测绘公司路桥施工测量技术汇编(修改) 222页

中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编中铁港航局集团测绘中心二○一二年十二月-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)前言随着我国公路、铁路、港口、码头等工程建设的飞速发展，我公司所占的市场份额也越来越大，鉴于此种情况，有必要编制测量技术汇编资料，以规范测量人员的操作程序，提高测量人员的整体业务素质，确保施工质量。目前，公司测量人员技术水平参差不齐，各项目使用的仪器和采用的方法也不尽相同，施工中进行测量控制时随意性较大，编制本标准的目的就是要进一步规范测量操作，使现场的测量工作有一个明确的、统一的标准。本标准结合公路、铁路、港口、码头等工程施工的特点，涵盖了其大部分测量工作的内容，是施工测量的统一的内部标准。通过此标准的约束，并结合实际测量工作中的要求，运用适宜的方法，高效完成测量任务。本标准由测绘中心组织编写，参加编写的人员有:倪勇、杨杰、杨学军、黎科、张键其、黄晓平等，由于知识面有限，缺点和错误在所难免，在执行过程中发现不足之处，请及时指出，以利进一步修改。编者二○一二年十二月-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)目录第一章交接桩-6-1.1接桩的内容及程序-6-1.2接桩后的复测-6-第二章施工控制网的布设-7-2.1施工控制网的布设-7-2.2控制点的埋设要求-8-2.3制定控制网施工测量方案时需考虑的因素：-8-2.4施工控制网的复测-9-2.5控制网的等级要求-9-第三章施工测量技术设计及技术管理-11-3.1施工测量技术设计-11-3.2技术管理-13-第四章测量误差的基本知识-15-4.1测量误差的概念-15-4.2偶然误差的特性-16-4.3衡量精度的指标-16-4.4水准测量的误差及其预防-19-4.5水平角测量的误差及其预防-21-第五章桩基础、沉井施工测量-23-5.1桩基础施工测量-23-5.2沉井施工测量-23-5.3质量标准-24-5.4桩基施工测量控制流程图-24-第六章承（桥）台施工测量-25-6.1测量方法-25-6.2钢板桩的插打-25-6.3承（桥）台的质量检验标准-25-6.4平面及高程监控-25-第七章墩柱、墩帽施工测量-27-7.1墩身施工测量-27-7.2墩帽施工测量-28-第八章梁预制的测量控制-29-8.1长线法预制-29-8.2短线法预制-31-8.3顶推法预制-37-第九章架梁及桥面施工测量-40-9.1架梁测量控制-40-9.2曲线段梁的布置-45-9.3桥面施工测量-48-第十章变形观测和施工过程中的监控监测-49-10.1承台墩身监控-49-10.2路基沉降观测-50-10.3主塔施工监控-51-10.4连续梁施工线型监控-52-第十一章拱桥施工测量-54-11.1转体法施工测量-54-11.2缆索吊机悬拼法-56-11.3悬臂法-66-11.4满铺支架法-77--189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十二章悬索桥施工测量要点-79-12.1塔柱施工测量-79-12.2锚锭施工测量-80-12.3主缆线形调整-81-12.4索夹位置的放样-84-12.5主梁的架设及线形调整-84-第十三章斜拉桥施工测量要点-88-13.1主墩施工测量-88-13.2钢箱梁安装的施工测量-94-13.3塔梁同步施工-95-第十四章线路施工测量-101-14.1线路测量的任务及内容-101-14.2线路测量的步骤-102-14.3断链的处理-106-第十五章隧道施工测量-107-15.1隧道施工测量的内容及其作用-107-15.2地面控制测量的误差对于隧道贯通误差的影响-110-15.3地面控制网的布设方案及布测精度-111-15.4进洞关系数据的推算-114-15.5地下导线测量-119-15.6地下水准测量-120-15.7隧道开挖中的测量工作-121-15.8隧道贯通误差的测定与调整-122-15.9竖井联系测量-125-第十六章竣工测量-129-16.1桩基的竣工测量-129-16.2承台的竣工测量-129-16.3墩身、墩帽竣工测量-129-16.4墩台之间相关关系的精确测定-129-第十七章GPS测量-131-17.1GPS定位原理-131-17.2GPS坐标系统-131-17.3选点和埋石-131-17.4GPS外业观测作业方式-132-17.5提高GPS网可靠性的方法-133-17.6提高GPS网精度的方法-134-17.7常规RTK测量-134-17.8连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）-135-第十八章海道测量-141-18.1海底平面控制测量-141-18.2高程测量-145-18.3水位测量-147-18.4水深、定位测量-155-18.5地貌地质测量-166-18.6施工测量-177-18.7变形观测-184-附录A-188-附录A1:施工测量中几个实用的计算程序-188-附录A2:Excel数据与CAD图形转换-191-附录A3:ExcelVBA线路正算程序-198-附录A4:ExcelVBA线路反算程序203-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)附录A5:Excel中角度的转换204附录B205附录B1:跨河水准测量205附录B2:控制网的技术要求207附录B3:安全质量保证措施及注意事项212附录B4:坐标系旋转的坐标变换计算公式213附录B5:全圆观测法213附录B6:施工控制点埋设样图214附录B7:利用地面点坐标换带计算步骤214附录B8:三联脚架法215附录C216附录C1海图常用投影216附录C2阳江地质剖面图218附录C3DiscoverSB3200-XS软件工具栏说明-224--189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第一章交接桩在工程施工前，建设单位、设计单位或其委托单位将组织相关人员进行控制桩的交接，施工单位按程序接到控制桩后，应尽快组织复测工作，并将复测成果上报监理工程师，得到监理工程师批复认可后的控制桩才能够作为施工控制网的加密和施工测量的依据。1.1接桩的内容及程序1）接收桥梁、线路、土建工程测量控制点桩位，应由公司总工或其委托的测量工程师负责，并通知施工项目部总工或技术人员共同参加接桩。2）接桩前应熟悉图纸及工程概况，根据工程行业规范确定的控制网等级。3）交桩过程中应了解交接控制网（平面、高程）的系统及等级，以及与主桥中线、线路中线、结构物中线等中线的关系。4）所接控制网点桩位坐标是否符合规范要求，稳固性是否有保证。5）检查现场交接桩位与交桩表上的名称、数量是否一致。6）交桩单位提供的交桩表及相关技术文件（含测量成果、点之记、测量说明等）。7）接桩需现场当面交接，交接情况及时向公司领导和施工单位领导汇报后，办理交接手续，签字生效后，施工单位才能使用。8）接桩后，对桩位及时进行保护，并设置护桩。1.2接桩后的复测1）根据接桩控制网的等级，按照相关国家规范、行业规范及设计要求，做同等级精度测量。2）复测前，应根据交桩资料计算控制桩间方向、夹角、距离及水准点间高差。3）依据测量要求的精度等级，选择符合要求的测量仪器、工具等。4）制定复测技术方案，并以此进行施测组织，施测中严格按照有关技术规定执行。5）复测完毕，及时出具测量成果表，并及时上报公司总工和施工项目经理。有条件时，应请监理工程师在复测过程中旁站，复测成果同时报呈监理公司或业主。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第二章施工控制网的布设工程在施工阶段所进行的测量工作称为施工测量。施工控制测量是施工测量的基础,其主要任务是布设施工控制网。对于设计单位交接的控制网(点)不能满足施工测量要求的，需依据设计单位交接的控制网(点)和工程的具体情况，在已有测量控制网(点)的基础上，通过内插或加密的方法，布设有效的施工控制网。施工控制网的布设应遵循从整体到局部、分级布网的原则。建议首级网应一次性全面布设，加密网视工程建设的主次缓急，可分期分批局部布设。2.1施工控制网的布设2.1.1通常施工控制网布设有以下列原则:1）坐标平面（投影面）的选择应满足下述要求:“按控制点坐标反算的两点间长度与实地两点间长度之差尽可能小”，因此，施工控制网中的实测长度通常不是投影到平均海平面上的长度，而是投影到特定的平面上的长度。桥梁施工控制网一般投影到桥墩顶的平面上，也有的工程要求将长度投影到定线放样精度要求最高的平面上。2）施工控制网的点位布设要考虑施工放样的方便。在精度上，它不要求网的精度均匀，而是要保证某一方向或某几个点的相对位置的高精度。桥梁施工控制网要求沿桥轴线纵向高精度，以保证桥梁轴线长度及桥墩的放样定位的准确性。3）施工控制网的坐标系，常采用相对独立的工程坐标系。而设计上所用的一般为国家坐标系或地方城建坐标系，数据量非常大，为了施工及计算方便，一般都建立新的施工坐标系，即：桥梁中线定为纵轴线，垂直于桥梁轴线的方向为横轴线。桥梁测量所使用的独立坐标系，必须保证桥梁坐标系与勘测设计所用的国家或地方坐标系的换算关系的准确性，必要时通过联测，确认换算值不出差异。坐标转换公式见附录B4。4）建立的施工控制网应满足控制精度和观测条件的要求，并应使其在施工测量中能发挥最大的作用。施工控制网一般边长较短，由于受各种条件限制，边长有时相差甚大，只能在满足图形强度和施工精度要求的前提下，尽可能使各边接近等长。5）桥梁与线路有密切联系，建立的平面及网高程网应与线路两端控制桩联测，取得中线里程，以及桥梁与线路高程的联接关系。6）由于全站仪的普及，应尽可能提高建立的控制网的精度，以减少墩台放样后点位误差中控制点误差的比例。7）高程控制网应尽量布设附-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)合线路、闭合线路，直接提供承台、墩台及桩基施工所必需的施工高程控制点，并作为工程建设过程中及交付运营前后沉降观测的依据。2.1.2网形的布设在满足桥轴线长度测定和墩台中心定位精度的前提下，力求图形简单并具有足够的强度，以减少外业观测工作和内业计算工作。根据桥梁的大小、精度要求和地形条件，桥梁施工平面控制网的网形布设有以下几种形式。大地四边形双三角形双大地四边形加强型大地四边形2.2控制点的埋设要求控制点应设在坚实可靠、便于保护、不受施工干扰、使施工放样具有良好角度的地方，有条件时，三角点可埋设附有强制归心装置的观测墩。施工控制点的位置应选择恰当，密度应较高，以便于放样时选择使用，同时要告之全体施工人员，保护施工控制点，爱护测量标志。2.3制定控制网施工测量方案时需考虑的因素：1.控制网的精度等级；2.控制网的实用性；3.控制网的类型及图形强度；4.控制点的选点、造标、埋石；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)5.控制点的保护；6.测量仪器设备的选择；7.测量作业的组织；8.影响施测精度的环境因素（如植被、电磁场、反光物等）。2.4施工控制网的复测施工控制网布设完成后，在施工过程中，应对其进行定期或不定期的复测。复测后，控制点坐标或高程的变化值小于2(m原+m复)1/2时，原放样成果仍然有效，否则，应对原放样的成果进行调整或重新计算，并应采取相应的补救措施。（注：m原为控制点的布设精度，m复为控制点的复测精度）2.5控制网的等级要求平面控制网可采用GPS定位、三角测量、各种形式的边角组合测量和导线测量。测量方法的选择应因地制宜，既满足当前需要，又兼顾今后发展。做到技术先进、经济合理、确保质量、长期使用。平面控制网的等级划分，GPS网、三角网和边角组合网依次为二、三、四等和一、二级；导线网则依次为三、四等和一、二、三级。当需布设一等网时，应另行设计。各等级平面控制网，视测区内工程的规模均可作为首级网。首级网下用次级网加密时，视条件许可，可以越级布网。二、三等控制点应建观测台和墩标等，四等控制点可视需要而定，四等以下则不需要。观测台和墩标等的类型应因地制宜选用钢材、钢筋建造。导线测量水平角观测宜采用方向观测法（见附录B5），为了减弱对中误差对测角测距的影响，各等级导线宜采用三联脚架法。高程控制测量分为水准测量和三角高程测量。水准测量的等级依次分为二、三、四等，当需布设一等时，应另行设计。视测区内工程需要，各等级高程控制网均可作为首级高程控制。光电测距三角高程测量可代替四等水准测量，主要用于山区以及高建筑物上点的高程的测定。2.6其它应注意的几点1）、桥梁一般要跨越江河、山谷等，跨越宽度为200m以上的水准路线，应按跨河水准测量要求施测，当跨河视线长度超过300m时，可采用双线过河，并按等精度在两岸联测，组成四边形闭合环（见附录B1）。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2）、在进行几何水准测量有困难地区，可用电磁波测距高程导线进行测量，视线长度一般不大于700m，高程导线可布置为每一照准点安置仪器进行对向观测的线路，当水准点或其它高程点无法设置测站时，可用几何水准方法引测至合适的高程点后，再按高程导线施测。距离观测每站需量取气温、气压值进行改正，竖角观测采用三丝法观测四回测以上，仪高、觇牌高应测前测后认真量取，对向观测往返测间隔时间尽可能短。3）、施测中，严格按照国家或行业标准及设计要求进行，施测后，进行严密平差。平差成果及时上报公司技术部及施工项目经理部，经审核无误后，报呈监理工程师批复。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第三章施工测量技术设计及技术管理3.1施工测量技术设计施工测量技术设计就是在工程施工前根据施工测量的特点、施工测量的原则、具体工程施工测量所要求的精度等因素，编制切实可行的施工测量方案，以满足工程在质量、进度和效益方面对测量的要求。3.1.1施工测量与建筑工程的关系建筑工程在施工阶段，需要测量人员将图样上设计好的建筑物、构筑物的平面位置和高程，按设计要求在实地上标定出来，作为施工的依据。在施工过程中，需要通过测量经常对施工和安装工作进行检验、校核，以保证所建工程符合设计要求。在建筑工程施工阶段，施工测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量与进度。3.1.2施工测量特点施工测量作业环境复杂，接触的图纸和数据较多，放样工作的时限性强。要求施工测量人员具有高度的责任感，精通业务，若贻误放样时间，会影响施工进度，若稍有不慎，发生差错又未能及时发现并予以纠正，就会影响施工质量，甚至酿成事故，造成严重损失。因此，在工作中一定要遵循步步有检核的准则，确保质量。3.1.3施工测量必须遵循测绘工作的基本原则在布局上“从整体到局部”，在精度上“由高级到低级”，从程序上“先控制后细部”。首先建立统一的施工控制网，然后以施工控制网为基础，测设出每个建筑物、构筑物的细部。施工测量的另一原则也是“步步有校核”,以防止差、错、漏的发生。3.1.4施工测量的精度为了保证建筑物、构造物放样的正确性和准确性，施工测量必须达到一定的精度要求。对于桥梁工程，放样点位一般离控制点较远，放样不甚方便，因而放样误差较大。同时考虑放样工作要及时配合施工，经常在有施工干扰的情况下进行，不大可能用增加测量次数的方法来提高精度。而在建立施工控制网的时，则有足够的时间和各种有利的条件来提高施工控制网的精度。因此当点位精度要求较高和施工场地较大时，施工控制网应具有较高的精度。施工测量精度的具体要求可参照不同工程的有关规范和招标文件的有关规定。3.1.5施工测量方案编制的意义和作用-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)施工测量方案是规划和指导建筑工程施工阶段测量工作的一个技术文件。建筑工程施工阶段需要进行施工测量。在测量中，选择什么测量方法，精度达到什么程度，进度如何，测量所需条件是否具备，都直接影响到建筑工程的质量、速度和效益。因此我们施测前作出一个最佳的施工测量方案：选定测量方法，确定进度标准，安排施测进度，提出准备工作计划等。以便指导整个工程测量过程，确保施工质量和施工进度。施工测量方案的作用(1)施工测量方案是做好施工测量准备工作的依据和重要保证；(2)施工测量方案是对施工测量过程进行科学管理的重要手段；(3)施工测量方案是对保证施工顺利进行，按期、按质、按量完成施工任务，取得更好效益等都起到重要的积极的作用。3.1.6测量技术人员必须熟悉有关正式设计、施工图纸，了解设计施工意图和施工要求，了解施工程序,根据工程的具体情况和特定要求进行施工测量方案编制，使施工放样工作能与施工组织计划和施工进度相协调。3.1.7施工测量技术方案、施测工艺应由公司总工组织编制或委托测量组编制，并报公司总工审核批准。作业指导书应由测量中队、测量组组织编制，并报公司技术部门备案。3.1.8技术方案、施测工艺的主要内容1.编制依据（含设计图纸、规范、施工工艺等）；2.工程概况；3.采用仪器设备及其精度；4.施测、复核程序、步骤；5.施测方法；6.各项精度、限差要求；7.施测精度的理论分析；8.具体的图表；9.人员组织、进度安排；10.安全要求。3.1.9施工测量方案编制注意事项1.收集和熟悉编制依据和有关参考资料(1)设计文件，设计说明书，设计图纸，工程技术要求；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)(2)施工组织设计施工方案，施工进度要求，工程质量要求；(3)交桩资料，控制网资料，技术标准，测量规范，建筑工程验收及质量评定标准。2.现场踏勘，全面调查，了解现场情况，即现场地物、地貌、原有测量控制网点保存情况，以便做出切合实际的测量方案。3.作业指导书的编写按照有限公司《程序文件》的规定执行。4.在编制测量方案、工艺、作业指导书时，对于没使用过或没有经验的测量方法，要确定相应的模拟实验方式，核实所用新方法的可行性。5.编制的测量方案、工艺作业指导书应语句通顺、严谨、规范。6.测量方案、工艺要按受控文件的有关要求编号、发布。7.变更测量方案、工艺，要按变更程序进行。8.详细的复核方法；9.安全要求。3.2技术管理3.2.1测量复核制度1.中线控制桩、控制网桩、加密控制桩至少每半年复核一次。2.松软地质区域的控制桩、加密控制桩应经常性复核。3.每道关键施工测量工序都应制订、实施相应的复核方法。4.所有测量及计算资料，必须经过复核签认无误后才准使用。5.测量组出具的所有资料经过复核后，由测量负责人核准签发。6.倒班施测的项目，接班的人员要对上一班的测量项目进行复核。未进行复核或复核后仍出现错误的，由复核方负责，复核发现上班测量错误的，由公司对上一班进行处罚。7.工点主要负责人离开工地时，交接的主要测量项目，应由接受负责人组织复核。8.水准控制点要进行经常性联测。3.2.2技术交底1.对测绘项目的每一道施工工序都要进行技术交底。重大测绘项目由公司总工主持；大型测绘项目由测量中队长主持；小型或单项测绘项目由测量工程师交底。2.技术人员对每项工作应事前做好技术交底，布置任务，讲述技术操作程序和技术要求，以保证每个工作人员明了工作内容，更好地配合工作，保证工作质量。3.技术交底要明确、具体，具有可操作性。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4．方案交底包括：技术交底、任务交底、质量交底、进度交底，使各类人员明确检查考核的内容及办法。5.技术交底的主要内容(1).有关工程的图纸、工艺、规范及施工限差要求；(2).详细的施测方法及测量方法的施测步骤、误差产生来源、减弱误差的途径等；(3).施测组织，测量人员的相关岗位职责，明确的分工安排；(4).测量过程的记录，资料控制，处理方法。6.技术交底要有完备的交底记录。对参加交底的测量人员，应做适当的考核，效果不好应重新组织交底。3.2.3制定规章制度，保证施工测量技术方案的实施1.制定检查、校核制度(1)制定检查、控制制度，施测前对所采用的控制点的坐标、高程应检查校核；(2)对所采用的图纸的检查和尺寸的校核制度，对测设数据、放样图的交接检校制度；(3)施测时对观测读数、记录的检校制度，对施测精度的检校制度；(4)施测后对外业资料的检校制度；(5)以上三项的仔细自检、互检、专检制度。2．制定岗位责任制，明确责任权利的关系。3．制定考核责任制，事故上报制度，根据质量事故的大小确定上报单位及处理办法。3.2.4技术资料1．技术资料的格式、大小，应按各项工程的监理公司的要求制订。技术资料应归类存档。2．测量原始记录，按正规测量记录本格式记录，测量记录应做到正规、整洁、清楚，保持其真实性，作为原始资料保存，不得随意涂改。重要放样计算资料，应有计算资料存档。3．技术资料的整理要符合贯标要求。4．技术资料的发放要登记。5．各测绘项目应指定一人兼资料员，负责技术资料、技术文件的接收、发放、登记、归档、审核工作。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第四章测量误差的基本知识4.1测量误差的概念测量生产实践表明，只要使用测量仪器对某个量进行观测，就会产生误差（error）。具体表现为，在同等条件下（相同的外界环境下，同一个人使用同一台仪器）对某个量L进行多次重复观测，得到的一系列观测值L1，L2，…，Ln一般互不相等。这种现象的产生，是由于观测结果中存在着测量误差的缘故。产生测量误差的原因主要有：观测者、测量仪器和外界环境。根据表现形式的不同，通常将误差分为下列三种：1）、偶然误差（accidenterror）Δa：符号和大小呈偶然性，单个偶然误差没有规律，大量的偶然误差有统计规律。偶然误差又称真误差。例如：三等、四等水准测量时，在cm分划的水准标尺上估读的数过大，有时估读的数偏小；使用经纬仪测量水平角时，大气折光使望远镜中目标的成像不稳定，引起瞄准目标有时偏左，有时偏右，这些都是偶然误差。通过多次观测取平均值，可以削弱偶然误差的影响，但不能完全消除偶然误差的影响。2）、系统误差（systemerror）Δs：符号和大小保持不变，或按照一定的规律变化。例如：钢尺丈量距离时，如果使用没有经过鉴定的名义长度为30m而实际长度为30.005m的钢尺量距，每丈量一整尺段距离就量短了0.005m，即产生－0.005m的量距误差。显然，各整尺段的量距误差大小都是0.005m，符号都是负，不能抵消，具有累积性，这就是系统误差。由于系统误差对观测值的影响具有一定的规律性，如果这种规律性可以找到，则可以通过对观测值施加改正来消除或削弱系统误差的影响。因此，规范规定的测量仪器每隔一段时间就必须进行检验和校正就是为了消除仪器的系统误差。3）、粗差（grosserror）Δg：表示测量中的错误。例如：一个三角形三个内角和的理论值等于180°，为了确定该三角形的形状，只要测量了其中的任意两个内角，第三个内角就可以用180°-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)减去已经测得的两个内角和求得，因此确定一个三角形形状的必要观测数为2。但是，如果在测量某个内角时，经纬仪对中对错了点，则测得的内角就存在粗差，由于没有检核条件，这个粗差不可能被发现，更不可能被消除。如果测量了第三个内角，则第三个内角就是多余观测，这时，三个内角之和应等于180°就构成了一个检核条件，此时，如果某个内角观测值存在粗差，则三个内角之和与180°就会相差很大，测量成果必然超过限差的要求，应该舍弃错误观测值，重新观测。因此，粗差可以通过多余观测来发现，并通过重新观测含有粗差的观测量来消除。由此，误差可以表示为Δ=Δa＋Δs＋Δg规范规定：测量仪器在使用前都应进行检验和校正；操作时必须严格按照规范的要求进行；布设平面和高程控制网时，一定要有多余的观测量。一般认为，当严格按照规范的要求进行测量工作时，系统误差和粗差是可以消除的，即使不能完全消除，也可以将其影响削弱到很小，此时可以认为Δs＋Δg≈0，故有Δ≈Δa。通常所说的测量误差，一般认为它只包含有偶然误差或者说真误差。4.2偶然误差的特性因为单个偶然误差没有规律,只有大量的偶然误差才有统计规律。偶然误差是一随机变量，服从数学期望为零的正态分布。偶然误差的统计规律如下：1）、偶然误差有界，或者说在一定观测条件下的有限次观测中，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值；2）、绝对值较小的误差出现的频率较大，绝对值较大的误差出现的频率较小；3）、绝对值相等的正、负误差出现的频率大致相等；4）、当观测次数n→∞时，偶然误差的平均值趋近于零，即lim[Δ]/n=0(n→∞)前面总结的偶然误差的四个统计特性也可以表示如下：1）、Δn→∞，f(Δ)→0；2）、如︱Δ1︱﹥︱Δ2︱，则有f(Δ1)﹤f(Δ2)；3）、f(－Δ)=f(Δ)，也即f(Δ)关于y轴对称；4）、E(Δ)=0。式中f(Δ)为随机变量Δ的出现概率、E(Δ)为随机变量Δ的数学期望4.3衡量精度的指标1、精度的概念-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)所谓精度，就是指误差分布的密集或离散的程度，也就是指离散度的大小。假如两组观测成果的误差分布相同，则两组观测成果的精度相同（称为同精度观测）；反之，若误差分布不同，则精度也就不同。如果有两个大小相同的误差值是在不同的观测条件下取得的，尽管它们的值相等，但它们的精度并不同。2．几种常用的精度指标1）方差与中误差方差m2=中误差m=+其中[]=12+22+…+n2中误差也称为标准差。以上两式是方差和中误差估值的基本公式。m愈小表示观测精度愈高。2)、相对误差相对误差（relativeerror）是专门为距离测量定义的精度指标，因为单纯用距离丈量的中误差还不能反映距离丈量的精度情况。相对误差是一个无单位的数，在计算距离的相对误差时，要注意将分子和分母的长度单位统一。通常习惯于将相对误差的分子化为1，分母则是一个比较大的数来表示。分母越大，则相对误差越小，距离测量的精度就越高。K=∣m∣/D用经纬仪测角时，不能用相对误差来衡量测角精度，因为测角误差与角度的大小无关。3）、极限误差由偶然误差的第一个特性可知，在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值，这个限值就是极限误差。通常以三倍中误差作为真误差的极限误差。=3∣m∣在测量规范中，常要求观测值不容许存在较大的误差，并以两倍或三倍中误差作为偶然误差的容许值，称为容许误差。如果观测值中出现了大于容许误差的偶然误差，则认为该观测值的这个偶然误差不再是误差，而是错误，应舍去不用或返工重测。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4.4误差传播定律上节介绍了如何根据同精度观测值的真误差来评定观测值精度的问题。但是，在实际工作中有许多未知量不能直接观测而求其值，需要由观测值间接计算出来。例如某未知点B的高程HB，是由起始点A的高程HA加上从A点到B点间进行了若干站水准测量而得来的观测高差h1、h2……hn求和得出的。这时未知点B的高程HB是各独立观测值（诸观测高差h1、h2……hn）的函数。那么如何根据观测值的中误差去求观测值函数的中误差呢？阐述观测值中误差与观测值函数中误差之间关系的定律，称为误差传播定律。下面介绍几种函数的误差传播律：1)倍数的函数函数表达式为：z=kx（a）式中z为观测值的函数，k为常数（无误差，下同），x为观测值，已知其中误差为mx。则z的中误差为：mz=k.mx即，观测值与常数乘积的中误差，等于观测值中误差乘常数。2)和或差的函数函数表达式为：z=x±y式中z是x、y的和或差的函数，x、y为独立观测值，它们的中误差已知为mx、my。则z的中误差为：mz2=mx2+my23)线性函数函数表达式为：z=k1x1+k2x2+……+knxn则z的中误差为：mz2=（k1mx1）2+（k2mx2）2+……+（knmxn）2根据误差传布定律，结合测量的实际情况，以下列举了误差传布定律在测量工作中的几点应用：1、同精度观测的三角形三内角α、β、γ，其中误差mα=mβ=mγ=m，三角形闭合差ω=α+β+γ-180，改正后内角为α，=α-1/3ω，β，=β-1/3ω，γ，=γ-1/3ω，则三角形闭合差ω的中误差为-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)mω=+m=+√（[ωω]/3n）改正后内角α，的中误差为α，=α-1/3ω=α-1/3(α+β+γ-180)mα，=+.m2、全长量距中误差为各尺段量距中误差的倍（n为尺段数）。ms=+m3、n次同精度直接观测值的算术平均值的中误差，为一次观测值中误差的1/。M=+m/1)非线性函数设t个独立观测值的非线性函数:Z=f（x1,x2,………,xt）对该式求全微分，并用真误差代替微分量，有再利用线性函数的误差传播定律公式，可得例：设沿倾斜面上A、B两点间量得距离，并测得两点之间的高差，试求水平距离及其中误差。解：对求全微分，得4.4水准测量的误差及其预防-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)水准测量的误差主要来自仪器、操作和外界环境三个方面。1.仪器误差1）、水准仪检校后存在的残差2）、水准尺长度和分划的误差,以及水准尺零点不准使用检校合格的水准尺，以减弱水准尺长度和分划误差的影响；尽可能设偶数站，以消除水准尺零点不准的影响。3）、视准轴与管水准轴不平行误差限制前后视距之差；水准仪的i角检验校正，使i角小于规定的要求（DS1小于15″，DS3小于20″）。4）、望远镜调焦机构隙动差在测站观测中采用一次对光调焦。2.操作误差1）、水准仪置平误差认真做好精确整平工作，提高整平稳定性。2）、瞄准和读数误差限制水准测量视距，使之满足规范要求，同时认真读取标尺面的数字，防止读错。3）、水准尺的倾斜误差立尺人员认真可靠的立直标尺。3.外界环境的影响1）、地球曲率的影响地面点之间的高差，是两地面点的水准面之间的高差，但水准测量的实际是经仪器的水平观测视线在标尺上读数的高差hAB，=hAB+（s后2-s前2）/（2R）s后、s前是测站观测的前、后视距，R是地球半径（m）。可见，减少地球曲率的影响，办法是前、后视距近可能相等。2)、大气折光的影响（1）、水准测量的观测视线不能紧帖地面，离开地面的高度应满足规范的要求；（2）、尽量在大气状况比较稳定的阴天观测，在气温高的晴天，中午不测为宜；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（3）、观测视线经过水面时，水蒸气变化引起的大气折射影响大，观测时应尽可能提高视线高度，选择有利的天气和时间观测。3）、温度的影响（1）、晴天观测必须打伞；（2）、精密测量的仪器取出箱后需半小时才能进行测量。4）、仪器标尺升降的影响严格按“后-前-前-后”的观测顺序可减少水准仪升沉的影响；往返测高差取平均可减少标尺的升沉的影响。4.5水平角测量的误差及其预防水平角测量的误差同样来自仪器、操作和外界环境三个方面。4.5.1仪器误差1）、视准轴误差采用盘左盘右观测法，可抵消视准轴误差c的影响。2）、横轴误差横轴误差i与视准轴误差c有同样的性质，同样可用盘左盘右观测法抵消。3）、竖轴误差（1）、严格整平仪器，特别是在测回之间发现水准气泡偏离一定的限差，必须重新整平仪器，以便削若竖轴误差的影响；（2）、在精密测角中，可以通过测定水准气泡偏离零点的格值n，以nτ”来计算测角误差，即δ=nτ”*tgα式中τ”为管水准器的格值，计算的δ值对水平方向值进行改正，可削若竖轴误差的影响。4）、仪器构件偏心差（1）、照准部偏心差、度盘偏心差可通过盘左盘右观测值取平均值进行消除。（2）、度盘分划误差通过各测回配置不同的读盘位置，可削若度盘分划误差的影响。4.5.2.观测误差1）对中误差（1）在测角中必须做好仪器对中工作；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（2）如果在测角中由于客观原因仪器必须偏离地面点的中心观测，必须测定偏心距e及偏心角θ，以便对观测值进行改正。对中误差对水平角的影响为：边长越短对中误差对角度的影响越大，仪器与目标点所成的角度越接近180°对中误差对水平角的影响越大，故应当把对中误差限制在最小程度。2）目标偏心差（1）、适当测定偏心距e等参数，计算偏心改正数，消除偏心误差的影响；目标偏心对水平角的影响为：（2）、树直标杆，尽量瞄准标杆底部。3）瞄准误差减少瞄准误差的基本方法是，选则较好的目标构形，做好对光和瞄准工作。4）读数误差增加读数次数可以减少读数误差的影响。5）为减少仪器对中误差和目标偏心误差对水平角的影响，可用三联脚架法（见附录B8）进行测量。由此测得的水平角是以基座中心为定点的水平角，故对中误差和目标偏心误差将极小。4.5.3外界环境的影响包括有：大气密度、大气透明度的影响；目标相位差、旁折光的影响；温度湿度对仪器的影响。观测中应避免温度变化大、尘埃多等不利的天气状况。观测视线应尽可能离开地表及地表构造物表面一定的距离。应当注意仪器的防日晒、防雨淋、防潮湿，使仪器处于可靠状态。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第五章桩基础、沉井施工测量5.1桩基础施工测量5.1.1常规测量桩基础施工前，根据设计图纸计算好桩位坐标或其它定位要素，并由专业人员进行复核，数据准确无误后才能进行施工放样。测量仪器必须鉴定合格并在有效使用期内才能使用，测量前应输入温度、气压进行距离改正。桩位放样一般采用极坐标的方法放样，放样后在桩位附近插打四根护桩。护桩埋设要求稳定、准确，它的作用是在桩基础施工中随时用来检查桩位是否移位。放好桩位后就可以埋设钢护筒了，护筒的偏位与倾斜均应在规定的范围之内。桩机根据护桩进行就位，就位完后应对就位情况和护桩进行复测，满足规范要求后将标高引至钢护筒顶，填写施工放样表格通知测量监理检查，通过后方可进行桩基的施工。这里特别强调的是桩位应通过不同的方法进行复核，方法包括在不同的控制点上置仪检查，丈量相邻桩位间距是否正确等，确保万无一失。桩基施工终孔后钢筋笼安装前，应对桩位平面和倾斜进行阶段性的竣工测量，以确保桩位满足设计及规范要求。在桩基施工过程中还应经常用全站仪检查桩位及桩的垂直度。水中或岸上插打钢护筒的定位控制，一般是用两台经纬仪或一台全站仪和一台经纬仪前方交会进行控制，插打过程中应随时观测钢护筒两个方向的跑位和倾斜情况，超限及时进行纠正。桩基开挖后，应对桩位进行竣工测量，竣工资料报监理工程师。5.1.2RTK桩基测量RTK平面定位精度为±2cm，高程定位精度为±5cm，可以满足桩基施工放样的需要。测量过程中，可以调用保存在手簿中的点位数据，根据手簿中显示的偏移量，直接进行点的放样。为防止放样过程中出现差错，应注意以下几个问题：1）放样前应测量已知控制点，比较两者的坐标；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2）测量过程中由于信号遮蔽等情况引起的解异常应注意复核5.2沉井施工测量沉井制作完后应根据设计图纸对其结构尺寸和侧面的垂直度进行检查。沉井的平面位置是通过其轴线来进行控制，倾斜可直接测量也可以根据沉井顶面的标高反算推出。沉井就位满足要求后进行下沉，下沉过程中，应做好下沉观测记录，随时注意正位，保持竖直下沉，至少每下沉1m观测一次，观测包括平面位置、倾斜、扭转情况及标高等内容，将观测情况及时反映给施工人员，指导沉井的下沉、校正。沉井下沉至设计标高时应进行沉降观测，满足设计要求后方可封底。5.3质量标准1、沉井基础质量标准1）、底面、顶面中心与设计中心偏差应符合设计要求，当设计无要求时，其允许偏差纵横方向为沉井高度1/50（包括因倾斜而产生的位移）。对于浮式沉井，允许偏差值增加250mm。2）、沉井的最大倾斜度为了1/50。3）、矩形、圆端形沉井的平面扭转角偏差，就地制作的沉井不得大于1°，浮式沉井不得大于2°。2、钻孔灌注桩主要技术标准项目充许偏差孔的中心位置(mm)群桩：100；单排桩：50孔径(mm)不小于设计桩径倾斜度小于1%开始施工测量检查护筒进埋设护桩放样桩位放样监理检查5.4桩基施工测量控制流程图施工中检查钢筋笼位置检查监理检查终孔检查监理检查竣工测量监理检查理检查下道工序-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第六章承（桥）台施工测量6.1测量方法承台、桥台开挖前，先放样出承台、桥台十字线，根据设计要求及实际情况，确定边坡坡度，然后开挖。开挖后应对桩位进行竣工测量，竣工资料报监理工程师。桩位竣工检验合格方可进行承台、桥台施工。立模前，根据施工实际要求，在承台或桥台底部放样出十字线或四个角点。模板检查时，将十字线引到模板顶口，检查其平面位置、结构尺寸及顶部高程。模板检查合格后，在模板上放出承台或桥台顶面的标高，报测量监理工程师检查。钢筋绑扎完后应注意检查墩柱预埋钢筋位置是否正确。桥台施工测量时，应特别注意桥台轴线与桥台桩基轴线的关系，两者轴线一般情况下不重合。6.2钢板桩的插打在开挖深度较深的承台施工中，一般采用插打钢板桩进行防护，以便进行承台的开挖。钢板桩插打测量控制的主要目的就是保证钢板桩的平面位置和垂直度，尽量避免“异形钢板桩”的出现。在施工前，先按施工设计图放样出钢板桩的轮廓线，定出各特征点的位置（纵横轴线点、拐点），用钢尺复核各特征点间的距离，确保放样精度满足施工要求。刚开始插打的几组钢板桩，应详细检查其平面位置和垂直度是否满足工艺要求，一般来讲，每插打三组钢板桩就应该检查其与特征点的相对关系是否正确，若出现偏差应及时调整，确保钢板桩顺利合龙。6.3承（桥）台的质量检验标准项目允许偏差（mm）轴线偏位15平面尺寸±30顶面高程±20-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)6.4平面及高程监控对于面积大、体积大的承台，在施工（砼浇筑）过程中应加强观测。观测点宜布设在承台“十”字线的模板上，在砼浇筑过程中定时进行观测，如发现模板偏移过大，就及时通知现场施工人员对模板进行纠偏。在承台浇筑砼前，应在承台上预埋观测点（预埋件应专门加工，能满足测量要求），如下图所示，其中A、B、C、D为平面位移观测点，1、2、3、4为沉降观测点。承台施工完毕，待砼达到一定强度后，对所预埋观测点进行初测，平面位置可采用多测回观测，高程宜采用三等几何水准进行，读数精确至0.1mm，从而掌握承台的起始数据。掌握承台观测点起始数据后，在以后的上部结构施工中，应定期对承台观测点进行观测。将观测结果与起始数据比较，以便及时了解承台的位移及下沉状况。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第七章墩柱、墩帽施工测量7.1墩身施工测量1、模板放样检查在承台中心点或其它控制点置仪器，用仪器放样出墩身十字线，并将墩身底口轮廓线放出，然后以此为根据立模板。墩身模板调整后作结构尺寸检查，底口以承台十字线为准直接量尺寸，顶口一般根据墩身尺寸大小，墩身高度不同采用不同方法，可采用吊线铊投点、利用十字线护桩用仪器投点、用垂准仪全站仪投点等方法，将十字线点投到模板顶口，然后利用十字线点检查模板顶口尺寸，至合格为准。模板平面尺寸合格后施放墩身砼标高，标高传递可采用水准仪、全站仪等仪器，利用水准测量或三角高程方法设放标高，但必须保证仪器精度满足施测要求，并应采取其它复核方法施测，保证不出差错。在放样墩身标高时，一般将标高抬高2-3cm，以便在墩帽施工施工时立模方便。2、高墩的变位测量由于高墩受日照、温度、风力及收缩徐变等因素影响，不同时间段其顶面位置会略有变化，呈摆动趋势，因此，在高墩的施工过程中，除准确地控制好墩身的轴线或特征点的位置外，要定期对墩身摆动及扭曲进行监测，分析其摆动幅度及规律，为下一阶段的施工控制提供参考，以便及时修正施工程序，必要时考虑模板的检查尽可能在较稳定的时间段内完成。3、墩台之间相关关系的精确测定1）、根据桥梁各墩台原已标出的墩台中心点，测定各相邻墩台间距离，与两桥台设计距离比较，确定全桥总长的误差，并据此对所测各墩、台间距离进行改正，然后按改正后的各墩台间距离自桥轴线一端控制点计算各墩、台中心里程，与各墩台设计里程比较，再对点位作适当调整，以使测设里程与设计里程一致，且不致起过大偏心。