市政橋梁建設(shè)中的工程測量監(jiān)理
2010-12-07
城市建設(shè)包括道路、橋梁、輕軌、地鐵、給排水、煤氣、防洪、建筑等工程。為了保證工程質(zhì)量，除了施工單位自身檢查外，還需要工程監(jiān)理部門加強檢查。其中工程測量是工程前期的基礎(chǔ)，又是起著指揮工程施工的作用。因此工程測量監(jiān)理是工程質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，而測量成果是否可靠，將直接影響工程質(zhì)量。下面我結(jié)合武漢市橋梁工程淺談一下工程測量監(jiān)理工作的程序、內(nèi)容、技術(shù)規(guī)范和監(jiān)理的要求。
在城市橋梁工程中，鋼筋混凝土構(gòu)筑物的允許偏差：
鋼筋混凝土構(gòu)筑物的允許偏差值是對施工測量的精度要求。為了達到這個目的，必須對控制測量精度提出了較高的標(biāo)準，什么樣的測量精度才能滿足施工測量的要求呢？又如何進行橋梁工程測量監(jiān)理呢？
一、施工準備階段的測量監(jiān)理
1.測量監(jiān)理對施工測量的要求
為了更好地說明工程測量監(jiān)理，現(xiàn)結(jié)合武漢市中環(huán)線橋梁工程項目加以闡述。中環(huán)線（三環(huán)線）是武漢市總體規(guī)劃中確定城區(qū)邊緣的一條規(guī)劃線，是主城區(qū)一條規(guī)劃交通環(huán)線中標(biāo)準最高、速度最快的城市環(huán)線，全長88.5公里（東環(huán)段36.3公里、南環(huán)段15.7公里、西環(huán)段21.4公里、北環(huán)段15.1公里），實行全封閉。中環(huán)線由天興洲雙層長江大橋、白沙洲長江大橋、江漢五橋以及各類型立交橋、高架橋和道路相連通組成，貫穿武漢三鎮(zhèn)，是今后主要貨運和過境通道。
由于武漢市中環(huán)線線路長，立交橋的規(guī)模比較大，還有過江河的特大橋，所以對施工測量的要求比較高。如南環(huán)段橋梁工程長約6446.5m，樁基1560多根，有六個標(biāo)段工程項目部，每一標(biāo)段不能獨立地按自己所設(shè)的測量系統(tǒng)和標(biāo)準進行施工測量。因為南環(huán)段橋梁工程是一個整體，要按統(tǒng)一的測量系統(tǒng)執(zhí)行，所以我們以“百年大計、質(zhì)量第一”的原則召開了南環(huán)段各標(biāo)段項目部總經(jīng)理、總工程師、測量工程師（或測量負責(zé)人）參加的有關(guān)施工測量內(nèi)容會議，由總監(jiān)辦工程測量正高級工程師向大家講解了“市政橋梁工程施工測量細則”，采用北京坐標(biāo)系和黃海高程，包括施工測量程序、內(nèi)容和監(jiān)理要求，以及施工測量所使用的規(guī)范：A.城市測量規(guī)范；B.工程測量規(guī)范；C.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：D.市政工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準。還交待了在施工測量中所使用的各類表格。最后要求大家在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準的前提下必須按細則執(zhí)行，便于統(tǒng)一檢查和管理，以及指導(dǎo)和監(jiān)理施工測量工作。
2.審批施工測量人員、儀器和設(shè)備
根據(jù)該項工程的需要，要求承包單位將施工測量人員數(shù)量、技術(shù)職稱、個人學(xué)歷、測繪作業(yè)證和參加工程項目的詳細資料等，交給我們審批，不合格都不予審批。同時對測量儀器的型號和數(shù)量，以及設(shè)備，也要進行審批。
通過審查，各工程項目部施工測量人員有的素質(zhì)比較高，業(yè)務(wù)能力比較強。儀器設(shè)備有徠卡TCl201全站儀、拓普康全站儀、NA2和DSZ2精密水準儀，以及NA自動水準儀等，設(shè)備有銦鋼尺、塔尺和電腦等，基本上滿足了要求。
3.審查和復(fù)測設(shè)計院所交的測量控制點
