修建鐵路特大橋的控制測(cè)量方案設(shè)計(jì)

修建鐵路特大橋的控制測(cè)量方案設(shè)計(jì)1前言xx線既有504Kxx特大橋由于受到大洪水沖擊而變成一座危橋，嚴(yán)重影響行車安全。鐵道部決定建新橋取代舊橋。新橋橋位選在既有橋下游側(cè)。江南岸新橋橋臺(tái)距既有橋大約為75M，江北岸橋臺(tái)距既有橋大約100M。橋跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為13*32M預(yù)應(yīng)力砼梁+6*64M下承式鋼桁梁＋5*32M預(yù)應(yīng)力砼梁，橋全長(zhǎng)990.25M。在新橋修建過(guò)程中從基礎(chǔ)到上部每一步都需時(shí)刻跟蹤測(cè)量，測(cè)量工作概括起來(lái)有：橋軸線長(zhǎng)度測(cè)量、施工控制測(cè)量、墩臺(tái)中心的定位、墩臺(tái)細(xì)部放樣以及梁部放樣等。控制測(cè)量的作用在于控制全局，保證各墩臺(tái)軸線之間的相互位置具有必要的精度，以便能順利地架設(shè)橋跨；從技術(shù)上而言，它的作用在于控制測(cè)量誤差的傳遞和積累。下面針對(duì)該橋的施工控制測(cè)量進(jìn)行詳細(xì)論述。2高程控制測(cè)量高程控制測(cè)量是在河流兩岸建立若干個(gè)統(tǒng)一高程系統(tǒng)的水準(zhǔn)點(diǎn)，作為施工放樣的高程依據(jù)。本橋設(shè)計(jì)給定兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，分別位于既有橋南北兩岸的兩個(gè)橋臺(tái)上，經(jīng)復(fù)測(cè)核實(shí)同設(shè)計(jì)標(biāo)高一致。只要分別從這兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)向兩岸適當(dāng)位置引測(cè)兩個(gè)施工水準(zhǔn)點(diǎn)。即可滿足施工需要。水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)采用三等水準(zhǔn)測(cè)量，閉合差限值12。當(dāng)實(shí)際的高程閉合差在容許值以內(nèi)時(shí)，可把閉合差分配到各測(cè)段的高差上。經(jīng)過(guò)平差計(jì)算的施工水準(zhǔn)點(diǎn)，用于鋼圍堰下沉標(biāo)高、鉆孔樁鋼護(hù)筒頂面標(biāo)高、墩臺(tái)基礎(chǔ)底面標(biāo)高、承臺(tái)頂面標(biāo)高、下部墩身標(biāo)高等各項(xiàng)標(biāo)高控制。采取就近的原則，哪個(gè)墩臺(tái)離哪個(gè)施工水準(zhǔn)點(diǎn)近就用那個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。墩臺(tái)頂或墩帽頂標(biāo)高控制，是利用列車間隔時(shí)間把水準(zhǔn)點(diǎn)從既有橋橋面上引到與新橋要測(cè)標(biāo)高的墩臺(tái)距離最近的既有橋橋墩頂面上，做為施工水準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行高程測(cè)量。待施工完一個(gè)或幾個(gè)橋墩后，在它們的頂面上引測(cè)施工水準(zhǔn)點(diǎn)以此控制其它橋墩頂面標(biāo)高。3橋位控制測(cè)量橋位控制測(cè)量的目的，主要是建立平面控制網(wǎng)、點(diǎn)，給出橋軸線的長(zhǎng)度和方向，以滿足架設(shè)橋跨的需要；提供放樣墩、臺(tái)中心位置的數(shù)據(jù)，以滿足墩、臺(tái)中心定位和細(xì)部放樣的要求。3．1橋軸線長(zhǎng)度所需精度的估算在選定的橋梁中線上，于橋頭兩端埋設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)，兩控制點(diǎn)間的連線稱為橋軸線。由于墩、臺(tái)定位時(shí)主要以這兩點(diǎn)為依據(jù)，所以橋軸線長(zhǎng)度的精度直接影響墩、臺(tái)定位的精度。為了保證墩、臺(tái)定位的精度要求，首先需要估算出橋軸線長(zhǎng)度需要的精度，以便合理地?cái)M定測(cè)量方案。