2）、墩台顶面高程的联测自岸侧一基准点始，用三、四等水准测量方法，逐墩测出各墩顶水准标志高程，最后闭合于另一基准点，根据高差闭合差再对所测各墩顶水准标志高程进行调整以获得其平差值。支承垫石顶面高程可通过各墩顶水准标志高程测设。浇筑支承垫石时,放样的顶面高程一般应略低于设计高程，在安装支座底板时可适当垫高。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4、墩身竣工测量对于墩身施工来说，因为浇筑时往往不是一次浇完，因此墩中心点会经常被掩盖，所以恢复墩中心点需要反复放样，每一节段浇筑完毕，对该节段的结构尺寸及轴线偏位进行竣工测量，同时，必须对墩柱的垂直度、斜率进行观测，保持外表面的顺直，不允许出现折线。墩身施工完毕后，对墩身结构尺寸作一次系统的竣工测量，并联测各墩中心跨距、轴线偏位及墩顶高程，分析竣工数据是否满足设计要求。7.2墩帽施工测量1、墩帽施工测量墩身封顶后，应及时进行竣工测量。掌握墩身的尺寸、偏差情况，并放样出墩身的特征点，供墩帽立模之用。在墩帽检查模板时可用十字线方法或测定坐标法，调整模板尺寸时应注意模板自身结构尺寸的相互关系，尽量做到均匀分配误差。在墩帽模板固定后可放样出墩帽标高，放样时可将高程下降3～5mm，最多不能超出设计高程，以防支座装上后高程与设计不符时无法进行调整。墩帽竣工时应放样出墩帽十字线，测定标高，并在墩帽的对角线上各作一标高观测点（如下图）所示，以利后续施工观测之用。2、垫石施工测量首先放样出各垫石中心十字线，再用钢尺定出其边线，立模后应检查模板尺寸，放样出垫石顶面高程，比设计高程略低1～3mm。3、支座施工测量在支座垫石或墩帽上（无支座垫石情况下）放样出十字线上，并在支座上用钢板尺（或三角板）对支座进行分中，画出支座十字线，安装时以垫石上十字线对应重合，对其位置进行准确对位。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程用水准仪进行精密测定，使其达到规范要求。第八章梁预制的测量控制根据梁的截面形式、支承方式及设计要求，可以采取不同的预制方法，所以，在预制和架设中的测量控制方法也不同，这里主要介绍长线法、短线法、顶推法预制的测量控制。8.1长线法预制1、长线法的总体思路长线法施工是按设计的制梁线型，将所有的节段块件在一个长台座上一块（段）接一块（段）匹配预制，使两块间形成自匹配面。已制块件（即节段）形成的偏差可以通过下一块件及时调整。每个块件预制完成后，立即进行中线、标高测量，同时绘制出实际制梁纵剖面线型，并与理论制梁线型相比较后，及时修正下一个块件的标高。在预制块件安装期间，若发现预期的上拱度没有达到所要求的精度，在接缝里除放环氧树脂外，还可放金属的薄垫片或金属线网，来调整预制块件的位置，直到与先安装的一跨取得一致，另外也有使用环氧砂浆来改变预制块件之间的位置的做法。箱梁预制的施工工艺是：测量控制——安装底模和侧模——绑扎底板和腹板钢筋、安装预应力波纹管、安装预埋件——安装内模——绑扎顶板钢筋、布置顶板预应力波纹管——浇注混凝土——混凝土养护——达到强度后张拉竖向预应力.2、具体操作1）、预制场控制网的建立为了精确地控制预制块件的几何尺寸，在预制块件前，首先要建立制梁场的坐标方格网。永久性的中线控制点分别设置在制梁场两端。利用坐标方格网，按各制梁台座的设计尺寸，在梁场地坪上弹出每个台座的纵横线及边线。各制梁台座中心和边线都进行编号，以便随时检查预制块件的几何尺寸、线型、扭转以及匹配浇筑等方面的精度。为了便于制梁场的高程控制，在制梁场附近埋设三个Ⅲ等永久性水准点，组成等边三角，以便进行对台座的沉降和变形观测，同时宜定期从Ⅱ等水准基点与这组水准点（3个）进行联测，保证沉降和变形观测的质量。因此在各台座上应事先设置好沉降及变形观测点，在拆模后进行观测并作好详尽记录。2）、精度要求-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)各主梁块件的设计尺寸均按基线丈量方法进行，先以经过近期检定的钢尺进行丈量，并折算到合拢时的温度的长度。丈量结果往返之差均小于3㎜，取其平均值，即为台座全长。台座中心线上各点横向误差要求小于0.5㎜，超过此限差，要严格改正。台座的平面扭转允许误差，按设计要求横向边缘误差为±0.5㎜，若台座的宽度为15m，则允许的偏扭角见图8.1.1所示。纵轴2α0.5mm法线0.5mm线7.5m图8.1.1α=±0.5×ρ/7500=±0.5×206265″/7500=±13.75″也就是说，纵轴线垂直角应等于90º±13.75″。3）、施工测量以长线台座法预制主梁块件的关键是主跨两端墩顶的1号块件的定位控制。安装1号块件的底模时，要强制对位，中线和法线必须严格垂直。当底模标高和平面位置达到精度要求后，方可立边模，模板尺寸经测量检查合格，列表填入检查证，才允许浇筑。匹配浇筑的每个块件顶面，均需埋置测量控制点：在块件纵轴上埋设有三个中线控制点；在横轴线上埋设有二个法线控制点；在纵肋顶面埋设有四个匹配浇筑和架梁时的高程控制点，图8.1.2为示意图。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程控制点埋设在各点的设计标高上，其误差要求小于±0.3㎜。为此除采用精密水准仪或自动水准仪反复调测几次外，为了调整方便，在高程控制点上可先埋设螺杆，用螺帽的丝距旋上旋下来调整标高，达到设计标高后，用电点焊螺帽固定在螺杆上。中线和法线方向线的控制点，待终凝后，用全站仪或经纬仪正倒镜投影在预埋的钢板上，用钢划针划线。在匹配预制下一块件之前,必须检测已浇筑块件的中线和法线扭转偏角、中线偏移以及块件的竖向线形变形和沉降，以与设计线型比较，绘出制梁线型图。在主梁块件顶端匹配面边缘处，宜设置与梁中线垂直的横线，以便匹配浇筑和架梁时检查。在匹配安装块件时须校正定位销位置，使之精确定位。将顶端的四个高程控制点引测到梁底相对应的位置上，即可推算出相应的梁高，供主梁安装时使用。预制块件在架梁前，应进行预拼。8.2短线法预制1、短线法测量控制的总体思路短线法的施工程序是：预制墩顶块（0#块）——移至下一台座作为匹配梁——浇筑1#块——移动1#块作为匹配梁——浇筑2#块——移动2#块作为匹配梁——浇筑3#块——依次匹配至一个“T”的末块——重复循环下一个“T”的预制。由此可以看出：台座和模板系统固定，-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)通过移动已浇节段梁至各个台座处进行线形匹配，然后浇筑下一个节段梁；其线形控制的办法是：精确调整已浇筑节段梁在匹配位置的空间转换坐标，从而使相邻两片梁获得设计规定的平曲线、竖曲线及超高线形。测量控制的总体思路是：建立测量控制系统——线形控制软件GCP调试（将设计成桥线形输入该系统）——节段梁在浇筑台座上竣工测量——测量数据进入GCP系统计算、分析——消除施工误差、确定节段梁在匹配位置的空间转换坐标——监控节段梁在匹配位置的调整——达到测量精度要求——灌注下一节段梁。测量控制系统由四部分组成：1、中线控制系统，由强制对中观测墩和后视觇标组成，控制桥梁的平面线形；2、高程控制系统，由观测台座和制梁台座组成，控制桥梁的竖曲线形；3、监测网，由水平和高程基准点与测量台座、制梁台座上的观测点构成；4、配套的高精度测量设备。具体要求：1、固定端模的中点位于观测中线上，端模始终保持铅锤且与中线正交；2、测量台座、制梁台座保持稳定，防止扰动和下沉，否则，整个测量控制系统必须重新调整；3、利用基准点，定期监测各观测点的位移与沉降，及时修正中线及高程系统的偏差，使之始终保持在测量控制精度以内。具体做法：1、每个“T”的墩顶块（0#块）为初始段，也是测量控制的起点，砼浇筑完成即预埋4个水准钉A、B、C、D及两个中线标志（U型铝板）E和F，待砼凝固后、脱模前（避免对梁体扰动），观测水准钉的标高，作好记录，并将中线投放在中线铝板上，刻画出梁体中线标志；2、将观测数据输入GCP系统，计算初始段在匹配位置的空间转换坐标；3、利用移动台车将初始段移至匹配位置，根据计算好的线形数据，在台车上精确调整匹配节段梁的空间位置，并牢牢固定；4、完成新节段梁的浇筑，在新节段梁面上同样预埋水准钉和中线标志；5、观测匹配梁及新节段梁上8个水准点和4个中线点的数据，将数据输入GCP系统，计算分析测量数据与成桥线形是否吻合，及对线形产生的影响，经过修正计算，确定新节段梁在下一匹配位置的线形数据，6、移出第一片节段梁运至存梁场存放，将新节段梁运至匹配位置匹配，进行下一片节段梁的浇筑；7、循环以上程序，逐段预制完成。上述过程可见下图8.2.1、图8.2.2及图8.2.3。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图8.2.1梁上预埋测点的设置图8.2.2匹配梁在台车上匹配-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图8.2.3节段梁的匹配调整2、短线法测量控制的关键工艺和方法1）、技术标准（1）要求采集的水平线形及高程数据的精度达到+0.3mm（2）成品梁的限差要求腹板厚度+5mm顶翼缘厚度+10mm至0mm底翼缘厚度+5mm至0mm外部尺寸+5mm匹配浇筑单元的长度0mm至-10mm横隔板尺寸+5mm2）、测量台座的布设短线法的测量控制最基本的要求是保证每个测量台座有一条固定中线，这条中线是由观测台座上设置的强制对中点和后视台座的后视觇标组成的。港深西部通道制梁现场共有11个制梁台座，设置了17个测量台座（见图8.2.4），其中6个为观测台座，11-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)个为后视台座。观测台座上设置强制对中装置，后视台座贴有徕卡专门生产的后视觇标。要保证测量台座整体的稳定性，观测台座和后视台座的基础采用插桩深埋式基础，观测台座和后视台座台身均要高于匹配节段梁顶面、新节段梁的模板顶面1米以上，且保证良好的中线通视条件。一般来讲，制梁现场的坐标系统采用相对独立的局部坐标系，控制点的起算数据自行假设。3）、监控测量短线法施工强调的是精确度，首先要保证控制系统的长期稳定性，因此要根据制梁台座、观测台座及后视台座的沉降及位移的要求，在测区内布设高程和平面监测网，按每周一次的周期对监测网进行观测，对观测成果进行分析，归纳出制梁台座、后视台座及观测台座的实际变形程度或变形趋势，同时也可以检查出意外因素而造成的中线及高程偏差，及时掌握制梁现场测量控制系统的动态变化，以确保制梁场的测量控制系统良好的运行状态。图8.2.4测量台座平面布置图-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程及平面监测网的基准点均严格按照建筑变形规范要求的标石、标志的型式，埋设在测区内变形影响范围以外，便于长期保存的稳定位置。对于制梁台座的沉降，按二级变形观测的精度要求用几何水准测量的方法进行观测；对于观测台座及后视台座的沉降则按一级变形观测的精度要求进行观测，在观测台座和后视台座的基础四角上选设观测点，采用几何水准测量的方法，以所测周期的基础沉降差换算求得后视台座及观测台座的整体倾斜度和倾斜方向。在观测台座观测墩变截处选设水准点作为常用的施工水准点，对流水作业的每一个循环周期内对其作一次沉降观测，按一级几何水准方法观测其垂直位移的量值，以便及时修正高程控制系统。所有的沉降观测线路采用闭合线路。测量台座的水平位移用监测网中的基准点按测边角法直接观测与其对应的距离和方向值，按坐标法求得偏差值，结合对测量台座基础沉降观测而得出的倾斜度和倾斜方向，综合分析测量台座的水平位移情况。4）、节段梁预制测量控制的过程在整个流水线预制梁作业过程中，测量工作贯穿始终。测量控制循环过程为：节段梁数据采集——GCP数据处理——匹配梁位置调整——模板安装检查——浇筑砼前的全面检查——埋设预埋件——节段梁数据采集。由于高精度的测量控制要求,因此每一个环节的测量工作都必须仔细、认真。5）、运用GCP控制预制箱梁线形目前，国内PC梁的线形控制计算采用GCP软件系统，线形控制软件GCP的主要功能是：根据输入的设计成桥线形，对采集的节段梁测点数据进行计算、分析，不断地校正施工及测量放样引起的梁体线形的偏差，确定节段梁在匹配位置的空间转换坐标，使梁体预制线形按照设计的线形状态向前延伸。如图8.2.5是GCP控制节段梁线形原理图。XFL1、XFH1、XFR1、XBL1、XBH1及XBR1分别为GCP计算出来的匹配梁上预埋件相对于端模内侧的距离，XFL2、XFH2、XFR2、XBL2、XBH2及XBR2分别为待浇梁上预埋件相对于端模内侧的距离。因为左右侧埋设的是高程预埋件，故匹配梁上对应ZFL1、ZFR1、ZBL1与ZBR1，分别为GCP系统依据匹配梁在原浇筑位置测定的高程值，通过线形计算、转换，确定的匹配梁在该位置的高程值。待浇梁上的高程预埋件分别为ZFL2、ZFR2、ZBL2与ZBR2。匹配梁上中线预埋件为YBH1、YFH1，表示匹配梁前后两点偏离固定中线的情况，待浇梁上中线预埋件为YBH2、YFH2，穿过固定中线。在待浇梁浇筑完毕且初凝后，测量记录8个高程点及4个中线点，输入GCP数据文件，可以得出待浇梁在匹配位置的线形数据。按以上原理具体实施时，根据GCP系统的要求，并结合梁体尺寸，梁上高程预埋件埋设在距离中线W=4m处。第一排预埋件ZFL2、YFH2、ZFR2埋设在距离端模内侧0.15m处，第二排预埋件ZBL2、YBH2、ZBR2埋设在距离端模内侧（该节段梁理论长-0.15m）处，如一片待浇节段梁长3.8m，则ZBL2、YBH2、ZBR2埋设在距离端模内侧3.65m处。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)由于测量放样误差、振捣及施工人员的扰动等多种因素的影响，致使测点预埋件出现埋设偏差，导致竣工节段梁的轴线、高程与理论线形值相比，出现偏差。这就要求必须真实地记录12个测点预埋件的观测值，通过GCP系统的数据文件运算，在下一片匹配梁线形数据中作出调整、修正。图8.2.5GCP系统控制原理在节段梁流水线施工过程中，GCP线形控制流程如下图8.2.6所示。图8.2.6GCP系统控制流程8.3顶推法预制-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1）、总体思路预应力等高连续箱梁的逐段顶推施工方法，目前已在国内外广泛应用，其优点是预制场地占地面积较小，模板用量较少，可进行周期性的生产。而且这种施工方法，不必使用膺架或托架以及移动式支架等类似的大型临时性设施，而仅需少量的小型设备，便可架设长大型桥梁。尤其对跨度为30～70m的等高连续梁，桥长在150m以上者更为适用。同时可以与墩台施工进行流水作业。一般地讲，用顶推法建造预应力连续箱梁的概况是：在桥台处，先筑一固定制梁台座，与桥的纵轴线平行或一致，其高度与墩顶同高或在一个坡度线上。台座的长度视分段的最长的节段长度而定，这种连续箱梁是三向（即三维）预应力梁，梁体横断面采用一次性浇筑法。在平台顶面与各墩台顶面均设置不锈钢滑道，滑道上摆放聚四氟乙烯板，第一段箱梁在预制平台上预制完毕并达到一定强度后，拆除模板，安装导梁，张拉先期预应力钢丝束，用水平千斤顶将梁段向前顶推一个预制单元的长度，梁是通过滑块板在不锈钢滑道上滑移的，接着就在空出的台座上预制第二段箱梁，如此循环进行。整个工艺流程为：（1）调整底模、外模→（2）扎底板、腹板钢筋→（3）安装波纹管→（4）安装内模→（5）扎顶板钢筋→（6）安装顶板的波纹管→（7）检查模板及钢筋各部尺寸→（8）浇筑→（9）蒸汽或自然养护→（10）张拉→（11）压浆→（12）先脱台座下四个滑动支点的小底板及侧模板→（13）安放聚四氧乙烯板、顶贴梁底→（14）脱拆外模板→（15）顶推作业。2）、精度要求顶推法对梁体轮廓尺寸，对顶推过程中墩顶滑道的标高控制要求较严。因此在模板检查和顶推过程中，必须认真地精密测量和检查，方能达到良好的效果。对模板检查的精度要求是：（1）模板中心线与桥梁中心线的偏差不得大于2㎜。（2）底板的纵坡高程偏差为±1㎜。（3）支座螺杆中心位置偏差不大于1㎜（含对角线）。（4）梁长±3㎜，断面尺寸±5㎜；（5）顶板、腹板、底板的厚度为+5、-3㎜。顶推过程中的精度要求为：（1）梁体中线与桥中线偏移不大于2㎜（观测位置在导梁前端的分中点上）。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（2）相邻两跨度支承点同侧的滑移装置的纵向顶面高程差为±1㎜。（3）同一支承点上滑移装置的横向顶面高程差为±1㎜。（4）导梁纵横向底面高程（包括接头处）差为±1㎜。（5）顶推梁段与导梁的连接面垂直度不大于梁高的1/1000。3）、施工测量为了保证顶推作业的顺利进行，滑动支承的顶面应确保平滑，其方向及坡度必须与顶推线型相吻合。为了保证测量的精度，所使用的全站仪、经纬仪必须经过检验与校正。置镜时必须严格对中，观测时，最好后视前进方向的远方后视点，避免正倒镜操作，若无此条件则只能采用正倒镜读数取其平均值，消除仪器的系统误差。视线长度最好不要超过200m。水准测量最好采用精密的自动安平水准仪及倾斜测微水准尺，可保证读数精度控制在0.5㎜以下。因为同一墩上的左右两滑动支承的高度误差，会造成主梁扭转，所以，必须提高观测和安装的精度。在每一循环的顶推施工开始前和终了后，必须测量滑动支承的标高，若不在同等高程线上或同一坡度线上，就要用不同厚度的聚四氟乙烯板进行调整。在顶推施工过程中，应对主梁底面的标高变化密切注意。若有少量下沉，便应分别加厚聚四氟乙烯板，随着主梁顶推移动，顺次加以调整。当发现有快速下沉时，得用千斤顶将主梁顶高，垫上所要求厚度的聚四氟乙烯板。若在施工过程的监测中，发现主梁有偏移时，要及时提醒施工人员在横向导向装置上插入聚四氟乙烯板的属片进行调整。观测的前点一般设在导梁的前端部，可横置水准尺直接读得偏移值。在制梁过程中，要特别注意梁长的问题，设计上应计算出每次制梁时不同的气温、弹性收缩和张拉后徐变收缩的迭加值，来确定不同跨间的梁的不同长度，这样才能保证梁顶推完毕后，与墩台间的跨度相适应，若忽略此问题，往往回出现累积误差，常常发生梁的支点不能正确地落在墩顶支座上的严重问题。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第九章架梁及桥面施工测量9.1架梁测量控制9.1.1钢梁架设测量控制概述我国桥梁的上部钢结构标准设计有：上承钢板梁（跨度为24m、32m、40m）；上承钢桁梁（跨度有32m、48m、64m、80m）；下承钢桁梁（跨度有96m、112m、128m、160m、206m）。而按结构体系分有：简支梁、连续梁、伸臂梁、钢拱、梁和拱组合结构、悬臂桥、斜拉桥、钢架桥、活动桥、浮桥等。钢桥架设的主要工艺为：钢梁杆件的预拼。（1）注意识别钢梁部件的特征：注意节点拱度和分清弦杆的左右。（2）按工厂生产特征组拼多板束节点。（3）组拼“磨光顶紧”大节点。（4）杆件组拼。→平衡的安装→安装架梁吊机→正桥钢梁安装。拼装原则是：（1）拼装桁架杆件是自下而上进行。（2）不使带有节点板的弦杆前方悬臂过大，面产生过大弯曲应力。（3）尽速拼成闭合稳定的桁架体系。（4）为避免偏载，对上下游两侧桁架要进行对称拼装。（5）拼装到达墩上的一个节间（16m）,应尽先使一侧拼好，稳定桁架体系而搁在墩上。（6）在每一次吊机移动作下一循环的安装步骤前，必须先装好两组最远的纵梁，以便为下一循环运料用。最后封闭上平联，吊机才可能移动到下一个位置。→拼好第一孔正桥钢梁后，拆除平衡梁。→继续向江心伸臂拼装→全部落梁后的钢梁纵横移。其方法：纵移时可利用温差来固定一端而使钢梁向另一端膨胀滑移钢梁就较简单，只要在上、下游各布置一套横移滚子设备和横向千斤顶就可以了。2、架梁前墩顶应做好的测量准备工作墩中心十字线测定的方法和精度要求桥中线方向放样的精度要求：当后视与前视在同一方向时，正倒镜一次的不符值应不大于3mm，当后视与前视在置镜点的两侧时，采用正、倒、正方式观测，也可用转动水平角180·法观测，（观测次数也为正、倒、倒、正）要求两次分中值的最大不符值不大于4mm，再取其中数为准。墩中心里程标志的测定以下第①法为主，同时可用下述第②③④法中任一法来检核。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)插入点法。在施工三角网主网中，选取刚强、方正、简单的图形，该图形宜包括两岸上、下游控制点在内的四边形或三角形，墩中心里程待定的标志点则作为该四边形或三角形内的插点，进行测量和平差，所有的观测点及置镜点，必须严格强制归心。测量精度可比主网的观测要求低一级进行。直接用大跨度钢线尺丈量法。视差导线法。光电测距法。在精确测定墩中心的最或是点后，则置仪于该点，后视桥中线的固定方向点，用正、倒镜转90·，放样出墩顶的十字线和支座的十字线。这项工作应反复检核，使距离与扭角的弧长均不得超过±1mm。墩顶高程传递及两岸水准联测江心桥墩项部所设的水准点的联测精度，应按三等水准测量的精度要求进行，视距超过100m时，就必须用过江水准测量的方法来联测。为严格消除视准误差和“i”角的影响，最好用两架同类型同精度的精密水准仪作对向观测，并且要求同时测完同时搬站。从岸上的水准基点（高等级点）联测到墩顶，高差较大而又不易用水准仪联测时，则可用DJ1级精密光学经纬仪采取测天顶距法来传递，但同时宜用悬挂近期检定过的钢尺以水准仪直读法来检核、验证两者之间是否有过大误差或粗差存在。测定墩顶水准点高程的精度要求达到三等，取位至0.1mm。在全部桥墩竣工后，应定期进行江心桥墩水准点间的联测工作，并联测到两岸的高等水准基点上，组成附合水准线或闭合水准线或闭合环，进行平差计算后，再确定各墩水准点的资用高程。悬臂法或半悬臂法拼装钢梁时的测量工作钢梁每架设一个节间应观测一次梁端头的中线偏移，以保证钢梁架设的顺直。在钢梁调整时，应在日出前1至2小时内用点温计测量钢梁的温度以确定钢梁的实际跨度，以实际跨度为准对钢梁进行纵向移动，当钢梁位置的各项指标在规范以内时，再以钢梁的实际位置最后确定支座的摆放位置，支座始终摆在中线上，调整的只是跨度。当支座和钢梁连接好后再来调整支座的高程、四角高差值和扭角，这样才能最后固定支座。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)悬臂法架设钢梁最重要的一项测量内容,就是拱度测量,钢梁伸臂愈远,所出现的挠度也愈大,支点处的杆件受力也就越大,稳定性也就越差。所以每拼一个节间伸出去，就必须及时与检测中线偏移同步测定其拱度，以与设计的拱度相比较，确保架梁的安全与质量。一般拱度测量的测点位置，均设在横梁的上、下游两端的对称位置上，常经最外侧的铆钉头或在顶板面上用红漆画上置尺点标记点为准。观测仪器尽量采用精密自动安平水准仪，取位至毫米。每个测点均应观测两次或用黑、红两面水准尺两面读数，两次读数误差不得超过2mm，并取其平均值。拱度的起算依据是以墩顶的第一片横梁的测点E0作为零点起算点。测点编号为：大节间的节点为偶数号，小节间的节点为奇数号，上游为E0、E2、E4…，下游为EE0、EE2、EE4…。拱度观测点仅设在大节点的横梁顶上，所以只有当每一大节间拼装封闭时，才观测拱度，每次观测都要从E0和EE0开始，形成上、下游两条拱度观测线，一则视其对称的上、下游二点的高差是否超限，二则取其平均值作为钢梁架设中实际形成的拱度。良好的安装，不仅其绝对值与设计拱度相差不大，而且应呈现一条顺滑曲线，而不应出现折线形的突变点。每次测量成果，均应及时绘制图表，其主要内容应包括钢梁中线偏差值及其演变曲线；两片主桁的拱度值及其曲线；设计的拱度曲线；同时在立面图上要画上架梁吊机所处的节间位置。当钢梁调整位移或起落梁时，则观测中线量在墩顶横梁上所用的置镜点及E0、EE0的绝对高程应重新测定，以免误用，而出现大的廖误。架设所使用的控制点应永久保存（平面点埋铜板刻十字，高程点则用铜帽埋设），以便在运营阶段检查时使用。9.1.2简支梁架设的测量控制1、架梁前的墩顶跨度复测为了精确地放样出支座的位置，首先应精确得墩间的跨距，然后放样出桥墩项面十字线及支座与桥中线的间距平行线。由于施工、制造和测量都存在误差，梁跨的大小不一，墩跨间距的误差也有大有小，这就需要现场的主管工程师应对号将梁架在相应墩的跨距中，做仔细的排列工作，使误差分配得最相宜，这样梁缝也能相应地均匀。2、架梁前墩顶准点的复测引桥的各个桥墩应与正桥的墩、台一样，在墩帽竣工后，及时在上、下游各埋设一个水准点。水准点高程一般均用经检定的钢尺从地面一次直引测，在墩顶再按三等水准测量的精度要求进行联测。架梁前对预应力简支梁检测的工作内容和方法-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)梁的跨度及全长检查。梁的全长检测一般与梁跨同时进行，由于的温胀系数与钢尺的温胀系数非常接近（前者为0.000011，后者为0.0000118）相差很小，可不考虑温差改正值。检测工作宜在存梁台座上进行，先丈量梁底两侧支座座板中心翼缘上的跨度冲孔点在制梁时已冲好的跨度，然后用小钢尺，从该跨度点量至梁端边缘。梁的顶面全长也必须同时量出，以检查梁体顶、底部是否等长，方法是从上述两侧的跨度冲也点用弦线作出延长线，然后用线绳投影至梁顶，得出梁顶的跨度线点，从该点各向梁端边缘量出短距，即可得出梁顶的全长值。梁体的顶宽及底宽检查。一般检查两个梁端、跨中及1/4、3/4跨距共5个断面即可、除梁端可用钢尺直接丈量计数外，其他三个断面，计数时要注意的以最小值为准，保证检测断面与梁中线垂直。梁体高度检查。检查的位置与检查梁宽的位置相同，一般采用水准仪读正、倒尺法求得。梁架设到桥墩上后的支座调整测算①按《桥规》克定的梁的有关允许误差梁的实测全长L梁=L’梁±⊿L梁mm。梁的实测跨度L跨=L’跨±⊿L跨mm。支承垫石标高允许偏差为+⊿L支mm。②固定支座的下摆及活动支座的坐板的安装测量安装铸钢的固定支座前，应在砂浆抹平的支承垫石上放样出支座中心的十字线位置，同时也应将坐板或支座下摆的中心事先分中，用冲钉冲成小孔眼，以便对接安装。设计规定，固定支座应设在箱梁下坡的一端，活动支座安装在箱梁上坡的一端，如图9-1所示。图9-1固定支座调整值，以墩中线为准来放样，故-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)L1=550mm±△1/2±△2/2+δn1/2+δn2/2+△3+δt/2式中，550mm——墩中心至支座下摆中心的设计值；1——两墩中心间距的实际施工误差，两墩中心实测间距小于设计中心间距时，△1为负号，反之则为正号；2——架梁前实测的箱梁跨度与理论的差值，大于理论值时，到负号，反之则取正号；δn1——梁体收缩引起的支座调整值；δn2——梁体徐变引起的支座调整值；3——曲线区段增加的支座调整值；δn1——架梁时的温度与当地平均温度的温差造成的支座位移改正数。当为摆式支座时，用实测若干片梁的收缩徐变量的平均值来放样下摆的中心，较为可靠。目前在无条件实测时，可用下列近似公式计算。δn1的计算：按《桥规》有关规定，收缩的影响，系假定用降低温度方法来计算，对于分段浇筑的钢筋结构，相当于降低温度10℃……。故δn1=-0.00001×10℃×L’跨×B式中：0.00001——的膨胀系数；L’跨——梁的设计跨度；B——收缩未完的百分数，以灌完后90天来计算，则为0.4。δn2的计算：δn2=-n.σs1/Eg×L’跨×B式中：n=Eg/Eh；Eg——钢的弹性模量=2Mpa；Eh——的弹性模量=0.35Mpa；σs1——的有效预应力20.3Mpa。③活动支座上摆与摇轴上端中心到摇轴下端中心距离的计算当安装支座时的温度等于设计时采用当地的平均温度，且梁体张拉后有3年以上的龄期时则上摆中心与摇轴中心及其坐板位置的中心应在一条铅垂线上。但实际安装时，很难凑此温度；故必然会产生温差改正值δ-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)t，而且架梁时，也不可能等所有的梁在张拉后达到3年龄期再来进行。因此，必须求得在在任何时候与任何温度条件下，上摆与摇轴下端中心（也就是坐板中心）的距离，见图9-2。活动支座上摆在架梁前业已连接到上摆锚栓上，在发现梁端底不平时，应用薄垫板调整。13=±δt+δn1+δn2架梁时的温度大于当地平均温度时，δt取正值，向跨中方向移动；反之，小于当地平均温度时，δt取负值，向梁端方向移动。从上面的计算和测量可知，固定支座在架梁时，是一次安装完毕后，就不再移动。而活动支座端，则通过温度的调整以及由于存在的测量误差，由△13与△13值各自放样座板的中心位置，理论上应在同一点上，若发现误差较大，则应以实际的上摆中心投影后，通过△来调整支座的座板的位置为准。对于箱梁的上拱度的终极值要在3年以后甚至5年方能达到。故设计规定，桥面系是不能与梁体同时浇筑的，宜在架梁后期另行浇筑，因为必须考虑上拱度和桥面高程的矛盾。徐变上拱度的离散性很大，实际上每片梁上拱度的终极值是不相等的，仅仅靠预设下挠度的措施来完全解决这个矛盾是不够的。因此设计规定桥面承轨台的应尽可能放在后期浇筑。这样可以消除全部近期上拱度和大部远期上拱度的影响。也就是要求工期很长，将预应力梁全部架设完毕后进行一次按线路设计坡度的高程放样，再立模浇筑承轨台，则高程质量是最可靠的。当墩台发生沉降时，则在支座上设法抬高梁体，保证桥面的坡度。可以通过最先制造好的梁的实测结果来解决桥面系高程放样的问题。9.2曲线段梁的布置曲线上的桥梁、桥上线路是曲线，而梁跨本身为了便于设计和施工方便为直线。因此，曲线桥有以下特点：1）桥上各孔梁常布置成折线以适应桥上的曲线线路，梁中线偏离线路中线。2）梁与梁或梁与台之间的缝隙成内窄外宽的楔形，墩台平面布置及顶帽尺寸也随之发生变化。3）列车沿曲线行驶，列车荷载偏离梁中线以及离心力的作用和超高的设置，使得连内外侧发生不均衡的偏载。9.2.1梁的布置-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)曲线桥梁的布置应合理处理上诉关系，顾及梁上轨道布置和便于人行道加宽等构造方面的安排，梁在曲线上一般有两种布置形式。1）平分中矢法梁中线位于弦长中矢的平分线上，梁中线到跨中线路中线的距离；在桥墩中心处，梁的中线与线路中线的偏距，这种布置形式的优点是内外侧两片梁的偏距相等（），故两片梁的人行道加宽值可以采用同一数值，有利于施工，但外侧仍有超载。2）切线布置：即梁中线位于跨中线路中线的切线上，；在桥墩中心处梁的中线与线路中线的偏距。这种布置的优点是外侧梁的超载问题基本上得以解决，缺点是内侧梁人行道的加宽值较大，不利于施工。如下图所示：3）梁在曲线上布置的规定：梁的中线布置，视曲线半径和梁的跨度大小而定。梁的跨度较小而曲线半径较大时，中矢f值较小，两种方法均可；梁的跨度较大而曲线半径较小时，f值较大，应按平分中矢布置。9.2.2偏距E值的计算在曲线桥上，梁的中线由弦线位置，向曲线外侧移动的一段距离成为偏距，以E表示。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1）在圆曲线上切线布置E值：2)在圆曲线上平分中矢法布置E值：3）缓和曲线上切线布置E值：4）缓和曲线上切线布置E值：其中：为计算点至ZH点的曲线长；为缓和曲线长；R为圆曲线半径；L为弦线长。9.2.3支座中心坐标的计算在曲线桥梁上，受桥梁工作线的影响，墩帽上支座的位置也随之发生变化。常以桥墩梁缝中心线为纵坐标，纵向中心线为横坐标，以桥梁中线的交点为坐标原点，用支距来表示支座中心的位置，作为施工放样的依据。设曲线内侧支座中心的坐标为（，），外侧支座中心坐标为（，）.=-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)式中：s=b+eb为最小梁缝之半（cm）；e为支座中心至梁端的距离（cm）；为工作线偏角；w梁的宽度（cm）；d梁支座中心至梁中心线的距离（cm）9.3桥面施工测量这里的桥面含桥面铺装层和防撞栏。在桥面施工前应对桥面系结构尺寸进行复核，对桥面的中线和高程进行复测和贯通测量，对拱度有变化的梁体则应监测其挠度的变化情况，待其稳定后才能进行桥面施工。桥面施工不考虑预拱度，如果不能按设计要求施工时应请设计单位变更设计。对高程变化较大的区段每次施工长度不应超过5米，以保证路面的顺直。桥面每阶段的施工会对以前的控制点产生破坏，因此应在地面顺线路布设一条导线，以方便桥面控制点的加密。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十章变形观测和施工过程中的监控监测10.1承台墩身监控1）承台观测点布置承台面积大、体积大，在施工（砼浇筑）过程中应加强观测。观测点宜布设在承台“十”字线的模板上，在砼浇筑过程中定时进行观测，如发现模板偏移过大，应及时通知现场施工人员对模板进行纠偏。在承台浇筑砼前，应在承台预埋观测点（预埋件应专门加工，能满足测量要求），如上图所示，其中A、B、C为平面位移观测点，1、2、3、4为沉降观测点。承台施工完毕后，待砼达到一定强度后，对所预埋观测进行初测，平面位置可采用多测回观测，高程宜采用三等几何水准进行，读数宜精确至0.1mm，从而掌握承台的起始数据。掌握承台观测点起始数据后，在以后的塔柱施工中，应定期对承台观测点进行观测。观测结果与起始数据比较，以便及时了解承台的位移及下沉状况。2）墩身观测点布置墩身观测点一般设置在墩底高出地面1m左右，以便于立尺。每个桥墩埋设两个观测点，分别位于墩身左右两侧，按墩身号及点位号统一编号，如XXX-X,XXX为墩号，X为点号。平面布置图如下图示：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)10.2路基沉降观测1）路基沉降观测路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主。沉降变形观测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置；测点的设置位置满足设计要求，同时还需对施工掌握的地质、变形等情况调整或增设。一般的，路基面沉降观测可埋设观测桩，每50米作一观测断面，每个断面布置3个观测点；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m；地形、地质条件变化较大地段适当加密观测断面。一般路基填筑至路基基床表层顶面，加堆载预压的路堤填筑至基床底层表面后，在路基面设观测桩，进行路基面沉降观测，时间不少于6个月。根据观测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使地基处理达到预定的控制要求。同时做为竣工验收时控制沉降量的依据。路堤基底沉降观测可埋设沉降板，50～100m作一观测断面，每个断面布置1-2个观测点。路堤基底全断面沉降观测可埋设剖面沉降管，100～200m作一观测断面，每个断面布置1个观测点。改良土填土沉降观测可埋设单点沉降计，每200m作一观测断面，每个断面布置一个观测点。观测点设在同一个横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。2）过渡段沉降观测（1）过渡段沉降观测应以路基面沉降和不均匀沉降观测为主，沉降观测期与路基相同，不少于6个月。（2）分别在路桥、路涵、路隧过渡段的结构物起点、距结构物起点5~10m处、15~25m处、50m处各设一个观测断面，沿涵洞轴线设路基面观测断面，每个观测断面设3个观测桩。（3）路堤和路堑过渡段在分界处设路基面观测断面，每个观测断面设3个观测桩。（4）沉降观测水准的测量精度不低于1mm，读数取位至0.1mm。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（5）沉降观测的频次不低于表2.5的规定。当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。3）观测频率沉降观测频率根据下发的沉降变形观测系统实施细则来进行，不得擅自更改。根据施工进度的不同，观测的频率也不一样。路基在填筑或堆载阶段，观测频率一般为1次/天.堆载预压或路基施工完毕后，观测频率逐渐减小，由第一个月的1次/周，到6个月后的1次/月。具体依照下发细则实施。4）观测方法1.观测按照二等水准要求进行测量，水准线路构成闭合环。2.在观测点埋设完毕后，观测点位两次取其平均值作为初始值。3.在观测时段内如果出现异常变化，则应增加观测频率。4.由于施工对观测点造成的破坏应妥善解决，使观测得以继续进行。10.3主塔施工监控1.监控测量的目的斜拉桥和悬索桥的主塔高，受日照对索塔变形的影响，索塔各部位和各构件的施工测量和施工放样，在不同时间不同气温变化下，其结果往往不同，而主塔的监控测量就是要根据主塔施工情况对索塔各部位和各构件进行全过程跟踪观测，根据现场实际情况，通过采集的数据进行分析，找出变位规律，不断调整完善计算参数，为下一工序施工进行预报，以达到有效地控制主塔施工，使之达到设计的要求。2.监控测量的内容监控测量的内容主要包括两大部分，一部分是数据采集系统，即包括施工期对主塔各部位和各构件的高程和平面位置观测，另一部分是数据分析处理系统，前者是利用事先在主塔的各部位和各构件上置测量仪器获得大量的数据以用于现场分析，后者是利用测量软件和专用桥梁结构分析软件对现场获得的数据进行分析处理，调整施工参数，通过二者有机的结合，控制桥梁的内力和线型，实现主塔内力和线型同时达到设计预期值，确保主塔施工期的安全和正常运营。监测的项目包括:施工控制网的稳定性、塔身的水平和垂直位移。3.监控测量方法（1）主塔施工控制网的监测-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)以全桥的桥梁控制网（点）作为基准点，对主塔施工控制网的稳定性从其施工开始进行系统的观测，观测周期为至少半年一次，高程网采用S07水准仪观测，观测点测站高差中误差≤0.50mm，平面网采用1″，1+1ppm全站仪观测，观测点坐标中误差≤1.0mm。（2）塔身倾斜监测随着施工的进展，塔身高度的增加，应对塔身倾斜进行观测。塔身观测点可采用颜色鲜艳的标志或埋设固定棱镜。观测标志布设在塔身周围，高度间隔大约应为20米，且在同一面塔身的标志最好位于同一直线上，以方便观测。塔身的起始观测应选择在气温较为稳定的时间段进行，以减少来自温度变化及日照对观测数据的影响。观测完毕后，绘出塔顶位移周期变化图，以供施工参考。在塔身封顶后，应对所有塔身观测点进行统一观测，以确定塔身特征点的原始数据。同时应对尚未加载的塔身进行24小时的观测（观测时应选择有阳光的日子），以确定塔身在温度与日照影响下的变化情况。在悬索桥的下步施工中，按照施工工况的不同，仍须定期对塔身进行倾斜观测，以掌握加载后塔身的变化情况。（3）塔身的垂直位移监控测量塔身垂直位移的观测点分别布置在塔顶两侧处，均埋设为固定棱镜。由于塔身较高，用几何水准方法观测塔顶垂直位移较困难，一般采用高精度经纬仪三角高程测量测定高程。三角高程的主要技术要求为：测回数：DJ2以上仪器中丝法4测回。垂直角测回差：10"（DJ1）指标差较差：10"（DJ1）（4）塔顶位移监测在塔顶位移测量中，宜采用高精度全站仪进行。首先应在塔顶上预埋2～4个观测点，并装上固定反射棱镜。观测时选定气温较稳定、无太阳照射时段进行，以获取其初始位置值。为了解日照、温度变化及其他外界因素对塔顶位移的影响，因此应在一个或几个时间周期内（如24小时或48小时等）对塔顶进行连续的观测，观测时间间隔可为一小时。观测完毕后，绘出塔顶位移周期变化图，以供施工参考。10.4连续梁施工线型监控-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1.观测点布设对连续梁来说，测量监控主要是对箱梁进行线型的监控。为了有效地对线型进行监控，一般选取反映梁体特征的位置埋设标高观测点。如下图，我们选取桥轴线位置、梁体两侧共布设三个标高观测点，作为施工过程中对线型变化观测的依据点。在箱梁砼浇筑完毕后，通过水准测量测出箱梁底部标高（线型），同时对图中所示标高点进行初测，获取其初始标高值。2.施工过程中线型监测在施工过程中，由于受预应力、挂篮自重、温度及日照等方面的影响，箱梁标高随时均有所变化，处于一种动态的情形中。因此，须要对箱梁施工进行跟踪测量。