工程测量在高架桥梁建设中的应用探析

赵书鑫

摘 要：市政高架桥梁施工中，工期紧、任务重、质量要求高、周围障碍物多、地上地下管线复杂等都是影响测量放样工作的精度和难度的重要因素，在施工中使用GPSRTK定位系统、全站仪、水准仪等测量仪器，针对导线水准点加密控制测量、高墩垂直度控制、梁板架设线形控制、垫石标高控制等重难点关键问题，采用科学合理的测量方法并应用到施工中，做到省时、精度高，更好地服务现场施工。

关键词：高架桥梁；测量；应用

中图分类号：U61                                     文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）01-0091-03

1 市政高架桥梁施工测量特点

市政高架桥梁（高架桥梁效果图详见图1）施工往往具有工期紧、任务重、对质量要求高、周圍障碍物多、地上地下管线复杂等特点，给测量工作带来很大挑战。若不能有效测量，则工程施工难以展开，工程质量更是无从谈起。

需根据工程规模、特点、工期要求及周围环境状况，合理配置测量要素，协作施工人员、技术人员、统筹支配，以高精度、高标准为测量准则，充分利用时间，确保按期完成施工测量任务[1]。

测量工作根据内容分为内业计算和外业放样工作。测量工作根据施工过程分为施工前导线水准点加密复测、施工中测量放样、施工后监控量测。

2GPS RTK定位系统在高架桥梁施工中的应用

GPS RTK定位系统具有测站不需要通视、观测时间短、操作简便、全天候作业等优点。桥梁施工放样中普遍采用全站仪前方交会法和距离交会法。GPS技术则不需要在通视的状态下就可以完成，并且不会产生误差的累积。相对于其他的放样测量方法，GPS技术能够高效、快速的完成测量和放样任务。GPS定位系统和全站仪两者互相配合，能更好地发挥各自优缺点完成放样工作。GPSRTK定位技术可以广泛应用于前期征地拆迁、地上地下现有和新建管线拆改、桥梁工程的基础工程的测量。

2.1 在前期征地拆迁中应用

在项目前期施工中，将道路和桥梁两侧红线、急需开工、有指向意义的点位在现场醒目的标识出来（喷上红喷漆），使项目部施工全体人员能很直观清晰地看到哪些建筑物和管线需要迁移，迁移的方向和位置在哪，为项目施工安排提供定位[2]。

2.2 在桥梁基础工程中的应用

根据基础工程结构物的几何图形计算放样坐标，计算圆形中心坐标，计算矩形四角坐标，存入GPS手簿，根据不同类型编好编号，避免重复编号和丢失。

2.3 GPS RTK定位技术在使用中的技巧总结

GPS定位系统更多使用功能需要在施工中不断钻研、学习中熟练运用。GPS定位系统在使用中有以下5点注意事项。

第一，进行新任务时，点校正的点要同一精度级别，并能覆盖整个测区，几何图形要尽量接近正四边形。计算后查看残差是否满足测量精度要求，如果残差，超过1 cm，说明点与点的匹配有问题，需要更换已知点。

第二，基准站要架设在比较空旷的地方（比如多层房屋顶），根据标段实际情况可以划分几个测量区域，每个区域固定一个基准站位置，以保证精度。尽量保证基准站与流动站之间有很好的信号链接，避免周围有障碍物遮挡信号传输，GPS测量仪器组成如图2所示。

第三，流动站能收到4颗以上卫星信号，也能和基准站链接上，但如果屏幕下方显示 “浮动”不能固定到1 cm，这是由于卫星的几何分布不好，可以查看星空图有的卫星会重叠而影响流动站差分，此时精度很差。这种时间段比较短，称为“间隔段”都是正常的，因为24颗卫星分布在6个轨道上高速运行，在地面上接收信号难免会遇到卫星重叠，过一段时间随着卫星的移动会逐渐恢复。

第四，在放样中要提高注意力，细心观察，手薄上单点定位的精度、与要放点位差值、水准气泡需居中。单点定位的精度有时会增大而影响放样精度，待单点定位精度达到1 cm后进行放样。手扶对中杆要时刻保持居中避免出错。