第一，要審查設(shè)計院所交的測量控制點。當(dāng)接受設(shè)計院所交的測量控制時，要察看點位是標(biāo)石還是木樁，是否牢固、可靠。對所交的控制點的等級是否滿足本橋梁工程的需要，達不到精度要求的等級測量控制點廢除，達到精度要求的測量控制點可以使用。如這次設(shè)計院在南環(huán)段工程中所交的30多個測量控制點中，只有6個GPS點和5個三等水準點能滿足本工程要求，可以使用，其它20多個測量控制點不能使用。因為該地區(qū)有三個國家二等三角點（老堤、華師和黃龍山），而全線是按1km左右布設(shè)一個GPS點，所以四等（D級）GPS點可以作為該地區(qū)工程的首級平面控制點。同樣測區(qū)有三個二等水準點（Ⅱ072、Ⅱ70、和Ⅱ123），布設(shè)了三條線路（Ⅱ072～NS07、Ⅱ070～NS07和Ⅱ123～NS07），NS07為結(jié)點。
第二，對所交的上述測量控制點必須要復(fù)測。復(fù)測的目的，就是要保證測量控制點是否符合測量等級的要求，是否滿足工程施工的需要。
?。?）南環(huán)段工程的6個GPS點和5個三等水準點通過復(fù)測其結(jié)果如下：
A.對GPS點進行復(fù)測。NG2～NG3、NG3～NG4、NG6～NG7和NG7～NG8的邊長之較差值分別為△S=4～8mm，方位角之較差值分別為△α=2”～5”；
B.對三等水準點進行檢測。NSO2～NSO4、NSO4～NSO6和NSO6～NSO9三等水準點的三條附合水準閉合差值分別為△h=4～22mm.
（2）在北環(huán)段三金潭立交橋工程中，三等水準點A08和GPS54的高程通過檢測其較差值分別為-31mm和-49mm，超出了允許值。因此我們用DSZ2精密水準儀和銦鋼尺對上述的水準點線路以二等水準點Ⅱ09作為起點進行了檢測，基附合水準閉合差值為-6mm，解決了這一問題，并通知了設(shè)計院勘測部門認可。
通過上述檢測結(jié)果可知，必須對設(shè)計院所交的測量控制點進行復(fù)測，要達到規(guī)范的要求，并將復(fù)測成果填寫到“測量控制點復(fù)核記錄表”中。
4.審批施工控制測量方案
武漢市中環(huán)線（三環(huán)線）南環(huán)段工程，從青菱至野芷，有青菱立交橋、李紙立交和野芷立交的高架橋，是一項長度為6446.5m的橋梁工程，其測量精度要求比較高，因此該工程的控制測量方案：6個四等GPS點作為該工程地區(qū)的首級平面測量控制點，5個三等水準點作為本地區(qū)的首級高程測量控制點。各標(biāo)段的施工測量平面控制點為一級導(dǎo)線點，高程按三等水準測量精度施測。為什么我們按這個施工控制測量方案的要求實施呢？
A.由于橋梁施工測量的主要任務(wù)之一是正確測設(shè)出墩、臺的位置，而橋軸線長度又是設(shè)計與測設(shè)位置的依據(jù)，因此必須保證橋軸線長度的精度。根據(jù)規(guī)范的規(guī)定和要求，在橋梁工程中，測量放樣墩、柱中心點位時，其允許偏差值為△s=±8mm.
當(dāng)橋長為1100m，跨距為25m時，則跨距數(shù)為N=44.橋軸線長度中誤差：
則橋長相對中誤差
因此施工平面控制測量按一級導(dǎo)線施測。（注：在南環(huán)段工程中，每個施工標(biāo)段的長度約為1100m，因此以這個長度作為單個橋長）
B.同樣根據(jù)規(guī)范的要求，在橋梁工程中，測量放樣墩柱頂面高程的允許偏差值為△h=±10mm.
水準線路閉合差fh=±C
當(dāng)橋長1100m時，測站數(shù)N=8
取限差為fh=±10mm，則C=fh=3.5
即fh=±3.5
因此施工高程控制按三等水準測量精度施測。
對于大型橋梁工程（如跨江河大橋的特大橋），其橋位測量的橋軸線相對中誤差為：
如西環(huán)段跨漢江的江漢五橋橋軸線是按四等橋軸線相對中誤差施測，而GPS點的等級也將隨之提高。
總之我們是按上述施工測量技術(shù)要求審批施工單位的控制測量方案。
二、施工階段的控制測量監(jiān)理
1、施工單位所交的施工控制測量資料由測量監(jiān)理工程師進行審查，是否按測量方案實施，是否進行了精度分析，達到了什么樣的測量精度？如不合格，要重測。同時根據(jù)各標(biāo)段的測量人員業(yè)務(wù)水平提出不同要求及要達到的標(biāo)準。
2、控制測量資料審查后，工程測量監(jiān)理人員還要到施工地區(qū)進行檢測。在檢測南環(huán)段各標(biāo)段控制測量時，每一條邊的較差分別為△s=2～10mm，每一條邊的方位角較差△α=3”～8”，導(dǎo)線全長相對閉合差分別為fs=1/3萬～1/38萬；水準線路實測閉合差分別為fh=6～15mm.
