高塔施工测量技术方案及详细操作流程一、总则斜拉桥(悬索桥)主塔施工测量精度要求高，难度大，施工测量方法千差万别，各种方法精度不一，为了更好的规范主塔施工测量作业，提高作业效率，确保测量精度和产品质量，特编写本方法。

我们单位目前施工或已经施工的有关项目:武汉天兴洲长江大桥、武汉二七长江大桥、长沙三汊矶湘江大桥、重庆大佛寺长江大桥、厦漳跨海大桥、黄冈公铁长江大桥、汝郴郴洲大桥、浪岐大桥等项目。

就针对我们目前施工的情况，对高塔施工作业的有关技术问题进行讨论和介绍，提供一些可行的测量方法供大家参考。

二、概述主塔主要分为斜拉桥主塔和悬索桥主塔，其施工测量的重难点是如何保证塔柱的倾斜度、垂直度和外形几何尺寸以及内部构件的空间位置。

测量的主要内容有：控制网复测加密、塔柱基础定位、塔柱的中心线放样、高程传递、各节段劲性骨架的定位与检查、索道管定位、模板定位与检查、预埋件定位、各节段竣工测量、施工中的主塔沉降变形观测和塔梁同步施工中主塔测量控制等。

三、主塔施工测量流程四、主塔施工测量依据和精度要求1. 测量依据（制定的测量方案和施工方案）2. 规范要求注：H为索塔高度（mm）铁路工程测量规范主索鞍安装精度实测项目--------公路桥形涵施工技规范3. 施工合同有特别要求的，按照其要求的精度施测（如武汉天兴洲长江大桥、武汉二七长江大桥、黄冈公铁长江大桥等项目按塔段的摸板平面轴线位置与设计位置的差≤5mm；锚垫板中心位置偏差≤5mm；索道管轴线偏差≤5′；塔拄的倾斜度应该满足塔高的1/3000且不大于30mm。

）五、测量准备工作1. 方案制定与审核由于主塔施工测量精度高，一般距离岸上控制点较远，测量精度受仪器自身误差和外界环境的影响较大，尤其是夜间测量和雾天测量时，影响更为显著。

塔身受到日照和风力等作用，会发生倾斜和扭转，给塔身模板检查和索道管定位等测量作业带来困难，特别是钢梁架设挂索和塔身同步施工时，使测量作业更为困难。

所以在进行施工测量作业时，必须从仪器人员配置、测量定位、精度控制等方面，根据施工组织设计，结合项目施工特点，编制切实可行详细主塔施工测量方案。

2. 设计图纸核对接到设计图纸和施工图纸后，测量人员必须与施工技术人员一起会审图纸（包括：主塔结构形式、设计尺寸、倾斜度；横梁的设计尺寸；索道管的高程、平面坐标和倾角、长度；塔梁几何关系；施工方法等），领会设计意图，及时复核图纸中提供的各项数据有无错误，对缺失的相关参数以及有疑问的地方及时与设计单位和监理单位沟通，无误后方可进行内业计算，准备测量作业。

在接收到有关设计变更后，及时做好设计变更台账，在原图纸上标示变更内容并签名确认。

同时更新测量数据，告知所有测量人员，以免用错图纸和数据。

3. 控制网复测与加密(1) 建立独立坐标系一般情况下设计院提供的的控制网坐标系统不是以桥轴线方向进行定位定向,这使测量数据的计算和复核显得复杂、不便操作,易出错,为了便于测量计算和放样,必要时要建立独立坐标系，将设计坐标系转换为桥梁施工坐标。

