苏通长江公路大桥修.docx

苏通长江公路大桥修.docx

《苏通长江公路大桥修.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏通长江公路大桥修.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

苏通长江公路大桥修

苏通长江公路大桥施工框架控制网

施　测　大　纲

项目名称

苏通长江公路大桥首级施工控制网

阶段

施工设计定测

编制部门

编制人

审核人

日期

一九九九年十二月

目录

1工程概况及布网施测原则3

2依据的测量规范4

3控制网的要求及现有资料5

3.1技术要求与质量目标5

3.1.1基本精度要求5

3.1.2坐标系统及主要技术规格5

3.2现有资料6

4平面控制网的建立6

4.1GPS网形设计6

4.2选点和埋石7

4.2.1选点7

4.2.2埋标8

4.3观测9

4.3.1观测概述9

4.3.2观测前的准备工作10

4.3.3GPS观测10

4.3.4边长检测11

4.4观测数据的处理12

4.4.1基线解算12

4.4.2基线解算的质量检核12

4.4.3GPS网平差与坐标转换13

5高程控制测量14

5.1选点埋标14

5.2高程起算点14

5.3二等水准网形14

5.4施测15

5.5跨江水准15

5.6数据预处理与平差计算15

6提交的成果16

7质量控制措施16

1工程概况及布网施测原则

苏通长江公路大桥位于长江口苏州市与南通市之间，是连接长江南北的又一特大桥，此大桥的建成不仅对苏州、南通两市也对整个长江南北两岸的经济发展起着及其重要的作用。

大桥南岸与苏州市连接，北岸与南通市连接，中间跨越长江口徐六泾江段，施工控制网测量区域位于长江河口段，海拨高一般在4～5米，地势平坦，长江两岸江堤达8米左右，长江口河段属径流强劲，潮流较强的潮汐河段，在径流和潮流的相互作用下，水动力条件复杂，气候变化多端。

设计桥位处江水水深约3-45米，江面宽6km，测区内只在沉江堤外侧建有单排列式村庄，村庄房屋为砖瓦结构普通居房。

测区气候属温带气候，四季分明，夏季炎热、冬季寒冷、春夏季降雨频繁，气温年内变化范围一般为-10°C～40°C风向随季节而变，春夏季以东南风为主，秋季以东北风居多，冬季则以西北风居多，常规风力4～6级。

每年7～9月为多风盛行季节，常受到台风的袭击。

测区地处长江口三角州地区，工农业十分发达，岸边资源利用率极高，港口码头密布，水陆交通便利。

针对苏通大桥的工程特点，参照同类工程的布网施测经验，采用国内、外较为成熟的高新技术和观测手段，如GPS高精度精密定位技术、国际地球动力参考框架技术、精密数字水准测量技术、高精度跨河水准技术、严密的科学计算与数据处理技术、控制网优化设计技术、计算机数据处理及管理技术等。