一般来说，可分为以下几个工况进行观测：⑴浇筑完成后纵横向预应力束张拉前，即进行初始观测；⑵纵横向预应力束张拉完毕后，进行的状态观测；⑶挂篮行走到位后，进行的状态测量。以上三个工况的观测均应安排在清晨进行，以消除光照对梁体的影响，同时桥面过重的施工荷载应尽量远离测量区，避免观测数据失真。另外，选择第三个工况时对整个已浇筑的梁体节段进行观测，并将数据上交有关部门会同处理后，通过分析比较，确定下一节段施工的立模标高。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十一章拱桥施工测量现代拱桥主要有三种结构形式：上承式、中承式和下承式。各种不同的结构形式，根据施工技术、机械设备、施工水平和施工现场条件，施工方法可分为：转体法、缆索吊机悬拼法、悬臂法、满铺支架法等。各种施工方法不同，施工测量控制也不一样。都应注意下面几点：1、拱桥施工前应对拱轴线坐标、设计的预拱度进行复核验算。2、在每一架设节段做出测量点，并计算出三维坐标，以便于施工放样。3、用三角高程进行高程放样，要对i角和气象条件进行改正，一般联测已知的高程控制点利用其差值进行改正。4、每架设一段拱都要对以前加设的节段进行监测，以便及时调整。5、拱架设完成后应对拱顶的高程进行监测，以确定气温和新加荷载对拱顶高程的影响，以利于后续项目的施工。11.1转体法施工测量北盘江大桥是水柏线(贵州六盘水～云南柏果)上的控制工程，全长468.20米，其中主跨是236米的上承式铁路单线拱桥，拱轴线为悬链线，拱轴系数M=3.2、矢跨比为1/4，钢管拱截面由两组4Ø1000㎜×16㎜钢管组成，上下游两组钢管拱在空间立面内分别向内旋转6.5°钢管拱分成长度为7.1～8.6米之间的38个节断，分别在两岸山坡的膺架上拼装焊接成整体，然后经转体到跨中合拢，其中六盘水岸逆时针转体135°，柏果岸转体180°。1）施工测量精度要求钢管拱成桥线型为中线限差L/5000=±48㎜，高程限差L/4000=±59㎜；拼装时两端口中心坐标误差小于±1㎜；半跨成型后钢管拱轴线偏差小于±-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)5㎜；合拢后拱顶处轴线限差小于±10㎜，高程限差小于±10㎜；两岸球铰之间的跨距误差小于±2㎜，高差误差小于±2㎜。在钢管拱施工中测量的关健是使控制拼装时的拱轴轴线误差小于±5㎜。2）施工控制网布设北盘江大桥桥位处地形异常复杂，北岸钢管拱拼装场地山坡坡比达1：1.5，南岸山坡坡比为1：2.5，主墩之间则是深达220米的悬崖。通视条件特别好，两岸相互能看到对岸的每个点位，但自身岸由于受到山势的限制，控制点之间通视条件很差。甲方只在两岸提供了两个相距约600米的轴线控制点ZD6和ZD7，上面附带高程。经复测发现其平面距离短了5㎜，高差不符值则相差60㎜，无法满足控制点的起算要求，根据钢管拱施工要求的精度，主要考虑到两拱座球铰之间的跨距精度要求（小于±2㎜）以及实际的地形和现有的仪器情况，布设了一条逆向精度平面控制网，即以保证两球铰的相对精度为控制目标，而推至起始控制点精度的平面控制网，见下图：以ZD6和ZD7为起始边，布设一个单三角形；再以ZD7和K2为起始边引两个支点：S3，S4（S3、S4为两球铰精度的控制点，分布在靠近球铰附近）；精确测定S3，S4之间的距离，以S4为起点重新改化S3和K2的坐标；以S3和S4为起始边，在南北两岸分别布设两条支导线：S4——S3——A——B；S3——S4——C——D。二条支导线分别控制两岸钢管拱的拼装，K2点则控制钢管拱的转体合拢。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程控制网：取ZD6和ZD7的高差中数重新给予高程值，以ZD6为起点，用三角高程的方法经K2将高程传至S4，以S4为起点用全站仪进行跨河水准将高程传至S3，再经S3、S4将高程传到支导线各点。S3、S4为施工控制网的起始点，其精度高于原始起点ZD6、ZD7这样成桥后可能和两端线路有一个差数，此差数再由线路进行调整。3)施工控制在拼装中将S3、A、B三点坐标旋转135°，S4、C、D旋转180°，这样拼装时的坐标就和成桥时坐标完全一样了。由于球铰的跨距要求较严，在球铰定位后再在球铰上直接架仪器来精确调整跨距。在转体合拢时，将全站仪器置于K2，在钢管拱两端则固定两个360°全反射棱镜进行跟踪定位，在桥轴线上则置一经纬仪同时监控桥轴线方向4)精度分析南北两岸控制网的布设精度一样，现以北岸为例，为保证±5㎜的线型控制精度，控制网的布设必需提高一个精度等级，控制在±3㎜以内。以S3——S4为起始边测两条支导线4测回测角、往返测距。M仪=±1″(TC1800L1″2+2ppm)，4测回测角的中误差为Mα=M仪/SQRT(4)=M仪/2=±0.5″，角度误差引起的点位误差按最不利的情况考虑，即距离S为100米，方位角α分别为90°和180°则：α=90°X=S×COSα+X0求偏导，MX=SQRT(（S×SINα）^2×（Mα/206265）^2)MX=SQRT(（100×1）^2×（0.5/206265）^2)=±0.24㎜MY=0α=180°时同理可得MY=±0.24㎜MX=0测距误差中的加常数为2㎜可以在仪器上设置常数予以消除，乘常数为2ppm，支导线距离才100米，乘常数误差则为±0.2㎜影响很小，在此不予考虑。从上分析可知由测边和测角引起的误差很小，可以忽略不计，下面来分析一下对中误差引起的点位误差：仪器的对点误差为M仪中为±1㎜，对中杆对中误差M杆中为±1㎜，经S3传至A点由对中误差引起的点位误差MA=SQRT（M仪中∧2+M杆中∧2）=SQRT（1+1）=±1.414㎜经A传至B的点位误差MB=SQRT（MA∧2+M仪中∧2+M杆中∧2）=SQRT（1.414∧2+1+1）=±2㎜因此平面控制点点位误差主要是由对中误差引起的，最大为±2㎜在高程传递中采用三角高程式的方法，由于仪器精度较高，距离较短，和平面控制点一样，由于仪器的测角和测距产生的误差很小可以忽略不计，高程点位误差也主要是由于仪器高和对中杆高的量取误差产生的，设仪器高误差M仪高=±1㎜，M杆高=±1㎜那么经由S3两次传到B点的高程中误差MB高也等于±-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2㎜，三维立体坐标的点位误差M=2×SQRT（2）=2.8±㎜，小于±3㎜，从上可以看出只要将仪器、目标的对中和高度误差分别控制在±1㎜以内，就能满足钢管拱拼装的线型控制要求。11.2缆索吊机悬拼法小河桥为沪蓉国道主干线湖北省恩施至利川高速公路第X6合同段中的一座钢管拱桥。本桥主跨为计算跨径338m的上承式钢管混凝土拱桥，主拱圈采用变截面悬链线，拱轴线矢跨比1/5，拱轴系数m=1.543，拱顶截面上、下弦中心高度4.9米，拱脚截面上下弦杆中心高度7.9m；拱上立柱采用双排钢管混凝土排架，立柱盖梁采用钢箱梁，拱上桥跨布置为一联18×20m共360m连续小箱梁结构，桥面结构分幅设计；恩施岸侧引桥长64m，桥跨布置为4×16m连续空心板结构；重庆岸侧引桥长60m，桥跨布置为3×20m连续小箱梁结构；分左右幅设计。左幅ZK250+599.000～ZK251+098.148,全桥长499.148米。右幅YK250+566.725～YK251+070.273，全桥长503.548米。全桥设2%的单向纵坡及2%的双向横坡。1）控制网精度控制根据钢管拱施工要求的精度，为了确保拱肋合拢后轴线满足设计要求，采用逆向精度控制的方法，即小河桥的施工控制网高于设计布设的控制网，设计布设的控制网为一级导线网，而小河桥的施工控制网则按三等控制网技术要求进行布设。2）钢管拱制造的测量控制1、施工前应对拱轴线坐标、设计的预拱度进行复核验算，再根据设计图悬链线型参数，在CAD上按1：1的比例绘制悬链线型，与设计图的坐标表相比较，经检验无误方可使用。2、复核施工线型坐标，根据设计图所给的悬链线坐标及预抬值相加，与放样坐标表相比较，验证线型是否相吻合，并同样按1：1的比例绘制出施工线型坐标图（如下），作为后续的拼装放样数据。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（图一）3、小拼控制：将（图一）中的每一个节段建立一个独立的坐标系（如下图），截取各特征点的坐标，然后在胎架上进行准确放样，为了减小线型误差，所有的地样坐标均设置在管节接口处，因为此处为标准线型，没有以直代曲造成的线型偏差。单个桁片线行拼好后，用水准仪测主弦管的顶面标高确保高差控制在3mm以内。4、中拼的控制：当单片桁架线型、标高调整到位并焊接到位后，做出桁片的各系统线及测量点，主要有立柱排架安装点，平联（K撑）安装点，拱肋接口系统线（点）便于以后的预拼与架设；将调整好的单片桁架吊至中拼胎架，中拼胎架的放样与小拼的放样一致。（图二）-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)5、大拼的控制：大拼按照4＋1整体线型将施工线型坐标1：1进行实地的胎架放样，放样数据就是图纸中各节点的坐标（含预拱度），再将加工好的吊装节段吊至胎架上，在对点的过程中要保证每节段钢管拱主弦管上所做的节点与胎架上的地样一一对准，然后通过水准仪检查主弦管顶面标差控制在3mm以内。3）钢管拱安装的测量控制1、缆索吊机的测量控制及监控测量缆索吊机主要由塔架、缆索、锚锭和吊装系统组成。塔架的施工测量主要是控制其垂直度，用极坐标法或用全站仪直接控制其垂度；缆索施工采用悬高法控制其垂度，即置全站仪于控制点上，根据控制点到缆索最低点的理论距离，测出竖直角，计算其高程，调整缆索长度，使其高程及相对高差满足要求。在缆索吊机试吊和钢管拱肋的吊装过程中，塔架会产生一定的偏移，因此必须对塔架进行跟踪观测，还要监测两岸后锚锭的水平位移和高程变化，具体监测内容及方法如下：（1）塔架顶水平位移和高程。首先在两岸塔架顶部位的中轴线处各设置两个镜（左右侧各一个），再置全站仪于控制点上，在空载前测一组初始数据，然后在吊重后及时测出置镜点的三维坐标与初始值比较，将塔顶的水平位移和高程控制在允许的范围内。（2）缆索吊机后锚碇水平位移和高程。首先在两岸后锚锭的侧面各预埋两个圆钢（左右侧各，圆钢上分出中点并且点朝上），测量方法与塔架的一样，由于后锚锭的变化极其微小甚至没有变化，全站仪测出的三维坐标有可能反应不出细微变化，因此在后锚锭再置一台精密水准仪，对预埋点的高程进行复核，最后测出的结果以水准仪的结果为主，全站仪的结果为辅。2、扣塔施工测量控制及监控测量扣塔是扣索的支点，位于两岸主拱座交接墩处，均以钢管柱作为扣塔，钢管柱顶通过分配梁用万能杆件拼装扣、锚索张拉平台。在扣塔的施工过程中，主要采用全站仪极坐标法控制其平面位置及其垂直度，用三角高程法控制扣塔顶面标高。在拱肋安装的过程中，扣塔会产生一定的偏移，因此必须对塔架进行跟踪观测，还要监测两岸后锚锭的水平位移和高程变化，具体监测内容及方法与缆索吊机的监测内容及方法一致。3、拱座拱角位置预埋控制及拱座监控测量-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)拱座拱角预埋是钢管主拱肋安装前的一项重要的工作，预埋质量将直接影响后续钢管拱整体安装线型，因此对拱角预埋的测量控制要严格把关。在拱座的施工过程中，由于混凝土浇注体积较大，根据施工要求利川侧拱座一共分为六次浇注（如下图）。在前四次的测量控制中主要是保证拱座轴线偏位、高程和结构尺寸在允许的误差范围内，第一次浇注砼时，在拱座的侧面预埋各预埋两个圆钢，用来观测拱座的水平位移和下沉，观测方法同缆索吊机后锚锭一致，第五、六次的重点就是钢管座和拱脚铰座的预埋。首先在预埋拱脚铰座时按图纸要求将定位骨架在拱座上精确定位，再将拱脚铰座安装在骨架上粗步定位，然后通过定位骨架的微调装置来精确定位，在精确定位的过程中把全站仪架设在恩施岸准确放出铰座的圆心点定在定位骨架的两侧并拉一条细线，使调整后的铰座圆心与细线重合，再把棱镜架设在铰座上直接复测圆心的投影点，保证铰座的三维维坐标与设计一至，最后在左右两侧的铰座都预埋完后，用50米的鉴定钢尺复核两侧的间距保证其相对精度，铰座的预埋精度必须控制在5mm以内。另外在预埋钢管座时，为了保证钢管座与拱肋的弦管顺利衔接，就在每个钢管座的位置预埋一个木桶（木桶比钢管座一边各大20cm），用全站仪控制木桶角点三维坐标，待全桥拱肋合拢后再将钢管座放预埋桶内与第一节段主拱肋下端的主弦管一一对接，保证线型流畅。拱座及拱脚示意图（图三）4、钢管主拱肋安装测量控制及监控测量钢管拱肋的安装测量实际上就是控制其中线和高程，一般用极坐标法进行控制。拱肋安装各测量点精度要求：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)在拱肋节段吊装过程中，需要对缆索吊机塔架顶、扣塔顶和钢管拱前端安装的棱镜，用全站仪跟踪测量出各点的三维坐标值，并将塔架顶测量结果与初始资料相比较，尽可能使塔架处于垂直状态，以便在调整拱肋位置的过程中不包含塔架的偏移影响,另外在节段对好点缆索吊机松勾后使扣索、锚索带上劲（此时需注意松勾后钢管拱肋前端的标高只能略低于设计标高），再通过张拉扣索、锚索来往上微调，在微调的过程中要随时观测扣塔顶部的偏位，要保证在扣塔垂直的情况下将吊装节段的三维坐标调整到设计值（钢管拱肋的安装精度为：轴线偏位L/6000，拱圈高程±L/3000），当吊装节段调好后必须要把前面架好的每一节段测一组数据与没有安装时的数据比较，测出此节段安装后，前面几节段相应的下沉量，并提拱给监控单位使其提供下一节段的施工预拱度。使特别需要注意的是，拱肋的计算资料应考虑预拱值。5、合拢段测量控制合拢前对拱肋进行全面的线形、位置测量，并进行调整，当线形满足精度要求后，对拱肋和合拢口进行不少与24小时的连续观测，确定温度的影响，并绘制一个反映升温和降温过程中的影响的“温度—绕度”曲线，以及反映合拢口宽度变化的“温度—悬臂端点挠度”的关系曲线，在此基础上进行温度修正，确定合拢段的长度和最佳合拢时间段。设计合拢温度在12°C左右，不得高于15°C。合拢后对拱肋位置及线形进行精测，按照相关规范及设计要求，通过扣索和拱顶合拢装置进行精调，调整合格后固定合拢装置，焊接各扣段连接焊缝，完成拱肋的正式合拢。11.3悬臂法11.3.1悬臂浇筑法大跨度连续刚构桥的上部构造即主梁的施工，常采用挂篮悬臂浇筑法施工,即每浇筑一块箱梁,达到强度后就进行钢绞线穿束和预应力张拉,然后前移挂篮,浇筑下一块箱梁,周而复始直至合龙。在大跨度连续刚构桥挂篮悬臂浇筑法施工过程中，由于跨度大和悬臂长，主梁的扰度变形是显著的，既有重力引起的向下扰度变形，又有张拉力引起的向上的扰度变形，还有温度变化引起的扰度变形。这种扰度变形在大跨度连续刚构桥上部构造施工过程中，虽然设计上已经给出各种工况下变形值，但由于各种原因实测与设计值并不相符，而采用对其进行监测，并在计算下一节段箱梁放样标高时考虑改正，这样就能保证对向施工悬臂段的竖向合龙精度，从而确保成桥线形、内力和施工质量，因此主箱梁施工变形监测在大跨度连续刚构桥施工中线形占有极其重要的地位。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)珠江特大桥箱梁施工实例1.概况珠江特大桥是广州南部地区快速路干线上的一座特大桥。大桥的主桥结构采用138m+250m+138mPC连续刚构（图一），横向分左右两幅。半幅桥宽16.5m，单箱单室断面，其中箱宽是7.8m，两侧悬臂翼缘板宽4.35m，箱梁根部梁高13.8m，跨中及边跨端部梁高4.30m。箱梁的梁高采用1.6次抛物线。箱梁底板厚度也是采用1.6次抛物线，由箱梁根部130cm渐变到跨中32cm。箱梁底板横向阳花保持水平，由腹板高度调整梁面横坡，顶板横向设置2%的横坡。连续刚构箱梁施工方法是采用挂篮移动悬臂浇筑法，因此线形控制是该桥测量控制的关键。线形控制是指箱梁高程线形和箱梁平面线形控制，由于本桥为直线桥，平面线形控制不是重点，按施工规范要求施测即可。图一：珠江特大桥桥形示意图2.施工测量局部控制网的建立和施测设计单位提供的珠江大桥控制网是一个导线控制网（带高程GPS网）。南北两岸各有两个控制点。根据本桥控制网的特点，在两主墩承台施工完后利用平面控制点DD4-14和DD4-14-1用双站极坐标法作出承台上两主墩中心平面位置（图二）。以两主墩中心点为局部控制点贯通全桥。因珠江特大桥主桥部分位于直线上，用两主墩中心点分别作两主墩左右幅中点。以左右幅中点连线为桥轴线方向线分别在两主墩及过渡墩承台上作左右幅箱梁施工轴线方向（用固定觇标）及加密平面控制点。高程控制由于两主墩离岸边近80m左右，离控制点近150m左右，按三等水准测量方法分别把两岸水准控制点引测到主墩承台上。为了保证现浇悬臂部分的相对精度，对两主墩承台上的水准点进行跨河联测（三等）。把两主墩承台的点作为局部高程控制点。待0#块施工完毕后采用悬挂钢尺（为鉴定钢尺，加尺长改正）两台水准仪方法施测(承台顶标高+8m，0#号块顶标高+57m-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料))，变换仪器高和钢尺的位置四测回将承台水准控制点引测到0#块上，作为现浇悬臂部分的高程控制点。图二：珠江特大桥控制网及局部控制网示意图3.0#块施工及观测基准点施测3.10#块施工主墩墩身施工达到设计标高，进入0#块的施工阶段。因0#块是在两立柱间采用固定支架施工，所以直接利用承台高程点用倒挂钢尺法控制0#块底板标高。用承台上同幅方向控制点直接测出底板上墩的中心点及桥轴线方向。并根据所测放的点用钢尺放样0#块的内外边墙的位置。由于0#块的高度达13.8m，所以在施工中应注意控制模板的倾斜度。根据顶板在桥的纵向和横向都有坡度的特殊情况。在施工中应分别控制各部分主要点的高程。3.20#块观测基准点施测在0#块浇筑前，根据施工需要在在其横向轴线上埋设三个水准点，作为高程传递的基准点（如图三所示）。0#块浇筑完毕后，待强度达到要求后对基准点进行高程施测，高程施测可根据承台上的水准控制点用悬挂钢尺法精确将水准点传递到0#块上，同时在两主墩上用全站仪TC1610往返测，三角高程来检核。图三-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)3.3各节段高程观测点布设0#块施工完毕后，在各节段梁的施工中，为了有效地对线形进行控制，应在距各节段梁前端约10cm处埋设高程观测点，观测点的埋设位置与0#块一致。4.其它节段线形测控4.1立模标高的确定节段梁立模标高受挂篮的变形、节段梁自重、预应力大小、施工荷载、结构体系转换、收缩徐变、日照及温度的变化等诸多方面的影响（可把这些因素产生的变形记为H变）。而这些影响须多次观测才能较好地掌握其变化范围，为立模提供参考。因此立模标高可用下式表达：H理=H设+H预+H变H理为立模的计算理论标高；H设为提供的成桥后设计标高；H预为提供的预拱度值；H变为其他各方面因素的影响值，包括挂蓝变形和温度、大气的影响。在上式中，H设及H预由设计单位提供，而H变则是多方面影响叠加产生的累积竖向位移，该数值须经对已浇筑节段梁的各工况观测后，同时主要是参考前一节段梁的位移来确定，因此对节段梁进行各阶段观测是获取该数据参考值的主要手段。4.2三阶段测量三阶段测量观测方法及观测范围如图四所示，其具体含义如下：第一阶段：挂篮移动后，立模，调整到H理，测现浇段；第二阶段：浇筑完毕，张拉预应力之前，测现浇段；-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第三阶段：张拉预应力之后，测现浇和已浇段；测已浇段主要是分析其线形走向，为下一节段梁立模提供依据。4.3预测立模标高数据处理和预测分析是线形控制的关键所在，将三阶段测量数值提交给监控部门后，利用BridgeSB监控模块可计算出各阶段各个单项（挂篮移动、上节段自重、张拉预应力）的理论值与实测值的对比，并根据对比情况调整参数给出下一节段箱梁的立模标高。以上是箱梁立模时的模板控制，它是现浇悬臂箱梁控制最重要的一个部分。现浇悬臂箱梁施工控制关键还有施工过程中高程控制，其中包括浇注过程中的弹性和非弹性变形，温度的影响，张拉前和张拉后的挠度，挂篮移动前和移动后的挠度变化。对以上各项都要精确的观测，作好详细的记录。因为在施工中由于种种因素的影响实际测量数据和设计有差值，应及时提供给设计单位作参考（见表1，为12#墩最后几个阶段测量数据）。5.施工后小结因承台到梁面高差近50m，当挂篮向前施工接近合龙段时(主要是边跨)用此方法控制轴线竖直角较大。所以在施工快接近合拢段时以两主墩0#块中心点为控制点贯通全桥及控制后几段的施工，这样对合龙段的轴线控制更有保证。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)珠江特大桥跨度大周期长，所以温度的影响显著且不可避免，在不同时间观测时挠度不一样，宜在温度影响较小时间段进行观测。在施工过程中还要定期对主墩作沉降观测和复测，并及时调整各控制点数据。珠江特大桥现主桥箱梁施工已全桥合龙，通过施工过程中严格控制和监控单位监测，设计单位和监理单位的密切合作线形控制满足了设计要求，轴线控制特别的好。在直线段大跨度施工的箱梁用此方法控制底板和顶板轴线方向现场施工测量方便，劳动效益高，精度更好，又能为施工控制全桥合龙精度提供了保证。三.线形控制测量中所采取的一些有效措施挠度观测严格安排在清晨5：00～8：00时间段内观测并完成。多座大跨度连续刚构桥悬臂“箱梁挠度——温度观测试验”结果表明,在该时间段内,悬臂箱梁正好处于夜晚温度降底上挠变形停止和白天温度上升下挠变形开始之前,是悬臂箱梁温度－挠度变形相对稳定时段，此外在该时间段内，工人还未上班，因此在此时进行挠度观测，可以减少温度对观测的干扰．张拉力所引起的箱梁挠度，有一个时间上的滞后效应，亦即张拉后上挠变形不会立即完全发生，而在张拉后的６小时内完成，这是因为张拉力在箱梁内有一个释放的过程，因此张拉阶段的挠度观测应安排在张拉后６小时的清晨进行，以真实地反映张拉力引起的箱梁挠度变形．相对于常规水准测量而言，挠度变形监测的视线长短和监测点与监测点之间的距离小，因此在实际观测中，对大多数监测点可采取＂前视变后视＂的方法，即在当前测站，该监测点为前视读数，读数完后仪器不动，把该点前视读数当作后一测站的后视读数，这样可保证高差观测的连续性、减少仪器和水准尺搬动的次数，从而达到缩短外业观测工作量的目的。四、悬臂箱梁挠变形的一些规律通过对几做大桥施工挠度资料的整理和分析，可以总结以下几点规律:浇筑后，悬臂箱梁呈下挠变形；张拉预应力后，悬臂箱梁呈上挠变形；挂篮前移后，悬臂箱梁呈下挠变形。上述各种工况下挠度变形值随悬臂长度的增加而逐渐增大。同一座Ｔ构桥的中跨和边跨，悬臂箱梁各种工况下挠度变形大部分是对称，有时也出现变形值幅度上中跨比边跨略大一些。同一座桥各个Ｔ构的悬臂箱梁，在各种工况下挠度变形大体上呈相同的规律。同一号块箱梁上的二个挠度监测点，在各工况下挠度变形几乎是相等的。说明在各种工况下箱梁没有出现模向扭转，也说明挠度变形观测有较高的精度和可靠性。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)实测挠度与设计计算挠度的比较：靠近０＃的悬臂箱梁段实测挠度与设计计算挠度吻合的较好，悬臂前端两者相差较大，因此箱梁放样标高的调整，也集中在悬臂前端的箱梁段进行。11.3.2悬臂桁架法三岸邕江双线特大桥是广西沿海铁路南宁至钦州北段扩能改造工程的重点控制工程，于广西南宁东南郊三岸园艺场附近跨越邕江内河二级航道。本桥主桥为下承式双线铁路桥，孔跨布置为（132+276+132）m，为连续钢桁拱结构，主桥全长540m。钢梁架设采用“边跨采用临时支墩辅助向中跨方向悬臂架设，上到主墩后采用吊索塔架辅助悬臂架设，最后中跨合龙”的总体架设顺序。中跨钢梁合龙时，采用边墩顶落钢梁（主墩不起顶）与吊索塔架调索相结合的综合合龙方法。1）坐标转换在三岸邕江特大桥施工测量中平面坐标系统采用54坐标系统。为了方便施工放样，在此基础上建立了大桥独立坐标系，即以桥轴线里程增大方向为X轴的正方向，与X轴垂直向右为Y轴正方向即上游方向。在本段内X值即为里程值，换算公式如下：X=X0+（X′-a）*COSA+（Y′-b）*SINAY=Y0-（X′-a）*SINA+（Y′-b）*COSA其中：X、Y为大桥独立坐标；X′、Y′为54坐标；2）平面控制网的布置大型的钢桁梁大桥一般都是跨江河或者特大水道，为了使控制网图形具有足够的强度且力求图形简单，三岸邕江特大桥在河两岸侧布设了（DQ1、DQ2、ZD3、DQ10）四个强制归心观测墩作为钢梁架设的测量控制点，其中DQ1、DQ2位于南北岸钢梁两侧上游，ZD3、DQ10位于南北岸钢梁两侧下游。整个钢梁架设过程中这两组控制点间相互通视条件良好，为架设钢梁提供了有利的测量控制条件。采用观测墩强制对中装置大大减少了仪器的对中误差，使得钢梁架设时测得的桥轴线长度的精度能满足施工要求。控制点布设如下图2所示。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图2三岸邕江特大桥控制网布设图3）极坐标法提高精度的主要措施对钢梁架设的测量控制采用的主要测量方法是全站仪极坐标法。极坐标法的主要误差来源于测角精度mp0。而影响测角精度的主要因素有仪器对中、目标照准、大气折光等影响，仅仅按全站仪的标称精度来衡量测角精度是不全面的。对于钢梁架设高精度要求的测量控制技术标准，为了减少仪器对中误差，采用了有强制归心装置的强制归心墩。从提高测量精度的角度来考虑，测量时选择与所测方向的夹角小的已知点为后视方向，且后视方向的边长不宜过短，否则影响较为显著。外部环境是影响测角精度的重要因素，测量时注意选择良好的大气条件和观测时段。在可供选择的控制点较多时，优先选择已知点和已知方向，使视线避开旁折光的影响。此外，已知点和待定点的高差不宜太大，否则会影响极坐标测量精度。4）高程控制测量对钢梁架设的竖向测量控制与平面测量控制有着同样高的精度要求。高精度跨河高程传递是高程控制测量的关键环节，三岸邕江特大桥跨河水准测量精度要求不低于二等水准的技术标准。要达到跨河水准测量高精度要求的技术标准，外界环境影响较为显著（大气折光，大气能见度等），采用普通的水准测量方法难以满足技术要求,因此制定了有效的方法来保证高精度测量控制的目标要求。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)5）观测方法传统的四边形观测方法虽然可实现同步对向观测，但不具备平差条件（无多余观测）。为此，对一个跨越四边形的观测方法如下：（1）两套棱镜分别架设在DQ2、DQ10点，并测定好各棱镜高度；（2）两台全站仪分别架设于DQ1、ZD3点进行轴系误差及照准校测；（3）两岸仪器同步测量，DQ1以DQ2为后视、DQ10为前视测量DQ2→DQ10的高差，ZD3以DQ10为后视、DQ2为前视测量DQ10→DQ2的高差，由此完成DQ2→DQ4测线的测量；（4）反过来架设仪器于DQ2、DQ10完成DQ1→ZD3测线的测量；采用中间观测法架设仪器于两点之间完成DQ1→DQ2、ZD3→DQ10测线的测量（此时前、后视可使同一根棱镜杆，以消除棱镜高量测误差）。6）钢梁架设过程中的控制测量（1）钢尺精密量距的测量技术钢尺量距用一般方法只能达到1/1000～1/5000的精度。为了使量距结果的精度能提高一个数量级，达到1/10000～1/30000，必须注意减弱测量过程各项误差的影响。用于量距的钢尺必须送具有计量认证的检验机构进行长度检定，求出尺长改正数，并在观测结果中进行此项改正。此外，钢尺检定时的温度与实际量距时的温度不一致，为了减弱温度变化对量距结果的影响，应在观测结果中引入温度改正。钢尺是在标准拉力下进行检定的，为了减弱拉力误差，量距时应用弹簧秤来衡量对钢尺施加的拉力，使其与钢尺检定时的拉力一致[2]。丈量时为了减弱倾斜误差的影响，在量距之前，必须清理沿线场地，将测线上的障碍物清除，钢尺应紧贴弦杆量测平面进行丈量，丈量时尺身要水平，以保证丈量的距离为两点间的水平距离，若测段两端存在高差时，要对观测结果进行倾斜改正。钢尺丈量时钢尺两端测量人员动作配合要齐，使两边拉力要准且稳，对点与读数要及时、准确。本次对钢梁结构尺寸的丈量采用50m的检定钢尺，由于丈量距离均小于钢尺尺长，不必分段丈量，只要测线畅通，可通过增加丈量次数来提高测量精度。实际测段丈量时,按4测回往返丈量，总丈量次数不少于8次，且每次变换钢尺始端的位置，在钢尺用拉力器拉到标准拉力后，采用钢尺始终两端同时读数，始终两端读数之差即为所量数据。每测段所得的测段长之差，一般不超过2mm，否则，应重测。若每次丈量的距离之差均小于2mm,则取其平均值作为最后的测量结果。（2）钢梁架设的线形控制-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)三岸邕江特大桥钢梁是由许多的单桁杆件和桥面板用高强度螺栓拼接起来的，所以测量过程就更加复杂。首先,我们得在待拼装的各桁杆件上将节点中心分出来。由于节点中位于杆件中间，无法直接测设，所以我们将节点中投影到杆件面板上，并将各节点的空间三维E0E1E1E0下弦节点中立面图平面图下弦节点投影中两侧标高控制点坐标计算出来。如图3所示.图3下弦观测点布设图对于杆件E0-E1，我们实际上是通过对下弦节点投影中的定位来控制下弦节点位置。三岸邕江特大桥是左、右桁杆件拼接而成，且左右桁距为15米。首先，我们通过徕卡TC1800L高精度全站仪控制杆件节点的平面位置，再用DNA03高精度水准仪控制其标高。在绝对标高达到精度要求后控制单根杆件的两侧相对标高。相对标高的控制应该在杆件两侧设置两个标高控制点，然后调整到水平状态，再细调绝对标高。在杆件定位完成后，我们再用鉴定过的50m长钢尺将两侧杆件平面位置进行粗定位。随后，依照杆件标高定位方法对左右两桁杆件进行精确定位。我们用徕卡TC1800L高精度全站仪再对各节点位置进行复核。在各节点位置精度满足要求的情况下，进行桥面板的拼装。桥面板拼装完毕，接着拼装E1-E2节间（方法同E0-E1）。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)当下弦杆件（E0-E1-E2）拼装完成后，将进行直腹杆的拼装，期间我们要注意下各杆件垂直度。垂直度观测时，可将经纬仪置于上个节段节点位置附近，然后对直腹杆的两条垂直边进行垂直度观测，最后取二者观测的平均值对其进行调整。等到上弦杆拼装的时候我们就要将中桁上弦杆进行精确定位，以保证垂直度方面达到标称要求。由于杆件间最大拼接误差只有2mm，所以上弦杆标高基本上是依据下弦标高利用鉴定钢尺进行传递的（必要时用倒挂钢尺的方法进行标高调整）。故我们只要对其横向精确定位即可。同理，将各上弦节点投影到上弦面板上进行定位。步骤跟下弦杆件定位一样。先将中桁杆件定位，再用鉴定过的长钢尺将两侧上弦定位。随后，进行上弦与上弦之间的平联拼装。最后，拼装完毕使用徕卡TC1800L全站仪对其上下弦节点进行最后复核。A1A2A2A1上弦节点中立面图平面图上弦节点投影中图4上弦观测点位布置依次类推，对后面各桁杆件进行定位。图5边跨各节点位置直到第七节间开始加劲弦安装。G1G2G2G1加劲弦节点中立面图平面图加劲弦节点投影中图6加劲弦观测点位布置-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)从第七节间开始先安装加劲弦，安装步骤和方法步骤同下弦安装一样。安装完加劲弦，接着安装下弦，最后安装上弦。值得一提的是由于从第十节间开始属于悬空安装，且上弦A节点由于高度的不断加大使得其不与下弦节点标高同步，所以需进行三角高程测量。从第十一节间开始加劲弦方向改为朝上，其定位方法应同上弦A节点定位方法一致。到15节间，监控单位将参与钢梁线形控制，每架设一个节间需将上三个节间各桁控制点三维坐标反馈给监控单位，监控单位经过严密分析计算给出预架节间各桁的预抛高值。又由于15节间后属于悬拼，各种因素对钢梁架设的影响较大。所以，测量控制应该将时间尽量控制在早上6点以前和晚上12点以后，等钢梁温度和周围大气温度平衡后再进行测量控制，还要避免大风等恶劣天气。17节间后将要进行拉索塔架的安装。等塔架安装完毕，需在两岸塔架上设置变形观测点。以后每架设一个节间都要对塔架进行变形观测。并及时将形变数据上报给监控单位，以指导期间的塔架索力张拉及调索工作，确保钢梁安全架设。最后，钢量架设到21节间开始准备合拢工作。合拢前需进行48小时不间断变形观测，合拢变形观测点设置在最后一个节间。分别在左右桁相邻上下弦、加劲弦节点中上设置固定棱镜共计18个。每隔一个小时对各变形观测点进行一次观测，并记录下当次的观测时间和温度气压，以保证数据的精确性。最后将48小时观测数据进行分析对比计算出最佳合拢时间，确保钢梁合拢顺利完成。合拢采用顶推法施工，在顶推过程中要对两岸支座位置进行监控，以及上下弦、加劲弦的间距、高差进行不间断时时观测，并及时将监测数据上报监控小组以指导钢梁顺利合拢。11.4满铺支架法满铺支架法相对缆索吊机悬拼法和转体施工方法简单，测量方法相似，值得注意的就是要监控支架，在计算和现场放样中对支架下沉这一部分的预拱度要考虑。结合实测的沉降数据对设计值进行调整。示意图如下图所示：满堂支架法一般需要做以下准备工作：1）预压施工前布置测量控制点，做好控制点原始数据收集。采用全站仪对点位进行精确放样，观测点布设在拱脚、1/8L、1/4L、3/8L、拱顶（1/2L-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)）处，每断面三点，分布在桥轴线及拱圈两侧的底模上。点布置后用油漆作好明显标识并注意好保护。设置好点位后用水准仪精确测量点高程并做好记录。2）预压施工中用吊车吊运砂袋至拱架的模板上，模拟拱圈砼的荷载分布情况布载，加载的顺序尽量接近于浇筑砼的顺序，不可随意堆放。为确保支架受力安全，采用逐级加载。砂袋采用人工砌码，注意要在一层砂袋摆放全部完成后才能进行上一层砂袋砌码，保证拱架受力均匀。3）每级荷载施加完毕停留20min，利用停留的时间进行支架测量和安全观察，并做好测量记录。4）全部加载后，不可立即卸载，需等待24h至72h后，再逐级卸载。卸载测量并详细记录，卸载的顺序按加载的逆顺序进行。5）在加载前应对支架、模板进行仔细检查。在加载过程中派专人不间断观察，检查支架的沉降、变化情况，一旦发生异常，立即停止加载，分析原因，及时进行补救处理。6）拱顶预压施工属于高空作业，因此在加载过程中，要特别注意施工人员人生安全，必须在加载范围四周搭设施工平台，挂防护网。施工人员戴安全帽，挂安全绳。预压全过程专人指挥，严禁违章作业。7）预压成果的运用预压结束后根据预压测量记录对资料进行整理，对相关数据进行分析：加载前各点的标高值与卸载完毕后标高的差值即为支架的非弹性变形量；满载时各点位的标高值与卸载完毕后标高的差值即为支架的弹性变形量。由此可验证按经验式计算的弹性变形和非弹性变形量。现浇支架的超荷预压基本消除了支架非弹性变形。施工中按支架的弹性变形值设置预拱度，根据此预拱度值重新进行模板标高的调整，直至满足设计要求。预压完成后，对拱圈模板高程进行全面测量，并根据测量结果调整模板高程，使之符合规范要求。对支架进行全面仔细检查，松动扣件要拧紧，局部变形较大的部位要进行加固，确保支架在拱圈加载时的变形和位移在控制范围内。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十二章悬索桥施工测量要点12.1塔柱施工测量悬索桥的主塔一般较高，大部分采用爬模施工。塔柱施工放样前，一定要在承台上对两岸的放样成果进行联测，以确保跨距及高程误差满足规范及设计要求。对于高塔柱，施工测量的主要任务是控制其平面位置、高度、几何尺寸，难点在于塔身垂直度的控制。若条件许可，可用全站仪直接测定模板顶面的4~~8个点来控制其位置；也可直接用经纬仪控制模板垂直度；若塔身周围环境无合适的置镜点，可采用垂准仪法进行垂直度的控制。塔柱施工精度要求项目允许偏差（mm）平面位置+10倾斜度塔高的1/3000，且不大于30断面尺寸+20系梁高程+10垂准仪测站点一般离塔柱边线50cm，同时要在施工爬架上预留相应的观测孔。激光垂准仪的使用，大大提高了观测精度。使用激光垂准仪时，模板顶面采用透明的有机玻璃板接收激光束。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程传递可采用三角高程法（必要时考虑地球曲率的影响），或用水平仪加鉴定钢尺进行传递、复核。高塔柱受日照、温度、风力等因素的影响会产生偏移，一般100m高的塔柱顶部最大偏移值在25mm左右，当然，偏移量的大小与塔柱的截面形式、外界条件是密不可分的，具体数值需要对塔顶进行连续不间断的观测，时间不少于48小时。从所获取的数据分析，塔顶在夜间的稳定性最好，偏移较小。因此，后期的许多测量工作均在夜间进行。塔柱封顶后，需对两岸的塔柱再进行联测，以确保测量成果的准确性。由于受地球曲率的影响，两座主塔处于径向并列而非平行，因此，在塔顶处的跨距比水平跨距增加了△L，所以，在对塔顶跨距进行复核时应考虑这个因素。△L=H*L/R式中H为塔高、L为跨距、R=6370Km为地球平均半径塔顶的设计中心里程应在猫道工程之前在夜间恒温条件下测量，以此作为鞍座的安装、预偏及以后进行测量主塔变位的依据。12.2锚锭施工测量锚锭开挖完成后，可在锚锭基坑内部建立局部高精度控制网，以满足控制需要。整个锚锭施工测量的重点在于锚杆的安装调整，施工顺序为：支架安装-----后背梁安装-----锚杆安装支架作为后背梁、锚杆的支撑体，其安装精度要求是很高的，中心线偏位限差+10mm，平均高程限差为+2，-5mm。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)后背梁与锚杆之间是用螺栓连接，因此，后背梁的安装更是直接决定了锚杆的精度。后背梁支承底座的位置、斜度和高程调整好后再安装后背梁，后背梁的各项几何参数必须经多次复核、检查无误后才能与支承底座焊接。锚杆的安装顺序是由下而上进行，每根锚杆的位置、高程、倾斜度都是不同的，一般根据设计资料计算出锚杆顶面中心线的空间线性方程，以锚杆顶端中心为基准进行调整。锚杆对其各相应主体座板偏差：〈5mm。锚杆顺直度：拼接处矢高〈5mm，无折线和扭曲现象。12.3主缆线形调整猫道是悬索桥施工中必不可少的施工脚手,一般低于主缆中心1.5m，面宽4m。猫道索的架设是先通过封航将导索牵引到位，再以导索为承重索进行施工。1.鞍座安装鞍座分主塔鞍座和散索鞍座。鞍座由底板、座体、压板锚栓等主要部件组成，其精度主要由底板的安装精度决定。底板安装精度要求为：中线偏差+2mm高程偏差+2mm同一平面内四角高差〈2mm扭转+1mm鞍座体安装时应按设计要求进行预偏。2.主缆线形调整(1)测站的选择中跨控制时，原则上应将测站布置在上下游主缆中心线正下方的主墩承台上，上、下游分别布置，也可将测站点布置在桥中线上，同时对上下游主缆进行观测（见图三）。边跨可将高程传递到边墩顶上，直接用水平仪观测调整。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)(2)标准索的调整标准索是主缆架设的基准索，其调整方法为绝对高程调整法。测点位置为中跨跨中里程点C、边跨为边墩墩中心里程点D（见图四）。对于边跨测点位置的选择，应根据设计提供的线形资料，可以选在边跨跨中处，也可以选在斜率变化最大处。调整基准索时，先放样出跨中位置，再在索上悬挂棱镜，用三角高程法测量棱镜高程，再推算基准索实际高程M，并与设计高程M0比较。用三角高程法时，需考虑地球曲率的影响[△h=L2/（2R）]、大气折光的影响[r=0.08L2/R]。边墩上的基准索测点先用垂球或经纬仪将里程点投影到索上，用水平仪直接测定其高程M，并与设计高程M0比较。调整量△s的确定：△s=K*（M—M0）式中M为实测高程值，M0为在温度T时的设计高程值，K为常数，边跨、中跨不同。在基准索的调整过程中，必须同时记录温度，并对塔顶进行偏位观测，以校正设计的绝对高程。必须注意的是，主缆在不同的位置温度是不一致的。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)以上的调整工作，必须在温度变化最小的夜间进行，即凌晨0：00～6：00，以减少温度变化对观测结果的影响。调整顺序为先中跨后边跨。必须注意的是，以上的工作一般不是在设计的温度下进行的，所有的计算资料都要考虑温度的影响。