 施工控制测量2.1.1要素控制影响测量精度质量的因素主要有人员、器具、方法、操作和程序管理等5个方面。人员要持证上岗，使用经检定和校检的测量器具，测量方法要科学、合理，操作规范，按程序进行管理，对各要素进行预控。2.1.2准备控制做好测量前的各项准备，是测量质量的基本保证。应认真审核设计施
4、工图和有关资料，按选定的测量方法进行内业计算；测量计算做到依据正确，方法科学，计算有序，步步校核，结果可靠；外业观测成果是计算工作的依据，计算成果要经两人独立核算后方可实施；测量前应检校现场控制桩和水准点，保证位置、高程准确；测设前应检校测量仪器和用具。2.1.3过程控制要确保测量工作在受控状态下进行。定位、放线工作须执行经自检、互检合格后，将成果资料送报有关主管部门验线的工作制度。实测时要做好原始记录。对测量记录的要求是原始真实，数字正确，内容完整，字体工整。记录人员应随时校对观测所得数据是否正确。按企业过程控制程序不合格品的控制程序和检验测量和试验设备控制程序等文件执行。2.1.4检验控制
5、检查验收测量成果时应先内业后外业现场，验收的精度应符合规范标准要求。必须独立验线。检查验收部位应是关键环节与最薄弱部位。2.1.5测量使用仪器序号名称规格数量备注1经纬仪(配三角架，左右移动平台)T2各1精度22全站仪(配三角架)GTS-311各12mm+2ppm3水准仪(配三角架，精密分划板)NA2 GPM3各10.1mm4光学对点器(配三角架，带标牌)GTS-311 配套设备各15磁力表座26划线针27冲头28钢卷尺5m/50m4/19记号笔4红、黑10塔尺5m12.1.6劳动组织序号名称人数技术要求备注1工程师22测量工程师33辅助工6熟练合计112.2 复核测量在工程的施工过程中，常常
6、涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。 关键词：新三角高程测量法 测量 在工程的施工过程中，常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，
7、但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。2.2.1三角高程测量的
8、传统方法如图一所示，设A，B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。图 一图中：D为A、B两点间的水平距离为在A点观测B点时的垂直角i为测站点的仪器高，t为棱镜高HA为A点高程，HB为B点高程。V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtan）首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的影响。为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t故 HB=HA+Dtan+i-t （1）这就是三角
9、高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：1、全站仪必须架设在已知高程点上2要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。2.2.2三角高程测量的新方法如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如图一，假
10、设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由（1）式可知:HA=HB-(Dtan+i-t) （2）上式除了Dtan即V的值可以用仪器直接测出外，i,t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从（2）可知：HA+i-t=HB-Dtan=W （3）由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。这一新方法的操作过程如下:1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点 通视。2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。（此时与仪器高程测定有关
11、的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。）3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。4、照准待测点测出其高程。下面从理论上分析一下这种方法是否正确。结合（1），（3）HB=W+Dtan (4)HB为待测点的高程W为测站中设定的测站点高程为测站点到待测点的水平距离 为测站点到待测点的观测垂直角从(4)可知,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。将（3）代入（4）可知：HB=HA+i-t+Dtan （5）按三角高程测量原理可知HB=W+Dtan+i-t (6)将（3）代入（6）可知：HB=HA+i-t+Dtan+i-t (7)这里
12、i,t为0,所以:HB=HA+i-t+Dtan (8)由(5),(8)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。综上所述：将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。2.2.3设计资料设计院交桩资料中交了五个交点坐标、四个C级控制网点