在《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB10101-99）中第6.6.1條列出了橋軸線長(zhǎng)度測(cè)量的精度的估算公式。xx線新建504Kxx特大橋由18孔L=32m預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁和6孔L=64m下承式簡(jiǎn)支鋼桁梁組成。應(yīng)采用鋼筋砼梁公式和短跨（L≤64m）簡(jiǎn)支鋼桁梁公式，按和差函數(shù)的中誤差公式計(jì)算橋軸線長(zhǎng)度的估算精度。經(jīng)計(jì)算得橋軸線中誤差為=√302+18.12=35mm橋軸線相對(duì)中誤差：/D=35/990250=1/28293接近1／30000查《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》中“表6.6.4控制三角網(wǎng)等級(jí)和精度”，確定平面控制測(cè)量等級(jí)為五等。為了保證墩、臺(tái)定位的準(zhǔn)確性，將控制網(wǎng)等級(jí)提高到四等，據(jù)此即可組織平面控制測(cè)量。3．2布設(shè)平面控制網(wǎng)新建504Kxx特大橋跨江修建，橋長(zhǎng)980.17米，江面寬850m。上游不足100米是既有橋，下游南岸150米處和北岸50米處是泰來(lái)縣交通局設(shè)置的公路渡江碼頭。地形比較狹窄，通視條件較差，布設(shè)平面控制網(wǎng)困難重重。經(jīng)過(guò)多次勘測(cè)和反復(fù)研究決定全橋采用單三角鎖和大地四邊形控制如圖所示。其中AC邊為橋軸線。各點(diǎn)位置描述如下：A位于抗戰(zhàn)紀(jì)念碑西側(cè)，位于0＃臺(tái)附近B位于xx江心島上，既有線西側(cè)，標(biāo)高139.0m（施工水位137.0m）C位于江橋北岸沙灘上，距離JD100之ZH點(diǎn)9.068mD位于江橋北岸土坡上，位于C點(diǎn)東北方向E位于江橋南岸渡江碼頭附近，位于A點(diǎn)東南方向3．3控制樁的埋設(shè)和保護(hù)平面控制網(wǎng)由五個(gè)控制樁構(gòu)成。這五點(diǎn)必須保證位置不錯(cuò)動(dòng)，不受凍脹及春融的影響。根據(jù)當(dāng)?shù)刈畲髢鼋Y(jié)深度2.1m，現(xiàn)場(chǎng)采用埋置2.5m長(zhǎng)木枕，周邊灌注砼的辦法制作永久性控制樁。在枕木頂面中心釘入道釘，道釘頂帽用鐵鋸割出十字星做點(diǎn)。樁位附近插設(shè)小紅旗，便于尋找。3．4控制網(wǎng)外業(yè)測(cè)量在控制樁設(shè)置好后，進(jìn)行外業(yè)邊角測(cè)量。為了滿足精度要求，應(yīng)考慮江面空氣濕度大，早晨霧氣大，以及大氣折光影響，選擇出最佳測(cè)量時(shí)間，測(cè)量時(shí)用索佳全站儀觀測(cè)，采用光標(biāo)對(duì)點(diǎn)。要求測(cè)邊精度1／100000。角度測(cè)量采用全圓方向觀測(cè)法以各方向讀數(shù)差值求角值，測(cè)角精度達(dá)2.5″以內(nèi)。全圓方向觀測(cè)采用六個(gè)測(cè)回，取其加極平均數(shù)。數(shù)據(jù)收集如下：α1＝18o44′31.8″β1＝10o28′14″α2＝94o38′58″β2＝56o08′34″α3＝11o53′00″β3＝17o19′30″α4＝39o22′9.5″β4＝111o25′15.7″α5＝52o17′6.5″β5＝95o59′59.5″γ＝31o42′50.5″AB＝450.675mBC=678.201mAC=852.620mAE=244.220mAD=991.212mCE=1027.227mCD=329.872mDE=1104.066m3.5控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)平差計(jì)算平差的任務(wù)是修正角度觀測(cè)值，滿足圖形條件和基線條件。近似平差一般分兩步進(jìn)行：（1）角度閉合差的計(jì)算和調(diào)整（2）邊長(zhǎng)閉合差的計(jì)算和調(diào)整。