独立施工坐标系以主桥轴线为X轴,X 轴指向里程增加方向,垂直桥轴线为Y轴,右侧为正建立，建立后及时报备有关单位。

(2) 控制网复测与加密主塔施工过程的各阶段，应结合施工进行和环境条件，对控制网进行复测和加密。

控制网(加密网)复测周期至少每半年一次，在主塔开工前、下横梁施工完毕、主塔锚固区施工前等重要施工阶段要对控制网进行复测。

平面和高程控制网(加密网)均要求达到国家三等以上测量精度。

业主、设计、监理有要求时，遵从其要求。

天兴洲长江大桥主塔施工测量控制网长江武 昌5#4#3#DQ19DQ17DQ16DQ20武汉二七长江大桥加密控制网示意图JM1JM5JM6黄冈JM3JM23#2#23长江黄冈公铁长江大桥加密控制网4. 仪器设备配备由于主塔施工测量的精度要求高，进行主塔施工需要配备的仪器精度要求为：全站仪为1秒级以上精度，水准仪为DS1级别以上，GPS 动态双频接收机。

所有仪器均要经过国家授权的计量部门检定合格,并定期进行自检自效。

5. 测量数据准备施工前，应根据设计图纸，对桩、承台、塔柱、横梁、索道管等结构物重要特征点的测量数据，用不同方法、两人以上换手计算复核，无误后按规定报批。

六、基础施工测量桩基、承台等基础放样（竣工）可采用GPS-RTK 直接进行三维坐标放样，也可采用全站仪三维极坐标法直接放样，并用水准仪进行高程放样复核。

七、塔柱测量定位1. 下塔柱中心精密定位承台竣工后，根据承台顶面预埋的测量元件设置一个加密控制点，作为下塔柱施工基准点。

平面采用GPS 或全站仪进行施测，按三等以上控制网要求进行，当采用GPS 观测时，为保证控制点测设的精度，必须联测两岸4个控制点，外业观测时段必须不小于两个时段，观测时段长度不低于60分钟。

基准点高程测量应以岸上已知控制点作为起算点，按二等跨河水准测量精度施测，并构成闭合环。

根据下塔柱的设计图纸及塔柱各个方位的倾斜度i 计算出下塔柱各待测特征点的坐标,用三维极坐标法放样并调整劲性骨架的位置和模板位置，精度必须满足规范要求。

高程H 处各特征点的坐标方程式：Xi h f X 01),(+=Yi h f Y 02),(+= 0H H h -=2. 下横梁中心精密定位横梁施工平面测量采用全站仪极坐标法放样，高程测量采用三角高程或水准高程法放样。

当下横梁竣工后，在下横梁中心设置一个加密控制点，作为中塔柱施工测量基准点，该控制点与两岸的多个控制点通视，加密控制点平面测量以多点后方交会的方法施测或用GPS静态测量法施测，精度要求达到三等以上；高程测量采用精密三角高程法传递，并用悬垂钢尺法复核。

在下横梁竣工后，应进行跨距、两主塔的高程系统和轴线联测。

3. 中塔柱测量根据中塔柱的设计图纸及和塔柱各个方位的倾斜度i计算出中塔柱各处各待测特征点的坐标（可以考虑建立数学模型来计算）,可用三维极坐标差分法放样并调整劲性骨架、模板的位置，直到满足规范要求。

同时周期性对中塔施工节段和末节段高程用悬垂钢尺法或其它精密高程测量方法校核，平面位置也要周期性用其它测量方法校核。

4. 上横梁中心定位上横梁(两塔肢合拢节段)施工完成后,在其顶面中心设放加密控制点作为上塔柱施工基准点,平面测量要求同下横梁,并联测两塔和其它相邻墩，高程测量要采用全站仪天顶测距法,用精密三角高程法和悬垂钢尺法校核。

5. 上塔柱测量上主塔主要测量法法：平面可采用极坐标法测量，高程采用三角高程差分法或三角高程测量；或直接采用三维极坐标差分法测量。

在上塔柱施工过程中先根据上塔柱的劲性骨架设计图计算待测各特征点的坐标，调整劲性骨架和模板的位置，直到满足规范要求。

用岸上的控制点，后视下横梁顶（或上横梁顶）的加密控制点，用三角高程差分法和极坐标法对塔柱进行三维测量定位和竣工测量，并周期性复核。

八、高程传递测量1. 高程贯通测量斜拉桥控制网复测、主墩承台竣工、下横梁竣工、上横梁竣工阶段，均要进行贯通测量，高程贯通测量从一岸水准控制点开始，经各墩顶，附合至另一岸水准控制点。