13、、十一个水准基点及三条曲线的半径、转角、缓和曲线长，其他曲线要素及坐标均由施工单位根据交桩资料推算得出，数据见附表1、附表2及附表3。附表1 直线、曲线及转角表工程名称：郑西客运专线ZXZQ05标测量单位：中铁二十三局第二项目部日期：2006.09.06交点名交点桩号转角及第半径Rs切线长T1ZH桩号HY或ZY桩QZ或HH桩YH或YZ桩HZ桩号间距、直段及坐标一二缓长R、ReT2及全长及坐标号及坐标号及坐标号及坐标及坐标长与方位JD8HK373+699.1222448.7623824233.396410.552493949.4972248 30 00.9JD9K376+147.884 24 4
14、3 01.72038.210K374+109.674K374+679.674K376+120.257K377+560.839K378+130.8393851.1363823335.931570.00080002038.2103824082.92973823880.34993823525.01053823425.09503823450.3245450.658491671.122570.0004021.165493567.5116493034.7595491640.6969490205.5338489636.1246273 13 02.6JD10K379+943.766- 13 05 18.713
15、62.269K378+581.497K379+011.497K379+938.687K380+865.878K381+295.8786616.0273823552.074430.000100001362.2693823475.61743823496.67313823485.82403823389.21303823318.53614563.675487826.056430.0002714.381489186.1774488756.7020487829.9071486908.0976486483.9548260 07 43.9JD11K386+549.637 5 26 22.5690.084K38
16、5+859.553K386+289.553K386+549.246K386+808.940K387+238.9407273.3303822417.868430.00010000690.0843822536.17123822465.49433822429.82283822400.84263822364.54646583.246481307.974430.0001379.387481987.8415481563.6986481306.4741481048.4100480619.9535265 34 06.4JD12K393+822.1863821855.870474056.389注:表中黑体字部分
17、为设计交桩资料，其他为施工单位推算数据。2.2.4复核采用仪器及观测条件导线复测观测仪器：渭南渭河特大桥DK376+970DK391+500段导线复测采用索佳SET230RK、尼康DTM550全站仪进行，精度均为2级。附表2 水 准 基 点 表工程名称：郑西客运专线新XX1标段 水准点号高程（m）位置水准点位置描述及材料附注里程距中线（m）左右DBM218351.205DK375+131136.0台头村路边新设DBM219344.928DK376+995138.0方山河河堤坡脚高压线下新设DBM220339.795DK378+356144.0南关村东丁字口路边新设DBM221348.179DK
18、379+63682.0田边小路新设DBM222347.575DK381+23064.0水泥路东侧新设DBM223340.545DK383+366220.0谭头堡路边= BM28 BM33C12DBM224340.353DK385+768194.0水城通里仁路东侧距围墙5m=DBM224DBM225339.571DK387+10032.0县道319五公里铺至庄头拐角处新设DBM226338.682DK388+8306.0杨村东端小路北侧=DBM226DBM227339.944DK390+756206.0县级公路边距房角4m=BM217BM38 GPS38IDBM228343.906DIK392+
19、890000100宜合堡村村边拐角上新设附表3 C 级 网 控 制 点 表工程名称：郑西客运专线ZXZQ05标段 点号X坐标Y坐标GPS0373822847.045476936.671GPS0383822298.451477093.968C113823375.764484727.495C123823179.986484406.751SET230RK全站仪测距部分：补偿器补偿范围均为300，视准轴误差测定c=-0.92，竖盘指标差测定i=-0.33，一测回水平方向标准偏差0.50；测角部分：周期误差振幅A=0.18mm，周期误差初相角=1441527，加常数C=0.94mm，乘常数R=-6.49
20、mm/km，固定误差a=1.08mm，比例误差b=0.16mm/km。尼康DTM550全站仪测距部分：补偿器补偿范围均为327，视准轴误差测定c=0.88，竖盘指标差测定i=5.86，一测回水平方向标准偏差0.20；测角部分：周期误差振幅A=0.47mm，周期误差初相角=178.68，加常数C=-0.40mm，乘常数R=-6.90mm/km，固定误差a=1.31mm，比例误差b=0.81mm/km。高程复测观测仪器：索佳C32、C30自动安平水准仪,C32望远镜视准线安平精度0.28、调焦运行误差0.2mm、自动安平补偿误差0.1；C30望远镜视准线安平精度0.07、调焦运行误差0.3mm、自