温度对线形的影响可用下式进行计算：△fc=k*△tcm/。C式中k为常数。基准索调整好后，必须对其进行连续3天以上的观测（同时记录温度），每天保证3个测回的有效数据，确保测量的正确性和精度要求。标准索调整的偏差：高程+20，-0mm上下游高差〈20mm在主缆架设过程中，要经常对基准索进行监控观测，特别是在主缆架设1/3、1/2、2/3时，应仔细观测，并做好记录进行比较。(3)一般索的高程调整标准索以外的各索称为一般索，一般索的高程调整采用相对高程调整法。其原理是在各跨高程调整点以相对高程测量卡尺测出待调索与标准索的相对高差，将实测高差与理论高差比较，得相对高差变量△f，由此计算调整量△s。△s=K*△f△f=(H-D)-di式中k为常数，中跨、边跨不同，H、h见图五，D为钢索高度，（H-D）为待调索与标准索的实测高差，di为待调索与标准索的理论高差。相对高差测量前，应将待调索的高程抬高200~300mm-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)，使其处于自由悬挂状态。即使是在夜间，各钢索的温度也不同，当钢索架设到一定程度形成束群时，束群平均温度与待调整索的温度存在显著差别，计算△s时应考虑这一因素的影响。一般情况下，索群温度高于单索温度，因此，即使单索的线形调好后，单索与索群间仍然存在间隙，只有经过温度的循环改变才能使单索的温度逐渐与索群温度一致，使它们成为新的索群。在索群内部，各单索之间处于似挨非挨的状态，相互靠在一起，但相互间没有应力。测温工作由专门的监测人员利用测温感应片提供。12.4索夹位置的放样索夹位置放样时，一般将仪器置于塔顶主缆中心线上，后视对岸塔顶的主缆中心，直接放样索夹中心，并根据每个索夹的设计长度向两侧量划出索夹的边缘线，放样时应注意修正温度的影响。索夹安装允许误差：纵向+10mm，横向扭转≯6mm。索夹放样工作安排在夜间进行。12.5主梁的架设及线形调整主梁有箱形梁或钢箱梁，主梁是在专门的预制台座上（厂家）制作完成的，对于箱形梁，按设计要求需对其进行预平拼。1.箱形梁的预拼(1）预拼的目的及精度要求主梁在吊装之前在制梁场进行预拼，预拼的目的是为了保证预应力孔道畅通，处理好纵向连接钢筋和纵向连接件，保证主梁架设后线形顺畅，确保在架梁高空作业时，顺利完成架设工作。预拼的精度要求为：单片梁调平误差：<3mm相邻两片梁高差：<5mm梁中心间距误差：<3mm预应力孔道偏差：<5mm纵向连接件误差：<3mm(2）预拼的工作内容及顺序预拼台座及测量台座的建立―→预应力孔道的检查―→纵向连接钢筋的处理―→拼接调平―→纵向连接件的处理-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)在合适的场地上建立3对预拼台座（如图六），预拼的原则是以3片梁为一组，调平主梁，使其满足误差要求后，在吊索筒内壁上做水平面测量标记，然后移开前两片梁，留下第三片梁，并以第三片梁作为下一组预拼的基准。(3）线形的保证措施预拼质量的好坏，最直接的反映就是主梁线形是否顺畅。主梁调平后，由于各片梁支承板到梁面的高度不一致，所以就必须确定一个统一的基准面，这个基准面被称为参考水平面。由于上下游吊索筒的支承底板在安装、制造时有不规则的高差，且梁与梁之间的支承底板高差也不尽相同，因此，以支承底板为基准安装吊杆将造成架设后的梁面也有高差。而梁底模结构稳定，梁底板制造也较精确。在其对应的两端设立水平控制点，当底板两端的高差相同时，该梁已经水平（如图六）。所以，在预拼时是以梁底板为调平基准面。(4）预拼的测量工作①在支承台座上放样出十字中心线。②在测量台座上放样出顺桥向控制线。8个测量台座在梁底的位置相同，在每个测量台座的顺桥向控制线上放样一个水平测量标记，8个台座上的12个标记在同一个水平面上。③横移三片梁至预拼台座上。④-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)根据支承台座的十字中心线调整好梁的平面位置。测量从底板到测量台座标记的高差，根据所测结果调整梁的位置。当3片梁的位置存放正确，预应力孔道对应良好，且上述12个点的相对高差在2mm以内时，则认为3片梁已经调平。⑤置水平仪在梁顶面，后视梁底板中心，在3片梁的12个吊索筒内放出高于梁中心底板面2M的高程面，并作上标记，此标记面即为参考水平面。⑥第1组的3片梁预拼完成后，移走2片，留下1片，再横移2片未预拼的梁段到支承台座上。当这3片梁按步骤④调好后，则后视第1组的第3片梁（即第2组的第1片梁）吊索筒内的测量标记，在第2组的另外2片梁的吊索筒内放出相同标记，不再重新后视梁底板中心。⑦按上述过程连续预拼后，则认为所有梁段吊索筒内的测量标记在同一水平面上，即所有梁段的参考水平面相同。参考水平面距梁底板中心垂距均为2M，但测量标记距吊索筒底板的高差不等。⑧每一组预拼完成后均要复核测量标记及底板高差。主梁经过预拼后，大大缩短了架设时间，并为穿索创造了良好条件，架设后主梁线形基本顺畅，达到了预拼的目的。2.主梁的架设主梁预拼完成后，按架设顺序移至下海码头，先采用船舶浮运至桥下相应位置（浮运铁驳的对位误差一般为1m），再借助缆载吊机垂直提升到位，并转挂于相应的吊索，已挂梁段间进行临时连接。在架设过程中，按设计规定分阶段将鞍座逐渐向跨中顶移，直到顶移至永久设计位置并锁定，再以两主塔为轴，主跨一片边跨一片对称架设。主梁在起吊过程中，应控制平稳同步，严格控制上下游吊点高差≯200mm。需要注意的是，吊索在安装之前需要在一定的张力下逐根进行复测，确保其长度的准确性。3.线形调整-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)架设过程中，梁面的线形调整采用在梁端的吊索锚板上安装支架和千斤顶拉动锚柱将梁顶起，调低或调高锚栓大螺母达到梁面线形平顺的要求。每个梁段的调整高度H是在调整前根据设计线形及参考水平面确定的，调整过程中大螺母与预定值的误差≯5mm。主梁架设完成后，按设计要求在梁面上进行均匀压重，对全桥进行一次全面测量，每个梁段上布置7个测点（如图八），第一步测主横梁上A、B、C三点的高程，以这3点的资料绘制实际高程曲线，与设计线形比较，确定各梁段吊索的调整值并进行调整；第二步测1、2、3、4点的高程，确定相邻梁段的高差，并检查上下游的高差，确定调整值并进行调整。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十三章斜拉桥施工测量要点13.1主墩施工测量斜拉桥主墩大部在水上，下部结构施工采用栈桥与大堤相连，水上施工一般打钢护筒建立施工平台，承台采用插打钢板桩进行开挖。钢护筒插打时，要控制其平面位置和垂直度，采用两个测站置镜，一个用全站仪控制位置和这个方向的垂直度，另一个测站用经纬仪控制该方向的垂直度。在桩基施工过程中，要定期对钢护筒进行复测。斜拉桥主塔柱施工测量的重点是保证塔柱各部分的倾斜度、铅垂度和外形几何尺寸以及一些构件的空间位置符合设计要求。13.1.1主塔柱施工测量-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)主塔柱的平面位置，塔身倾斜度和高程，宜采用全站仪极坐标法控制。主要的仪器要指定专人进行操作，每次观测之前，电子仪器必须预热并对仪器状态进行检查，检查内容包括：电源的联接、电压、参数的设置、回光信号等指标是否达到要求。测区内不应有高频电磁场影响测线或其延长线上不应有永久性反光物件，应避免测线与高压线平行。根据精度要求，地物状况，测边所用的时间、气象状态来确定采集气象元素模式。对于输入气象元素自行改正的仪器，应将采集的气象元素的平均值输入仪器后进行测距。塔柱的平面位置测量方法：将全站仪安置在强制对中的控制点上，输入测站点X，Y，Z坐标，后视另一控制点并输入方位角，然后前视塔柱模板每边的结构中点或其它特征点，得出此点的X，Y，Z初始坐标，与理论计算该断面点坐标进行比较，调整模板到理论位置，并做出标志，以便作模板尺寸检查。为减少日照对索塔变形的影响，索塔各部位和各构件的施工测量和施工放样，应根据多日温度观测记录，选择在不受日照影响和气温变化较小的日出前清晨时间，报请监理工程师批准后进行。塔柱施工采用劲性骨架等措施确保精确定位，以保证在测量、放样、立模、钢筋和管道定位的精度。劲性骨架的设计必须经设计工程师认可。主塔施工应按图纸规定或监理工程师指示在索塔埋设观测点，观测因收缩、弹性压缩、徐变、及周围温度对索塔变形的影响。主塔施工中应经常测定并检查施工部位的位置和标高，作好测量记录并报监理工程师。当索塔浇注到一定高度时，应按图纸要求采取稳定措施，以增强塔柱的抗风能力或遭到意外撞击时的稳定性。对于塔身施工来说，砼是分段进行浇筑的，因此塔中心点会经常被掩盖，所以恢复塔中心点需要反复放样，保证主塔分段浇筑时段与段间不得有错台。每一节段浇筑完毕，应在此段塔柱顶面对该节段的结构尺寸及轴线偏位进行竣工测量，并在面四边做出中点、面十字线标志及标高标志，作为下一节段模板调整的依据。同时，必须对墩柱的垂直度、斜率进行观测，保持外表面的顺直，不允许出现折线。塔身施工完毕，对墩身结构尺寸作一次系统的竣工测量，分析竣工数据是否满足设计要求。钢筋索塔塔柱检查项目项次检查项目规定值或允许偏差（㎜）检查方法1承台处塔柱轴线偏位±10经纬仪或全站仪，纵、横向各检查2点2倾斜度≤H/3000且≯30和设计要求经纬仪或全站仪，纵、横向各检查3-4点3外轮廓尺寸±10钢尺量,每段3个断面4断面厚度-5，+10钢尺量,每段每侧面检查2处5预埋件位置满足设计要求钢尺量，每处6孔道位置10，且两端同向钢尺量，每孔道-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)7锚固点高程±10水准仪或全站仪，每个锚固点8斜拉索锚具轴线偏差±5用钢尺量9塔顶高程±10水准仪或全站仪测量13.1.2横梁施工测量用全站仪投点法,将十字线点投到模板顶口,然后利用所放十字线点检查模板顶口尺寸,至合格为准。底口模板平面尺寸可采用吊线铊投点,或用垂准仪、全站仪等投点进行检查。合格后设放横梁待浇顶面标高、横梁预拱度。标高可采用水准仪悬挂钢尺法接高，全站仪三角高程加以复核的办法传递。横梁施工完毕，同塔柱一样作一次系统的竣工测量。斜拉桥钢筋索塔横梁检查项目项次检查项目规定值或允许偏差（㎜）检查方法1轴线偏位10全站仪，每梁5处2外轮廓尺寸±10用钢尺量，3～5处断面3壁厚±5用钢尺量，检查3个断面，每断面对顶、底、腹板各检查3处4对称点顶面高程差±5/20用水准仪检查2处5顶面高程±10水准仪或全站仪，长度方向中线平均5处13.1.3塔柱倾斜度、铅垂度的控制塔柱倾斜度、垂直度的控制，不仅要求在每节塔柱的施工中，模板轴线、特征点和结构尺寸等定位要素按设计的要求进行严格的控制外,还要定期对塔柱顶面顺桥向和横桥向二个方向的变位值进行连续跟踪观测,以便掌握在自然条件下塔柱纵横向偏移的变化规律,为下一工序提供参考,以便及时修正定位程序，将塔柱倾斜度、垂直度控制在允许的范围内。观测塔柱倾斜度、铅垂度的方法主要有天顶基准法,投影法、弧度秒差法、全站仪坐标法等，相应使用的仪器为垂准仪、经纬仪和全站仪等。本标段采用全站仪极坐标法。观测点一般布设在塔柱顶纵横轴线侧壁上适当的位置，布设的位置可随塔柱的施工阶段作相应调整。13.1.4斜拉桥索道管定位-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)斜拉桥索导管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索导管的位置及其角度均应准确控制，锚板与索道管必须互相垂直，并符合图纸要求，施工时一定要根据设计图纸，结合人员、仪器配置，以及现场实际情况，制订出切实可行的高精度施测方案后，才可以进行具体的施工测量。以下介绍斜拉桥索导管的定位原理及方法。1.建立三维坐标系以桥轴线方向建立桥梁独立坐标系，桥独立坐标系采用塔墩中心为平面坐标系原点，顺桥向为x轴，横桥向为y轴，通过塔中心的铅垂方向作为三维坐标系的z轴。2.确定索道管特征线的空间直线方程依据设计图纸给出的索道管参数，将斜拉索中心线分别向xoz面及yoz面投影，计算出投影后的截距及斜率，由此可归纳出斜拉索中心线（先不考悬链）的空间直线方程L0：X0=XZ0+aZ0Y0=YZ0+bZ0……………………………………（1）Z0为自变量，表示斜拉索中心线上某一点的高程，X0、Y0是与Z0相对应的点在三维坐标系中的X及y值，xZ0、YZ0、a、b分别为斜拉索中心线投影到XOZ及YOZ面上的截距及斜率。索道管与YOZ面相切的截面是椭圆形状，依据椭圆方程x′=a′cos′α,y′=b′sinα′、索道管的外管径及倾角关系，经坐标转换及一阶求导后可得出索道管与XOZ面相切后椭圆面最低点与最高点的轨迹方程，即索道管特征线的空间直线方程:L1：X1=XZ1+aZ1Y1=YZ1+bZ1·································(2)L2：X2=XZ2+aZ2Y2=YZ2+bz2·································(3)索道管的定位是按照先放样、后安装、再复测调整的程序进行的，采用方程L1可在主塔劲性骨架上对索道管的空间位置进行放样，采用方程L2可检查安装后的索道管是否满足精度要求。3.定位方法3.1利用索道管特征线进行定位-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)实际放样过程中，受劲性骨架结构特性的局限，用高程作为自变量比较困难，一般采用X为自变量来进行放样，此时索道管最低点轨迹方程L1变为：Z1=（X1－XZ1）/ay1=Yz1+bZ1………………………………………（4）索道管的安装是搁置在劲性骨架上的，放样时在劲性骨架上选择略低于索道管位置的横桥向型钢（型钢一般低于索道管0~200mm，必要时为满足放样条件在劲性骨架上的适当位置补焊），在型钢上用全站仪测出一点的的x、y、z坐标，由实测的x值代入方程（4）可求出相对应实测x位置的理论Z及y值，由此可推出偏差值△z及△y：△Z=Z测-Z理△y=y测-y理………………………………………（5）依据偏差值在型钢铅垂侧面贴焊一钢板（尺寸为500×200×8），钢板顶面距型钢顶面的距离即为△z，△y值可在钢板顶上用小钢尺反量，并作好标记，置镜于标记处，复测这点坐标再代入（4）式，计算Z、Y值是否满足放样要求，若不满足用逐渐趋近的方法，直到达到要求为止。安装前，在索道管的外管壁上用墨线弹出索道管的特征线，依据已放样出的搁置点坐标计算出与搁置点相对应的点在索道管特征线上距锚垫板的尺寸，用小钢尺从锚垫板处沿特征线量取尺寸并做好标记。安装时一定要做到索道管外壁特征线段上的标识与搁置点准确对位，才能保证安装精度。安装完毕后，用全站仪复查特征线上任意两点（尽可能靠近两端）的三维坐标，代入方程验算索道管定位精度是否满足设计要求，若不满足，分析原因，适当调整，直到达到要求为止。3.2、采用索导管精密定位装置进行定位-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)索导管定位后的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，而要保证索导管两端口中心三维坐标的绝对精度，一方面要借助于高精度的测量仪器，另一方面，要有一套能直接准确地反映索导管两端口中心位置的定位装置，才能够做到索导管的精密定位。在武汉天兴洲长江大桥和武汉二七路长江大桥成功运用了该装置。精密定位装置是由精密加工的索导管定位板和前点的特制棱镜装置组成。索导管定位板分为两种：一种是锚固点定位板（如下图所示），用于观测锚固点中心位置，这一种定位板按照索导管内径尺寸加工为六种不同直径的圆盖板，四周焊接对称的四块垫板，在圆盖板上圆中心做出小孔，使用时当圆盖板面与锚垫板密贴后，这个小孔标志就直接反映了锚固点中心的空间位置。锚固点定位板示意图另一种是出口定位板（如下图所示），用于观测塔壁索导管出口处中心位置，这种定位板也是按照索导管内径尺寸加工为六种不同直径的半圆盘观测装置，使半圆盘外周边与索导管内壁紧贴，则精确标定的半圆盘中心即是索导管中轴线上的一点，这一点不必准确在塔壁索导管出口处，只要在索导管中轴线上就可以。要达到精密定位的目的，应减少棱镜杆的倾斜误差，在通视条件允许的条件下，尽可能使用较短的棱镜杆，为此，使用了小棱镜杆组(可调高度在0.1m～1.0m的范围内)，该棱镜杆使用方便，速度快，而且有效地满足了定位精度的要求。出口定位板示意图-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)索道管三维定位的步骤（1）将索道管基本就位后采用圆套管标志件（见附图）标出锚垫板中心（实际锚固点坐标的位置）和管口中心（不要求精确在索道管中轴线出塔点）。（2）由控制点上的全站仪直接测量索道管实际锚固点坐标和管口中轴线上的坐标（用盘左盘右平均值为最终测量值），并计算两中心的空间距离。（3）将锚垫板中心调整到设计位置。（4）用锚垫板中心的实测坐标（调整到符合设计要求位置后的坐标值）、索道管轴线的空间方向角和两中心的空间距离计算管口中心的设计坐标。（5）将管口中心调整到设计位置，计算索道管轴线角度的偏差。（6）复测锚垫板中心并做调整，（7）重复（3）～（6）的作业步骤，直到满足定位的限差要求4.垂度的影响由于索自重的影响，所以安装索道管时，必须考虑垂度的改正值，垂度的具体计算公式由设计给出或由设计院直接计算。安装时先确定由垂曲值f(x)引起的特征线管口出口处三维坐标的改正值，特征线上其它位置的改正值按管长比例进行内插。依照所计算出的三维坐标进行安装、调整和检查。13.2钢箱梁安装的施工测量钢梁安装时的水准点用施工控制网上的点，但是，该点必须保证没有沉降，每月至少和永久点联测一次。按图复核每节钢箱梁的几何尺寸，并实地验收。在钢箱梁上按施工控制提供的坐标及标高布设左、中、右三个控制点。测量放样时，将放样时的气温和设计图纸规定的基准气温相比较，所有施工测量数据及量具都应以基准温度为准进行调整。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)用全站仪进行平面位置的放样和监测，全站仪置于地面控制点上，用极坐标法放样。用水平仪进行高程放样，在索塔桥面处设一高程控制点，此点应定期和地面高程点联测，以避免索塔基础下沉及索塔收缩徐变的影响。每次箱梁高程放样前后应各后视一次高程控制点，以抵消索塔系形变的影响。每一节段钢箱梁的安装过程中，在斜拉索进行分批张拉和整索调索时，要进行梁顶标高测量，并与设计提供的数据比较，如出现较大偏差，及时报告监理工程师，必要撕采取调整措施。斜拉桥钢箱梁段悬臂安装现场质量检验项目项次检测项目单位规定值或允许偏差检验方法和频率1桥轴线偏位L≤200mmm10,且符合设计要求经纬仪;每段检查2点L>200mmmL/200003梁锚固点高程或梁顶高程mm满足施工控制要求水准仪;测每个锚固点或梁段两端中点4梁顶水平度mm±5，且符合设计要求水准仪;测高差5相邻节段匹配高差mm2，且符合设计要求钢尺量;检查全部钢箱梁安装采用斜拉索索力和箱梁标高双控制。在起吊本段箱梁前，应复测已完成的前段箱梁标高。在完成本段箱梁安装后，应测量前段箱梁顶面标高、本段箱梁顶面标高及塔顶偏位。与施工程序中预计控制值进行校核，其允许偏差应符合图纸或图纸说明规定，并防止同向偏差的累计。如不符合规定的允许偏差，应及时报告监理工程师，在监理工程师主持下与设计单位研究解决，及时调整。在调整时一般以控制梁面标高为主，兼顾索力。施工过程中，在各工序转换阶段要对两岸进行联测，相互效核，保险横保证合龙时的误差精度。为尽量减少温度等环境因素对测量结果的影响，各施工阶段的测量工作应安排在黎明前的一段时间里进行。在边跨和中跨合龙前，应对梁端位移进行48小时或监理工程师要求的更长时间的测量，根据测量结果确定驳船就位、合龙段长度及连接时间，精确定位后连接、合龙。13.3塔梁同步施工13.3.1塔梁同步施工阶段测量控制总体思路-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)采取塔梁同步施工技术时，由于主塔两侧主梁重量不完全相等、桥面临时荷载偏载、张拉斜拉索控制索力的油压表以及张拉系统的误差等因素，导致索塔受不均匀水平力，索塔很可能出现较大的偏位，对于后续主塔节段的施工造成很大的困难，很难保证索塔的顺直，因此，针对塔梁同步施工这种新的施工技术，也应采用相应的测量控制方法，使得后续索塔顺直的施工。如下图所示，已施工的索塔节段出现偏位时（主要是纵向偏位），待浇节段也随之偏离主塔设计里程，立模设计数据及索道管数据发生了变化，必须进行修正才能保证索塔得以顺直延续。也就是说只要获得了待浇节段定位的修正数据，就可以解决塔梁同步施工技术中的索塔顺直施工的问题。为解决这一问题我们的基本思路是：利用高精度全站仪架设在主塔两侧的强制对中观测台上，对埋设在已施工索塔节段侧壁上的监测棱镜进行实时观测，即时用事先编制的计算程序模拟出已施工节段偏位的数学模型，依据此数学模型推算出待浇节段定位的修正数据，从而完成针对塔梁同步施工阶段对塔柱及索道管定位的测量控制。13.3.2控制基准的建立-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)在二七长江大桥的全桥控制网的基础上，为满足塔梁同步施工测量控制的要求，使控制点观测监测点时方便、快捷，观测精度达到要求，我们在5#墩青山岸布设了T1、T2、T3三个稳定的强制对中控制观测墩，在4#墩下塔柱上、下游两侧分别设置强制对中观测墩T4、T5，这5个强制对中控制观测墩和原全桥控制网的DQ17，DQ20，DQ16，DQ19、DQ22-1进行等精度联测后，经精密平差赋予其三维坐标值，作为塔梁同步施工的控制基准，为后续的主塔及索道管测量定位提供基础数据。13.3.3监测点的埋设监测点是指由棱镜和觇牌组成的一套固接在已浇筑节段外侧壁的观测棱镜装置。塔柱监测点从中塔柱开始随着塔柱施工由下至上分十三层布置，其中中塔柱分别布设在第6节、16节、和25节节段顶部塔柱侧壁上，上塔柱在每节段顶部塔柱侧壁上均埋设一层监测点，每层埋设4套监测点，便于在主塔南北两侧均能监测到主塔的变形情况。监测点埋设力求稳固、不易被破坏，且通视条件良好。13.3.4建立模拟数学模型理想状况下，索塔处于铅垂状态，当索塔受不均匀水平力的作用时，其产生水平变形，变形曲线为抛物线，顶点在塔根部，变形截止点是水平力施加点。水平力施加点以上部分，在不考虑自重前提下，是沿该点抛物线切线方向延伸。其方程一般形式是d=ah2其中a为常数，h为高程，d为索塔偏离值△。在实际施工过程中，在主塔两侧不同部位埋设固定监测点，当索塔受不均匀水平力作用时，观测多组数据（h1，d1）、（h2，d2）……（hn，dn），根据前面建立的数学模型，可以计算出常数a1、a2……an,建立矩阵VT=[a1a2……an],根据最小二乘原理，VTV=最小，可以解算出常数a的最或是值。由于所有的观测值均使用同一台仪器，且由同一人观测，所以一般认为所获取的数据是同精度观测，且服从正态分布，因此，在实际计算过程中，可以取a1、a2……an的平均值作为常数a的最或是值，即a=（a1+a2+……+an）/n以上过程根据建立的数学模型和实际观测值，确定了索塔受不均匀水平力所产生的变形的曲线方程。为确定待浇节段的实际施工位置，还须求得切线方程，根据数学模型d=ah2，通过数学方法可以得出通过抛物线上的点（h0，d0）的切线方程为：d=2*a*h0*（h-d0）用数学方法同样可以得出，在切线上距点（h0，d0）距离为L的待求点（h1-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)，d1）的计算公式：其中k为所求出的常数，k=2.a.h。以上所求坐标（h1，d1）即是索塔在受不均匀水平力作用在点（h0，d0）时，距作用点距离为L的待求点的坐标（h为高程，d为索塔偏离值△）。13.3.5对监测点进行观测塔柱变形观测采用当代最先进的智能型全站仪TS30,其标称精度为0.5″,±(0.6mm+1×10-6D)。它可以实现自动寻找和精确照准目标,自动测定测站点至目标点的距离、水平方向值和天顶距,计算出三维坐标并记录在内置模块或计算机内。由于它不需要人工照准、读数、计算,有利于消除人差的影响、减少记录计算出错的几率,特别是在夜间也不需要给标志照明。该仪器每次观测记录一个目标点不超过7s,每点观测4测回也仅30s。一周期观测9个点(一个后视定向点、8个观测点)不超过5min。其观测速度之快是人工无法比拟的。在一节塔柱的施工周期内，对监测点的分四种工况下进行观测：①斜拉索挂索张拉前；②斜拉索张拉后；③索道管检查定位；④塔柱模板检查。对塔柱监测点的观测要根据每一工况的实际需要，有选择性地对塔柱监测点进行观测。每次观测要认真做好观测记录。13.3.6推算待浇段修正数据将实时观测的监测数据录入到模拟数学模型中，利用编写的程序即可瞬时计算出最后一次斜拉索挂索并初张拉后塔柱受力点（最后挂索的斜拉索锚固点处）的偏离值，据此偏离值归纳出该点二次抛物线切线方程，由切线方程即可推算出待浇节段定位的修正数据。13.3.7对修正数据的复核为了避免由模拟数学模型推算出的待浇节段定位数据出现差错，我们在待浇节段底部（最后一节已浇筑节段顶部）固定两套棱镜组作为复核点，采取最直接的观测方法，对最后一次斜拉索挂索并初张拉前后两次工况进行观测，得出复核点两组数据M1、M2；另外我们用实时观测监测点数学模型模拟推算的办法，推算出对-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)最后一次斜拉索挂索并初张拉前后两次工况下复核点两组数据N1、N2,比较实测数据M1、M2，和推算数据N1、N2的差值是否吻合来判断由模拟数学模型推算出的待浇节段定位数据的可靠性。13.3.7二七路长江大桥塔梁同步施工模拟计算过程假设工况是已经完成第28节段塔柱施工，爬模爬架完成爬升，26节顶变形观测棱镜已露出，开始调整29节段塔柱模板。变形观测实测数据如下：第6节顶（47.5m处）位移2mm；第16节顶（107.5m处）位移19mm；第25节顶（159.9m处）位移46mm；第26节顶（165.9m处）位移50mm；根据以上实测数据进行第29节段塔柱模板定位计算（29节顶距26节顶距离为18m）。以塔根部（13.5m处）作为0位移位置。根据方案公式计算值165.9m处抛物线切线斜率计算29节模板顶面坐标：根据方案公式计算值165.9m处抛物线切线斜率计算29节模板顶面坐标：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)计算器计算程序LBI0:B”X8”:D”X19”:F”X28”LBI1：GOTO1说明：X8、X19、X28分别为8、19、28节实测当前工况X值；H为当前所要定位高程；NH、ND为当前定位高程处高程和X值修正值。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十四章线路施工测量14.1线路测量的任务及内容-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)线路测量是为各等级的公路和各种管道设计及施工服务的。它的任务有两方面：一是为线路工程的设计提供地形图和断面图，主要是勘测设计阶段的测量工作；二是按设计位置要求将线路敷设于实地，其主要是施工放样的测量工作。整个线路测量工作包括下列内容：1．收集规划设计区域内各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地质以及控制点等有关资料。2．根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路线走向，编制比较方案等初步设计。3．根据设计方案在实地标出线路的基本走向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量。4．结合线路工程的需要，沿着基本走向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘工地地形图（例如桥位平面图）。测图比例尺根据不同工程的实际要求参考相应的设计及施工规范选定。5．根据设计图纸把线路中心线上的各类点位测设到地面上，称为中线测量。中线测量包括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等。6．根据工程需要测绘线路纵断面图和横断面图。比例尺则依据不同工程的实际要求选定。7．根据线路工程的详细设计进行施工测量。8．工程竣工后，按照工程实际现状测绘竣工平面图和断面图。14.2线路测量的步骤线路测量的步骤：1、交桩（控制桩）；2、导线复测（复测控制桩橛）；3、加密平面、高程控制点；4、计算复核资料、放中线和原始纵、横断面测量；5、施工中测量(恢复路基中线和检查纵断面，放桥梁桩位、墩位等，控制隧道贯通)。14.2.1交桩由于线路施工中，路线一般都很长，曲线要素多，控制桩多。设计院进行交桩时，要认真做好点之记，在控制桩点附近做好明显标志，以便复测时能快速准确找到。14.2.2导线复测导线复测的目的主要是检查线路控制桩橛有无大的变化。导线复测的任务是进行距离复测、角度复测、成果复算和对比。复测工作一般要求最短时间完成。复测成果与原测成果进行比较，两者的较差是衡量复测精度的重要指标。复测时应尽量保持原测导线网的图形，沿原测导线、按原测等级进行。如检查出个别变化大的点，应及时上报，与设计单位协商。14.2.3加密控制点控制点布设应满足以下要求:1.控制点距路线中线宜大于10m，距路线边缘宜大于5m，距墩、台边缘宜大于基础深度的距离。大约在50~100m左右为佳。2.导线边长应符合规范要求，不宜长短边比例过大，不应超过三倍。各条导线边必须通视情况良好。3.埋设控制点应在牢固可靠处，不易在施工中破坏，埋石和标志注字应按照规范要求。4.导线加密控制测量主要技术要求等级导线长度(Km)平均边长(Km)测角中误差(″)测距中误差(mm)测距相对中误差测回数方位角闭合差(″)相对闭合差DJ1DJ2DJ6三等1431.820≤1/150000610─3.6√n≤1/55000-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)四等91.52.518≤1/8000046─5√n≤1/35000一级40.5515≤1/30000─2410√n≤1/15000二级2.40.25815≤1/14000─1316√n≤1/10000三级1.20.11215≤1/7000─1224√n≤1/50005.水准测量的主要技术要求等级每千米高差全中误差(mm)路线长度(Km)水准仪的型号水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测附合或环型平地(mm)山地(mm)二等2─DS1因瓦往返各一次往返各一次4√L─三等6≤50DS1因瓦往返各一次往一次12√L4√nDS3双面往返各一次四等10≤16DS3双面往返各一次往一次20√L6√n五等15─DS3单面往返各一次往一次30√L─6.是与相邻合同段(或相邻施工单位)的导线和水准进行联测，用各自成果，对交界桩进行现场放样。联测的精度和交界桩的放样误差均应符合相应规范的要求。若联测精度和交界桩的放样误差均超限，则应积极地查找原因，制定解决问题的办法。14.2.4.复核计算资料、放样中线和原始纵、横断面测量进行外业测量前，必须仔细阅读图纸，对线路各部分要素及坐标进行详细的审核，以确保外业工作的准确。在线路测量中，经常遇到线路以曲线的形式布置，通常为圆曲线或缓圆曲线，在此对两种曲线形式简要介绍。1）圆曲线的计算公式为：其中，R为圆曲线半径；为圆心角，弦切角为圆心角的一半；为测点所在圆曲线上至ZY点的曲线长-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2）缓和曲线用以下公式计算：先计算s=√(Xp2+Yp2)；和A=β+a0，a0为起始方位角。再用X=X0+s*cosAY=Y0+s*sinA即可计算出缓和曲线的坐标，左右拐可以通过输入R的正负来计算。从YH点到HZ点上段可以先计算ZH点坐标，再从大里程往小里程倒算。上述计算可以在电子表格EXCEL里进行比较容易。3）圆曲线带缓和曲线缓和曲线的常数包括缓和曲线的倾角、圆曲线的内移值和切线外移量，根据设计部门确定的缓和曲线长度和圆曲线半径R，其计算公式如下：圆曲线部分细部点的直角坐标计算公式为：式中，，、和为前述的缓和曲线常数，为细部点到或的曲线长，为缓和曲线全长。4）竖曲线高程计算公式：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)竖曲线的测设就是根据纵断面图上标注的里程及高程，以附近已放样出的整桩为依据，向前或向后测设各点的水平距离值，并设置竖曲线桩。然后测设各个竖曲线桩的高程。其测设步骤如下：（1）计算竖曲线元素T、L和高程改正值y；;;（2）推算竖曲线上各点的桩号：曲线起点桩号=变坡点桩号–竖曲线的切线长曲线终点桩号=曲线起点桩号+竖曲线长（3）根据竖曲线上细部点距曲线起点（或终点）的弧长，求相应的值，然后，按下式求得各点高程式中——竖曲线细部点的高程——细部点的坡段高程当竖曲线为凹形时，式中取“+”；竖曲线为凸形时，式中取“-”。（4）从变坡点沿路线方向向前或向后丈量切线长T，分别得竖曲线的起点和终点。（5）由竖曲线起点（或终点）起，沿切线方向每隔5m在地面上标定一木桩（竖曲线上一般每隔5m测设一个点）。（6）测设各个细部点的高程，在细部点的木桩上标明地面高程与竖曲线设计高程之差（即挖或填的高度）。4）断面测量放样中线一般20米一个，采用极坐标法测量。再根据中桩用尺子测量边桩，用水平仪或全仪器、RTK测量纵断面高程，作为原始数据。如果地形复杂地区应增加断面，10米或5米测量一个断面。再根据测量数据绘制纵断面图。对实测出现的纵断面图差异造成工程量异议和施工红线用地异议进行复测。如确有异议应及时上报。断面的多少应根据设计地面和自然地面的复杂程度及设计精度要求确定，在地形变化不大的地段，可少取断面，在地形变化复杂地段或精度要求较高的地段多取断面。断面确定后即可绘出自然地面线与设计地面线的断面关系，断面法计算土方量可采用三种方法：1.平均断面法：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2.圆锥台体积法：3.平均断面法加圆锥台体积法（设S1>S2）：()()Q为两断面间的填（挖）方量；S1、S2为第一、第二断面；L为断面间的距离5)施工中测量(恢复路基中线和检查纵断面，构筑物定位测量)。1.在路基、路面施工时，关键是在实地标定路线的中线位置。在填挖方开始前要准确的放样出线路的开挖边线或填方边线，以后大约1米左右恢复一次中桩。对土方路基来说，中线偏位，路基横断面上各点标高(一般一个横断面设6个高程控制点)及左、右宽度是检测的重点，各点标高是否控制得好，误差是否符合规范要求，关系到路面各结构层层厚是否得到保证。标高的检测应认真仔细地进行，凡误差超过规范要求的，应采取措施予以整改。2.桥梁施工测量的关键性工作，是桩基定位。因为桩基完成后桥梁的平面位置已无法调整。在此特别应注意曲线上墩位的偏位情况。路基是分层填筑的，施工时自下而上逐步地按层次进行定位，在施工作业面上亦标定设计位置，作为施工的依据。3.隧道测量关键是控制中线贯通，包括X、Y、Z三维坐标。注意控制网的布设。在洞外，导线测量控制的导线点布设应注意靠近隧道的贯通中线，隧道方向上的导线网形应布成多环导线网，环数取3-4为宜，以便增强必要的网状检核，提高贯通精度。14.3断链的处理因局部改线，或量距中发生错误等均会造成里程桩号与实际距离不相符，这种在里程中间不连续的情况叫“断链”。新桩号比老桩号大(新路线比老路线长)的叫“长链”，新桩号比老桩号小(新路线比老路线短)的叫“短链”。所谓“断链处理”就是不牵动全线桩号，允许中间断链，而出现桩号不连续。仅在改动处用新桩号，其它不变动处仍用老桩号。并就近在直线段选一个是整桩的老桩号为断链桩。在同一断链桩上分别标明新老两种里程及相互关系。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)例：某路线A在定测时，在AK2+356.400处开始局部改线，老路线A、新改路线B各自经过一段连续里程后，新改路线B在BK3+426.200处又与老路线A重合，此处老桩号为AK3+641.600。在这个重合点之后的直线段上有两个桩：AK3+660等同于BK3+444.600,AK3+655.400等同于BK3+440。可知此链为短链（短链215.400米），断链桩BK3+444.600=AK3+660（短链215.4米）。第十五章隧道施工测量15.1隧道施工测量的内容及其作用隧道施工测量一般是包括在地面上建立平面控制网与高程控制网。随着施工的进展，将地面上的坐标、方向和高程传递到地下去，在地下进行平面的与高程的控制测量，再根据地下控制点进行施工放样、指导开挖、衬砌施工等工作。进行这些测量工作的目的，就是要在地下标定出工程的设计中心线与高程，为开挖、衬砌指定出方向、位置；保证在两个相向开挖面的掘进中，施工中线及高程能够正确贯通，符合设计要求；保证开挖不超过规定界限；因为铁路隧道是整个铁路的一部分，所以当线路定测以后，隧道两端洞口的位置就确定下来，而用标桩固定在地面上。图15-1对于直线隧道来说，如图15-1-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)，A、D为隧道两端洞口点，它们的位置是利用线路上的直线点ZD1、ZD2、及ZD3、用经纬仪以正倒镜法放样出来的。直线隧道的方向，就根据A、D两点来确定。因此，在建立地面控制网时，必须将它们作为控制点，如果因为地形的限制，不能将它们做为首级控制网的点子，也要用插入点的方法测定它们的位置。这样就可以根据控制点的坐标，求得在两端洞口处进洞拨角的数值，用以在施工时指导进洞的方向。图15-2图15-2对于曲线隧道而言，控制网的作用一方面要保证隧道本身的正确贯通，另一方面还要控制前后两条切线的方向，使它们不产生移动而影响前后直线线路的位置，如图15-2。这时除了将洞口的两点A、D包括在控制网中以外，还应该将两切线上的点ZD1、ZY、ZD3及ZD4也包括在控制网内，这样就可以精确地测定两条切线的交角，从而精确地确定曲线元素，以保证在地下开挖中放样数据的正确性。图15-2隧道中线上各点的坐标都是根据地面控制网的坐标系统计算的。以后根据施工的进展，将地面上的坐标系统通过洞口、竖井或斜井传递到地下，在地下坑道中再用导线测量方法建立地下控制系统。隧道中线上各点的位置以及地下其它各种建筑物的位置，都根据地下控制点以及由它们的坐标所算得的放样数据进行放样。应用这种放样方法时，由于布设了地面和地下控制网可以控制误差的积累，从而保证贯通精度。隧道贯通测量的要求15．1．1贯通误差的定义在隧道施工中，由于地面控制测量、联系测量、地下控制测量以及细部放样的误差，使得两个相向开挖的工作面的施工中线，不能理想地衔接，而产生错开现象，即所谓贯通误差。1)纵向贯通误差贯通误差在线路中线方向的投影长度称为纵向贯通误差（简称纵向误差），2)高程贯通误差贯通误差在高程方向的投影长度称为高程贯通误差（简称高程误差）。3)横向贯通误差贯通误差在垂直于中线方向的投影长度成为横向贯通误差（简称横向误差），在实际上最重要的是横向误差。因为横向误差如果超过了一定的范围，就会引起隧道中线几何形状的改变，甚至洞内建筑物侵入规定限界而使已衬砌部分拆除重建，给工程造成损失。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)15．1．2各项贯通误差的允许数值，《铁路测量技术规则》对于贯通误差规定为：1）横向误差规定当两向开挖的洞口间长度为4km及4km以下时为100mm（即中误差为±50mm）在4～8km时为150mm（即中误差为±75mm），在8km以上时应根据现有的测量水平另行酌定。2)高程误差规定对于高程误差规定不超过±50mm（即中误差为±25mm）。纵向误差的限值对于纵向误差的限值，一般都不作明确规定，如果按照定测中线的精度要求，则应小于隧道长度的1/2000。15．1．