3.5.1單三角鎖平差已知：α5＝52o17′6.5″β5＝95o59′59.5″γ＝31o42′50.5″基線邊BC=678.201mAC=852.620m∑β測(cè)＝α5＋β5＋γ＝52o17′6.5″＋95o59′59.5″＋31o42′50.5″＝179o59′56.5″角度閉合差fβ=∑β測(cè)-∑β理=179o59′56.5″-180o=-3.5″按相反符號(hào)平均分配到各角中，則各角第一次改正值為：α5＝52o17′7.5″β5＝96o00′01″γ＝31o42′51.5″第一次改正后正弦值對(duì)數(shù)：lgsinα5＝9.898214lgsinβ5＝9.997614已知邊長(zhǎng)對(duì)數(shù)為lgAC－lgBC=2.930756－2.831358=0.099397lgsinα5－lgsinβ5=9.898214－9.997614=-0.099400lgsinα5－lgsinβ5+lgAC－lgBC=-3正弦對(duì)數(shù)1″之差△α5=1.63△β5=-0.22△α5+△β5=1.41第二次角度改正值Uα=3/1.41=2Uβ=-3/1.41=-2則α5=52°17′7.5″+2″=52°17′9.5″β5=96°00′01″－2″＝95°59′59″γ=31°42′51.5″邊長(zhǎng)推算:AB/sinγ=AC/sinβ5AB=sinγ·AC/sinβ5AB=sin31°42′51.5″×852.620/sin95°59′59″=450.677m實(shí)測(cè)450.675m,邊長(zhǎng)閉合差2mm3.5.2大地四邊形近似平差已知:α1＝18o44′31.8″β1＝10o28′14″α2＝94o38′58″β2＝56o08′34″α3＝11o53′00″β3＝17o19′30″α4＝39o22′9.5″β4＝111o25′15.7″角度閉合差為:f1=∑α+∑β－360o=+13″f2=α1+β1－α3－β3＝＋16″f3=α3+β2－α2－β3=+7″按二級(jí)小三角fβ容=2mβ√nPRODUCT(89)=±40″則第一次改正數(shù):Vα1=Vβ1=-?1/8－?2/4=-5.6″Vα2=Vβ2=－?1/8－?3/4=-3.4″Vα3=Vβ3=－?1/8+?2/4=2.4″Vα4=Vβ4=－?1/8+?3/4=0.1″由此得各角第一次改正后的角值α1＝18o44′26.2″β1＝10o28′8.4″α2＝94o38′54.6″β2＝56o08′30.6″α3＝11o53′2.4″β3＝17o19′32.4″α4＝39o22′9.6″β4＝111o25′15.8″各角第一次改正后的正弦對(duì)數(shù)如下：lgsinα1=9.506889lgsinβ1=9.259363lgsinα2=9.998569lgsinβ2=9.919297lgsinα3=9.313726lgsinβ3=9.473928lgsinα4=9.802306lgsinβ4=9.968913正弦對(duì)數(shù)1″之差：△α1=+6.21△β1=+11.39△α2=-0.17△β2=+1.41△α3=+10.0△β3=+6.75△α4=+2.57△β4=-0.83合計(jì)∑=∑△α+∑△β=37.33∑lgsinα=8.621486∑lgsinβ=8.621502Ws=∑lgsinα－∑lgsinβ=-16即邊長(zhǎng)條件各角第二次改正數(shù)為Vα″=-ws÷∑=-(-16÷37.33)=+0.4″Vβ″=+ws÷∑=+(-16÷37.33)=-0.4″由此得各角第二次改正后的角值：α1=18o44′26.6″β1=10o28′8.0″α2=94o38′55″β2=56o08′30.2″α3=11o53′2.8″β3=17o19′32.0″α4=39o22′10.0″β4=111o25′15.4″4墩臺(tái)中心的定位墩臺(tái)定位的目的，就是按設(shè)計(jì)圖要求，把墩臺(tái)的平面和高程位置正確地放樣到施工實(shí)地上去。所以墩臺(tái)定位是橋梁施工中一項(xiàng)極重要的技術(shù)工作，必須嚴(yán)肅認(rèn)真地做好，保證橋位正確無(wú)誤。墩、臺(tái)定位的原始資料是在設(shè)計(jì)圖上給出的，因而首先需要對(duì)資料進(jìn)行仔細(xì)校核，然后根據(jù)控制網(wǎng)或橋軸線長(zhǎng)度資料計(jì)算出放樣數(shù)據(jù)，并據(jù)以進(jìn)行定位放樣。