21、动安平补偿误差0.4。观测条件：要求在晴天、无雾、无雨、风力小于四级的情况下进行测量作业；平角观测宜在日间进行，且要求通视条件良好呈像清晰稳定，避免日晒仪器。在测量过程中注意查看气泡居中情况，如在观测过程中发现气泡偏离中心时应随时校正使之居中后继续进行。2.2.5复测方法及结果导线复测按四等导线进行，每一站点要求观测六个测回，测角中误差限差为2.5、半测回归零差限差为8、2C较差限差13、同一方向各测回间较差限差9、测距中误差5mm、测角中误差2.5、相邻点位坐标中误差10mm、导线全长相对中误差1/40000、方位角闭合差限差5n（导线环或导线段的测角中误差应按下式m=1/N（f2/n） 计
22、算，其中f为导线环或导线段的角度闭合差、N为导线环或导线段的个数）。 高程复测按四等水准进行，测量精度为：每千米水准测量偶然中误差M5.0mm、每千米水准测量全中误差MW10.0mm、检测已测段高差之差30L、往返测不符值20L、附合路线或环线闭合差20L、左右路线高差不符值14L。郑西铁路客运专线采用客运专线测量暂行规定作为测量作业的依据。在控制测量结果处理中，由于采用道路测设大师软件进行严密平差，这里不详细介绍误差的计算过程及计算公式。比较结果见下表。 渭南渭河特大桥DK376+970DK391+500段导线点平差后与设计提供导线加密网比较结果导线点坐标比较结果导线点坐标比较结果xyxy2
23、D1-13mm-17mm2D23mmmm2D2-7mm-21mm2D24-1mm+20mm2D3+10mm-15mm2D25-3mm+16mm2D4+8mm-6mm2D260mm+12mm2D5+16mm-1mm2D27-1mm+8mm2D6mm2D28+4mm-1mm2D7+11mm+3mm2D29+19mm-8mm2D8+9mm+4mm2D30+21mm+3mm2D9+22mm0mm2D31+28mm-7mm2D10mm2D32mmmm2D11+21mm-5mm2D33mmmm2D12+16mm+5mm2D34-6mm-11mm2D13+19mm-7mm2D35-22mm-5mm2D14+
24、9mm-7mm2D36-10mm-5mm2D15mm-1mm2D37-10mm-7mm2D16-4mm+1mm2D38-7mm-10mm2D17mmmm2D39+8mm-11mm2D180mmmm2D40+11mm-13mm2D19-11mm+4mm2D41-7mm-6mm2D20+1mm-2mm2D42+2mm-5mm2D21mmmm2D43+3mm+6mm2D22备注：表中数值为实测值与设计提供值之差2.3 控制测量2.3.1 控制点选择 按图对施工线路进行探查，熟悉沿线的地形地貌，然后在图纸上进行导线选线工作，选点工作完毕后进行现场核对、优化，使导线的线形及刚度符合测规要求。2.3.2
25、控制桩埋设由于郑西铁路客运专线渭南渭河特大桥地处湿陷性黄土地段内，稳定性相对较差，对控制桩的稳定性要求很高，据调查渭南地区的冻结深度为0.3m，受其影响的最小深度为1.2m，故郑西客运专线所埋控制点的最小深度为1.5m。要求挖上口直径为0.4m、下口直径为0.7m的锥形圆柱体基坑，在其中心处用长1.8m20螺纹钢筋，打入基坑底0.35m后用C30砼现浇，要求砼表面与钢筋顶面平齐，将砼表面抹平并在表面该出该点点号，待砼收缩完毕后用红油漆涂满点号的凹槽，以便于测量中认点，避免出现记录点号错误，砼收缩完毕后钢筋将露出砼表面1cm，在钢筋顶面用钢锯锯出3mm深的十字线。2.3.3 测设方法 分段测设，
26、分段平差，每段距离24km，施工范围内共分7段。现场以GPS037-GPS038为起始边，以C11-C12为终边，做四等导线控制测量。作业结束后，对数据采用道路测设大师软件进行严密平差，平差结果符合四等导线测设要求，部分结果见下表。导线严密平差计算表（一）名称： 郑西铁路客运专线ZXZQ05标段二公司管内导线平差第一段 等级：一级 点名观测角度( )角度改正( )方位角( )边长观测值(m)边长改正数(mm)边长平差值(m)坐标X( m )Y( m )GPS373822847.045476936.671164 00 03GPS38178 31 045.283822298.451477093.9
27、68162 31 13284.7340.44284.7342D-43110 39 383.623822026.865477179.49493 10 54343.534-1.86343.5322D-42173 19 222.503822007.798477522.49686 30 19380.608-2.10380.6062D-41187 40 271.483822030.998477902.39494 10 47364.948-1.90364.9462D-40129 00 310.253822004.399478266.37043 11 19497.577-2.65497.5742D-3978 58 291.113822367.183478606.910302 09 49385.1371.1 0385.138D01209 38 023.143822572.207478280.878331 47 D023823002.559478050.108备注角度闭和差Wa = -17.37107=26.45 W