按照国家相应的测量技术规范，整体设计，分期实施的测量技术方案，以保证后期工程的整体性，满足本工程高质量、高精度的要求。

为了兼顾后期的变形监测，尽量做到一网多用，避免再次布网，以节省时间和费用。

为此，一开始就建立高精度的GPS框架网，以满足监测的要求，保证点位精度达到毫米级。

2依据的测量规范

（1）交通部JTJ062-91《公路桥位勘测设计规范》

（2）国家测绘局CH2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》（参照执行）

（3）建设部CJJ73-97《全球定位系统城市测量技术规程》（参照执行）

（4）国家技术监督局GB12897-91《国家一、二等水准测量规范》

（5）本施测大纲

（6）当规范与本大纲要求有矛盾时，以本大纲为准。

3控制网的要求及现有资料

3.1技术要求与质量目标

3.1.1基本精度要求

（1）平面控制网测量：

最弱点点位中误差为≤±5mm，桥轴线长度相对中误差≤1/40万。

按特大型桥梁控制网要求建立GPS网。

（2）水准测量：

陆上采用国家二等水准测量施测，精度要求满足国家二等水准要求。

跨江水准采用二等水准测量施测，满足规范规定的二等跨江水准的要求。

3.1.2坐标系统及主要技术规格

3.1.1.1平面坐标系统

苏通大桥施工框架网的建立不仅要照顾后续施工测量的方便，还要兼顾与国家和城市控制网的统一。

其平面坐标要求提供桥轴坐标系的坐标和中央子午线为120°59′的北京坐标系的坐标。

（1）桥轴坐标系

桥轴坐标系统为直角坐标系：

桥轴线为X轴，Y坐标轴垂直于x轴，坐标原点为桥轴线上的主轴线点，其坐标值由桥梁设计单位提供。

投影面为大桥设计高程面。

（2）北京坐标系

中央子午线取为120°59′，采用任意带高斯正形投影投影面为测区平均高程面或参考椭球面与大桥设计桥面。

3.1.1.2高程系统

1985国家高程基准。

3.2现有资料

（1）测区1：

2000、1：

10000比例尺地形图

（2）桥位桩坐标

（3）测区施测1：

2000比例尺地形图的E级GPS网控制成果与四等水准成果

（4）长江水利委员会《长江口区二等水准成果汇编》

4平面控制网的建立

4.1GPS网形设计

经图上设计与现场踏勘，布网的基本图形是在桥轴线两侧（大约1000米～2000米）由独立边构成三角形和大地四边形，ST02、ST03位于桥上附近，易被施工所破坏，因此在桥轴线的延长线上设立方向点ST01、ST04，用以标定桥梁轴线，以使当桥轴线上的主轴线点不能通视或遭到破坏时用于施工放样。

同时联测部分国家控制点或D（E）级GPS点，实现不同坐标间的转换。

全网共有13点左右，其中新建点8个，联测点大约5个，网平均边长4.2km，桥轴线、主轴线点间距为6.18km，最大边长约7km，最小边长约为1km，该网的较短边为桥轴线的主轴线点与其延长线上轴线点的连线，后者在施工过程中起着与主轴线点同等重要的作用，因此为了提高各控制点相对于桥轴线的精度，在选择观测图形时，每个控制点必须和轴线点直接构成GPS观测边，构成三边形非同步环。

4.2选点和埋石

4.2.1选点

　　由于建网的目的是用于施工放样以精确地放样桥墩高的位置和跨越结构的部分，并随时检查施工质量。

因此需满足用常规仪器放样的需要，选点必须遵循以下原则：

（1）根据GPS观测要求，要减弱干扰，保证卫星信号的正常接收，确保观测质量，控制点要布设在四周开阔，没有仰角高于15°的成片障碍物，同时要减少多路径效应，GPS网点周围不得有强反射面，尽量避开高压线。

（2）由于所建控制网的目的是为大桥的施工放样服务，而施工放样目前所采用的仪器为常规测量仪器，因此仍需保证GPS点至少有两点直接通视。

同时考虑到放样点与直接通视点的GPS点构成的图形强度要好。

（3）为提高网点的程度与可靠度，不允许出现支点。

（4）选点前应仔细地研究桥梁设计图及施工组织计划，选点时根据桥位准确估计施工区范围，务使控制点能尽量避开施工区及堆放材料的地方，减少施工时网点的破坏。

（5）点位需布设在稳固且宜长期保存处。

（6）绘制点之记。

4.2.2埋标

为了提高平面控制测量精度，减少对中误差，方便施工放样，对于平面控制点建立强制对中的钢筋混凝土观测墩，观测墩顶部埋设不锈钢强制对中基盘。

4.2.2.1观测墩规格

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　50

平面控制点观测墩平面图

平面控制点观测墩规格（单位:

厘米）

1-护盖2-标志3-基盘4-标身

5-钢筋6-底座7-水准标志

4.2.2.2埋设要求

　　为了增强点的稳定性，在埋标时需对观测墩进行基础处理。

计划在底座下打入４根钢管桩，打入的深度根据各点的地质或土质条件而定，且钢管有0.2米与标志底座浇筑在一起。

底座与墩桩均扎有钢筋，观测墩与底座现场浇筑，底座埋入地下30cm，需出地面10cm，混凝土浇筑过程中要注意养护。

墩顶采用二期混凝土浇筑埋设强制对中基盘，基盘要保证水平。

对于桥轴线上的点，在埋设基盘时还应注意精确位于同一直线上。

观测墩用白色油漆刷白，南北两侧面用红漆刷写点名，东西两侧用红漆刷写施测单位或委托单位，墩顶面在对中基盘的上下边缘用字模压出点名。

高程点与平面点选在同一处时，可在底座浇筑时，埋设铜质半球状水准标志点，标志点低于底座平面，并浇注护盖。

4.2.2.3GPS点的命名

苏通大桥首级施工控制点的点名以“ST”开头，后加两位序列编号，即ST**。

如ST01。

4.3观测

选点埋标完毕，应等观测墩沉降一段时间，使之稳定后再进行观测。

4.3.1观测概述

为了提高GPS观测的精度与可靠性，GPS点间应构成一定数量的由GPS独立边组成的非同步闭合环，使GPS网有足够的多余观测。

考虑到苏通大桥首级施工框架控制网的精度要求与用途，提高精度与可靠性，计划平均每点设站4～5次，轴线点设站次数5～6次，其余点3～5次，至少40条独立基线边，可构成至少28个三边形非同步闭合环。

多余观测边数28为必要观测边数12的2.3倍。

为了加强GPS控制网的外部检核，设计采用当今世界上最高精度的Kern厂生产的ME5000测距仪（标称精度0.2mm±0.2ppm），实测3～5条高精度基线边，以检核GPS控制网的精度。

并可为GPS框架网、后续施工测量和变形测量提供外部长度基准。

4.3.2观测前的准备工作

（1）对所用观测仪器进行检验。

（2）利用SKI软件，编制测区卫星可见性预报表，卫星出现的方位等，以利于合理选择最佳观测时段。

（3）根据观测要求（重复设站数）、卫星可见性预报表、各点的周围环境、交通状况等制定详细的工作计划、工作日程、人员调度表、观测要求一览日程表等。

4.3.3GPS观测

采用三台LeicaSR530型双频带RTK精密测地型GPS接收机进行观测，仪器标称精度为5mm+1ppm*D，作业方式采用静态相对定位模式。

GPS观测满足以下几个条件：

（1）观测要求：

卫星高度角≥15，有效观测卫星个数≥5，采样间隔为10″，观测时间≥120分钟，单点定位时间≥180分钟，GDOP≤４。

（2）对设有观测墩的控制点进行强制对中，对联测点用经检验合格的光学对中器对中。

为消除相位中心偏差对测量结果的影响，安置天线时，应使天线指北线指向北方，可用罗盘定向，定向误差不得大于5°。

（3）为了消弱电离层的影响，必要情况下可考虑在夜间进行作业。

（4）在测量过程中，对每个测站仪器工作正常后，应及时逐项填写测量手薄中各项内容，当时段观测时间超过60min以上，应每隔30min记录一次，记录手簿参考《全球定位系统城市测量技术规程》附录H的形式。

（5）对天线严格整平，天线高在测量前后各量一次，量取时从三个不同方向分别量取，误差不得大于2mm。

（6）观测组严格按照调度表规定的时间作业，保证同步观测同一卫星组。

4.3.4边长检测

加测边长采用ME5000测距仪，标称精度为0.2mm±0.2ppm进行对向观测并进行气象改正，换算至墩面间距离与平距。

4.4观测数据的处理

4.4.1基线解算

基线向量的解算采用GPS接收机厂家随机提供的商用软件SKI利用广播星历先期进行预处理，基线解算中的起算点采用轴线主点单点定位的坐标结果。

基线结果采用双差固定解。

现场SKI基线处理按各项限差检验没有问题后，从国际IGS组织获取精密星历，采用美国麻省理工大学研制的高精度定位软件GAMIT再次进行精密解算。

4.4.2基线解算的质量检核

为提高GPS测量的精度与可靠度，基线解算结束后，应及时计算同步环闭合差、异步环闭合差以及重复边的检查计算，各环闭合差应符合规范要求如下：

（1）野外数据检核的同步环坐标分量相对闭合差不得大于2.0ppm，环路全长相对闭合差不得大于3.0ppm。

（2）异步环检验在整个GPS网中选取一组完全的独立基线构成闭合环，各独立环的坐标分量闭合差均符合下式计算规定的限差：

（1）

全长闭合差均符合下式的计算规定的限差：

式中:

n──独立闭合环的边数

σ──相应级别规定的精度

（3）重复基线检验精度

重复基线的长度较差，不超过下式的规定

（2）

GPS网相邻点弦长精度用下式表示:

（3）

根据该网的精度要求，本网的弦长精度为5mm+1ppm*D（km）（此处要与甲方讨论，具体σ为多少要重新考虑）。

通过以上检核，舍去不合格的基线，但舍去基线后，必须保证异步环的边数不得大于6，否则需要进行补测或重测。

4.4.3GPS网平差与坐标转换

4.4.3.1三维无约束平差

WGS-84坐标系下的三维无约束平差，在基线解算质量检核的基础上，进一步评定GPS网的内部符合精度与外业观测的质量，无约束平差中，利用基线向量改正数进行粗差的检验（V△x，△y，△z≤3σ），当超限时，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合要求，以桥轴线上的控制点为三维平差的基准点，其大地经纬度取该点单点定位的结果，大地高取相对边长归算高程面的高程。

4.4.3.2二维约束平差

大地坐标转换与GPS网平差计算采用武汉测绘科技大学研制的软件系统PowerADJ3.0完成。

（1）桥轴坐标系

固定桥轴坐标系原点的坐标和桥轴线坐标方位进行约束平差，输出各点的桥轴坐标系的坐标，转换参数，观测量改正数，单位权中误差，网点精度。

（2）1954年北京坐标系坐标（中央子午线为120°59′任意带高斯投影平面直角坐标）

以联测点不同投影面（平均高程面与大桥桥面）的1954坐标（中央子午线为120°59′）为已知点，进行坐标转换，输出各点的不同投影面的1954坐标系坐标与转换参数，网点精度。

4.4.3.3精度评定

根据以上数据处理的过程，综合评价整个网的精度。

5高程控制测量

5.1选点埋标

　　位于地面上的平面控制点均可在基底盘一浇筑高程控制点标志，作为高程控制点。

离开平面控制点较远的水准点，应埋设水准标石。

标石规格如下：

5.2高程起算点

选取测区内一、二等水准点作为高程起算点构成一闭合水准路线。

5.3二等水准网形

苏通长江大桥首级高程施工控制网将各控制点以二等水准与起算点进行连测，构成闭合水准路线。

5.4施测

测量要求按照国家GB12897-91《国家一、二等水准测量规范》的要求执行。

5.5跨江水准

跨江水准采用经纬仪倾角法以二等水准的要求进行施测。

共有两处跨江，每处可在江岸适当的地方选择４个临时点，然后及时将临时点以二等水准测量的施测要求引到最近的控制点上。

5.6数据预处理与平差计算

野外观测完后，平差前，应认真检查观测成果，并对每条水准路线按附合路线和闭合路线计算高差闭合差。

每千米水准测量高差全中误差，应按下列公式计算：

（4）

式中，

为高差全中误差（mm）,

为闭合差（mm）,L为计算各

时相应的路线长度（km）,N为附合路线或闭合路线的个数。

若计算的

不满足规范要求，应查明原因，并进行重测。

同时，按水准路线往返测段高差较差计算，每千米水准测量的高差偶然中误差，应按下列公式计算：

（5）

式中，

为高差偶然中误差（mm）,

为水准路线往返测段高差不符值（mm）,L为水准测段长度（km）,n为附合路线或闭合路线的个数。

若计算的

不满足规范要求，应查明原因，并进行重测。

水准网的计算按最小二乘原理，采用间接平差法，利用水准网平差软件（武汉测绘科技大学王新洲教授研制），进行网平差计算，并进行精度评定，求出每千米高差全中误差及每点的高程和精度。

6提交的成果

（1）仪器检定成果

（2）控制点点之记

（3）平面控制网展开图及水准路线图

（4）观测手簿

（5）计算手簿

（6）成果表（包括桥轴线坐标系、１９５４年北京坐标两套）

（7）技术设计书

（8）技术总结

（9）检查报告

7质量控制措施

在整个作业过程中贯彻全面质量管理制度，实行两级检查、一级验收，即各项生产任务完成后，由分队、质检办的技术管理人员分别进行二级检查，检查出观测成果不合格的，应查明原因及时返工重测。

在最终检查结束后编写“技术报告”。

全部资料提交后，由委托单位组织专家进行验收。