高程贯通测量采用二等跨河水准施测。

2. 高程向上传递方法 (1) 全站仪天顶距法全站仪天顶测距法进行高差测量，其原理如图9.1所示。

B 和a 是处在同一铅垂线上的不同高度的两点，记其高程分别为B h 和ah ， a 、B 两点之间的高差为：ah - B h = i+ b 。

全站仪天顶测距法原理示意图用全站仪的测距功能进行垂直向上测距，则其所测距离b 与仪器高i 之和即为所测高差，从而达到高程传递的目的。

作业时，在待传高程点A 点（如上图）符近适当的位置设置一棱镜，棱镜水平向埋设，采用全站仪测设棱镜坐标，然后在承台上B 点（如上图）处放样该点坐标，这样保证A 点和B 点在同一铅垂线上，全站仪架设在B 点，采用水平视线法测设仪器高，即将全站仪垂直角调到正镱90度和倒镱270度观测已知水准点上的水准尺读数C1，然后将全站仪正倒镱调到0度照准上方的棱镜进行测距，即可实现高程的向上传递。

观测过程中应多测回，以保证高程传递的精度。

（苏通大桥、厦漳大桥在按此方法运用过）(2) 三角高程差分法以测点附近的高程基准点为高程差分点,按实时差分原理，进行三角高程传递。

影响单向三角高程传递精度最主要的因素是地球曲率和大气折光改正，从上式中可以看出，因测点和高程差分点距离相差不大，所以此种方法能很好的消除地球曲率和折光改正。

高精度全站仪在斜拉桥索塔定位过程中，具有实时、快速、直接显示坐标等优点，进行全方位的三维坐标测量。

实际运用过程中利用贯通测量的成果，采用实时差分的原理，以消除或减弱大气折光和误差积累等不利因素的影响。

(3) 悬垂钢尺法在钢尺上先悬挂个15公斤的铁坨，利用水准仪读得在地面A 点上水准尺的读数和竖直悬挂在所测墩身上的钢尺的读数，确定地面至塔身的高差，从而将地面点A 的高程传递到墩身上。

由于受风力及拉力温度的影响，因此测量高差时读取多次读数取平均数使之趋向于真值，钢尺读数按照检定时给出的尺长改正公式进行改正。

()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡Z -Z ∆++-Z -Z =⎥⎦⎤⎢⎣⎡Z ∆+-+Z +-Z ∆+-+Z +=-=∆R s R s k r r s s R s k r i s H Rs k r i s H H H h k 2cos 2cos sin sin 2cos sin 2cos sin 2112221211222111111k 2222122'12控悬挂钢尺传递高程法九、索道管定位1. 索道管定位测量内容斜拉索道管精密定位是斜拉桥主塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索道管的位置及其角度均应准确控制，并符合图纸要求。

索道管的定位精度包括两个方面：一是锚固点空间位置的三维坐标应符合设计要求；二是索道管轴线与斜拉索轴线的相对允许偏差满足设计要求。

根据两方面的要求和斜拉索的结构受力特性，索道管的定位应优先保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。

索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索道管两端口中心的相对定位精度决定。

在塔柱不受外力的情况下，定位索道管相对容易。

在要求塔梁同步施工的情况下，塔柱变形复杂，如何确定索道管在成桥后其位置偏差符合规范要求是需要解决的重点。

索道管测量包括索道管的结构尺寸检查，索道管精密安装、索道管竣工。

2. 确定索道管轴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的空间直线方程。

依据设计图纸给出的索道管参数，计算每一个索道管轴线上锚固点和索道管中心出塔点的坐标，计算索道管轴线与X 轴的夹角α；与Y 轴的夹角β；与Z 轴的夹角γ。