3贯通误差的分配系将地面控制测量的误差做为影响隧道贯通误差的一个独立因素，而将地下两相向开挖的坑道中导线测量的误差各为一个独立因素。设隧道总的横向贯通误差的允许值为，则得地面控制测量的误差所引起的横向贯通中误差的允许值为：设用地下导线测得的工作面处控制点坐标，相对于支导线在洞口之起始点有横向误差m1，用地面控制网联测两洞口两点坐标的相对横向误差为m2。则有：=+=3（15-1）对于通过竖井开挖的隧道，考虑到两个竖井定向的误差，上式为：=++2=5（15-2）设隧道的总的高度贯通中误差的允许值为h，则地面水准测量的误差所引起的高程贯通中误差的允许值为（15-3）15.2地面控制测量的误差对于隧道贯通误差的影响-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)隧道施工控制网的主要作用是保证地下相向开挖工作面能正确贯通。它们的精度要求，主要取决于隧道贯通精度的要求、隧道长度与形状、开挖面的数量以及施工方法等。15．2．1导线测量隧道贯通误差的简明估算进洞导线如下图所示，Z1~Z5俱为导线点，图中导线点至贯通面的距离为RX，相邻导线点在贯通面上的投影为dy。（1）．由于导线测角误差而引起的横向贯通误差为：（15-4）式中m"β为导线测角的中误差，以秒计算；为测角的各导线点至贯通面的垂直距离的平方和；（2）．由于导线量边误差而引起的横向贯通误差为：（15-5）式中为导线边长的相对中误差。为各导线边在贯通面上投影长度平方的总和。即得导线测量的总误差在贯通面上所引起的横向中误差为：（15-6）15．2．2控制网的隧道贯通误差严密算法（1）先列出地下导线起始点横坐标误差函数式和地下导线起始方位角误差函数式，计算它们对横向贯通的综合影响，作为总的误差函数式。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（2）按最小二乘法，顾及具体网形，计算该函数式误差的大小。15.3地面控制网的布设方案及布测精度洞口投点隧道洞外的控制测量，应在施工开始前布测。平面控制网可以结合隧道的长度和平面形状以及路线通过地区的地形情况，采用三角测量、三边测量、边角测量、导线测量、GPS测量。目前更多的是采用导线测量和GPS测量，三角测量、三边测量、边角测量己较少采用。无论用何种方法施测的隧道控制网，在隧道的每一个入口处，都要布测一个控制点，该点也可以是加密点(如图15-1中的A点和D点)。这些点称之为洞口投点，为了使洞内导线有起始方向和检测校核方向，在每个洞口还应至少再布测两个控制点，并且与洞口投点相互通视，与洞口投点的高差不宜过大。15．3．1、隧道三角测量布设精度：隧道三角网观测的精度要求，在《铁路测量技术规则》中列出了三角测量的等级，如表15-1所示。该表也可以作为实际工作的参考。表15-1三角测量等级使用的隧道长度（km）测角中误差（"）边长相对中误差基线起始边最弱边二6～8±1.01/100,0001/50,0001/30,000三4～6±1.81/100,0001/50,0001/25,000四2～4±2.51/100,0001/50,0001/25,0001.5～2±2.51/50,0001/25,0001/20,000五<1.5±4.01/50,0001/25,0001/10,00015．3．2地面导线测量精度对采用地面导线测量作为隧道独立的施工控制网。我国的《铁路测量技术规范》中作了表15-2中的规定，以为参考。表15-2导线测量等级适用的隧道长度（km）测角中误差（s）量边的相对中误差直线隧道曲线隧道-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)二6-8±1.01/5,0001/10,000三4-6±1.81/5,0001/10,000四2-4±2.51/5,0001/10,000五<2±4.01/5,0001/10,00015．3．3、地面GPS测量隧道控制网布测精度及要求（1）控制网应由洞口子网和子网间的联系网组成(图15-1、15-2)。洞口子网布设的控制点不得少于三个，其中至少一个点应为洞口投点。（2）布测洞口控制网时，洞口投点应布测在己定测的中线上，并要考虑洞内引测的实际需要。洞口子网每个控制点至少应与子网的其他两个控制点通视。（3）子网可布测成大地四边形，三角形的形状。子网之间的联系网最好布置成大地四边形的形状。（4）洞外与洞内测量连接边的边长应大于300米，连接边的两端控制点宜布置在洞口高程基本等高的地方，连接边的高度角不应大于5度，且与线路中线大至平行为最隹位置。（5）为了和原测控制网比较，复测网应具有原网相同基准的平差结果。（6）设计隧道工程坐标系的原则a坐标投影面为隧道施工平均高程面b高斯投影中央子午线应过测区的重心c各个隧道以隧道主轴线为X轴的施工坐标系，可由高斯平面直角坐标系平移和旋转一个角度得到，旋转角即是隧道主轴线的方位角，平移量要根据隧道的具体位置确定。（7）GPS隧道平面控制网的布网精度a.参考下表常规方法的布网精度三角测量等级使用的隧道长度（km）测角中误差（"）边长相对中误差基线起始边最弱边二6～8±1.01/100,0001/50,0001/30,000三4～6±1.81/100,0001/50,0001/25,000-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)四2～4±2.51/100,0001/50,0001/25,0001.5～2±2.51/50,0001/25,0001/20,000五<1.5±4.01/50,0001/25,0001/10,000b.GPS隧道平面控制网布测精度根据上表可规定：8公里以内的隧道可用C级网，长大隧道要用B级网布测，相应的施测要求应严格遵守国家GPS测量规范。（8）与国家网联测如果测区附近有国家点，GPS网应与国家点联测，选测区内一个点将连测结果转换为WGS84三维坐标作为GPS基线网平差的起算点，如果连测国家点很困难，可以选择测区内的稳定点连续观测12小时，取其单点定位WGS84三维坐标的均值作为基线网平差起算数据。用七参数法将WGS84坐标转换成北京54坐标，然后用高斯投影求得各控制点概略北京54平面坐标。但应建立隧道独立施工坐标系，控制隧道施工。15．3．4、地面水准测量作为高程控制的地面水准测量，其等级的确定，不单决定于隧道的长度，更重要的是取决于隧道地段的地形情况，亦即由它所决定的两洞口间水准线路的长度。表15-3为《铁路测量技术规范》对各级水准测量的规定。表15-3等级两洞口间水准线路长度（km）水准仪型号标尺类型二>36S0.5S1线条式因瓦水准尺三13-36S1线条式因瓦水准尺S3区格式因瓦水准尺四5-13S3区格式因瓦水准尺进行地面水准测量时，利用线路定测水准点的高程作为起始高程，沿水准路线在每个洞口至少应埋设两个水准点，水准路线应形成闭合环，或者敷设两条互相独立的水准线路，由已知的水准点从一端洞口测至另一端的洞口。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)15.4进洞关系数据的推算所谓进洞关系数据的推算，就是根据地面控制测量中所得的洞口投点的坐标和它与其他控制点连线的方向，来推算指导隧道开挖方向的起始数据（亦即进洞的数据）。推算方法随隧道的形状不同而不同，现在将直线进洞和曲线进洞的情况分别叙述如下。直线进洞15．4．1正洞：如图15-3，如果两洞口投点A和D都在隧道中线上，则这时可按坐标反算的公式计算出两个坐标方位角aAN与aAD，它们的差数β，就是我们所要求的进洞关系数据。在A点后视N点，拨角β，即得进洞的中线方向。图15-3．横洞：如图15-5，C为横洞的洞口投点，横洞中线与隧道中线的交点为O，交角为γ（其值系根据地形与地质情况由设计人员决定）。这时，β角以及横洞OC的距离S就是我们所要求的进洞关系数据。由图中可以看出，只要求得O点的坐标，即可算得β与S数值。设O点的坐标为XO与YO，可得式中aAO=aAD图15-5aCO=aAO-γ将这些已知数带入上面两个式子中进行联立解算，即可求得xO与yO，从而算得进洞关系数β角和距离S的值。15．4．2曲线进洞曲线进洞的关系较为复杂。圆曲线进洞与缓和曲线进洞都需要计算曲线的资料以及曲线上各主点在隧道施工坐标系统内的坐标。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)（1）．曲线元素的计算：图15-6如图15-6，ZD1～ZD4为在切线上的隧道施工控制网的控制点，其坐标均已精确测出，这时根据这四个控制点的坐标即可算出两切线间的偏角a，此a的数值与原来定测时所测得的偏角值一般是不符合的。为了保证隧道正确贯通，曲线元素应根据所算得的偏角值a重新计算。计算的位数也要增加。圆曲线半径R与缓和曲线长度lO为设计人员所定，一般都不予改变，而只是按新的偏角a值,用下列公式计算切线总长T与曲线总长L；（15-7）上式中为偏角(线路转向角)R为圆曲线半径L0为缓和曲线长度m为加设缓和曲线后使切线增长的距离p为加设缓和曲线后,园曲线相对于切线的内移量β0为加设缓和曲线角度按照ZD2与ZD3的坐标及两切线的方位角，即可算得JD点的坐标，然后再由T算得ZH与HZ的坐标，由外矢距E与半径R得出圆心O的坐标。经过这些计算后，就将曲线上的几个主要点纳入了施工坐标系统。（2）．圆曲线进洞图15-7由于地面上施工控制网精确测量的结果，使得圆曲线的偏角a与定测时的数值发生了差异。这样，按照定测时的曲线位置所选择的洞口投点A（图15-7）就不一定在新的曲线（隧道中线）上，而需要沿曲线半径方向将其移至A´点。这时，进洞关系就包括两部分计算。第一部分是将A点移至A´-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)点的移桩数据（即图15-7中的β角与AA´的距离S）。第二部分就是在A´点进洞的数据，即该点的切线方向与后视方向的交角β´。移桩数据可由A´的坐标与A点的坐标（已知）来计算。而A´点的坐标应由圆心O的坐标xO与yO来推求。这时根据这些坐标的数值，即可算得移桩数据β与S。进洞方向β´角的计算，可以用不同的方法进行。例如：β´＝aA´切－aA´N而aA´切＝aA´A+90°＝aOA+90°也可以解算三角形ANA´，从而得β´角。（3）．缓和曲线进洞缓和曲线的进洞关系也是包括移桩数据和A´点（图9-17）的切线方向两个部分。按照缓和曲线上各点坐标的计算公式，如果以缓和曲线的起点（ZH）为坐标原点，则图15-8(15-8)而缓和曲线上任一点的切线与起点切线（x轴）的交角为上列公式中，l为缓和曲线的弧长，lO为其全长，R为圆曲线半径。现在要计算A´点的坐标，计算方法的基础是假定A´点的x坐标与x´A=xA(15-9)-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图15-9A点相同，亦即这就是说，将A点沿着垂直于x轴（即ZH点的切线）的方向移至缓和曲线上。由于公式（15-8）是一个高次方程式，所以虽然知道xA的数值，还是不能直接解得l值，而必须用逐渐趋近的方法，即先根据A点的大概l值，将其代入公式（15-8），求出x´A，.看它是否等于xA，若不等，则根据其差数再假定一个l值进行计算，这样进行几次反复计算后即可求得满足（15-8）式的l值，有了l值便可求得yA´。用上述方法求得的A´点的坐标，是在以ZH为原点而它的切线方向为x轴的坐标系统内。因此还必须进行换算，将它们纳入施工控制网的坐标系统。A´点的坐标求得后，即可根据它们反算移桩数据β与s值。现在举例说明其计算方法：如图15-9，在隧道施工控制网坐标系统(以直线上的转点ZD1为原点，ZD1—ZH为x坐标轴)内，各点的坐标为：又按设计，园曲线半径与缓和曲线的长度为：计算A点的坐标首先将坐标系统转换为以缓和曲线的起点(ZH)为坐标原点，以切线为x轴。则=384.7512-301.3985=83.3527根据A点的值先设=83.42则：=83.3421＜83.3527-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)显然所计算的值偏小0.0106将此值加到原上，即新假设的将此值再次代入上述公式重新计算=83.3547。显然所计算的值偏大0.0020将此值从原上减去，即新假设的将此值再次代入上述公式重新计算=83.3527。所以当时=83.3527。的数值求得后，即可按公式(15-8)求得：=+2.6868(2)计算β，β==0.0017β=-=90-=arctg=2780159.4所以β=1715800.6由图9-18可得=90+-∠NAA由公式8-28得：∠NAA==-270=arctg=2780159.4=873021.5至此，进洞关系数据己全部求得。根据s和β可将A点移至缓和曲线A’上，然后在A’点上后视N点，拨角，即得A’的切线方向。进洞关系数据的推算相当重要。因为这种计算稍有差错就会影响隧道的正确贯通，甚至造成严重的工程事故，因此这种计算工作通常都要有可靠的校核。15.5地下导线测量-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)地下导线测量的目的是以必要的精度，按照与地面控制测量统一的坐标系统，建立地下的控制系统。根据地下导线的坐标，就可以放样出隧道中线及其衬砌的位置，指出隧道开挖的方向，保证相向开挖的隧道在所要求的精度范围内贯通。地下导线的起始点通常设在隧道的洞口，平坑口或斜井口，而这些点的坐标是由地面控制测量测定的。这种在隧道施工过程中所进行的地下导线测量，与一般地面上的导线测量相比较，具有以下一些特点：（1）．地下导线系随着隧道的开挖而向前延伸，因此，只能敷设支导线一次测完。支导线只能用重复观测的方法进行检核。此外，导线是在隧道施工过程中进行，测量工作时断时续，所隔时间的长短，取决于开挖面的进展速度。（2）．导线系在地下开挖的坑道内敷设，因此其形状（直伸或曲折）完全取决于坑道的形状，没有选择的余地。（3）．地下导线是先敷设精度较低的施工导线，然后再敷设精度较高的基本导线。布设地下导线时，应考虑在贯通面处，其横向误差不能超过客许的数值。另外还应考虑到地下导线点的位置应保证在隧道内能以必要的精度进行放样。这两个要彼此是有矛盾的，第一个要求布测长边导线，第二个要求导线点应有一定的密度，其边长应较短。所以在隧道建设中，通常采用分级布设的方法，通常有下列三种导线：（1）．施工导线：在开挖面向前推进时，用以进行放样而指导开挖的导线测量，一部分施工导线的点子，将作为以后敷设基本导线的点子，施工导线的边长为25～50m。（2）．基本导线：当掘进100～300m时，为了检查坑道的方向是否与设计相符合，就要选择一部分施工导线点敷设边长较长（50～100m）精度要求较高的基本导线。（3）．当坑道掘进大于1km时，基本导线将不能保证应有的贯通精度，这时就要选择一部分基本导线点来敷设主要导线，主要导线的边长为150～180m。为了改善通视条件，主要导线点应尽量靠近隧道中线。在隧道施工中，有时只敷设施工导线与基本导线。只有当洞口间的距离过长，基本导线不能保证必要的贯通精度时，才布设主要导线。导线测量选点时，除应考虑到导线点前后通视外，还应考虑到有安设全站仪的条件，尽可能不妨碍运输车来往，导线点应选在顶板或底板岩石坚固的地方，工作安全，无滴水又便于点的保存，为了今后导线的扩展，在坑道交叉处应埋设导线点。最后一个导线点离开工作面不应过大。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)因为地下导线是布设成支导线的形式，而且由于每测一个新点，中间要隔一段时间，这就需要每次测定新点时，将以前的点子进行检核测量。根据检核测量的结果，证明标志没有发生变动，就将各次观测结果取平均值，如果证明标标有变动，则应根据最后一次观测的结果进行计算。当隧道中的导线与横向坑道相遇，须将隧道中与横向坑道中的导线连按起来形成闭合导线，重新测量、平差求得新的坐标。当隧道全部贯通之后，为了最后确定隧道中线位置，应将地下导线重新进行观测，形成附合导线求得新的坐标。15.6地下水准测量地下水准测量的目的，是为了在地下建立一个与地面统一的高程系统，以作为隧道高程施工放样的依据，保证隧道在竖向正确贯通。地下水准测量以洞口水准点的高程为起算数据。地下水准测量有以下特点：（1）水准线路一般与地下导线测量的线路相同。在隧道贯通之前，地下水准线路均为支线，因而需要往返观测及多次观测进行检核。（2）通常利用地下导线点作为水准点。有时还可将水准点埋设在顶板、底板或边墙上。（3）在隧道的施工过程中，地下水准线路系随着开挖面的进展而增长，为满足施工放样的要求，一般先测设较低精度的临时水准点（设在施工导线点上），然后再测设较高精度的永久水准点，永久水准点的间距一般以200～500m为宜。（4）地下水准测量还常使用倒尺法传递高程，此时高差计算仍然用：但对于倒尺的读数应作为负值代入公式。（5）在工作面向前推进的过程中，对于所敷设的水准支线要进行往、返测，不符值应小于规定的限差值。（6）要定期复测，若点稳定取均值，若点不稳定取最近一次观测值。（7）隧道贯通后，用两相向水准支线求得高程贯通误差，然后和洞外水准合拼组成水准闭合线路经平差求得各点最或是高程。15.7隧道开挖中的测量工作在隧道施工过程中，测量人员的主要任务是随时确定开挖的方向，此外还要定期检查工程进度（进尺）及计算完成的土石方量。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)确定开挖方向时，根据施工方法和施工程序，一般常用的有中线法和极坐标法。图15-10图15-10当隧道用全断面开挖法进行施工时，通常是采用中线法。其方法是首先用经纬仪根据导线点设置中线点，如图15-10所示；图中P4、P5为导线点，A为隧道中线点，已知P4、P5的实测坐标及A的设计坐标和隧道中线设计方位角aAD根据上述已知数据，即可推算出放样中线点所需的有关数据β5、L与βA。求得有关数据后，即可将经纬仪置于导线点P5上，后视P4点，拨角度β5，并在视线方向上丈量距离L，即得中线点A。在A点上埋设与导线点相同的标志。标定开挖方向时可将经纬仪置于A点，后视导线点P5，拨角βA。即得中线方向。随着开挖面向前推进，A点距开挖面越来越远，这时，便需要将中线点向前延伸，埋设新的中线点，如图15-10中的D点。此时，可将仪器置于D点，后视A点，用正倒镜或转180°的方法继续标定出中线方向，指导开挖。AD之间的距离在直线段不宜超过100m，在曲线段不宜超过50m。当中线点向前延伸时，在直线上宜采用正倒镜延长直线方法；曲线上则需用偏角法或弦线偏距法来测定中线点。极坐标法是将全站仪置于导线点P5上，后视P4点，根据中线点A的坐标放样出中线点A。在A点上埋设与导线点相同的标志。标定开挖方向时可将全站仪置于A点，后视导线点P5，拨角βA。即得中线方向。随着开挖面向前推进，A点距开挖面越来越远，这时，便需要将中线点向前延伸，埋设新的中线点，如图15-10中的D点。此时，可将仪器置于D点，后视A点，用正倒镜或转180°的方法继续标定出中线方向，指导开挖。当中线点向前延伸时，在直线上宜采用正倒镜延长直线方法也可用坐标法；曲线上可用极坐标法来测定中线点。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)随着开挖面的不断向前推进，中线点也随之向前延伸，地下导线也紧跟着向前敷设，为保证开挖方向正确，必须随时根据导线点来检查中线点，随时纠正开挖方向。在隧道开挖过程中，应定出坡度以保证高程的正确贯通。在隧道开挖过程中，应随时测定隧道断面以此计算工程量和检查开挖断面是否合于设计要求以使及时修正。15.8隧道贯通误差的测定与调整隧道贯通后，应及时地进行贯通测量，测定实际的横向、纵向和竖向贯通误差。若贯通误差在允许范围之内，就认为测量工作达到了其目的。但是，由于存在着贯通误差，它将影响隧道断面扩大及衬砌工作的进行。因此，我们应该采用适当的方法将贯通误差加以调整，从而获得一个对行车没有不良影响的隧道中线，作为扩大断面，修筑衬砌以及铺设钢轨的依据。15．8．1测定贯通误差的方法（1）采用中线法测量的隧道，贯通之后，应从相向测量的两个方向各自向贯通面延伸中线，并各钉一临时桩A、B（如图15-11）。丈量出两临时标桩A、B之间的距离，即得隧道的实际横向贯通误差，A、B两临时标桩的里程之差，即为隧道的实际纵向贯通误差。图15-12图15-11（2）采用地下导线作洞内控制的隧道，可在贯通面处设立一个临时桩点（或由进测的任一方向，在贯通面附近钉设一临时桩点）。然后由相同的两个方向各自对该点进行测角和量距，各自计算临时桩点的坐标。这样可以测得两组不同的坐标值。其Y坐标的差数即为实际的横向贯通误差，其X坐标之差为实际的纵向贯通误差（或者将两组坐标差投影至贯通面及其垂直的方向上，得出横向和纵向贯通误差）。在临时桩点上安置经纬仪测出角度a，如图15-12所示，以便求得导线的角度闭合差。（3）由隧道两端洞口附近的水准点向洞内各自进行水准测量，分别测出贯通面附近的同一水准点的高程，其高程差即为实际的竖向贯通误差。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)15．8．2、贯通误差的调整调整贯通误差的工作，原则上应在隧道未衬砌地段上进行，不再牵动已衬砌地段的中线，以防减小界面而影响行车。对于曲线隧道还应注意尽量不改变曲线半径和缓和曲线长度，否则需经上级批准。为了找出较好的调整中线，应将相向两个方向测设的中线，各自向前延伸一适当距离。如果贯通面附近有曲线始（终）点时，其测量工作应延伸至曲线的始（终）点。（1）直线隧道贯通误差的调整图15-13直线隧道中线的调整，可在未衬砌地段上采用折线法调整，如图15-13所示。如果由于调整贯通误差而产生的转折角在5´以内时，可作为直线线路考虑。当转折角在5´－25´时，可不加设曲线，但应以顶点a、c向内移一个E(外矢距)值，得出中线位置即可，内移量E的大小可根据半径R和转折角计算。以R=4000M，为例，=5分、E=1mm、=10分、E=4mm，=15分、E=10mm，=20分、E=17mm，=25分、E=26mm。当转折角大于25´时，则应以半径为4000m的圆曲线加设反向曲线。（2）曲线隧道贯通误差的调整当贯通面位于圆曲线上，调整贯通误差的地段又全部在圆曲线上时，可用调整偏角法进行调整。也就是说，在贯通面两侧每20m弦长中线点上，增加(内移)或减少(外移)10"－60"的切线偏角值。当贯通面位于圆曲线上，还可以用以下方法：以隧道一端中线A经曲线起点B到贯通面P点；以隧道另一端中线D经曲线起点C到贯通面P点。P和P不重合。这时可以用导线联测A、B、C、D的坐标，用这些坐标计算交点J的坐标及转角。然后在隧道内重新放样曲线。当贯通面位于曲线始（终）点附近时，如图15-14所示，可由隧道一端经过E点测量至圆曲线的终点D，而另一端经由A、B、C诸点测至圆曲线的终点D´。D与D´不相重合，再自D´点作圆曲线的切线至E´-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)点，DE与D´E´既不平行又不重合。为了调整贯通误差，可先采用调整圆曲线长度的方法使DE与D´E´平行。即，在保持曲线半径不便，缓和曲线长度不便和曲线A、B、C段方向不受牵动的情况下，将圆曲线缩短（或增长）一段CC´，使DE与D´E´平行。CC´的近似值可按下式计算：图15-14式中R为圆曲线的半径。因为圆曲线长度缩短（或增长）了一段CC´，与其相应的圆曲线中心角亦应减少（或增长）一δ值，δ可按下式计算：式中CC´为圆曲线长度变动值。经过调整圆曲线长度后，已使D´E´与DE平行，但仍不重合，如图15-15，此时可采用调整曲线始（终）点办法调整之，即将曲线的始点A沿着切线向顶点方向移动到A´点。使AA´＝FF´，这样D´E´就与DE重合了。然后，再由A´点进行曲线测设，将调整后的曲线标定在实地上。图15-15曲线始点A移动的距离可按下式计算：式中a为圆曲线的总偏角。在中线调整后，所有未衬砌地段的工程，均应以调整后的中线指导施工。15.9竖井联系测量15．9．1竖井联系测量的任务和内容图15-16-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)在隧道建设中，除了开挖横洞、斜井来增加工作面外，还可以用开挖竖井的方法来增加工作面。这时，为了保证各相向开挖面能正确贯通，就必须将地面控制网中的坐标、方向、高程，经由竖井传递到地下去。这些传递工作称为竖井联系测量。其中坐标和方向的传递称为竖井定向测量。通过竖井定向测量，使地下平面控制网与地面控制网有统一的坐标系统。而通过高程传递则使地下高程系统获得与地面统一的起算数据。15．9．2一井定向通过一个竖井进行定向，就是在井筒内挂两条吊锤线(图15-16)，在地面上根据控制点来测定两吊锤线的坐标和，以及其连线的方位角。在井下，根据投影点的坐标及其连线的方位角，确定地下导线的起算坐标及方向角。一井定向测量工作分为两部分：（1）由地面用吊锤线向隧道内投影通过竖井用吊锤线投点通常采用吊锤荷重稳定投点法。吊锤的重量与钢丝的直径随井深而不同。为了使吊锤较快稳定下来，可将其放入盛有油液体的平静器中。投点时，首先在钢丝上挂以较轻的荷重，用绞车将钢丝导入井中，然后在井下换上重锤，并使它自由地放在平静器中，不与容器壁及竖井中的物体接触。一井定向测量也可以采用激光铅直仪投点和陀螺经纬仪定向的方法进行。它比吊锤线法方便。（2）地面和地下控制点与吊锤线的连接测量连接测量的任务是在竖井口附近由地面控制网测设近井点，由它用适当的几何图形与吊锤线联结起来，这样便可确定两吊锤线的坐标及其连线的方向角。在井下的隧道中，将地下导线点连接到吊锤线上，以便求得地下导线起始点的坐标以及起始边的方向角。在连接测量中，常用的几何图形为联系三角形(图15-16)，图中A为地面上的近井点，O1、O2为两吊线点，A1为地下近井点，即为地下导线起点。待两吊锤线稳定之后，即可开始联系三角形的测量工作。这时在地面上观测角及连接角，并丈量三角形的边长a、b、c，在井下观测角和连测角，丈量边长a、b、c。边长的丈量可在钢丝上贴反射片，利用光电测距即可。观测之后联系三角形中的和角可由余弦定理：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)及正弦定理：a/sinA=b/sinB=c/sinC计算求得。根据这些观测成果和通过联系三角形的解算，便可得到地下导线起始点A1的坐标及地下导线起始边A1M的方位角。（3）主要技术要求：1）竖井中悬挂钢丝间的距离c尽可能长；2）联系三角形锐角，宜小于1°，呈直申三角形；3）/с及/с宜小于1.5，其中，为近井点至悬挂钢丝最短距离；4）宜选用0.3mm直径钢丝，悬挂10kg重锤，重锤应浸没在阻尼液中。5）联系三角形边长测量各测回较差应小于1mm，地上与地下丈量的钢丝间距较差应小于2mm。6）测角中误差应在2.5″之内。7）联系三角形定向推算的地下起始边方位角的较差应小于12″，方位角平均值中误差为±8″。15．9．3两井定向当由两相邻竖井开挖的隧道贯通后，就可以进行两井定向。该法的实质就是对两井间的地下导线（无定向导线）进行平差。设两井的地下投点分别是A和B，如右图示，其坐标己按以上方法由地面控制点测定，由它们可以求得闭合边长S和方位角。而根据在地下己观测的两井间的地下导线，可求得导线的闭合边长S。使S=S就产生了一个边长条件方程式。这个条件是地下导线的方位角闭合条件，纵、横坐标条件一起进行地下导线的平差。当进一步开挖时，以平差后的地下导线坐标和方位角作为起算依据。现需确定地下导线各边的方位角。假定A1边的方位角为0°，A点的点位坐标为（0,0），则可推求导线各点的坐标及各边方位角。计算出B点假定坐标，可以求出。可知与的差值即为A1边的方位角。由于存在测角及测边误差，与B点坐标存在闭合差，闭合差及相对中误差须符合相关规范要求。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)15．9．4地下高程的传递方法（1）经过横洞传递高程可由地面向着隧道中敷设水准线路，用一般的水准测量方法进行。（2）通过斜井传递高程根据斜开坡度的大小，可分别采用水准测量和三角高程测量的方法。（3）通过竖井传递高程图15-17见图15-17地面近井水准点1，其高程为H1。地下近井水准点2，其待测高程为H2。在地安置水准仪和水准标尺，水准仪在标尺的读数为a，在钢尺的读数为r1。在地下安置水准仪和水准标尺，水准仪在标尺的读数为b，在钢尺的读数为r2。则：上式中：为钢尺温度改正数，l(t-t0)。为钢尺的检定改正数。为钢尺膨胀系数，t为地面和地下的平均温度，t0为钢尺检定时的温度，l=r1-r2。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十六章竣工测量16.1桩基的竣工测量承台基坑开挖到设计位置后,先用水准仪或全站仪测出桩头的标高,与设计标高比较,计算出差值后作好标志,凿除桩头高出的部分,然后对桩基的偏位情况进行竣工测量,出具测量竣工报告,等监理批复后才能进行下一步承台的施工。16.2承台的竣工测量在浇注完后，应及时对承台进行竣工测量。首先可利用基坑边十字线护桩恢复承台中心点，置镜承台中心点,检查与相邻承台中心点的关系是否符合设计跨距。满足要求后将仪器转90°投放承台十字线，放出墩柱立模施工线，并检查承台平面尺寸、承台顶面标高，做好竣工记录。有必要应布设水准点作沉降观测用。16.3墩身、墩帽竣工测量对于墩身施工来说，因为浇筑时往往不是一次浇完，因此墩中心点会经常被掩盖，所以恢复墩中心点需要反复放样，每一节段浇筑完毕，对该节段的结构尺寸及轴线偏位进行竣工测量，同时，必须对墩柱的垂直度、斜率进行观测，保持外表面的顺直，不允许出现折线。墩身施工完毕后，对墩身结构尺寸作一次系统的竣工测量，并联测各墩中心跨距、轴线偏位及墩顶高程，分析竣工数据是否满足设计要求。16.4墩台之间相关关系的精确测定1.全桥的桥墩竣工后,为了查明墩台的各主要部分的平面位置及高程是否符合设计要求,需要进行竣工测量,如实地将墩台完工部分的实际位置和尺寸测绘出来。为下阶段桥梁上部构造定位和安装提供可靠的原始数据。竣工测量的主要内容为：测定各墩台中心的实际坐标及其间距、进行检查性的水准测量、检查垫石及墩帽各处的高程、丈量墩台各部分的尺寸。测量时根据桥梁各墩台原已标出的墩台中心点，测定各相邻墩台间距离，与两桥台设计距离比较，确定全桥总长的误差，并据此对所测各墩、台间距离进行改正，然后按改正后的各墩台间距离自桥轴线一端控制点计算各墩、台中心里程，与各墩台设计里程比较，再对点位作适当调整，以使测设里程与设计里程一致，且不致收起过大偏心。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2.墩台顶面高程的联测自岸侧一基准点始，用三、四等水准测量方法，逐墩测出各墩顶水准标志高程，最后闭合于另一基准点，根据高差闭合差再对所测各墩顶水准标志高程进行调整以获得其平差值。支承垫石顶面高程可通过各墩顶水准标志高程测设。浇筑支承垫石时,放样的顶面高程一般应略低于设计高程，在安装支座底板时可适当垫高。16.5桥梁竣工后竣工测量，其内容应包括下列各项：(1).测定桥梁中线，丈量跨距；(2).丈量墩台各部尺寸；(3).检查顶帽及支承垫石的高程；(4).检查支座位置及底板高程。桥梁竣工后的竣工测量资料要备份在公司存档。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)第十七章GPS测量目前，GPS已广泛应用于工程施工的各个领域，从最初始的静态定位发展为实时动态定位，从单基站发展为覆盖大范围的连续运行参考站，在工程应用中的其地位越来越重要。17.1GPS定位原理通过卫星在某一时刻T1发射带有时间信息和轨道参数的信号，地面接收机在收到信号时记录下接收时的时刻T2，求得时间差△T=T2-T1，再乘以光速即得出卫星到地面接收站之间的距离。其实在实际操作中不是直接测量时间差，而是用伪随机码测距或载波或载波相位测距来实现的。有了测站点到卫星的距离以及卫星的轨道参数，利用后方交会的原理，在测站点同时接收4颗卫星的信号来解算4个未知数即X、Y、H及时钟差。17.2GPS坐标系统GPS采用WGS84坐标，以地球质心为原点。我国采用的北京54坐标系统、西安80坐标系统、国家2000坐标系统以及工程中使用的独立施工控制网都不能直接运用GPS坐标，要进行坐标转换。在二种空间坐标转换中要已知7个参数（三个平移、三个旋转、一个尺度因子），即要有三个公共点坐标，但在平面上有二个公共点坐标就行了。17.3选点和埋石1）、选点选点即观测站位置的选择。在GPS测量中并不要求观测站之间相互通视，网的图形选择也比较灵活，因此选点比经典控制测量简便得多。但为了保证观测工作的顺利进行和可靠地保持测量结果，用户注意使观测站位置具有以下的条件：确保GPS接收机上方的天空开阔。GPS测量主要利用接收机所接收到的卫星信号，而且接收机上空越开阔，则观测到的卫星数目越多。一般要保证接收机所在平面15°以上的范围内没有建筑物或者大树的遮挡，如图17-1所示。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图17-1高度截止角周围没有反射面，如大面积的水域，或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体（如玻璃墙，树木等），不致引起多路径效应。远离强电磁场的干扰。GPS接收机接收卫星广播的微波信号，微波信号都会受到电磁场的影响而产生噪声，降低信噪比，影响观测成果。所以GPS控制点最好离开高压线、微波站或者产生强电磁干扰的场所。邻近不应有强电磁辐射源，如无线电台、电视发射天线、高压输电线等，以免干扰GPS卫星信号。通常，在测站周围约200m的范围内不能有大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等）；在50m内不能有高压输电线和微波无线电信号传递通道。观测站最好选在交通便利的地方以利于其它测量手段联测和扩展；地面基础稳固，易于点的保存。注意：用户如果在树木、觇标等对电磁波传播影响较大的物体下设观测站，当接收机工作时，接收的卫星信号将产生畸变，这样即使采集时各项指标，如观测卫星数、DOP值等都较好，但观测数据质量很差。建议用户可根据需要在GPS点大约300米附近建立与其通视的方位点，以便在必要时采用常规经典的测量方法进行联测。在点位选好后，在对点位进行编号时必须注意点位编号的合理性，在野外采集时输入的观测站名由四个任意输入的字符组成，为了在测后处理时方便及准确，必须不使点号重复。建议用户在编号时尽量采用阿拉伯数字按顺序编号。2）、埋石在GPS测量中，网点一般应设置具有中心标志的标石，以精确标志点位。具体标石类型及其适用级别可参照《全球定位系统（GPS）-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)测量规范》。各种类型的标石应设有中心标志。基岩和基本标石的中心标志应用铜或不锈钢制作。普通标石的中心标志可用铁或坚硬的复合材料制作。标志中心应刻有清晰、精细的十字线或嵌入不同颜色金属（不锈钢或铜）制作的直径小于0.5mm的中心点。并应在标志表面制有“GPS”及施测单位名称。17.4GPS外业观测作业方式同步图形扩展式的作业方式具有作业效率高,图形强度好的特点,是目前在GPS测量中普遍采用的一种布网形式。采用同步图形扩展式布设GPS基线向量网时的观测作业方式主要以下几种式:1）点连式：在观测作业时,相邻的同步图形间只通过一个公共点相连.这样,当有台仪器共同作业时,每观测一个时段,就可以测得个新点,当这些仪器观测观测了个时段后,就可以测得个点。它的优点是作业效率高,图形扩展迅速；缺点是图形强度低,如果连接点发生问题,将影响到后面的同步图形。2）边连式：在观测作业时,相邻的同步图形间有一条边(即两个公共点)相连.这样,当有台仪器共同同作业时,每观测一个时段,就可以测得个新点,当这些仪器观测观测了个时段后,就可以测得个点。它具有较好的图形强度和较高的作业效率。3）网连式：在作业时,相邻的同步图形间有3个(含3个)以上的公共点相连.这样,当有台仪器共同作业时,每观测一个时段,就可以测得个新点,当这些仪器观测了个时段后,就可以测得个点。其所测设的GPS网具有很强的图形强度,但网连式观测作业方式的作业效率很低。4）混连式：在实际的GPS作业中,一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式,而是根据具体情况,有选择地灵活采用这几种方式作业,这样一种种观测作业方式就是所谓的混连式。实际作业中最常用的作业方式,它实际上是点连式,边连式和网连式的一个结合体。17.5提高GPS网可靠性的方法（1）增加观测期数（增加独立基线数）在布设GPS网时，适当增加观测期数（时段数）对于提高GPS网的可靠性非常有效。因为，随着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，而独立基线数的增加，对网的可靠性的提高是非常有益的。（2）保证一定的重复设站次数-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)保证一定的重复设站次数，可确保GPS网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加，也意味着观测期数的增加。不过，需要注意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。（3）保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布设GPS网时，各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连接的基线数越多，点的可靠性则越高。（4）在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，检查GPS观测值（基线向量）质量的最佳方法是异步环闭合差，而随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。17.6提高GPS网精度的方法（1）为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。（2）为提高整个GPS网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架。（3）在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。（4）在布设GPS网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与GPS观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。（5）若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的正常高/正高，则需在布网时，选定一定数量的水准点，水准点的数量应尽可能的多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中。（6）为提高GPS网的尺度精度，可采用如下方法：增设长时间、多时段的基线向量。17.7常规RTK测量常规RTK测量系统主要有基准站和流动站两部分组成。17.7.1基准站点位选择RTK定位的数据处理过程是基准站和流动站之间的单基线处理过程，基准站和流动站的观测数据质量的好坏、无线电信号传播质量的好坏对定位结果的影响很大。由于流动站作业点的周边环境无法保证，所以基准站的选择就显得异常重要。1）为保证对卫星的连续跟踪观测并保证卫星信号的质量，要求基准站上空应尽量开阔；基准站的GPS天线5~15°高度角以上不能有成片的障碍物。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)2）为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，基准站周边200米范围内不能有强电磁波干扰源，如高压输电线、无线电发射设施等。3）为避免或减少多路径效应的产生，基准站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、大片水域等。