第五，遇到信号传输不好时，可以利用直线放样功能（两点一线），省事省力。同时，要潜心研究手簿中其他小程序，在放样中尝试使用，逐步积累经验。

3 施工前期测量工作

3.1 内业计算

内业计算工作非常重要，是施工中放样的依据，需要施工前提前安排。主要工作是复核图纸平曲线、纵曲线主要曲线要素，桥梁、路基路面各部位设计坐标、标高推算。内业计算采用两种方法互相复核方法，即采用电脑中公路坐标计算软件计算后，再用卡西欧5800计算器复核，两种计算结果一致才能放心使用。

对桥梁桩基、承台、墩柱、盖梁、支座垫石设计标高的推算，根据经验，应从油面顶路线设计线逐步向下推算至桩基底标高，不宜从底部往上推算。在以往的施工中，曾出现因盖梁标高直接根据设计图纸明示标高施工（复核标高时只复核了盖梁和墩柱的相对设计高差），结果架梁之前盖梁标高比设计标高高出1.0 m，只能返工处理，既浪费了经济效益，也耽误了工期，给工程质量带来很大隐患。

将计算的平面和标高数据分别做成excel版存入电脑和存入测量仪器（GPS和全站仪），供放样时直接调用，避免施工放样时再计算出现差错。

3.2 导线、水准点加密

随着桥梁建设的工艺越来越复杂，建设规模和跨度不断扩大，桥梁结构也出现了许多新颖的结构形式，桥面增高，建设周期也在不断地拉长[3]。这些变化给桥梁建设前期的施工控制网点工作的建立带来了新的挑战。

导线点布设一般采用附和导线法，至少起始边和终止边分别有两个点为设计院提供的点位，便于内业角度和距离附和差的计算。复测的附和导线中间部分应尽量包括设计院提供的高级控制点。主控制网宜全线贯通，统一平差，沿线各种工点平面控制网应联系与主控制网上。

3.3 导线、水准点复测

平面加密控制点的精度应满足一级导线网控制测量，导线全长相对闭合差应≤1/15 000，方位角闭合差为10，水准点加密的精度应符合四等水准要求。

方法一是采用GPS静态测量。平面控制点是市政桥梁线形控制的基准点。设计院交桩的GPS点位之间不能通视，需要通过GPS静态测量平差后使用。

方法二是采用全站仪附和导线测量。水准点加密控制测量采用DS3级水准仪配合红白双面尺进行。此方法在测量中，应注意在红白双面尺的下部垫一铁垫，保证尺子底部的平稳，扶尺的操作人员要确保尺子垂直，读取上下丝数据后及时计算红白尺子读数偏差，若其大于2 mm，要重新读数，这样避免返工。

结构物逐步增高后，需要将水准点引测至桥面上以控制桥面标高和垫石标高。对此可以采用全站仪三角高程测量法和倒钢尺法，两种方法相互复核使用，待工程大面积进行到桥面施工后，要对桥面加密的水准点做一次闭合，以保证桥面水准点精度。

4 施工过程测量控制

高架桥梁施工测量重难点在高墩垂直度控制、架梁线形控制、支座垫石标高控制、现浇箱梁线形控制。

4.1 高墩垂直度控制

因墩身较高，需要多次翻模，这就需要避免多次翻模产生错台、倾斜的问题。在以往的施工中有出现因过程控制不严薄壁墩在墩中间出现墩柱倾斜过大现象，严重超出规范允许垂直度偏差（允许偏差为0.3%，且不大于20 mm），这类问题给项目部带来的会是灾难性的。采用传统测量方法精度低，很难达到验收标准，因此必须采用新技术、新手段，来满足标准要求。要严格控制好承台施工中墩柱预埋钢筋的准确性，在承台混凝土浇筑前放出墩身模板四角平面坐标，挂线加固好预埋钢筋，避免在浇筑承台混凝土过程中震动而移位，确保第一节墩柱垂直度和顶面四角坐标无误。

以往通常采用从模顶向下吊垂球，测量垂直度，当墩柱高度大于20 m后，在风力作用下，摆动较大，精度不能达到要求，控制效果不理想。经过多次实践，采用激光垂准仪与全站仪相结合的方法效果较好，且精度较好。

全站仪测量结果和激光垂直仪测量结果有一定的偏差，若偏差不超过2 mm，则可进行下道工序。若偏差超过2 mm，则应重新测量、校准，直至符合标准要求。

模板安装后的测量复核是关键。设专人负责检查校核，保证模板4个角点累计偏差不超过5 mm，测量复核点用红色防水笔标志于模板顶，用卷尺量其到相邻距离作为调整的依据。对模板的斜拉杆、对拉杆、模板外侧斜撑严格检查，确保加固到位。