4.1位于陸地上0#—1#墩臺(tái)測(cè)設(shè)0#—1#墩臺(tái)位于陸地上，0#臺(tái)尾里程DK503+874.09，胸墻里程DK503+880.27，1#墩中心里程DK503+913.03，橋軸線A點(diǎn)里程DK503+888.677。置鏡橋軸線A點(diǎn)，前視C點(diǎn)，測(cè)距24.353m，得1#墩左線中心點(diǎn)；倒鏡后，測(cè)距8.397m，得0#臺(tái)胸墻中心；測(cè)距16.447m，得0#臺(tái)尾位置。4.2位于江中2#—20#墩測(cè)設(shè)2#—20#墩位于江中，測(cè)設(shè)各墩中心點(diǎn)采用交會(huì)法施測(cè)，各墩施測(cè)角度及邊長(zhǎng)如下：2#墩DK5503+8888.6677DβEEγ齊齊哈哈爾四四平C311o42′51.55″FFADK5504+7741.3338DK503+8888.6677αααBB2#墩里程：DK5503+9945.773由B點(diǎn)施測(cè)，在△BBCF中，已知BC=6678.2201m∠BCF==31o442′51.5″CF=DK5004+7441.3338－DK5003+9445.733=7955.6088m由余弦定理，得得X=BF=√6678.22012+7955.6022－2×6778.2001×7995.6008comm31°442′51.5″=4188.2411m由正弦定理siinα/7955.6088=sin331°422′51.5″/4188.2411得α=89°47′′59″由D點(diǎn)施測(cè)Y=DF=√9991.22122+57..05322－2×9991.2112×577.0533com118°444′26.6″=937.3663m由正弦定理siinβ/57..053==sin118°444′26.6″/9377.3633得β=1°07′113.8″由E點(diǎn)施測(cè)Z=EF=√11027..22722+7955.60882－2×10027.2227×7795.6608coos10°°28′8″=284.3553m由正弦定理siinγ/7955.6088=sinn10°228′8.0″/2844.3533得γ=30°33′′24″其他各墩計(jì)算方方法同上4.3曲線上21＃墩－24＃臺(tái)左右右線中心測(cè)測(cè)設(shè)21＃墩－24＃臺(tái)臺(tái)位于＝4o00′20″,R=30000m，L=900m，T＝149.991m，L=2999.733m的曲線線上。由于于這幾個(gè)墩墩臺(tái)位于淺淺灘陸地上上，所以各各墩臺(tái)左右右中心放樣樣可采用導(dǎo)導(dǎo)線法施測(cè)測(cè)：即根據(jù)據(jù)已知的墩墩中心距LL、偏角α（設(shè)計(jì)圖圖上已給出出）逐墩左左右心安置置經(jīng)緯儀測(cè)測(cè)設(shè)出已知知的偏角α，然后在在定出的方方向上測(cè)出出已知的墩墩中心距，即即可得到各各墩臺(tái)左右右中心的位位置。5結(jié)束束語(yǔ)橋位控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)業(yè)計(jì)算完成成后，為了了檢驗(yàn)其精精確度，用用四臺(tái)經(jīng)緯緯儀對(duì)水邊邊橋墩左線線中心和主主河道與江江岔河道之之間淤積沙沙灘上橋墩墩左線中心心進(jìn)行交會(huì)會(huì)。置鏡BB前視C，置鏡D前視A，置鏡E前視C，三方交交會(huì)形成的的示誤三角角形的最大大邊長(zhǎng)為99mm。全全站儀置于于橋軸線上上A點(diǎn)，前視視C點(diǎn)，直接接測(cè)設(shè)出的的墩位中心心與示誤三三角形的重重心最大誤誤差3mmm。這兩項(xiàng)項(xiàng)數(shù)據(jù)均小小于允許限限值，充分分證實(shí)了橋橋位控制網(wǎng)網(wǎng)的可靠性性。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的橋位位控制網(wǎng)在在施工生產(chǎn)產(chǎn)中發(fā)揮了了重要作用用，為水中中鋼圍堰下下沉、鉆孔孔樁鋼護(hù)筒筒插打、墩墩臺(tái)模板