4）为提高RTK作业的工作效率，基准站应选在交通便利之处。5）基准站应易于保存，少受外界施工因素影响。6）由于电台信号传播属于直线传播，所以为了基准站和流动站数据传输距离更远，基准站应选择在地势较高的测点上。17.7.2流动站的精度分析流动站的精度和其与基准站的距离成正比，为保证流动站的测量精度和可靠性，应在整个测区选择高精度的控制点进行检测校对，选择的控制点应具有代表性，且均匀分布。当基准站架设好，须对基准站周边的控制点进行测量，以求得此区域内的转换参数，而后将测得的控制点坐标与设计坐标相比较，如果差值符合施工的精度要求，则可以不改正，负责应当进行点位校正。1）当测区内只有一个控制点时，进行定位测量时可认为在点上的点位精度最高，以本点为圆心，离此点越远则精度越低。2）测区内有两个控制点时，则两个控制点和两点连线上的点位精度最高，离此线越远则精度越低。3）测区内有三个已知控制点时，如下图示，测量时三个控制点和其围成的三角形内部区域的点位精度最高，离此三角形越远精度越低，如图17-2。图17-3图17-24）当多于四个控制点时，可对实际情况进行分析。17.8连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。网络RTK技术是CORS系统的典型应用，为目前GNSS高精度动态定位技术的一个典型代表。网络RTK技术的基本原理是利用多个参考站构成一个参考站网，然后借助广域差分GPS和其有多个参考站的局域差分GPS中的基本原理和方法来消除或削弱各种系统误差的影响，放两获得高精度的定位结果。与常规RTK相比，该方法的主要优点为覆盖面广，定位精度高，可靠性强，可实时提供厘米级定位，应用前景广阔等优点。17.8.1网络RTK技术现有的网络RTK技术有VRS技术、FKP技术、CBI技术和主辅站技术，其中以VRS技术和主辅站技术应用最为广泛，在国内则普遍采用VRS技术。17.8.1.1虚拟参考站（VRS）技术1）VRS系统组成VRS系统包括3个部分：控制中心，固定站和用户部分。1．控制中心（Controlcenter）整个系统的核心。它即是通讯控制中心，也是数据处理中心。它通过通讯线（光缆，ISDN，电话线）与所有的固定参考站通讯；通过无线网络（GSM，CDMA，GPRS..）与移动用户通讯。由计算机实时系统控制整个系统的运行，所以控制中心的软件GPS—NET即是数据处理软件，也是系统管理软件。2．固定站固定参考站是固定的GPS接收系统，分布在整个网络中，一个VRS网络可包括无数个站，但最少要3个站，站与站之间的距离可达70公里，（传统高精度GPS网络，站间距离不过10-20公里）。固定站与控制中心之间有通讯线相连，数据实时的传送到控制中心。3．用户部分用户部分就是用户的接收机，加上无线通讯的调制解调器。根据自己的不同需求，放置在不同的载体上，如：汽车，飞机，农业机器，挖掘机等等，当然测量用户也可以把它背在肩上。接收机通过无线网络将自己初始位置发给控制中心，并接收中心的差分信号，生成厘米级的位置信息。2）VRS原理-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)VRS技术是通过与流动站相邻的几个参考站(典型的是三个)之间的基线计算各项误差，采用一定的算法来消除或大幅削弱这些偏差项所造成的影响。数据处理中心根据流动站送来的近似坐标(可据伪距法单点定位求得)判断出该站位于盘哪三个参考站所组成的三角形内。然后根据三角形插值方法建立一个对应于流动站点位的虚拟参考站(VRS)，将这个虚拟参考站的改正数信息传输给流动站，流动站结合自身的观测值实时解算出流动站的精确点位，有必要时可将上述过程迭代一次。服务区每一个流动站对应一个不同的VRS参考站，由于VRS参考站发送的是正常格式的RTCM信息，因而流动站并不需要知道参考站所用的参数模型。参考站需要根据流动站点位建立相应的局部改正数模型，所以流动站必须通过NMEA格式把它的点位信息发送给中央控制站，即流动站需要配备类似GSM移动电话的双向数据通讯装置。3）VRS优势VRS网络可以有多个站，但最少需要3个，如图17-4所示。按边长70公里计算，一个三角形可覆盖面积为2200多平方公里。以北京为例，北京市区面积900多平方公里，那么一个三角形（3个站）就可以控制整个北京市区。北京全市面积1.68万平方公里，10个站就可以完全控制北京全市。与传统的GPS网络相比,VRS节约成本近70%。图17-4相对传统RTK，提高了精度。1ppm的概念没有了，在VRS网络控制范围内，精度始终在1-2个厘米。可靠性也随之提高，采用了多个参考站的联合数据，大大提高可靠性。4）VRS精度评估检验VRS网络如图所示：参考站4个（ref1---ref4）,边长为70km左右，移动站距最近的参考站32公里。在这个网络中我们对VRS的性能进行测试。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1.VRS初试化性能测测试方法:移动站(距最近的参考站32km)做初始化，每次初始化后连续输出位置30秒，然后重新启动接收机重新初试化，所有输出的位置存储在外接的计算机中，用以数据分析和统计。测试结果：如图所示，512次初试化测试，平均初试化时间57秒，50%的初试化时间小于50秒，90%的初试化时间小于80秒。2．VRS精度测试测试方法：在该网络中，在一段时间内，移动站（32km）采集220个初试化位置。测试结果：220个位置的平面标准差为1.8个厘米。其中90%的点位误差小于9mm，99%的点位误差小于21mm。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)17.8.1.2区域改正数（FKP）技术FKP技术由德圈Geo抖公司推出。该技术采用整体的网络解，对数据用卡尔曼滤波进行非差处理，并将所有参考站每一个观测瞬间所采集的未经差分处理的同步观测值，实时地传输给数据处理中心并实时处理，产生一个称为FKP的网络地区修正参数，然后将这种FKP参数通过扩展的RTCM信息，发送绘所有服务区内的流动站。系统传输的FKP参数能够比较理想地支持流动站的应用软件，但是流动站系统必须知道有关的数学模型，才能利用FKP参数生成相应的改正数瞳射。为了获取瞬时解算结果，每一个流动站需要借助于一个称为AdV盒的外部装置，配合流动站接收杌的RTK作业。17.8.1.3CBI技术CBI技术是根据双羞组合的优点，在参考站计算改正信息时，没必要将电离层延迟、对流层延迟等误差都进行区分，并单独计算出来，也没必要将由各参考站所得到的改正信息都发给用户。它是由监控中心统一集中所有参考站观测数据，选择、计算和播发耀户的综合误差改正信息。因为多种误差在主副站之间存在较强的线性相关性，用综合误差表示双差观测方程中的所有系统误差的综合影响。该技术利用卫星定位误差的相关性计算参考站上的综合误差，并内插出用户站的综合误差。在电离层变化较大的时间段和区域内，应用CBI技术较有优势。17.8.1.4主辅站技术主辅站技术是FKP技术的改进，它的基本要求就是将参考站的相位距离简化为一个公共的整周未知数水平。如果相对于某一个卫星与接收机“对”-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)而言，相位距离的整周未知数已经被消去，或被平差过，那么组成双差时，整周未知数就被消除了，此时可以说两个参考站具有一个公共的整周未知数归算到一个公共水平。网络处理软件的主要任务就是将网络中(或子网络中)所有参考站相位距离的整周未知数归算到一个公共的水平。一旦此项任务得以完成，接着就有可能为每一对卫星到接收机及为每一个频率分别计算出弥散性的和非弥散性的误差。8.2.2网络RTK质量保证 为了保证网络RTK测量的精度、速度（初始化时间）和可靠性，在使用CORS进行网络RTK测量时应注意以下几点：1.观测卫星的图形强度    在进行坐标解算时，所采用的卫星数越多，分布越均匀，则PDOP值小，网络RTK解算的精确性和可靠性越高，初始化的时间也越短。为保证测量结果的可靠性，一般要求接收卫星数保持5颗或5颗以上，且PDOP小于6时，才进行网络RTK测量。2.观测时间   使用网络RTK方法测定的坐标可以是观测一个历元的结果，也可以是几个历元的平均值，但是为了保证测量成果的精确性和可靠性，一般选观测历元大于6个，同时要求发送GGA和接收差分数据的时间间隔小于等于3秒；而且在初始化后等3－5秒，其精度稳定才能开始观测。在测量精度要求高的时候，观测时应使用脚架固定移动站的天线，进行严格的对中、整平再进行观测，并且在重新初始化后观测两次，取平均值作为最终结果。3.观测精度    观测精度随流动站与参考主站的距离而定，一般情况下，距离在20km以内时，精度≤5cm；距离20-40km之间，精度≤10cm；距离在40km以上，精度≤15cm。实际测量成果平面精度能达到5cm，大地高精度能达到10cm。    测量时如果网路信号不好，延时较大时，要求对该点进行静态观测1-5分钟，视卫星情况而定，利用观测的数据采用网路RTK后处理软件进行处理，精度一般高于实时差分精度。4.已知点检验    进行网络RTK作业前，先测量已知点检验测量成果的可靠性和精度，一方面可以检验观测精度，另一方面也可以检验坐标转换精度和正常高计算精度。5.坐标转换-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)    网络RTK直接测量成果是WGS-84坐标系成果，使用时需要将WGS-84坐标系成果转换为地方坐标系成果，先利用网络RTK实测3个以上已知点（已知点分布要均匀，且能控制整个测区），利用GPS手簿中工程之星软件中的求转换参数功能进行坐标转换。6.采用转换模型进行坐标转换    采用转换模型进行坐标转换时，要求测区内的已知点既有地方坐标系成果，又有与CORS一致的WGS84坐标系成果。如果已知点没有与CORS一致的WGS84坐标系成果，一般先要把已知点和CORS站点进行静态联测，平差计算出已知点的WGS84坐标，再进行坐标转换。    当测区面积不大时可以选用四参数转换，有的仪器中还提供三参数和五参数转换功能；当测区面积较大时，应选用七参数转换。第十八章海道测量在海上施工作业中，平面位置的确定一般都为GPS定位，但涉及海水中某点的定位则需要在海中布设海底平面控制网。GPS定位已于十七章中已提及，本章就对海底平面控制网的布设进行简要阐述。18.1海底平面控制测量海底控制网即为在海区布设的海底控制点所构成的网，网形主要采用三角形和正方形图形结构。海底控制点通常由固设于海底的中心标石和水声测标两部分组成。海底控制点坐标的测定一般分两步进行：1）海底控制点定标，在布点完成之后对海底控制点的深度、点间距离与方位进行测定，既可检核布设好的控制网是否符合布网方案的要求，也可得出控制点之间的相对位置。2）海底控制点坐标测定，方法有单点定位和多点联测定位两类。前者是用测得的海底控制点深度、点间距离和方位，按一定的定位方法（如两点交会法、最短路径点测定法、三点空间交会法和距离差法）经测量后，再计算即可获得海底控制点的坐标；后者是以测量船为中继站，利用一组已知控制点，采用无线电定位或卫星定位方法测定船位，同时通过船上的水声仪器对海底控制点进行同步观测，并将此观测通过船的移动多次进行，然后用最小二乘法求解船和海底控制点的坐标最或是值。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)18.1.1海底平面定位水声定位系统测定声波在海水中传播的时间及相位变化，计算出水下声标到载体的距离或距离差，从而解算出载体的位置，达到定位的目的。根据声学定位系统定位基线的长度，统上将定位系统分为3种类型：超短基线（SSBL/USBL）<10m短基线（SBL）20-50m长基线100-6000m此外，水声定位系统还和其他一些定位系统结合起来，形成组合定位系统。组合定位系统是将单一定位系统的优点组合在一起，而使定位系统的精度更高、能更强大，常应从功通用最多的是与GPS的组合，也有与ROV（水下测量机器人）的组合。激光声遥感技术也是一种新的水下定位技术，不需要设置声基阵。激光声遥感技术根据接收方式的不同可分为两类：“激光-声-声”和“激光-声-激光”遥感技术。18.1.1.1超短基线定位图18-1超短基线定位系统声基阵由集中安装在一个收发器中的所有声单元（>=3）组成，如图18-1所示。声单元之间的相互位置精确测定，组成声基阵坐标系，声基阵坐标系与船的坐声标系之间的关系要在安装时精确测定。包括位置和姿态（声基阵的安装偏差角度：横摇、纵摇、水平旋转）。系统通过测定声单元的相位差来确定换能器到目标的方位（垂直和水平角度）。换能器与目标的距离通过测定声波传播的时间，再用声速剖面修正波束线确定距离。超短基线定位系统的优点是整个系统的构成简单，操作方便，不需要组建水下基线阵，测距精度高。超短基线定位系统的缺点是需要做大量的校准工作。超短基线定位系统的定位精度也同短基线定位系统一样，随着水的深度和工作距离的增加而降低。18.1.1.2短基线定位短基线定位系统的船上设备除控制、显示设备外，还在船底安置一个水听器基阵和一个换能器，在水下部分仅需一个水声应声器，其工作原理是测定声脉冲到不同水听器之间的时差或者相位差，从而计算出船位。如图18-2示：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图18-2短基线定位系统的优点是系统的构成简单易于操作，不需要组建水下基线阵，测距精度高，换能器体积小，安装简单。短基线定位系统的缺点是深水测量要达到高的精度，基线长度一般要大于4ｍ；要在船底布置3个以上的发射接收器，求具有良好的几何图形，要需要做大量的校准工作；另外，短基线定位系统的定位精度与水的深度和工作距离关系极大，水越深、工作距离越长定位精度越低。18.1.1.3长基线定位图18-3长基线定位原理是船底换能器发射询问信号，同时接收布设在水下的3个以上相距较远的声标应答信号进行测距，进而计算出船位，如图18-3所示。如测4条以上的声距，用间接平差可求出船位坐标（Xu,Yu,Zu）,其中Zu为水深。如果只测了3条声距，换能器深度Zu已知，可列出三个方程，从而解出平面坐标Xu,Yu。长基线定位的精度取决于测距的精度和定位的几何图形，目前精度在5~20m左右。长基线定位系统的优点是定位精度与水深无关，在较大的范围内可以达到较高的相对在定位精度，位数据更新率高，换能器非常小，易于安装。长基线定位系统的缺点是系统复杂，操作繁琐；数量巨大的声基阵，费用昂贵；要长时间布设和收回海底声基阵；要详细对海底声基阵校准测量。18.1.1.4组合系统定位组合系统有多种形式，组合系统的最大优点是选取不同系统的优势,提高定位精度、扩大应用范围,但是组合系统的设备组成和操作也变得更为复杂，组合系统一般是应用户的特殊需要定制,目前应用较多的是超短基线/长基线组合系统和超短基线/短基线组合系统。系统的工作方式是距离测量(range/range)或距离角度测量(range/angle)。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)A：ROV与超短基线的组合系统这是目前普遍采用的一种水下动力定位方法，以超短基线作为位置传感器，并辅以其他的姿态传感器(罗盘、深度计等)，组成组合导航系统。其中，超短基线定位系统为水下机器人提供位置数据(效y、Z、册，同时深度和方位信息也可以由深度传感器和罗盘获得之后将传感器的信息和超短基线的信息经过滤波综合，得到精度更高的位置信息，从而保证了水下机器人相对某一固定目标的位置和姿态保持不变，实现动力定位。由于这种定位方式只受脐带电缆约束，所以机动范围相对较大，可以适应深海复杂的作业环境。B：GPS与水声系统组合由GPS定位和水声定位相结合的联合定位系统，又称为水下GPS定位系统，它是利用水声相对定位技术将GPS水面高精度定位能力向水下延伸，使潜器在工作潜深就可以直接获得自身的大地经纬度坐标，且定位精度可以保证与GPS水面定位精度在同一量级。水下GPS定位是国际上近几年发展起来的水下定位高新技术。美国海军于2001年委托法国ASCA公司开发了全球第一套水下GPS目标跟踪系统，用于水雷对抗、水下搜救和水下军事平台建设。德国ArStech雷达和声呐应用技术公司2002年也利用该技术开发了功能类似的GPS浮标阵水下定位系统，但这两套系统仅能从水下对水下目标进行跟踪和定位，不具备水下导航授时和工程放样能力。该系统主要由GPS卫星星座、差分GPS基准站、GPS浮标、安装于水下载体的水下收发机、陆基或部基数据处理与监控中心、水上无线电通讯链路、水下水声通讯链路组成，系统示意图如图18-4示：图18-4-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)该系统的跟踪工作模式：数据控制中心向水下收发机(安装于水下载体)发送定位请求信号，激活水下收发机向GPS浮标发射定位信号，GPS浮标接收到定位信号后，对其进行精确时延估计，并将结果数据连同浮标姿态校准数据、GPS定位数据等信息进行调制后发回数据控制中心，数据控制中心将GPS基准站差分信号与以上信息进行融合处理后计算出水下载体位置，并动态显示水下载体在大地测量坐标系中的位置。18.1.1.5激光声遥感技术激光声遥感技术是利用激光在水中产生声波并在空中接收被水下目标反射或散射的声波来感知水下目标的技术。它是20世纪80年代才出现的新技术，是激光技术同声学、电子学相结合发展起来的新边缘科学。由于它利用红外脉冲激光与自由水表面相互作用产生的专用脉冲作为水下声源，又在空中利用传感器接受水下目标反射或散射的声信号，为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。按照接收方式的不同又可将激光声遥感技术分为两类：“激光一声一声’和“激光一声一激光”遥感技术。“激光-声-声”遥感技术的接收是声波，此声波是由激光产生的，然后被水下目标反射或散射并穿过水和空气的界面在空气中继续传播而最终被接收器所接收；“激光-声-激光”遥感技术的接收器接收的则是光，此光是由另外一束较弱激光打在被水下目标声波扰动了的水面上而返回的载有水下目标声信号信息的光波。由于在远距离传播方面还没有发现别的物理场在水中比声波更好，所以无论是哪一类，在水中都是利用声波。激光声遥感技术作为一种新的技术手段，发射机和接收机均可装载在直升机上，与舰载水声探测设备相比，具有机动灵活快速的优点，对舰船有危险或不能到达的地方，机载激光声设备仍能进行探测。激光产生的声脉动基本上是无方向性声源，它可以覆盖广阔的水域。18.2高程测量高程控制测量的目的是在测区范围内建立一个统一的高程基准，以利于后续测量工作的展开。一般说来，测区的高程系统，应优先采用“1985国家高程基准”；在已有高程控制网的地区，可沿用原高程系统；当边远测区联测困难时，也可采用假定高程系统，或通过验潮、水位观测等方法确定高程基准。海洋工程测量的深度基准面采用“1985年国家高程基准”，或根据需要采用其他基准面，此时应给出所采用的基准面与理论深度基准面和1985国家高程基准的关系。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)高程控制测量的等级可根据实地情况按施工要求施测，可采用水准测量、测距三角高程测量和GPS水准测量等方法。按照实际需要选择适合的仪器，仪器型号如下表所示：仪器名称最低型号备注一等二等三等四等水准仪DSZ05DSO5DSZ1DS1DSZ3DS3DSZ3DS3用于水准测量经纬仪DJ1DJ1DJ2DJ2用于跨河水准光电测距仪Ⅱ级Ⅱ级--Ⅱ级GPS接收机大地型双频接收机大地型双频接收机用于跨河水准18.2.1水准测量一、二等水准测量采用单线往返测观测，同一区段的往返测，应使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行；在每一区段内，先连续进行所有测段的往测（或返测），随后再连续进行该区段的返测（或往测），若区段较长，也可将区段分成20km-30km几个分段，在分段内连续进行所有测段的往返观测；同一测段的往测与返测应分别在上午与下午进行，在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返测可同在上午或下午进行，但这种里程的总站数，一等不应超过该区段总站数的20%，二等不应超过该区段总站数的30%。三四等水准测量采用中丝读书法进行往返测，当使用有光学测微器的水准仪和线条式因瓦水准标尺观测时，也可进行单程双转点观测。四等水准测量采用中丝读数法进行单程观测，支线应往返测或单程双转点观测；三四等水准测量采用单程双转点法观测时，在每一转点处安置左右相距0.5m的两个尺台，相应于左右两条水准线路。18.2.2测距三角高程光电测距三角高程控制，宜在高级点间布设成附合路线或高程导线网。四等应起迄于不低于三等水准的高程点上；等外应起迄于不低于四等的高程点上。个别困难地区也可采用支线布测等外高程控制点；高程路线中边长不应超过1km，边数不应超过6条，支导线边数不应超过3条。当边长不超过0.5km或单纯作高程控制时，边数可增加1倍；光电测距三角高程测量可与同等水准测量混合使用，但在同一测段中只能使用一种方法。光电测距三角高程应采用对向观测，对向观测宜在较短时间内进行。计算时，应考虑地球曲率和折光差的影响。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)18.2.3跨海高程测量跨海高程测量，指利用平均海面特性进行高程传递的海面水准联测。采用光学仪器的跨海水准测量。跨海高程测量的精度，应与工程部门协商，满足工程需要设计的精度要求为原则。一般不做等级划分，但要有检核条件，并对测量结果作精度评估。应充分收集分析测区及邻近海区的潮汐、气象、验潮站等资料和测区所在地区的陆上高程控制测量资料，对高程测量提出精度要求，并用技术文件予以确定。海面水准联测可根据精度要求和工程性质，设立短期验潮站或临时验潮站进行联测。验潮站的设立、验潮站与水准点的联测和水位观测的要求应按规范有关要求执行。18.2.4GPS水准测量现代GPS水准测量出现后,只要大地水准面或似大地水准面能达到相应的分辨率和精度,GPS测量结合大地水准面或似大地水准面数值模型就可能代替繁重的几何水准测量工作,因此不断精化大地水准面或似大地水准面就成为当前地球重力场研究的主要任务之一。利用全球定位系统(GPS)可以精确地确定出点位的大地高,它与我国使用的水准高(正常高)相差一个似大地水准面高。因而只要求得高精度的似大地水准面高相对差异,由下式便能求得精确的水准高差:式中ΔH为大地高差,ΔHr为水准高差,ΔN为大地水准面高差,即高程异常。在实际测量工作中，GPS水准点应布设成网状、环线或附合路线。应视测区大小和高程起伏，一般应联测至少4个或不少于1/5GPS点总数的高等级已知高程控制点，在高程起伏较大时应增加联测点数，联测点应均匀控制整个测区。18.3水位测量水位观测又可称潮汐观测，设立水位观测站的目的一是为了获取测深时刻测得的深度的水位改正数，进行水位改正。二是为了确定各站的多年平均海面、深度基准面、各分潮的调和常数，进行水位分析和预报。18.3.1水位的类型根据水位的特点，可将水位分为四种类型：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1）正规半日潮：在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮，相邻的高低潮之间的潮差几乎相等。2）正规日潮：在一个朔望月内大多数天是日潮的性质，少数天发生不正规半日潮。3）不正规日潮：在一个朔望月内大多数天是不正规半日潮，但有几天会出现一日一次高潮和一次低潮的日潮的水位类型。4）不正规半日潮：在一个太阴日内，也有两次高潮和两次低潮，但相邻的高低潮之间的潮差不等，涨潮落潮的时间也不等，且不等是变化的。18.3.2水位站的类型根据作用不同，水位站分为长期水位站、短期水位站、临时水位站和海上定点水位站。1）长期水位站是测区水位控制的基础，主要用于计算平均海面，一般应有2年以上的连续观测的水位资料。2）短期水位站用于补充长期水位站的不足，与长期水位站共同推算确定测区的深度基准面，一般应有30天以上连续观测的水位资料。3）临时水位站在水深测量时设置，至少应与长期喝短期水位站在大潮期间同步观测水位3天，主要用于深度测量时进行水位改正。4）海上定点水位站至少应在大潮期间与相关长期站或短期站同步观测一次或连续观测15天水位资料，用于推算平均海面、深度基准面以及预报瞬时水位，进行深度测量时的水位改正。18.3.3水位站站址选择由于潮汐的变化与地球与月球的运动有关，又与当地的地形、地貌有关，所以潮位站的选址应遵循以下原则：1、潮位站的潮汐情况应具有本海区代表性，这是主要条件。2、风浪较小，往来船只较少的位置，不仅可以提高观测准确度还可避免水尺被刮到，如有岛屿应选在背风面。3、选择海滩坡度较大的位置，这样便于水尺安防，使水尺位置便于由岸上进行观测，如果海滩坡度度很小，海水在滩涂涨落距离很远，为了观测潮位的升降，就需要设立十几根水尺，甚至数十根水尺才能进行潮汐观测。这样很不万便。4、尽量利用码头、栈桥、防波提等进行观测，避开冲刷、崩塌、淤积的海岸。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)18.3.4水准点标石的埋设每个水位站应埋设工作水准点和主要水准点各一个。工作水准点应设在水尺附近，以便于经常检查水尺零点的变动情况，工作水准点可在基岩、固定码头、混凝土面等做上标志，以利于找寻。主要水准点应设在高潮线以上，地质比较坚固稳定、能长期保存、易于进行水准联测的地方。主要水准点应与国建水准点联测，按照《国家三、四等水准测量规范》的要求执行。18.3.5水位观测的方法目前潮汐测量的方法很多，主要包括水尺验潮、浮子式验潮、声学式验潮、压力式验潮等。GPS验潮及潮汐遥感测量等技术也多逐渐成为主流验潮方法。1）水尺验潮：将特制的水尺安装在水中，加以固定即可。此方法较为原始，但便于水准联测，且无需能源，成本较低，但需要人工定时记录数据，人力投入较大，数据无法进入自动化流程管理。设立的水尺要求高潮不淹没，低潮不干出，两根水尺的衔接部分至少有0.3m的重叠。观测频率一般每30分钟观测一次，整点必须观测，读数至厘米，时间记到整分。高、低平潮及其前后1小时和潮位变化异常时，每隔10分钟观测一次。在大风浪，海水波动不稳定时，可取波峰与波谷的平均值作为水尺读数。2）浮子式验潮、引压钟式验潮：同属于有井验潮仪。浮子式验潮仪是利用一漂浮于海面的浮子，随海面上下浮动，其随机结构将浮子的上下运动转换为记录纸滚轴的旋转，记录笔则在记录纸上留下潮汐变化的曲线。引压钟式验潮仪是将引压钟置于水底，将海水压力通过管路引到海面以上，由自动记录器进行记录。3）声学验潮仪：声脉冲探头在海面以上以固定时间向下发射，通过检测声波发射与海面回波返面的距离，从而得到海面随时间的变化规律。4）GPS验潮：GPS验潮的思路是利用载波相位差分技术进行高精度定位，从而获得精确的船载GPS接收机天线相位中心的高程，根据高程的变化，结合一定的几何关系，获得瞬时海面高程，从而达到获得潮位数据的目的。5）潮汐遥感测量：通过卫星的雷达高度计来测量面的变化，其测高原理是雷达高度计向海面发射极短的雷达脉冲，测量脉冲从高度计传输到海面的往返时间，通过必要的改正，便可求出卫星到海面的距离。18.3.6平均海面和理论深度基准面18.3.6.1平均海面-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)平均海面是指某海域特定范围内，一定期间海面高度的平均值。这个平均海面被假定为不受大气扰动，没有引潮力影响的完全静止的海面。如果我们把海面瞬时高度视为观测时刻的学值连续函数，那么，某一时间段的平均海面可以用下式表示：=若T2-T1为24小时，则为日平均海面；若T2-T1为1个月，则为月平均海面；若T2-T1为1年，则为年平均海面，以此类推。由于潮汐观测多在整时进行，故可根据求积分公式计算出上式中（）的近似值，从而求得平均海面。=(++…………+)/n显然，上式就是求各整时潮位高度的平均值，称中数法。日平均海面是不能消除某些长周期分潮影响的，因此，在实际应用中，还要计算月平均海面、年平均海面和多年平均海面。必须指出，近百年来，传统的大地测量的大地水准面，一直被认为是与平均海面重合的重力等位面。然而近年来的研究表明，平均海水面并不是一个等位面。在有些地区，平均海面偏离大地水准面可达左右。这种现象表明了全球海面地形的存在。在我国，研究人员通过几何水准法、海洋水准法和球函数模型三种不同方法求得的中国近海海面地形特征是南高北低，东高西低，台湾以东海域最高，其最大差。国家高程基准高于世界大洋海面地形为零的大地水准面约。如果目前水下地形测量的深度测定精度要求不是很高的话，那么海面地形可以不顾及。否则，应视情况加入此项改正。18.3.6.2理论深度基准面　海图所载水深的起算面，又称海图基准面。水深测量通常在随时升降的水面上进行，因此不同时刻测量同一点的水深是不相同的，这个差数随各地的潮差大小而不同，在一些海域十分明显。为了修正测得水深中的潮高，必须确定一个起算面，把不同时刻测得的某点水深归算到这个面上，这个面就是深度基准面，深度基准面通常取在当地多年平均海面下深度为L的位置。求算深度基准面的原则，是既要保证舰船航行安全,又要考虑航道利用率。由于各国求L值的方法有别，因此采用的深度基准面也不相同。如图18-6示：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图18-6深度基准面确定的合理与否，以保证率来衡量。所谓保证率是指高于所采用的深度基准面的低潮次数与低潮总次数之比。我国采用的理论深度基准面的保证率为95%-100%。18.3.7水位改正为了正确地表示海底地形，需要将在瞬时海面测得的深度，化算至平均海面或深度基准面起算的深度，这就是水位改正。以下按常用的归算至深度基准面的要求，叙述一下水位改正的方法。水位改正可根据验潮站的布设及控制范围，分为一个站、两个站、三个站或多个站水位改正。18.3.7.1一站水位改正当测区范围不大，在一个验潮站的有效控制范围内，用该站的水位观测资料对所测水深进行水位改正，称为一个站水位改正。水位改正示意图如图18-7所示：图18-7-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图中为水位改正数，也是自深度基准面至瞬时海面的高度。瞬时海面在深度基准面之上，其值为负；反之为正。为求得任一时刻的水位改正数，需根据水位观测资料绘制水位曲线图，如图18-8所示。横坐标表示时间，纵坐标表示水位改正数，由该图可求得任意时刻的水位改正数。图18-8除此而外，还可用解析方法进行水位改正。解析法是用数字插值的方法（如二次样条插值），根据验潮站的整点或半点水位观测资料，内插出任意时刻的水位改正数或求出0.1m间隔的水位改正数所对应的时间段。18.3.7.2两站水位改正当测区范围较大，用一个站的水位不能控制整个测区时，可采用两个站的水位资料进行水位分带改正。如下图18-9,18-10所示：图18-10图18-9图2中为测区位于A、B站控制不到的C、D区，可在一定条件下，根据A、B站的观测资料内插出C、D-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)的水位资料。这种分带改正的前提，是两验潮站的潮波传播是均匀的，即两站间的同相潮时和同相潮高的变化与其距离成比例，这样就可在两验潮站的连线上内插出若干个区域，根据两验潮站的水位内插进行水位改正。分带的多少取决于两验潮站从深度基准面起算的瞬时海面的最大差值和测深精度。求分带数的公式为：K=2/计算出K值后，即可将A、B站连线等分内插K等份，等分点就是内插站位置。而分带的界线一般与潮波传播方向垂直。如图18-11所示，各内插水位站的水位曲线可根据A、B验潮站的水位曲线在同相潮波点连线上等分内插求出来。图18-11两站分带的水位改正除用图解法外，还可以用解析法求得。输入A、B两站同步观测水位资料，利用二次样条插值公式，可通过计算机求出相同时刻海面高差，进而求得分带数K。同时还可算出A、B两站的同相潮时差，t`Bj=tAj+从而得到两站的同相潮时，其中tAj为输入的潮时，还可得到两站的同相潮高Z`Bj，它根据t`Bj和输入的B站的潮高ZBj，用二次样条插值公式求得。由此，可根据分带原理，求得各内插带的同相潮时和同相潮高如下：tPi=tAi+/K.PZPi=ZAi+(ZBi-ZAi)/K.P式中：i=0，1，……，N，为节点序号；P=0，1，……，K，为带号；ZAi为输入的A站的潮高。这里还要介绍一种不分带直接求水位改正数的解析法水位改正，见图18-12：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图18-12此法的立足点是，瞬时海面只认为在传播方向上倾斜，而在垂直于传播方向上的一定范围内倾斜甚微。即图上，P点的潮高与投影点P`和交点P″的潮高认为相等。由此，根据定位点坐标和定位时刻直接求出水位改正数。ZP=Z`A+(Z`B-Z`A).L1/L式中：同相潮高Z`A、Z`B可分别根据同相潮时t`A、t`B，利用二次样条函数内插而得。同相潮时t`A、t`B可根据潮时差和（），以定位时刻为基准求出（t`A=-；t`B=+）；L=AB’=AB.cos(TAB-TAF)L1=AP’=AP.cos(PAP-TAF)18.3.7.3三站水位改正当测区离岸较远时，就可能出现两站控制不到的问题。为此，应采用三个站的水位分带法进行改正（又称三角分带法），如图18-13所示：图18-13-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)三角分带带数的计算与两站分带基本相同，然后在分带求得三边内插站的水位曲线的基础上再分区，并划定各区改正的范围。至于水位改正的方法与两站的方法相同。下面着重讨论一下三站水位改正的解析法。我们已经知道，水位分带的理论是视同相潮波点的集合为一空间平面，那么我们可以过已知三站的空间直角坐标（x、y、z）建立一个平面方程。其中x、y为平面坐标，z是从深度基准面起算的同相潮高。如果插值点P的潮高zp与A、B、C三站的潮高ZA、ZB、ZC为同相潮高，则P点（xp、yp、zp）应在这个平面内。zp就是我们要求的同相潮高。其计算公式如下：同理，可得同相潮时公式：以上二个公式，即为三站求水位改正基本公式。18.3.7.4水道地形图的水位改正水道地形图的测点高程等于河面高程减去测得的水深，这儿所指河面高程是通过水位站的水位观测或水位联测求得的。水位联测采用几何水准。水面在经水准联测的长期站、短期站或临时水尺上面的读数，即可得河面高程，也称水位高程。水位联测对不同河段要求是不一样的，如无潮汐影响的河段，要求测深时每天观测（或联测）次。水位变化快的河段，则应增加观测次数。对有潮汐影响的河段，一般可在施测河段的上、下游或叉道进出口处设立两组临时水尺，每小时观测一次水位。对有潮流影响的区域，河段上、下水尺的最大距离不超过。对于湖泊或水库，应在四周设水尺，按测区纵向及横向比降推求水位。18.4水深、定位测量水深测量是海洋测量的中心工作，其目的是为海图编绘提供水深和航行障碍物等海部要素，水深测量是海洋定位和测深两项工作的有机结合。水深及平面定位精度要求如下表示：等级特等一等二等三等平面精度2m5m+5%水深20m+10%水深150m+5%水深-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)深度准确度a=0.25mb=0.0075a=0.5mb=0.013a=1mb=0.023同二等海底扫测必须进行特定水域要求特殊水域可以要求不作要求系统探测能力立方特征物>1m40m时空间特征物>2m；大于40m时立方特征物为水深10%同一等不作要求18.4.1水深测量的方法18.4.1.1单频单波束测深安装在测量船底的发射换能器垂直向水下发射一定频率的声波脉冲，以声速C在水中传播的水底，经过反射返回，被接收换能器所接收，若往返传播时间为ΔT,则水深为：H=C*ΔT/2由公式可知，测深仪测得的是船底到海底的深度,通过测量声速返回时间计算出深度，由于深度在一定范围内声速受外界影响不大，理论计算时可近似取1500m/s，如受外界影响较大则应进行补偿。18.4.1.2双频单波束测深测深系统的换能器垂直向水下发射高、低频率声脉冲，由于低频声脉冲具有较强的穿透能力，因而能打到硬质层，高频声脉冲仅能打到沉积物表层，两个脉冲所得深度之差就是淤泥的厚度。18.4.1.3多波束测深多波束测深系统也称声纳阵列测深系统，是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。由单波束测深系统发展起来的，能一次给出与航线相垂直的平面内的几十个甚至上百个深度。它能够精确快速地测定航线一定宽度内的水下目标的大小、形状、最高点和最低点，从而较为可靠地描绘出水下的地形精细特征，从真正意义上实现海底地形的面测量。与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有范围大、速度快、精度高和效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。18.4.1.3.1工作原理-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收，通过各种传感器（卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等）对各个波束测点的空间位置归算，从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据。18.4.1.3.2声速校正海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一，声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。多波束测深系统的水深测量值是根据发射声波的往返时间与声波在海水中的传播速度来确定的。因此，及时为系统提供当时当地准确的声速值是获取可靠水深测量数据的基本保证之一。此外,多波束测深系统对所输入的声速数据量有一定的限制,不同的数据取点，也将对测量结果产生影响。与传统的单波束测深仪相比，多波束测深仪对声速的要求更为严格。所以，为了获得准确可靠的多波束测深数据,必须进行声速校正。海洋中的声速是一个比较活跃的海洋学变量,它取决于介质中的许多声传播特性,随季节、时间、地理位置、水深、海流等的变化而不同。一般而言,影响海洋声速的物理因素主要有温度、盐度和压力。从如下的声速计算经验公式可以看出,声速随温度、盐度、深度(压力)的增加而增大,其中与温度的相关性最大,压力次之,盐度的影响最小。SV=1449.2+4.6t-0.055t2+0.00029t3+（1.34-0.01t）*（s-35）+0.016d式中:SV-声速(m/s)t-温度(℃)s-盐度d-深度(m)适应条件:0≤d≤1000m18.4.1.3.3声速剖面的改正引起测量地形的变化不同的声速剖面具有不同波束旅行路径，声速剖面的差异将通过声线的弯曲直接影响海底探测的精度，导致海底形态的畸变。发射角度越大大波束，在水中旅行的时间长，测得的水深及定位精度受声速剖面的影响越大，中心波束测得的水深值同样受到影响。当声速剖面改正值小于实际的值时，将会出现两边向上翘的凹形地形，其中心部分的水深也相应变浅；当声速剖面改正值大于实际的值时，将会出现两边下塌的凸形地形，其中心部分水深也相应变深。18.4.1.3.4变形处理-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)对于因声速剖面改正引起的地形变形，如果在测量中发现，则需及时增加声速剖面的测站点。而在声速变化比较剧烈的海区，往往刚测过声速，又发现声速数据有误，这时可适当换附近测过的声剖数据，输入系统，至地形变形消失即可。当海况不好，无法进行停车进行实测声剖时，可以采用此方法；在数据的后处理中，也可消除变形的地形。方法为通过预处理或数据的回放，发现地形变形后，利用附近测线的声剖数据替换现用的声剖数据，直到无变形为止。