4.2 架梁线形控制

梁板架设前，应在盖梁和支座垫石上把梁板中心线、两侧边线、前端横线分别弹出。在梁板预制场将梁板按照顺序编号，做好方向和位置标记，并按照施工架设顺序装梁，提前丈量梁板长度、宽度、高度等结构尺寸是否符合设计要求，避免架梁过程中发现梁板尺寸不适，造成梁板架设不上，耽误工期又费事，梁板端部弹出中心线[4]。

在架设过程中，应至少有两名技术人员分别在梁板兩头控制指挥落梁的位置，注意查看梁板底部与支座是否完全密贴，及时铲除梁板底部砼残余和杂物。

梁板架设前应及时测量梁顶面中心标高，与设计对比，保证偏差在允许范围内，以保证桥面铺装厚度。

4.3 支座垫石标高控制

支座垫石标高误差控制效果关系到梁板架设和桥面标高，重要性不言而喻，要控制好墩柱顶、盖梁顶标高，这是施工中最容易出错的地方。标高的过程控制以水准仪为主。

盖梁顶水准点引测标高控制采用全站仪三角高程为主，水准仪倒挂钢尺校核为辅的方法进行。这样可以将测量结果控制在2 mm，如超过2 mm应查找原因。

水准仪倒挂钢尺法是置水准仪于所测高墩附近5～50 m处（水准仪能看清楚钢尺数值为准），采用50 m或100 m钢尺倒置，钢尺0刻度对准墩顶模板，使钢尺垂直向下配重约10 kg，水准仪直接读取钢尺读数，墩顶标高=仪器高+钢尺读数。

在支座垫石混凝土浇筑过程中架设水准仪于盖梁上，在收面过程中，测取支座垫石四角和中心实测标高，与设计标高对比，高于设计的多余混凝土应剔除，低于设计的应添加混凝土，直至达到设计高程为止。

4.4 现浇箱梁施工测量

4.4.1 支架搭设和预压

根据现浇箱梁的线形特征，计算出箱梁投影线的纵轴线及边线，再将平面坐标点投影到地面，放出设计箱梁控制线作为搭设满堂支架的依据。根据箱梁控制线测出钢管支撑的平面位置，一般每10～20 m一个点位，曲线梁测量桩应加密。

整平压实支架地基，确保压实度达到90%以上，然后铺设20 cm厚C20混凝土整平，振捣密实，按照设计要求开挖排水沟。

预压采用质量为1.2倍梁重的沙袋预压或钢材配载。预压时注意进行均匀预压，防止出现偏载，导致支架发生偏压造成支架倾覆。通过预压得出弹性变形和塑性变形。底模板顶高程=设计高程+支架的弹性变形。

4.4.2 现浇箱梁模板搭设

严格控制梁底标高，钢管支架顶托的高度应根据梁底模标高来确定。由所放样点位对应的设计箱梁底标高反推出支架顶标高，从而控制模板顶标高。待模板铺设完成后，重新放样箱梁底板边线坐标，测设标高，对不符合要求的点坐相应调整。放样点位需提前计算好，在现场带上卡西欧5800型计算器，根据需要加密点位，保证线形圆顺平滑。

5 结语

测量工作中内外业要遵循复核制度，内业测量即采用两种不同计算方法分别对比计算结果，外业测量即可采用两种测量方法、两种测量仪器或换手测量。通过在工作中注意总结工作方法，在保证满足测量规范和设计精度要求的情况下，提高测量效率，在施工中不因测量放线耽误施工进度，达到工时减少、质量可控取得了显著效果，提高了项目整体管理水平，为类似项目施工积累了宝贵可借鉴经验。

参考文献

[1] 王天佐.建筑工程测量[M].北京：清华大学出版社，2020.

[2] 覃辉，马超，朱茂栋.土木工程测量[M].上海：同济大学出版社， 2019.

[3] 李少元，梁建昌.工程测量[M].北京：机械工业出版社，2020.

[4] 李章树，刘蒙蒙，赵立.工程测量学[M].北京：化学工业出版社， 2019.