18.4.1.3.5施工准备在测量准备阶段，应收集测区已有的水文等资料，并根据测区实地查勘情况及任务的要求制定周密的测量计划和多波束扫测质量控制方案，并使其贯穿整个多波束测量全过程。测前准备阶段质量控制的具体内容主要包括：测区查勘与资料收集、传感器系数校正、系统稳定性试验、位置与水深误差评估、多波束测线布设方案等。(1)测区查勘与资料收集。测区查勘与资料收集是进行多波束测量设计和观测布置的主要依据。多波束测量前应充分收集测区已有成果资料并需开展实地查勘。收集资料应包含测区控制成果、地形图资料、水文资料等。测区查勘内容应包括测区水流、过往船舶、水悬物分布、礁石浅滩分布等情况。当在新测区开展多波束扫测仟务时，应在多波束扫测前布置1次较小比例尺的单波束测量，其施测成果作为多波束扫测布线依据。(2)传感器系数校正。在测量前应对多波束测深系统各传感器进行测试、检查与校准。定位系统可采用已知点检测、全站仪比测、系统定点连续观测等方式，并将采集获得的比测数据、定位数据进行分析处理，评估其稳定性、误差、差分信号质量和接收卫星数是否符合精度要求。对姿态传感器、电罗经测前应进行必要的检查和系统测试，以确定信号是否正常、连续，并需进行必要的校正。(3)系统稳定性试验。测前应对多波束测深系统进行系统稳定性试验和测区不同深度、不同航速下的航行试验。可选一水深大于20m的平坦水域，对水深进行重复测量，根据测量数据进行系统精度评估，同时观察主机及定位系统、船姿、电罗经等传感器设备是否工作正常，精度可靠。在测区选择地形起伏变化较大的水域，进行数据采集，以观测系统在不同水深、不同航速下是否工作正常，每个发射脉冲接收到的波束数是否大于总波束数的80％，系统的其他方面的工作是否正常。(4)位置与水深误差评估。系统试验所有采集的测深点应采用95％的置信度对位置和水深进行误差估计，-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)观察其是否符合精度要求。对于位置，可以用多条检查线进行对比，检测其精度是否符合设计及规范要求。对于水深，可结合测线进行精度评价，并确定主检不符值的误差分布特征。同时由于各传感器(如定位、姿态、电罗经等)具有各自独特的误差特征，因此应在试验采集的数据中抽取各传感器的数据进行独的误差分析，以便发现问题及时解决。(5)多波束测线布设。多波束测线应沿测区主体地形走向(即水深等值线走向)平行布设，测线间距应能保证相邻测幅有一定的相互重叠，测幅间重叠度应根据任务要求进行规定。多波束测量期间要根据实际水深情况和相重叠的程度合理调整测线间距，以避免扫测盲区，或不必要的过量重叠。在测区要布设至少1条跨越整个测区、与大多数测线方向垂直的检查测线。18.4.1.3.6外业控制多波束测深外业实施应按照系统说明书、操作手册和测量管理机构制定的技术规定进行操作。多波束测深外业实施阶段质量控制主要内容包括：测量人员配置、吃水和声速剖面测量、海况监视、数据采集过程监视等。(1)测量人员配置。多波束测深外业操作应配备专业技术人员。外业操作人员应熟练掌握多波束测深系统操作程序，在系统出现异常情况时，能够及时排除故障。(2)吃水和声速剖面测量。在多波束每个作业周期开始前和结束后或每次测量前和测量间隙应经常量洲多波束换能器的静态吃水，以引入吃水变化的改正；有条件的情况下，应在测量中定时测量换能器在作业时的实际吃水。声速(或声速剖面)应在多波束测深前、后各测定1次，有迹象表明声速剖面发生显著变化时，应增加声速剖面的测定次数。在大区域测量时，测量前应在测区不同位置、不同时问段进行声速测量。遇春秋季节，由于天气变化比较剧烈，此时应适当增加声速测量密度。(3)海况监视。海况的优劣是影响多波束测深数据质量的主要因素，恶劣的海况是噪音产生的主要原因。多波束测量过程中应密切关注测量环境的变化。多波束作业天气应优于(含)海况2级(风4级，浪高1m)，当姿态传感器测出的横摇超过8°，或纵摇(Pitch)超过8°时应停止作业。当测区流速较大(大于3m/s)时，多波束测深应采取逆水方向，顺水方向不宜采集数据。当多波束系统在泡旋、顺、回流、翻花水的情况下采集水深信号时，应注意数据质量。多波束测深过程中，应与过往船舶保持一定的水平距离，应避免在过往船舶的尾部测量。当测区水下地形变化幅度较大时，在该区域应确保采集足够多的数据以消除空挡对测量数据的质量影响。(-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4)数据采集过程监视。系统外业操作人员必须按照多波束系统的说明书和操作步骤认真操作。数据采集前应仔细检查系统设备是否工作正常；检查系统设备参数设置是否正确；检查测船坐标系统定义是否正确，系统设备安装偏移值输入是否正确；检查吃水改正文件、声速剖面文件、导航测线文件和矩阵填充文件调入是否正确。数据采集过程中应密切注意各监视窗口数据质量，并注意观察和监视多波束系统各相关设备运转状态，随时掌握外界环境因素的变化情况，测量中应及时填写外业观测记录。测量过程中，当姿态传感器或测深设备发生故障必须立即停止作业，罗经持续10s故障应立即停止作业，定位数据持续20S不正常应停止作业，并应合理补线。测量船应在预定的测线方向上保持匀速直线航行，航速不能超过设计最大航速。在线测量时，宜使用小舵角修正航向，尽量避免急转弯。当由1条测线转到另1条测线时，或遇到过往船只、水上障碍物、测量船故障及其他不可测事件而使测量船的航向航速发生较大变化时，必须停止数据记录，并在外业记录表相关栏注记说明。测量结束后，应再次现场核对多波束测深系统的关键参数设置，排除一切不确定因素后，及时将外业原始数据转换至内业数据处理软件包能使用的数据格式，交付内业数据处理。18.4.1.4机载激光测深机载激光测深技术(ALB)是利用飞机平台,结合激光探测和GPS定位技术,实时进行海面和海底距离和空间位置的测量,从而获得海底地形图的遥感遥测技术。它具有面积大、效率高、实时探测和机动性较好等特点,可以提高测量效率,减少测量费用。机载测深对水质要求较高，其最主要应用是海岸带海地测量。机载测深的原理与双频回声测深原理相似，从飞机上向海面发射两种波段的激光，一种为红光，波长为1064nm，另一种为绿光，波长为523nm。红光被海水反射，绿光则透射到海水里，到达海底后被反射回来。这样，两束光被接收的时间差就等于激光从海面到海底传播时间的两倍，由此可以计算出海面到海底的深度。机载激光系统的关键技术之一是确定平均海平面高度。目前在国内外激光测深系统中,确定平均海平面的主要方法有：（1）利用近红外激光垂直入射海面和斜扫描的绿光来确定平均海平面；(2)同步扫描近红外和绿光激光,连续测出激光到入射海面的斜距,结合垂直加速度计测到的飞机高度变化反演出平均海平面差等；（3）采用KGPS和OTF技术,利用斜扫描获取飞机到瞬时入射海面的斜距信息及海底数字高程。在第一种方法中,垂直激光照射区域的回波信号不能有效地获取平均海浪信息,因此难于得到高精度的平均海平面高度。第二种方法需要一定时间的平均来获取平均海浪信息,并且不能消除长波效应-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)。随着GPS定位技术的发展，现代激光测深技术趋向用第三种技术获取海底深度信息。后两种方法均需要精确测量飞机到海面激光入射点的斜程。由于海面波浪谱的影响，造成红外反射信号的幅度起伏，影响飞机到海面斜距的测量精度；另外，近海表的碎波、海表溅射、海鸟等因素造成误触发，从而不能有效获得海表信息。18.4.2测深作业需要考虑的因素1）路线间距。在计划测线间距时，要考虑以下的情况：回声测深仪波束锥所覆盖的海底面积的大小，取决于波束宽度和海的深度。人们可以就平均深度来计划测线间距，以使波束覆盖整个海底。这样一来，深于平均值的那一部分海底，将出现某些重迭，导致浪费；反之，浅于平均值的那一部分海底将得不到完全覆盖，出现空白区，有丢掉海底重要特征的危险，如图18-14所示。图18-142）测线方向。测线方向的选择，以能精确地绘出等深线为准则。为此，测线方向应当尽可能垂直于预计的等深线。在具有砂质海底的海域，盛行的潮汐流可能产生砂波，它的波脊延伸的方向与潮汐流方向交叉，如图18-15所示。图18-15这样，横测深线就易于漏掉砂波的最深和最浅部分，于是由等深线测深结果可能辨认不出具有特征的波形。目前海洋工程建设和商业活动都要求测量砂波运动，了解它与潮汐和波的关系。为了进行这种测量，侧扫声纳扫海方法特别有用。3）测深速度。测量船在其最大能力内的测深速度，取决于以下的因素：u航行安全。u定位间隔。此间隔与测量比例尺有关。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)u回声测深仪脉冲重复频率。此频率与深度有关，一脉冲只能在收到前一脉冲的回声之后才能发出。u海面状态。在杂乱海面状态下，回声测深仪的记录质量将会下降。这时可以调置船速，以使所得到的回声迹是可以接受的。4）测量比例尺。测量比例尺显然视所需要的精度和覆盖密度而定，而比例尺又可用来作为规定测声速度、定位方法和测线间距的标准。例如，在测量一个水域的深度时，要考虑该水域的一般深度以及所用的回声测深仪的射束宽度和脉冲重复频率，来决定测线间距。测深作业除了需要考虑以上各种因素之外，还要考虑一些情况。浅水域的回声测深仪记录通常很少疑问；但在较深水域，如图18-16-1所示，由于声束的发散，来自的回声首先到达，记录上显示的海底深度比实际的浅。再如图18-16-2所示，如果海底有一条沟，则来自和的回声比来自的较早到达，同样低估了海底深度。在这些情况下，应当把回声测深仪安置在深拖曳器或潜水器中，使其接近海底运动，以减小声束的发散度。深拖曳目前是侧扫声纳测量的标准方法。图18-16-2图18-16-118.4.3定位测量海洋定位通常是指利用两条以上的位置线通过图上交会或解析计算的方法求得海上某点位置的理论与方法。与陆地定位相比，海洋测量定位有许多独特之处，其中最显著的是陆地定位一般在静止的状态下进行，并可通过重复观测来提高点位的精度，而海洋定位一般在运动中进行，重复观测几乎是不可能的。另外一个重要求要的不同之处是海洋定位的实时性要求很高，一般在海上实时得出点位坐标。因此海上定位的准确性和完整性还无法达到陆地测量的精度。目前海洋定位的方法主要有以下几种：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)²光学仪器定位²地面无线电定位²水下声标定位²卫星定位18.4.3.1光学仪器定位主要利用光学经纬仪、全站仪等进行海洋定位的方法称为光学仪器定位，光学仪器定位的方法主要有前方交会法、后方交会法、侧方交会法和极坐标法。18.4.3.1.1前方交会前方交会即是通过岸上的两个控制点A、B同时假设经纬仪，观测测量船的角度和方位，进而求得船的位置。如图18-17示：图18-1718.4.3.1.2后方交会仅在待定点上设站，向三个已知控制点观测两个水平夹角a、b，从而计算待定点的坐标，称为后方交会。如图18-18示：图18-1818.4.3.1.3侧方交会-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)侧方交会又称联合交会法，通常利用在岸上的控制点和测量船上同时测定方位和角度位置函数等值线的方法来确定船的位置。如图18-19示，于B点架设仪器测得∠B，于未知点P测得∠r，然后三边法可求出点位。图18-1918.4.3.1.4极坐标法如图18-20示，在岸台A测得至船台P的距离DAP和方位角TAP,由此确定P点位置的定位方法即为极坐标法。此法主要应用于沿岸海洋测量定位。图18-2018.4.3.2地面无线电定位无线电定位技术常采用测距、测距差和两种方法混合使用。当要求高精度定位时，常采用测距方式进行定位。于地球表面或外层空间建立若干个无线电发射台，通过测量电台电波传播特性参数，确定运动体相对于发射台的位置，根据两条位置线的交点来确定运动体的二维坐标。无线电定位系统按定位方式一般可分为圆-圆定位（两距离法）和双曲线定位（距离差法）。18.4.3.2.1圆-圆定位知A、B为岸上已知点，船台为P点，在船台P同时测得P点至A、B的距离DAP、DBP。可以画出以A、B为中心，以DAP、DBP-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)为半径的等距离圆弧，以此来确定船的位置。如图18-21示：图18-2118.4.3.2.2双曲线法定位如图18-22示，M、S1、S2为岸上已知点，其中M为主台，S1、S2为副台，P为船台。根据几何原理，到两固定点的距离差为常数的点的轨迹为双曲线。在船台P同时得到至两对岸台距离差（RM-R1）和（RM-R2）,可得两条双曲线，求两条双曲线的交点即可确定船台P的位置。图18-2218.4.3.3GPS卫星动态定位RTK(Real-Time-Kinematic)技术是GPS实时载波相位差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算并进行数据处理，在1～2秒时间内得到高精度位置信息的技术。精密GPS定位均采用相对技术。无论是在几点间进行同步观测的后处理(RTK)，还是从基准站将改正值传输给流动站(DGPS)，这些都称为相对技术，以采用值的类型为依据可分为4类：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)　　(1)实时差分GPS，其精度为1m～3m;　　(2)广域实时差分GPS，其精度为1m～2m;　　(3)精密时差分GPS，其精度为1cm～5cm;　　(4)实时精密时差分GPS，其精度为1cm～3cm。　　差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类。前两类定位误差的相关性，会随基准站与流动站的空间距离的增加而迅速降低。故RTK采用第三类方法。18.5地貌地质测量海底地貌是指海底表面的形态、样式和结构。由于地壳构造等内营力、海水运动等外营力相互作用生成，并由于这种作用的性质、强弱和时间等因素，使海底地表起伏形成大、中、小不同规模的三级地貌单元。按所处位置和基本特征分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三大基本地貌单元。海底地貌的探测通过海底地貌探测仪来实现，通常采用的是侧扫声纳系统。海底底质探测主要是针对海底表面及浅层沉积物性质进行的测量。在所有的海底底质探测手段中，基于声学设备通过获取海底底质声纳图像反映海床底质、地貌的方法具有简单、有效等特点。18.5.1侧扫声纳海底地貌探测仪又称侧扫声纳。它可显示海底地貌，确定目标的概略位置和高度。海底地貌仪分单侧和双侧两种，目前多使用双侧地貌仪。侧扫声纳是一种主要用于大洋底勘探，而不是用于测量距离或深度的声纳。海底测绘用的是双侧扫声纳，把两个换能器装在称为“鱼”形或流线型的拖曳体内，为了获得最佳效果，拖曳体离海底的深度是可调的。海底地貌探测仪组成可分为换能器、发射机、接收机、收发转换装置、记录器、主控电路六个主要部份。如图18-23：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)图18-2318.5.1.1工作原理侧扫声纳的换能器线阵向拖鱼两侧发出扇形声波波束，可以使声波照射拖鱼两侧各一条狭窄的海底，这一条海底各点的回波依距离换能器远近的不同先后返回到换能器，经换能器进行声电转换形成一个强弱不同的脉冲串，这个脉冲串各处的幅度高低包含了对应海底的起伏和底质的信息。依靠工作船向前移动即完成对船两侧带形海底的扫描，通过显示器或硬拷贝可得到这条带状海底的二维海底的伪彩色或黑白声图，可以显示出海水中和海底的物体轮廓和海底的地貌。波束平面垂直于航行方向，沿航线方向束宽很窄,开角一般小于2°，以保证有较高分辨率；垂直于航线方向的束宽较宽，开角约为20°～60°，以保证一定的扫描宽度。工作时发射出的声波投射在海底的区域呈长条形，换能器阵接收来自照射区各点的反向散射信号，经放大、处理和记录，在记录条纸上显示出海底的图像。回波信号较强的目标图像较黑，声波照射不到的影区图像色调很淡，根据影区的长度可以估算目标的高度。一般情况下，硬的、粗糙的、凸起的海底回波强，软的、平滑的、凹陷的海底回波弱，被遮挡的海底不产生回波，距离越远回波越弱。侧扫声呐的工作频率通常为几十千赫到几百千赫，声脉冲持续时间小于1毫秒，仪器的作用距离一般为300～600米，拖曳体的工作航速3～6节,最高可达16节。侧扫声呐近程探测时仪器的分辨率很高,能发现150米远处直径5厘米的电缆。用于深海地质调查的远程侧扫声呐工作频率为数千赫，探测距离超过20公里。进行快速大面积测量时，仪器使用微处理机对声速、斜距、拖曳体距海底高度等参数进行校正，得到无畸变的图象，拼接后可绘制出准确的海底地形图。从侧扫声呐的记录图象上，能判读出泥、沙、岩石等不同底质。利用数字信号处-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)理技术获得的小视野放大图象能分辨目标的细节。18.5.1.2声图判读声纳扫测的最终结果以声图的形式表现，声图不能真实的反映物体的真实形状，只能用灰度来反映物体的强和弱。对于声纳的操作人员来说，掌握如何从声图中进行判读的正确的目标异常重要。对海底地层地物类型进行目标判断，分析测量区域内表层目标的性质、大小、高度、形状及延伸范围，是资料处理的基础。声图由发射线、海底线、水面线、扫描线组成。①发射线也叫做零位线，是换能器基阵起始发射脉冲信号在记录纸或显示器上的记录，也是拖鱼的运动轨迹。作用是量取拖鱼至目标距离的基准线，即通过量取拖鱼至目标的距离来确定目标的点位。②海底线通常叫做海底跟踪线，作用是跟踪海底，并提供海底至拖鱼的高度，用于计算海底目标的高度。海底线会随着拖鱼的垂直下方的海底地形的变化而变化，根据海底线可以判读出拖鱼正下方的海底的起伏变化。根据海底线的起伏状态，可以提高判读声图的效率。③水面线是声纳脉冲与水面相互作用在声纳记录上表现出的海面回声信号。其位置取决于拖鱼的所处的海面和海底的相对位置。④扫描线以二维方式形成声图，其图像的色调随着接收信号的强弱变化而产生灰度强弱变化，从而反映出具有灰度反差的目标或地貌图像。判读的目标主要分为两类：第一类为目标图像，包括礁石、各种障碍物和水下建筑物等；第二类为水底地貌图像，主要包括沙坡、断岩、沟槽、水道等，以及各种混合形成的海底地貌图像。对比各类图像的相关特征和各自的特征，是判读的重要依据。判释的标志有形状、灰度、大小、阴影和相关体等，可结合水底地质，地貌以及区域特点来判读。同时也可以与浅层剖面声图进行对比分析。18.5.1.3声图特征声图依据扫描线像素的灰度变化显示目标轮廓和结构以及地貌起伏形态.目标成像灰度有两种基本变化特征：(1)隆起形态的灰度特征：海底隆起形态在扫描线上的灰度特征是前黑后白,亦即黑色反映目标实体形态,白色为阴影。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)(2)凹陷形态的灰度特征：海底凹洼形态在扫描线上的灰度特征是前白后黑，亦即白色是凹洼前壁无反射回声波信号，黑色是凹洼后壁迎声波面反射回波声信号加强。海底表面起伏形态和目标起伏形态，在声图上反映灰度变化，就是以上两种基本特征的组合排列变化。18.5.1.4图像变形²记录图像横纵比例变形，横比随鱼高，纵比随船速，主要是因为实际扫宽按照固定图像宽度匹配，纵向扫描频率固定而航速变化。²物距变形：近处不清且小，远处清晰且大，原因为水平波束角效应²斜坡变形：高大低小，原因为图像宽度固定而扫描宽度不易²双曲变形：形状依双曲线规律变化，原因为扫描点与目标距离相对变化²声线倾斜变形：目标图像横向变形，原因为波束角倾斜以上均为几何变形，通过算法可以完全纠正，并可实现相关位置匹配，获取不同的测线的图像镶嵌，以获取完整的海底地貌。18.5.1.5外业施测侧扫声纳外业测量包括测点定位、海底地貌图像采集、声纳数据处理、声图判读、目标分析以及必要的后续加密测量等。侧扫声纳扫海测量主要包括粗扫和精扫两种方式。①粗扫又称为搜索性扫海，其目的是初步探测目标的位置、高度、形状和走向，是单趟扫海，扫海的目标分辨率比较低，但工作量大且效率较高，一般与测深仪测深同步进行，必要时可使用其他手段进行再加密。②精扫是根据粗扫发现的目标位置、高度、形式、走向而展开的进一步精密探测，目的在于更准确的确定目标的尺寸、姿态、性质等特征。以确定海底地物高度为目的的精密扫海，必须进行其它手段的加密探测来保证其准确性。③精扫时测量船的航向应尽量平行于目标，或与目标走向成30°角。一般将目标置于有效扫测带宽的中间位置，测线与目标的平距应尽量满足目标分辨率的要求，并考虑定位中误差。施测之前，须对设备进行停泊试验与海上试验。为了得到良好的图像记录结果，必须按照系统的技术要求，保持拖曳速度在4-6节之间，拖鱼距海底的高度在所选量程的（斜距）的10%-15%之间，按照工作海域的水深和扫测要求，选择适当的拖鱼高度和量程，按照选择的量程计算水平距离。在拖曳速度保持不变的情况下，拖鱼距海底的高度，取决于拖曳电缆的入水长度。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)释放拖鱼时，首先将甲板电缆与拖曳电缆分开，按照工作海域水深，选择拖曳电缆的入水长度，然后电缆连接拖鱼，，应注意保持拖鱼及拖曳电缆的水密性，接头清洁，在拖鱼的插头上抹上硅脂。释放拖鱼时，船速保持一节左右，不能停车、倒车、顶流航行。按顺序连接外部设备、监视器和工作站后，即进行各项参数的设置，主要有量程及与阀值。选择水体噪音小，海底线清晰的通道作为自动跟踪的通道。通常自动跟踪可选在20%-50%之间，将锁定条置于略小于当前拖鱼的实际高度值，实现自动跟踪。时变增益，调整各通道的时变增益（TVG）使得每一侧通道的远区和近区的灰度基本一致，并调整接收增益值。参数调整完毕后，对记录方式、文件名进行设置，并根据需要对各通道的数据进行打印等一系列的操作。采集数据时，应当保持航向的稳定，进行声图变化的标记，注意过往船只，以防止拖鱼的丢失。扫测作业结束后，依次关闭开关，停止系统记录数据。依次关闭系统工作站、记录仪等设备，将拖鱼、拖曳电缆用淡水冲洗干净，擦拭后装箱。18.5.1.6应用领域²海洋测绘：侧扫声纳可以显示微地貌形态和分布，可以得到连续的有一定宽度的二维海底声图，而且还可能做到全覆盖不漏测，这是测深仪和条带测深仪所不能替代的，所以港口、重要航道、重要海区，都要经过侧扫声纳测量。²海洋地质调查：侧扫声纳的海底声图可以显示出地质形态构造和底质的大概分类，尤其是巨型侧扫声纳，可以显示出洋脊和海底火山，是研究地球大地构造和板块运动的有力手段。²海洋工程勘探：利用侧扫声纳可以分析地貌、海底构造，底质，可以分析海床迁移和稳定性-所以也广泛应用于海洋工程勘探，如海底电缆、海底输油管线的路由器调查等。²寻找水下沉船沉物和探测水雷：侧扫声纳分辨力高，可以发现水雷等小目标，可以发现沉船，并能显示沉船的坐卧海底姿态和破损情况-这是其他探测设备不可替代的。²其他：侧扫声纳还广泛应用于其他方面，如渔业研究、水下考古等等。18.5.2浅地层剖面仪-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)在进行海洋开发和工程建设之前,必须对地区的海底地貌特征和工程地质状况做出详细的调查研究,并就工程项目实施过程中可能遇到的困难地质条件和灾害地质状况做出客观评价,以便做好设计避免损失。浅地层剖面探测是近年来海洋工程野外勘察的主要观测手段之一,它依赖声纳技术对海底地质情况(地层层序、地质结构与构造)进行连续走航式测量,与其他的浅海地质调查方法相比,具有操作简单、高效且经济的特点,因此在浅海工程中的应用也越来越广泛。就港池探测工程而言,通过与相应钻探点的数据进行交互比对,能够快速查明海底地层中各类型覆盖物的深度、基岩的埋深与分布、影响工程施工的灾害性构造及其分布,从而为港池开发工程提供详尽的前期地质资料。18.5.2.1工作原理浅地层剖面仪就是利用回声测深原理设计的。在工作过程中，浅地层剖面仪主机和定位的GPS固定在改装后的测量船上，利用GPS定位使航向按照预定的测线方向。测量船按一定的速度行驶，发射基阵和接收基阵安置在水面下，根据工区实际地质情况，主机设定发射声脉冲的频率范围和功率等参数，重复的向下发射一脉冲，接收基阵接收到回波并转换成电信号，主机对其进行初步的增益和滤波处理后，就可以实时的将探测到的水下地质情况利用纸质输出或数字输出。声波穿透地层的深度受发射器的声源级、工作频率、海底表层的反射系数和散射系数及地层的声吸收系数等因素影响。声源强度相同时，最大探测深度与最高工作频率成反比。一般来说,浅地层剖面仪穿透地层的功率较弱,纵向分辨率则比较高,可达15～30厘米；而深地层剖面仪功率较强,分辨率则较低。地层的声速随着沉积物的不同而不同，几种常见的沉积物声速如下表：沉积物类型平均直径mm组成%沉积物密度孔隙率n%纵波声速m/s砂粉砂粘土粗砂0.531002.0338.61836细砂0.15388.16.37.11.9843.91742粉砂0.09083.913.12.91.9147.41711粘粉砂土质粉砂0.0066.159.234.81.4375.01535粘土0.00150.620.778.91.4277.5149118.5.2.2声图数据处理-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)浅地层剖面激发的声波辐射到海底地质体后,经地质体反射的声波就携带了地质体的信息。由于声波在这一传播与接收过程中会受到外部扰动的影响,同时受限于仪器本身的设计工艺和地质情况的复杂程度,在对浅剖获取的数据进行解释前,必须经过相应的前期处理,如滤波、叠加、校正等。浅地层剖面测量的地质解译采用从已知到未知,由点及线,从线到面的处理过程,依据瀑布图上的各层反射界面来确定各层层序,并通过与钻孔资料的比对来最终确定各层的地质解释。地层反射界面的划分遵循的原则为:同一层组内的波反射连续、清晰并且具有相同的反射特性,即层组内的反射结构、形态、能量、频率基本相似,且与相邻层组有明显差异;相邻测线上的临近区域内的同层反射特性也具有连续性,且纵横测线上的相同层组能够自然闭合。对浅地层剖面测量瀑布图的识别,一方面要正确地识别出各反射层,确定反射波组,这需要依据已知钻孔资料与瀑布图数据的对比结果来进行,进而确定各反射波组的特征进行合理的地质解释;另一方面需要对干扰信号进行有效识别,影响瀑布图判读的主要干扰信号包括:噪声干扰、多次回波。噪声干扰的来源主要是船舶本身、来往船只产生的机械噪声和外部的洋流、浪等产生的随机噪声,随机噪声可以通过滤波处理来减轻影响;多次回波的生成受水深条件、声波能量和海底地层性质的综合影响,其消除手段目前研究较多,滤波法是常用的压制多次波的方法,它利用多次波和一次波之间动态时差的差异特征来压制多次波。浅地层剖面仪可以提供海底连续的地层剖面,获取的图像直观、易于直接判读,越来越多的应用于海洋工程勘察。通过浅地层剖面仪的扫海调查,配合前期的钻探工作,详细探明了区内淤泥、砂、粘土层以及基岩的分布和埋深状况,没有发现明显的有碍施工的地质结构体,保障工程的顺利开展。在浅剖测量过程中,充分比较各种发射参数对瀑布图质量的影响,在不同地质区应选择不同的发射参数来满足探测的需要;同时,全面分析了测量过程中出现的多次回波效应、掉头区影响以及船速位移等影响因素,测量时应对这些影响进行有效规避以提高瀑布图质量,有利于后期数据分析时对瀑布图的判读。18.5.2.3干扰图像的因素后辐射干扰：由于剖面仪开角较大及副瓣作用，有部分声波直接向水面辐射，导致海底直达声波和海面反射多路径的声波重叠显示的干扰图像。在记录声图上海底界面会出现三条平行等间距（间距等于换能器入水深度）的界面线，易于被认为地层的界面线。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)直达声波干扰：由于换能器基阵90度方向的灵敏度较大，发射换能器发射声波会有一部分向水平方向射出，该部分声波直接被接收换能器接收，形成直达波记录。当收、发换能器间距之半小于测区水深时，直达波被反映在海底线之上端，呈现细而均匀的线条与零位线平行，可呈现多条平行线。侧向发射干扰：由于发射换能器的较大波束角，当船驶近岸壁、巨轮、突起暗礁时会有反射面形成侧向反射干扰图像。这种干扰图像视干扰物距离远近而会出现在海底之上或与海底界面线和地层图像叠加。其图像特征是前后不连续的一段或几段线段图像。多次反射图像：凡波阻抗存在差异的界面上都能发生波的反射，在有多个波阻抗界面时，波在某个界面反射后可能在另一个界面又进行一次以上的反射再返回海面，这种现象称为多次反射。通常来讲，不整合面、基岩面和玄武岩面等强反射界面容易产生多次波。识别多次波的方法很多，与钻孔资料、区域地质资料和其他探测成果做对比。18.5.2.4剖面声图层理特征剖面声图的层理特征，是指剖面声图显示具有一定灰度的点状、块状和线状图形组成的图像，反映不同性质的海底地层图像的特征。平行简单层理特征：沉积层界面呈现平行特征，其层位图像也呈平行特征，表明沉积物平稳且较均匀一致的下沉积淀，显示了在低能量沉积环境中细粒沉积物。发散简单层理特征，点状和线状图像由密集扩散成稀疏图像，表示沉积物沉积速率的区域变化。复杂斜层理特征：由点状、块状和点线状图形组成的不平行倾斜状图形特征，通常表示河流及河流三角洲，近岸平原沉积物的沉积层图像特征。S型复杂层理特征：由形成S型的线状或块状组成的图像特征，通常表示三角洲及浅海环境的沉积层图像特征，沉积物的粒度从细到相对粗的粒度。杂乱层理特征：不连续、不整合的点状、线状图形组合的图像特征，表示相对高能量沉积环境，它有各种不同的沉积速率，沉积后基底瓦解、崩积后残积堆积。无声反射带：就是声图中不存在具有一定灰度的点装、块状和线状图形，而形成空白的或干扰图像。产生无声反射带是由于该沉积物中有天然气或泥炭层。18.5.2.5步骤实施-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)浅地层剖面仪的实施须遵循一定的步骤：测区的资料收集、测线的布设、仪器的参数测试、外业数据的采集及数据处理、资料的解释、资料的整理及技术总结。1）测区资料收集：利用仪器施测之前，应尽可能详细收集相关资料，如测区的水深、障碍物等情况，为今后的施工及声图分析作为参考。对不明区域或不明物体应当做好标志，以便于探测是着重探查，进一步加密测量。2）计划测线布设：应视情况进行布设，总体原则是在保证人员、仪器安全，图像质量的情况下，布线尽可能提高工作效率为目的。3）参数测试：根据仪器操作手册连接测试，根据现场测量条件决定采用何种方法拖放。不同环境对应不同仪器参数，须做好调整。4）外业数据采集：尽量避免人为噪音，保持声源的干净，调查船建议选择主机和螺旋桨噪声较小的木船，船体不宜太轻，以减少船体摆动时的浪响，并将拖鱼安装在船体噪声最小的位置，以船体中段为最佳。船速不宜超过四节，根据分辨率和深度的不同要求选择合适的声波发射频率。现场采集时在外业记录手簿上及时记录周围出现的干扰源。外业中发现异常声图无法解释时应及时进行加密测量。为保证后期资料解译的准确性，在数据采集记录期间，应尽量不再调整参数，保持稳定的起始参数和一致的记录图。5)数据处理：对资料回放逐段解释时，要根据外业手簿来判别。尽量与已有的地质资料来进行判别分析，提高解译的准确度。发现无法解译的声图时应进行再加密。资料整理需有定位仪比对记录、仪器安装图、轨迹图、剖面图、上交清单等。6)技术总结：由于浅地层剖面仪使用机会较少，故技术总结要求尽量详细，把本次工程技术方面的得失、存在的问题及今后如何改进提出自己的建议。18.5.2.6工程应用出于保障施工安全和节省工程开支的目的,在工程中需要预先调查清楚海底的地质特性,利用浅地层剖面仪进行扫海测量目的就是为了查明海底各类型沉积物(砂、粘土、砾石、基岩)的埋深及分布状况,对于影响工程施工的障碍物或者特殊地质构造进行前期调查。因此,通过浅地层剖面和钻探资料进行综合判读,可以对港池内的地质分布状况进行较为详细的了解。实地测量前以稳定船速调试3200XS型浅地层剖面仪的三个主要发射参数：脉冲类型、脉冲功率百分比和发射频率。脉冲类型包含了发射信号的脉冲频率和脉冲宽度两个参数。脉冲频率决定了脉冲的穿透深度,频率越低,-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)则穿透深度越大。而脉冲宽度决定了地层的垂向分辨率,宽度越小,垂向分辨率越高,这两个参数互相限制,其选择主要取决于地层的声波特性和工程需要的探测深度。脉冲功率百分比用于控制发射功率的大小,主要影响浅剖图像上反射信号的强度,选择合适的发射功率有利于直观的对图像进行判读。发射频率主要影响发射信号能够到达的深度和地层的横向分辨率,由于拖鱼横向移动,发射频率越高,则地层的横向分辨率越高,但是信号能到达的深度越小,因为对于单呯发射接收系统,超出发射时间间隔之外的接收信号将不被处理。综合来说,这三个参数主要决定了浅剖图像的横向垂向分辨率、脉冲波束的穿透能力以及成像效果,通过在待测地区反复比较各参数对浅剖瀑布图质量的影响,以确定最佳参数,并在随后的测量过程中尽量保持各发射参数的一致性。结合钻孔资料,浅剖测量结果可以明确指示出海底地层中的淤泥、砂、粘土层和基岩之间的界线,即为钻孔和临近浅剖数据的比对图,两者基本是吻合的;对已知钻孔点的比对完成后,可以进行测线的解译工作,图18-24为汕尾华润电厂海域浅层剖面仪成果与钻探资料对比分析：可以判释图中7m~11米处为淤泥层，11m~14m处为粉砂层,14~17米处为黏土层，其下为岩层。完成各测线的浅剖解释后,通过综合处理各测线的浅剖数据即可获得各类型沉积物的分布。事实上,通过对所有浅剖数据在相同深度上沉积物属性的提取,可以做出不同深度上的沉积物分布图,并显示各层沉积物的厚度。图18-25图18-24部分区域海底多次回波效应明显,如图即为多次回波的成像图,图中清晰地显示了二次回波和三次回波,从图18-25上可以看到,由于测量时为减少尾流噪声,浅剖拖鱼放置在船舷一侧,这些多次回波应该是声波信号在海底和船底之间多次反射的结果。从浅剖探测的原理可知,多次回波的产生需要有较强的波阻抗界面,坚硬的海底和基岩地区会产生强烈的多次波反射,该港池区域内的砂质坚硬海底应该是造成多次回波的主要原因。对于海底多次回波,-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)一方面后期数据处理时可以通过随机软件DISCOVER-Sub-bottom来进行技术处理,另一方面,现场测量时可以实时标注多次回波区域,在该区域通过调节浅剖发射参数来进行二次测量以获取最佳图像效果。图18-26为了对水域进行有效覆盖,造成浅剖测量时的掉头区较多,在掉头区时浅剖的瀑布图会发生明显变化。如图18-26所示,竖线左边是正常测量过程,竖线右侧开始掉头转弯,从左图上看,由于掉头时船速减慢,位于船体侧面的浅剖拖鱼速度变慢,此时浅剖换能器发射的信号横向上密度变大,且部分区域由于同一点的回波发生叠加,导致回波信号明显增强;同时在转弯时的离心力作用下浅剖信号从垂直发射变为斜向发射,信号在地层中的历时增加,会明显增加地层厚度,导致瀑布图发生变形。对该类掉头区的数据应尽量舍弃不用,因施工要求确实需要的数据应考虑转弯区的地层厚度变化。图18-27声波对于含水量比较大而稀软的粘土层具有很强的穿透力和微弱的反射作用。图18-27的记录屏谱上第一条记录是海底表面,它是色很淡的软泥面,下面还有三条界面,一条比一条深,最后是基岩面所在。声波遇到海底面为砂层或基岩、风化壳等硬质地层时难以穿透,反射十分强烈。声波在遇到海底表层为软泥时具有很强的穿透力,它可以十分清晰地记下软泥层中间的砂质夹层声波对这类软泥层的传播速度为1519~1677m/s,与海水中的传播速度1500m/s很接近。软泥层中如夹较多贝壳时,声波穿透受阻却又不成一条明显的反射界面,所以记录纸上就出现一种无界面的黑色团块。经与岩芯对比获知该处泥层中含贝壳片达7-15%。图18-28是厦门马鉴海堤外平行于堤坝的测线。图18-28在海底表面之下一条完整而清晰的界面。界面之上的新淤泥是大堤修建后近年来的最新沉积层。对比了附近的钻孔岩芯之后证实界面之上层与下层岩性明显差别。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1）含水量比下层高5-8%。2）粒度比下层细,尤其是粉砂级和贝壳片含量明显减少；3）硬度比下层软,上层呈稀软半流态软泥,下层比较硬实。18.6施工测量18.6.1护岸施工测量提防护岸工程主要是防止水流和波浪对岸坡基土的冲蚀和淘刷造成的侵蚀、塌岸等现象，以保证堤坡的安全的一种必要措施。护岸在海上人工岛及江河防护方面起着举足轻重的作用。18.6.1.1施工工序抛石护脚按设计要求从护脚到岸坡逐层抛填，多年最低水位线（现状）作为水上水下抛石分界线。施工程序如下：施工测量→抛投试验→水下护岸抛石→水上护岸抛石→坡面平整。抛石护脚施工过程的关键是测量控制，并贯穿整个抛投施工。抛投前，做好有效的测量控制网和抛投试验，为抛投施工提供技术参数，以确保抛投的准确性。抛投施工的原则：先上游后下游，实行分段分层施工；先施工水下护岸抛石，后施工水上护岸抛石。18.6.1.2抛投试验抛石冲距是水下抛石中确保工程质量的一个重要参数。因此需通过试验测出不同断面和不同距点的抛石冲距。抛石分段、分层施工，每层厚度宜大致相等。根据抛石时的水位、流速情况，通过计算和试抛确定抛石船的停泊地点。（1）抛投前，测量抛投区的水深、流速、河床剖面地形等情况，以确定该抛投区的抛石量、抛石冲距等。利用水文测量船测定该抛投河段河流流速推算抛投船的抛石位置。以确保抛投的准确性。为了保证抛投的施工质量，在正式施工前选定位置作为试抛段，以确定抛投点水深、流速与块石粒径大小之间的关系。并根据现场变化情况，决定抛投试验的位置及次数，保证块石的抛投位置符合设计要求。（2）抛石冲距的估算。根据水力学的经验公式：(1)或(2)。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)L--抛石冲距(m)；H--水深(m)；垂线平均流速(m/s)；V0—水流表面流速(m/s)；G—块石重量(㎏)根据不同的块石重量，其冲距以公式（1）推算见下表：HV016141210860.85.374.704.033.362.692.0216.725.885.044.203.362.521.28.067.056.055.044.033.021.49.408.237.055.884.703.531.610.759.408.066.725.374.03（3）块石抛投试验。首先做好抛投前的准备工作，包括河床断面测量、施工机械设备和施工人员的落实、指挥系统的完善等；再根据估算的抛投位置组织抛投，测量员记录号每条船的抛投位置和抛投量，其抛投总量控制实际位置及分布情况，潜水员水下核实；将实际情况和估算情况进行对比，找出偏差的原因，对抛投参数进行修正为了简化流速的量测，拟采用后，即可进入工程抛投工作，同时在抛投过程中及时测量，根据不同的块石重量，其冲距抛石的具体位置，以得到更准确的抛投参数。18.6.1.3水下护岸抛石（1）块石抛投。抛投前根据抛投区实测流速、水深推算出抛投船的抛石位置，抛投船到达现场后，在施工人员的指挥下，停泊在指定的位置，抛石船通过自身的船锚及岸坡锚固进行定位。每条抛石船之间的间隔为3～5m，沿垂直于岸坡排列，抛投时，抛投船利用岸坡及船锚向上下游移动，并及时进行测量。抛投过程中注意抛投的均匀及每层的抛投厚度。抛投时间过长则须对水位、流向及水流速进行实时监控，确保抛石位置的正确。（2）片石、碎石抛投。水下抛石面要求平整，以便后续工序施工。水下抛石面采用二片石、碎石进行整平，其表面平整度：陆上不大于100mm，水下不大于150mm。抛填块石的抛投面与设计断面相差0.5～0.2m时，采用片石或碎石进行抛填，为确保抛投的质量，抛填碎石前做好抛投试验。碎石抛投前，需对已施工抛石段进行加密测量，测量网络按照5×-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)5m进行地形测量（1/500地形图和1/200实测断面）。若出现有些部位高于设计标高时，对小面积高于设计标高时，由潜水员整平；对大面积高于设计标高的部分，由配合装有长臂反铲的驳船，长臂上装有1:2.5坡度的特制平整器，沿岸进行整平，保证抛投的平整度。18.6.1.4竣工测量水下抛石工程结束后，由测量人员对抛石区域及邻近水域进行地形测量，按沿护岸轴线每隔20米划分一个测量断面进行控制，并绘制水下地形图，将抛前抛后的水下地形进行比对，确定抛投结果。分析抛投结果，便于及时调整整条网格抛投计划。18.6.1.5水上护岸抛石水上护岸的抛投采用抛石船靠岸人工抛投，水面以上的护岸抛石面按照设计坡度要求进行人工干砌整平。水下局部护坡的坡面采用人工修整，人工竹竿测量及水下测量相结合进行控制，并尽量安排在最低水位时进行。护岸抛投面根据设计图纸要求抛填、砌石至设计平台。抛投时，注意抛投船只两侧重量平衡。通过以上施工方法可以有效的控制水上水下抛石的位置和表面的平整度。在施工中遇到的抛石位置的精确性在今后的施工中不段改进以求做的更完善。18.6.2跨海大桥施工测量跨海大桥测量控制点具有分布离施工区域远、精度等级高，控制网布置不规则等特点。海上测量会受到施工环境的制约和海洋气候的影响。海上水域宽阔，控制点只能布设在已施工完成的承台上，控制网的线形受到了制约。18.6.2.1平面控制网首级控制网是从国家高级控制点引测，分布在海岸上桥梁两端的桥轴线两侧，均有坚实的基础，点位稳定，是跨海大桥控制的主要依据。因跨海大桥线形较长,又跨越宽阔的海面,为满足海中施工测量控制的需要，故先在海中每隔1.8km左右施工一个优先墩承台，在承台上建稳定的观测墩;观测墩建在桥的同一侧,在不同的曲线时可转入另一侧,便于常规测量观测。海中优先墩承台施工完成后进行全桥首级加密控制点贯通测量，形成海上加密网。布设平面一级加密点时，根据施工经验，前视在200米左右最佳，所以在每隔400米左右的承台上加密一个控制点。海中两首级加密控制点的距离小于1.8km，其间需加密,-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4个左右一级控制点。根据控制网边长短、点数少、网形狭长的特点，一级加密点可布设为三边网形和导线形。平面控制点加密均采用GPS按规范要求进行施测，因在海上测量，水面宽阔，可能存在多路径的影响，测量时应延长测量时间，提高测量精度。外业观测除基准站外，另外用3台以上双频接收机，台架在海中优先墩承台的首级加密控制点上，另一台架在待求点，最好是待求点在3个已知点中间，以保证整网的点位精度均匀，同时起算点一般应均匀地分布在网的周围，要避免所有的起算点分布在网中同一侧的情况。平面控制点加密后，可根据施工的需要再进行控制点的加密，这类控制点可从已经加密的点上用全站仪按支导线测量的规范要求进行加密。18.6.2.2高程控制网在跨海大桥高程测量中，既可利用已经成熟的GPS高程拟合技术，也可以利用跨河三角高程对象观测，以期达到施工精度要求。以杭州湾大桥为例，由于大桥于海中长度较长，如果可以只利用南北岸侧的高程点推求GPS拟合高程，作为海中承台施工的高程控制，将会加快海中施工的进度。在大桥桥位区内，利用南北岸的高程点与GPS大地高，用多项式曲面拟合或过度曲面拟合法，求得的海中GPS拟合高程，经后期复核，点位高程误差在允许范围之内。但是，拟合高程有一定的系统误差，在附合高程线路中形成一定的累计，致使线路中段的高程精度较差。因此，可以采用部分跨度三角高程测量，部分跨度拟合高程法，这样既避免了系统误差的累积，又能满足施工进度对贯通高程的需要。首级高程加密控制网可采用EDM三角高程测量,因测量距离较长,测量时采用两台同精度的全站仪（测量机器人如徕卡TCA2003）同时进行对向多测回观测，并在第一次观测完成后两站间交换仪器进行再次观测，以消除因仪器系统误差所造成的影响，需对影响测量误差的地球曲率和大气折光等进行改正,且必须取得足够的有效观测数据。由于海面的观测条件恶劣，施工初期进行二等跨海水准测量极其困难。在已经完成全线水准联测的情况下，可以根据不同时期施工部位对高程精度要求的不同，分阶段进行高程控制和高程贯通测量。这样既满足施工对高程的要求，又节省了大量的投入。因此，针对大桥施工进度的实际情况可将海中高程控制和高程贯通分为五个阶段来完成：1)在使用桩船打入管桩阶段，用RTK进行高程控制。2)优先工程墩的承台施工阶段，承台高程使用GPS拟合高程。3)-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)全桥的优先墩的承台完工后，为不影响施工进度可用三角高程法配合GPS拟合高程进行高程贯通测量。1)用三角高程法进行三等水准精度的高程贯通测量，墩身、非优先墩的施工高程宜采用优先墩高程来控制。2)上部结构施工使用二等水准高程贯通测量来控制。18.6.2.3沉桩定位18.6.2.3.1沉桩定位系统GPS沉桩定位系统利用安置在船体上的三台GPS接收机，测定打桩船的实时位置和实时船体姿态，用安置在船体的激光测距仪测定桩位相对于船体的位置，通过坐标转换可以确定桩体的大桥独立施工坐标系下的三维实时位置和倾斜度，如图18-29。图18-29海上钢管桩沉桩定位测量采用GPS-RTK测量定位系统，打桩船上定位系统的选取应与基准站采用的仪器相互兼容。为保证打桩船沉桩定位的正确性，在投入使用前需要对GPS测量定位系统进行检验校核。包括：打桩船上各测量仪器间的参数校核和龙口桩位中心坐标校核。校核时，打桩船宜在码头附件，且选择在风平浪静的海况条件下进行。钢管桩沉桩定位主要有以下步骤：1)“海上打桩GPS定位系统”，根据接收到的GPS信号及预先输入的单桩平面扭角及平面坐标，计算出打桩船姿态及钢管桩空间位置的数据，并将图形显示于计算机的显示屏上。2)通过观察操纵室控制台上的倾斜度仪调整桩架倾斜度，将桩粗略调整至设计斜率。3)根据显示的打桩船姿态及桩空间位置的图形和数据，-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)通过锚机的运转精确调整船体位置，再次调整桩架的倾角，使桩到达设计位置。1)复核接收的信号、输入定位系统的源数据、桩架倾斜度仪是否正确。2)为保证沉桩定位的正确性，各墩首根桩都需进行常规测量比测。包括：平面扭角测量；倾斜测量；平面坐标测量。将常规测量方法得出的数据与打桩船安装的定位系统显示的坐标、倾斜、扭角进行对比，达到校核的目的。18.6.2.3.2定位比测GPS-RTK测量受到很多外界条件的影响,如高大的建筑物、大面积的水域、强电磁波、RTK作业半径等,都将给测量结果带来严重影响。影响海上沉桩定位的主要因素是,打桩船在不同位置时,高大的桩架对卫星信号的影响和宽阔的海面产生的多路径影响等。所以,每个墩的首根钢管桩定位,必须进行比测。钢管桩的定位比测有以下两种方法。一是在船上直接布置2个测量点,测量点与船上各控制点间组成一定的几何关系,通过几何关系计算出所布置点的坐标。用GPS-RTK检查所布点的坐标是否正确,并计算出桩的平面扭角,并与定位系统内坐标和平面扭角进行比较,注意需多次观测,且RTK测量前必须将GPS在已知控制点上以RTK进行检校。这种方法的缺陷是不能校核桩的倾斜度。二是用常规的测量仪器进行测量,这种方法的前提条件是在所打桩的附近有稳定的测量平台,在平台上用GPS静态测量布设控制点,在船上平行于船轴线的船边处设两个测量点,并加工一个跟桩身倾斜度一样的三角尺。其检验方法有以下3种。①平面扭角测量。若在沉桩附近有施工好的承台或临时海上平台,用GPS静态测量分别在其上布设两个相互通视的控制点A1、A2,并在打桩船上事先布设两点B1、B2与船主轴线平行,测量定位系统定位结束后,在A1点上架设全站仪,后视A2点,测出打桩船上两点B1、B2的坐标,并计算出此两点连线的方位角,推算钢管桩的平面扭角,与设计值比较,以此对测量定位系统测定的平面扭角进行校核。②倾斜度测量。利用全站仪无棱镜测距方法，测得桩位上下两点坐标，知两点高差及平距，即可求出倾斜度。也可利用将三角尺的斜边靠在钢管桩的侧壁上,此时三角尺的直角边理论上应处于铅垂状态,利用全站仪检查三角尺的直角边的垂直度,根据其偏移铅垂线的幅度及方向来推算钢管桩实际倾斜度。③平面坐标测量。定好钢管桩任意一切面的中心与全站仪的连线,在此连线的钢管桩外壁上指挥放好棱镜,根据所测距离S,结合棱镜中心至背面厚度d、-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)钢管桩的半径R计算出全站仪至此切面中心的距离,再根据水平方位角A1推算出钢管桩中心位置的坐标。18.6.2.4承台测量承台施工测量主要包括：承台钢套箱定位和安装测量；承台钢套箱的检查(套箱标高、纵横轴线、倾斜度)；承台竣工测量。(1)钢套箱限位点放样：承台钢套箱安装定位是将钢套箱承重梁直接安装在钢管桩顶，施工放样前量取承重梁底桁井字架的外边缘尺寸。将工程坐标转换为桥轴线与墩轴线的施工坐标,方便在钢管桩壁上放点,即测设X和Y的坐标即可。(2)承台钢套箱底板开孔测量：将所测钢管桩顶面中心坐标并按所测得桩的倾斜度、平面扭角推算出钢套箱底板处钢管桩截面椭圆的长半轴和短半轴,用CAD绘制成图。开孔时首先放出套箱底中心纵横轴线,然后根据图纸放出开孔线,为了钢套箱能顺利下放,开孔尺寸均放大15cm。(3)承台钢套箱安装与检查：虽然在钢管桩上焊接了限位牛腿,但为了确保钢套箱安装准确无误,钢套箱下放到位后,应采用GPS-RTK或全站仪测量对钢套箱中心点坐标和垂直度进行检查,检查合格后方可焊接加固承台钢套箱。(4)承台竣工测量：承台竣工测量时先用施工独立坐标系放出承台的纵、横向轴线,再测出承台边缘轴线位置的施工坐标,通过承台边缘的施工独立坐标实测值可知承台轴线偏位值。18.6.2.5墩身测量墩身施工放样采用常规的测量方法进行放样，放样时主要考虑:(1)海中承台晃动影响,应选择好测量时间和适当的前后距;(2)做好测量标记;(3)检查放样精度。（1）模板的检校：高度较大墩身是采用分节现浇的,每一节墩身均需要对模板进行测量检校。墩身的位置和垂直度的控制关键在于首节墩身,在安装首节墩身的第一节模板时就要进行严格调整。检查顶口和底口模板的位置是否正确,检查模板的垂直度,保证顶口水平。检校中间各节墩身模板时,只需检查模板垂直度,不符合要求时对模板顶口的纵横轴线进行调整即可。当支座垫石和最后一节墩身同时浇注时,在调好墩身模板后,等模板全部加固完成时,再次检查墩身模板,然后在模板上放出支座垫石的纵横轴线。在标高的放样时,首先将承台上水准点用倒挂钢尺的方法引到墩身顶面。钢尺在使用时必须进行现场的温度改正和尺长改正。（2）竣工测量：将承台上的水准点引到墩身顶混凝土面上,-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)即可测墩顶和支座垫石的高。由于墩身高度较大,所以必须在每隔一个墩的左右幅承台外侧边各布置一个观测点,这样仪器架在其中一幅的观测点就可以测量另一幅的墩身。墩身和支座垫石验收时,先用钢尺分出墩身和支座垫石的中心线,然后用全站仪直接测中心线的施工坐标,即得出墩身和垫石纵横轴线的偏位,并用红油漆将点标好。18.7变形观测码头等水工建筑物，在建设及运营过程中通常会发生位移和沉降，对工程的安全及正常使用造成不利的影响。因此，十分必要进行监测，通过监测工作及时发现问题，提供变形观测数据，是保证工程规划设计、施工、运行和船舶安全航行的必要措施。变形测量可分为四个等级，测量点可分为基准点、监测点和变形观测点，变形观测点相对于最近基准点的观测精度和适用范围应符合下表规定：等级点位中误差（mm）高程中误差（mm）适用范围一等±1.5±0.5对变形特别敏感的水工建筑物二等±3.0±1.0对变形比较敏感的水工建筑物三等±6.0±2.0一般性水工建筑物和岸坡四等±12.0±4.0对观测精度要求比较低的水工建筑物和岸坡监测网的精度应符合下表规定：等级相邻基准点或工作基点相对点位中误差（mm）相邻基准点或工作基点高差中误差（mm）两次观测基准点或工作基点的坐标互差（mm）两次观测相邻基准点或工作基点高差互差（mm）一等±1.5±0.5±3.0±0.4二等±3.0±1.0±6.0±0.8三等±6.0±2.0±12.0±2.0四等±12.0±4.0±24.0±4.0注：表中n为测段或闭合环测站数在确定监测等级后，变形测量应根据各工程需要和特点，进行现场踏勘充分了解工程情况，收集和利用已有的测绘成果，制定测量技术方案，方案应充分考虑现有的设备精度、监测效率、制定详细的实施细则。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)18.7.1沉降变形监测18.7.1.1基准网布置水准基准点是整个监测工程的最基本的控制点。水准基准点布设可结合水平监测网点布设与选埋、埋设位置须考虑稳定可靠、作业方便，并以2-3个一组为构点方式。应在变形影响范围以外且便于长期保存的位置，无机动车辆往来，较隐蔽的地方。点的埋设深度应在1m左右。水准基准点、工作基点测量、沉降观测点测量，按相应等级水准要求观测。高程监测网的主要技术要求等级每测站高差中误差往返观测较差或环闭合差一等±0.15±0.3二等±0.3±0.6三等±0.7±1.4四等±1.5±3.018.7.1.2沉降点布设沉降点应选择在能反映变形体变形特征又便于监测的位置，并尽量结合水平位移监测点布设。如码头承台各部分的转折角、墩式结构的四角、不同基础或地基交界处、码头接岸处、吊装机台等。码头沉降点布设间距一般控制在20~30米以内。18.7.1.3基准网及沉降点测量沉降观测的遵循：“五定”原则，所谓“五定”即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、程序和方法要固定。18.7.1.4需注意的问题1）测量仪器必须经过计量检测机构检定，并在有效期内使用。水准尺必须进行尺长测定，求出尺长改正数。2）测量必须严格按规范要求进行，二等以上水准测量尤其重要。如仪器避免阳光直射，风力，温度，作业时间段等。3）每次测量前必须进行测量仪器i角检定校准，i角控制在相应等级水准测量要求之内。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)18.7.2水平位移变形监测18.7.2.1监测方法的选择水平位移监测相对于沉降监测更为复杂，监测方法主要有：视准线法、支距法、引张线法、前方交会法、极坐标法、小角法、GPS测量等。一、二等监测必须设置强制对中装置，对拟采用的监测方法及情况作精度估算，选择哪种或几种监测方法应根据要求及具体情况确定。在满足精度的情况下，尽可能采用简单方法以提高作业效率。1）视准线法在码头的变形影响范围以外码头两侧，设置两个强制对中观测基点，构成一条视准线，码头水平位移监测点布设在视准线上。定期观测这些点偏离方向线的距离,算出各点在不同时期测得的偏离值之差,即得其水平位移值。视准线法具有对现场场地要求不高,作业方便、灵活的优点,但其受外界气象条件影响大,大气折光的影响使其观测条件受很大限制,观测精度降低。此方法适合对码头的长期变形进行监测。2）支距法、引张线法在码头的后方设一条基线，基线的端点设置基点,视情况可将基线的两端延伸并距码头一定距离的地方另设两点,作为以后检查基点。由位移观测点向基线引垂线,在垂足设观测点,定期测量位移测点与对应观测点之间的距离，支距采用钢尺测定码头位移值。当采用测距仪测定位移值时，观测点均宜采用强制对中。此方法具有对现场场地要求不高,作业方便、灵活的优点。观测精度主要取决于测距精度,需配备高精度的测距仪，仪器与监测点需要强制对中。3）前方交会法采用传统的前方交会进行位移观测是常用方法，该方法具有对现场场地要求不高、作业方便、灵活的优点。但对于位移观测点应与基点构成较好的图形十分重要，观测精度主要取决于测角精度需配备高精度经纬仪，仪器与监测点需要强制对中，前方交会不适合时时作业，外界对其观测条件影响较大。当采用前方交会法观测时，其交会角宜在60°-120°之间，交会方向不宜小于3个。4）极坐标法、小角法-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)测站点即工作基点，在每次观测中均要通过后方控制点来测定其点位，忽略已知点和已知方向误差。此方法是较为常用的观测方法，具有对场地要求不高、作业方便、灵活的优点，观测精度主要取决于测角、测距精度，需配备高精度的仪器仪器与监测点需要强制对中。5)GPS测量随着GPS系统的不断完善,软件性能不断改进,目前,越来越多用于精密工程测量和工程变形监测。数据采集分基准点和监测点两部分，为提高监测的精度与可靠性，监测基准点宜选2-3个，点位稳定且满足观测条件。尽量使基准点距监测点300m以上且分布在码头两侧监测点要能反映码头的形变，并能满足观测条件。GPS测量精度高,受天气影响小,可全天候作业,不受码头离岸距离的远近影响,可对码头进行三维监测。18.7.2.2温度对平面位移观测的影响在监测工作中，钢筋混凝土构件由于温度变化产生的热胀冷缩现象且变化较不均匀，这种自然变形有时掩盖了真实的变形情况。因此，在变形数据计算分析过程中需根据具体情况进行膨胀误差改正，使变形数据真实体现由于施工原因造成的平面位移情况，从而保证施工的顺利进行。误差改正方法步骤：1）测定测距时的空气温度t及气压p，测定承台钢筋混凝土构件上部、下部温度，并取其平均值（T）。2）对仪器所测距离进行气象、加常数、乘常数、周期误差改正计算，求得工作基点到监测基点的实际距离S。3）计算温度为T，长度为L的钢筋混凝土构件与标准气温20°C状态下的构件长度之差L，L=L*(T-20)*1.5*10-5,则距离改正后为S’=S-L。附录A附录A1:施工测量中几个实用的计算程序杨杰黄晓平黎科-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)1.任意坐标系下曲线放样程序主程序[QXFY]N″AZ(+):AY(-)=″:R″R=″:S″LS=″:T″T=″:M″L=″K″L(ZH)=″:P″X(ZH)=″:Q″Y(ZH)=″:Z″FWJ=″LbI0:｛FH｝:A=AbsNF″XP=″:H″YP=″:Prog″S″C=W-KProg″HH″LbI1G=-IsinV：C=C+GProg″HH″Abs(IsinV)>0.002=>Goto1:⊿L″LICHEN″=L+K◢J<180=>I″DY″=I◢≠＞I″DZ″=-I◢⊿Goto0子程序[HH]L=C:L≤S=>Prog″H″:B=90L2÷（RSπ）：Goto2≠＞L≤M-S=>Prog″Y″B=（180L-90S）÷（Rπ）：Goto2≠＞L=M-L：Prog″H″D=√（X2+Y2）J=180+A-tan-1(Y÷X)X=T+TcosA+DcosJ：Y=TsinA+DsinJB=A-90L2÷(RSπ)L=M-L:Goto2:LbI2N＞0=＞Y=-Y:B=-B:⊿B＜0=>B=B+360：⊿I=0：J=0：PoL(W-K-X，E-Y)J＜0=>J=J+360：⊿U=Abs(J-B):U＞180=>U=360-U：⊿V=U-90[H]-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)X=L-L∧5÷（40R2S2）Y=L∧3÷（6RS）-L∧7÷（336R∧3S∧3）[Y]O=180（L-S）÷（Rπ）+180S÷（2Rπ）X=RsinO+S÷2-S∧3÷（240R2）Y=R（1-cosO）+S2÷（24R）[S]W=K-PcosZ-QsinZ+FcosZ+HsinZE=PsinZ-QcosZ-FsinZ+HcosZ说明：本程序用于计算带缓和曲线的曲线上任意测点坐标离线路中线的距离和该点的里程，计算范围自ZH至HZ，最后步长精度控制在2mm内，坐标系采用原坐标系统，不需要进行坐标转换。CASIOfx-4800P计算器适用,特点是放样方便，计算速度快。N″AZ(+):AY(-)=″左/右偏角，左偏时偏角输“+”，右偏时偏角输“-”；R″R=″曲线半径；S″LS=″缓和曲线长；T″T=″切线长；M″L=″曲线总长；K″L（ZH）=″直缓点ZH里程，P″X（ZH）=″、Q″Y（ZH）=″直缓点（ZH）坐标；Z″FWJ=″为ZH段直线起始方位角；F″XP=″、H″YP=″测点坐标；L″LICHEN″输出测点里程；I″DY″=I输出在线路右边测点距线路中线的距离；I″DZ″=-I输出在线路左边测点距线路中线的距离。2.任意坐标系下曲线正算程序主程序[QXZS]N″AZ(+):AY(-)=″:R″R=″:S″LS=″:T″T=″:M″L=″K″L(ZH)=″:G″X(ZH)=″:H″Y(ZH)=″:I″FWJ=″LbI3:｛Z｝Z″LICHEN=″:Z-K:A=AbsNL≤S=>Prog″H″:B=90L2÷（RSπ）：Goto2≠＞L≤M-S=>Prog″Y″B=（180L-90S）÷（Rπ）：Goto2≠＞L=M=>X=T+TcosA:Y=TsinA:B=A:Goto2≠＞L=M-L：Prog″H″D=√（X2+Y2）J=180+A-tan-1(Y÷X)X=T+TcosA+DcosJ：Y=TsinA+DsinJ-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)B=A-90L2÷(RSπ)L=M-L:Goto2:LbI2N＞0=＞Y=-Y:B=-B:⊿B=I+BV″X″=G+XcosI-YsinI◢W″Y″=H+XsinI+YcosI◢B＜0=>B=B+360：⊿B″QIEXIANFWJ″=B◢Goto3子程序[H]X=L-L∧5÷（40R2S2）Y=L∧3÷（6RS）-L∧7÷（336R∧3S∧3）[Y]O=180（L-S）÷（Rπ）+180S÷（2Rπ）X=RsinO+S÷2-S∧3÷（240R2）Y=R（1-cosO）+S2÷（24R）说明:N″AZ(+):AY(-)=″左/右偏角，左偏时偏角输“+”，右偏时偏角输“-”；R″R=″曲线半径；S″LS=″缓和曲线长；T″T=″切线长；M″L=″曲线总长；K″L（ZH）=″直缓点ZH里程;G″X(ZH)=″:H″Y(ZH)=″直缓点（ZH）坐标；I″FWJ=″为ZH段直线起始方位角；Z″LICHEN=″输入所求坐标的里程；V″X″、W″Y″输出相应里程线路中线的坐标；B″QIEXIANFWJ″输出线路中线坐标点的切线方位角。3.坐标系旋转平移程序A″XJ1=″:B″YJ1=″:C″XX1=″:D″YX1=″E″XJ2=″:F″YJ2=″:G″XX2=″:H″YX2=″J=0:POL(G-C,H-D):K=J：POL(E-A,F-B):L=J:Q=K-LM=C-A*COSQ+B*SINQ：N=D-B*COSQ-A*SINQLBI1:{IJ}：I″XP=″:J″YP=″X=M+I*COSQ-J*SINQ▲:Y=N+I*SINQ+JCOSQ▲：GOTO1说明：换算前需先输入两个新坐标和对应的旧坐标。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)附录A2:Excel数据与CAD图形转换龚武雄一．Excel与CAD的关系Excel是一个可进行大量数据运算，文本编辑，表格制作的软件。其在数据运算及编辑当中具有强大、简易、快速的功能，尤其在运用到测量工作中极其方便。有如齐全的数学和其他函数，相对引用和绝对引用，单元格的内置公式及单元格相互独立和相互引用的关系，数据的筛选，宏编辑，还有其为用户提供了二次开发的功能。所谓二次开发就是在原Excel的程序基础上让用户开发出原Excel所不具备的程序为自己服务，如函数的自定义，VB宏编辑。而CAD是将数据转换为图形的图形绘制软件，但是CAD里的命令都是单个单个的执行的，这样在绘制大量而又重复的图形当中比较麻烦，所以我们假如在Excel中先把所要转换的数据按照CAD里的格式批量编辑好然后在复制粘贴到CAD里，一次就可运行完所有的数据。其实CAD也有自己的二次开发如CASS6.0等软件。测量中常用的坐标绘图假如你测了如下5个数据，如何一次性地输入到CAD里并给每个数据点进行一次性编号。点号XY1892.84657.122894.98681.513876.76694.964862.69669.955872.11655.36先运用CONCATENATE把XY合并到一项里,如下点号XY合并后1892.84657.12892.84，657.122894.98681.51894.98，681.513876.76694.96876.76，694.964862.69669.95862.69，669.955872.11655.36872.11，655.36-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)然后在全选合并后那列复制，在CAD里使用POINT命令，粘贴所有的数据就出来了。由于数据点多了后就分不清点的顺序，所以就得给所有得点编号。先制作格式如下：命令位置大小旋转角度编号TEXT892.84,657.1223601TEXT894.98,681.5123602TEXT876.76,694.9623603TEXT862.69,669.9523604TEXT872.11,655.3623605由于每个命令要结束后才能运行下个命令，所以要在每行之间插入一行空格来结束单个命令。插入空格可用宏编制一个程序来执行。程序1：SubCommandButton1_Click()DimaAsLongDimbAsLongDimcAsLonga=1b=1DoWhilea<200Sheet1.Cells(b,1).Value=Sheet2.Cells(a,1).Valuec=1DoWhilec<50Sheet1.Cells(b,c).Value=Sheet2.Cells(a,c).Valuec=c+1Ifc>50ThenExitDoEndIfLoopb=b+2a=a+1Ifa>200ThenExitDoEndIfLoopEndSub执行上程序后就会在每一行的下面出现空行，然后全选命令列后所有的内容复制粘贴到CAD里就行了。就会出现如图：-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)4、上面的方法同样适用于CAD里其他图形的绘制，这样就可快速的完成大量重复的工作。宏编辑与自定义函数Excel的宏是以VB语言为基础，以Excel为载体和结果输出窗口，并能导入和导出程序的程序。宏的功能强大，可以按照个人思维编辑下完成大量测量数据处理及运算的复杂任务。宏的组成宏是由控件及过程代码所组成的。控件就相当于电视机的遥控器，是面向用户的控制窗口，然而过程代码是内置在控件里面的过程程序。这样在控件的命令下就会执行你所编的过程。左图为控件样式。写过程的语法以程序1来解释，每个程序就是过程所以首先运用SUB或FUNCTIONG来组织过程，然后在过程里面运用循环、顺序、选择等结构语句来编辑执行先后顺序的语言。SubCommandButton1_Click()调用过程DimaAsLong声名变量-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)DimbAsLong声名变量DimcAsLong声名变量a=1变量赋值b=1变量赋值DoWhilea<200列循环条件Sheet1.Cells(b,1).Value=Sheet2.Cells(a,1).Value工作表1和工作表2单元格列的关系c=1变量赋值DoWhilec<50行循环条件Sheet1.Cells(b,c).Value=Sheet2.Cells(a,c).Value工作表1和工作表2单元格行的关系c=c+1变量递加Ifc>50Then行否则条件ExitDo是就退出循环EndIf结速IF过程Loop行循环b=b+2变量递加a=a+1变量递加Ifa>200Then列否则条件ExitDo是就退出循环EndIf结速IF过程Loop列循环EndSub整个过程结束其实过程，语句，函数的运用在ExcelVB帮助里都说明了，并且告诉怎么用的格式。函数的自定义Excel内置的函数已经很齐全，但是象我们测量上通过坐标用的方位角计算，距离计算它是不具备的，所以可通过自己的定义来做个函数。如方位角函数的定义：现在模块里编制程序PublicFunctionangle(x,y,xo,yo)AsString声明angle函数变量dx=x-xody=y-yoPi=3.14159265358979DimsAsStringDimjAsStrings=Sqr(dx*dx+dy*dy)Ifdx=0ThenIfdx>0Thenj=90Elsej=270EndIfElsej=(Atn(dy/dx))*(180/Pi)EndIf-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)Ifdx<0Thenj=j+180ElseIfdy<0Thenj=j+360Elsej=jEndIfEndIfIfj>360Thenangle=j-360Elseangle=jEndIfEndFunction如距离函数的定义：现在模块里编制程序PublicFunctiondistance(x,y,xo,yo)AsString声明distance函数变量dx=x-xody=y-yodistance=Sqr(dx*dx+dy*dy)EndFunction编辑并调试后，在函数的自定义里面可找到这两个函数。-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)附录A3:ExcelVBA线路正算程序在实际测量过程当中，经常会遇到大量的内业计算工作，诸如桩基的复核，中线的确定等。如果使用计算器程序则显得过于繁琐，故此编写了以EXCELVBA为基础的程序。下面以南钦铁路南宁标段的平曲线为例，取前四个交点为起算数据，已知平曲线各要素如下表所示：点号JD_XJD_YL_ZHRS_HTS_AX_ZHY_ZHFWJ转角α(右正）L_HZX_HZY_HZZD127419.76991624.382　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　JD227412.12492213.018494.64645004094.04188.06627413.34592118.98690.74409585591531.88523896　　　682.712　　　　27407.8192306.959　　JD327309.42794449.3151464.7378001801362.5891793.83727371.93593088.16192.6293348154714115.5825319　　　3258.574　　　　26108.70693805.174　　JD424360.80892867.4934374.7612200390867.3431693.50825125.11693277.515208.211866710688-33.94795226　　　6068.269　　　　23497.80892954.181　　JD522993.19493004.8696257.3534000200318.07635.66623309.67192973.079174.2639144507466.240458047　　　6893.019　　　　22675.13693002.069　　JD620256.79992980.789661.4585500340502.8991004.89220759.67992985.207180.504372497763-6.926449922　　　10666.35　　　　19757.05693037.03　　JD719027.01793119.20210879.4785500280521.5211041.74619545.26593060.869173.5779225756597.935422387　　　11921.224　　　　18505.67893105.429　　JD815464.16493025.07514108.1895500280855.6091703.07816319.47593047.671181.51334496241414.82478774　　　15811.267　　　　14643.10692784.388　　JD910615.79491603.80919608.0847000200399.968799.5510999.61191716.322196.3381327043664.907380256　　　20407.634　　　　10243.00991458.875　　JD109215.70491059.4720944.5726000320565.2781129.2389742.56491264.307201.245512960422-7.727653863　　　22073.81　　　　8666.08690927.337　　JD1115927.75890269.0224048.2915500　841.8691676.9126746.30590465.805193.517859097864　-189- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)由于VBA函数每次只能返回一个值，下面以正算程序中计算X坐标的代码为例。已知线路里程L及偏距S，首先判断L位于哪个曲线段内，再判断点位于此曲线段的哪一段曲线（直线）中，然后进行迭代计算，直至达到要求的精度位置。PublicFunctionZBZShX(L,S)AsStringIfL>0Then"jd2L0=494.646x0=27413.345y0=92118.986fw=90.7440958559153r=4500ls_h=40ls_a=188.066W=1EndIfIfL>700ThenL0=1464.737x0=27371.935y0=93088.161fw=92.6293348154714r=800ls_h=180ls_a=1793.837W=1EndIfIfL>3300Then"jd4L0=4374.761x0=25125.116y0=93277.515fw=208.211866710688r=2200ls_h=390ls_a=1693.508W=-1EndIfIfL<=L0Then"位于直线段上fw=fw+180a=Atn(Abs(S)/(L0-L))a=a*180/3.1415926"A=zxdA(L0-L,Abs(S),L0,0)+180IfS<0Thena=fw+aElse-222- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)a=fw-aEndIfd=Sqr((L-L0)^2+S^2)ZBZShX=x0+d*Cos(a*3.1415926/180)EndIfIfL>=L0-0.0000001AndL<=L0+ls_hThen"位于第一缓和曲线上k=Abs(L-L0)b1=k^3/(6*r*ls_h)-k^7/(336*r^3*ls_h^3)+k^11/(42240*r^5*ls_h^5)a1=k-k^5/(40*r^2*ls_h^2)+k^9/(3456*r^4*ls_h^4)Z=Sqr(a1*a1+b1*b1)z4=W*Abs(Atn(b1/a1)*180/3.14159265358979)O=x0+Z*Cos((fw+z4+360)*3.14159265358979/180)p=y0+Z*Sin((fw+z4+360)*3.14159265358979/180)z5=fw+3*z4"三倍的转角等于圆心角Ifz5<90Thenz5=z5+180EndIfIfz5>270Thenz5=z5-180EndIfZBZShX=Round(O+S*Cos((z5+90)*3.14159265358979/180),3)EndIfIfL>=L0+ls_hAndL<=L0+ls_a-ls_hThen"位于圆曲线上d=L-L0-ls_h"元曲线部分长度O=d*180/r/3.1415926+180*ls_h/2/r/3.1415926"缓和曲线和圆曲线部分圆心角p=ls_h^2/24/rq=ls_h/2-ls_h^3/240/r^2x_q=r*Sin(O*3.1415926/180)+q"偏距y_q=r*(1-Cos(O*3.1415926/180))+pz5=fw+W*OIfz5<90Thenz5=z5+180EndIfIfz5>270Thenz5=z5-180EndIfzbzs=x0+x_q*Cos(fw*3.1415926/180)-W*y_q*Sin(fw*3.1415926/180)ZBZShX=Round(zbzs+S*Cos((z5+90)*3.14159265358979/180),3)EndIf-222- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)IfL>=L0+ls_a-ls_hAndL<=L0+ls_a+0.001Then"位于第二缓和曲线上IfL>0Then"jd2L1=682.712x0=27407.81y0=92306.959fw=92.6293348154714EndIfIfL>700Then"jd3L1=3258.574x0=26108.706y0=93805.174fw=208.211866710688EndIfIfL>3300Then"jd4L1=6068.269x0=23497.808y0=92954.181fw=174.263914450746EndIfk=Abs(L-L1)b1=k^3/(6*r*ls_h)-k^7/(336*r^3*ls_h^3)+k^11/(42240*r^5*ls_h^5)a1=k-k^5/(40*r^2*ls_h^2)+k^9/(3456*r^4*ls_h^4)Z=Sqr(a1*a1+b1*b1)z4=-W*Abs(Atn(b1/a1)*180/3.14159265358979)O=x0+Z*Cos((fw+z4+180)*3.14159265358979/180)p=y0+Z*Sin((fw+z4+180)*3.14159265358979/180)z5=fw+3*z4"三倍的转角等于圆心角Ifz5<90Thenz5=z5+180EndIfIfz5>270Thenz5=z5-180EndIfZBZShX=Round(O+S*Cos((z5+90)*3.14159265358979/180),3)EndIfIfL>L0+ls_aThen"位于第二直线上IfL>0Then"jd2L1=682.712-222- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)x0=27407.81y0=92306.959fw=92.6293348154714EndIfIfL>700Then"jd3L1=3258.574x0=26108.706y0=93805.174fw=208.211866710688EndIfIfL>3300Then"jd4L1=6068.269x0=23497.808y0=92954.181fw=174.263914450746EndIfa=Atn(Abs(S)/(L-L1))a=a*180/3.1415926IfS<0Thena=fw-aElsea=fw+aEndIfd=Sqr((L-L1)^2+S^2)ZBZShX=x0+d*Cos(a*3.1415926/180)EndIfEndFunction附录A4:ExcelVBA线路反算程序依旧以南钦铁路平面曲线要素为例-222- 中铁港航局集团测绘中心施工测量技术汇编(内部资料)，在正算程序已经调试成功的基础上编制反算程序。里程反算的主要思路为：1）首先假定一个初始里程L0作为起算数据（正算中为L0=4400）2）计算所求点分别与（L0，0）和（L0+0.002，0）点的直线距离D0与D1，然后每步1米的幅度迭代计算。理论上在遇到L真之前D0>D1，如果D1>D0则说明迭代到此步时已接近真值。3）D1>D0则后退1/4步，若依然再后退1/6步，迭代300次4）若后退1/4步后D0>D1，则再前进1/5步，若依然再前进1/7步，直至D1>D0，然后跳至3。5）反算偏距只需要调用已计算出的L0值，代入正算程序后判断点与线路的左右关系即可。6）代码如下：PublicFunctionZBFSL(X,Y)AsStringi=1l0=4400line0:x0=ZBZShX(l0,0)y0=ZBZShy(l0,0)x1=ZBZShX(l0+0.002,0)y1=ZBZShy(l0+0.002,0)d0=Sqr((x0-X)^2+(y0-Y)^2)d1=Sqr((x1-X)^2+(y1-Y)^2)Ifd0>d1Thenl0=l0+1/(2*i+1)GoToline0EndIfIfi<300ThenIfd0