因為南環(huán)段青菱立交橋是武漢市較大的立交橋工程，所以我們對施工測量技術(shù)人員提出了較高的要求。在觀測、記錄、計算等方面要嚴格地按規(guī)范要求執(zhí)行。施工測量的閉合導(dǎo)線要按嚴密平差方法計算，平差后的測量精度為：測角中誤差Mβ=±1.21”，平均測距中誤差MS=±0.3mm，相對閉合差fs=1/70萬。
控制測量資料不僅要檢測，有時還要復(fù)算。如在北環(huán)段常青立交橋（是目前武漢市較大的立交橋）工程中，測量監(jiān)理工程師按檢測的測量數(shù)據(jù)對該工程的附合導(dǎo)線進行了嚴密平差，其測量精度為：方向觀測值中誤差MB=4”，邊長觀測值中誤差MS=11mm，點位誤差MD=5～9mm，全長相對閉合差fs=1/13萬。
3.審查邊角后方交會測量控制點。由于原有施工測量平面控制點在施工期間已被毀掉，必須要加密測量控制點，一般采取邊角后方交會法，用全站儀觀測角度和邊長，但不能少于三個已知點，并計算出交點的點位精度。如青菱立交橋、常青立交橋和三金潭立交橋工程都采用此法加密測量控制點，并報測量監(jiān)理工程師審查。
4.各工程項目部對本地區(qū)的施工測量控制點要經(jīng)常檢查和復(fù)測。由于在施工期間有的測量控制點已被損傷或毀掉，所以必須每半年要復(fù)測一次。如果是過江河的大橋，在汛前和汛后要各測一次，絕對不能馬虎！不要由于測量控制點的問題，而造成工程質(zhì)量事故。
5.根據(jù)檢測和復(fù)算的測量成果，測量監(jiān)理工程師要填寫“施工控制測量檢測表”，并要簽名認可。
三、施工放樣階段的測量監(jiān)理
1.審核橋梁樁基樁位坐標(biāo)數(shù)據(jù)
武漢市中環(huán)線南環(huán)段橋梁工程，設(shè)計院提供的樁基坐標(biāo)數(shù)據(jù)有1555個。為了可靠忽誤，必須對這一千多個樁位坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行了一次全面的認真的審核，審核的結(jié)果有74個樁位數(shù)據(jù)偏大，或者錯誤，如ZXll＇，左3樁位坐標(biāo)偏差值為△x=0.703m，△y=0.151m.因此請設(shè)計院修正，設(shè)計院也認可修正。這項重要的工作，今后必須堅持和加強。
在開始施工測量放樣時，我們向各施工標(biāo)段提出了施工測量放樣技術(shù)要求，這是為什么呢？
因為南環(huán)段有六個標(biāo)段，每個標(biāo)段的測量負責(zé)人，其技術(shù)素質(zhì)是不一樣的，有的是測繪專業(yè)或其他專業(yè)學(xué)習(xí)過測量知識的大學(xué)本科生、工程師，也有的是中專生或測量放線工，而各施工單位的測量儀器設(shè)備也有差別，所以我們?yōu)榱吮ＷC橋梁工程質(zhì)量不得不提出了施工測量放樣的技術(shù)要求，各標(biāo)段要按這個統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準執(zhí)行。
?。?）樁位、樁基承臺、墩柱和帽梁的施工測量放樣的技術(shù)要求
A.各施工單位接到設(shè)計院所交的樁位坐標(biāo)數(shù)據(jù)之后，要進行復(fù)核計算，復(fù)核無誤后，才能進行樁位放樣。所復(fù)核的樁位數(shù)據(jù)有錯誤，請設(shè)計院修正。
B.施工測量放樣樁位時，只能采取全站儀坐標(biāo)法，不能采取其他方法，并用極坐標(biāo)檢查。
C.樁基澆筑之后，對樁基中心點要進行觀測，點位誤差不能超過5cm，樁基頂面高程要觀測，然后才能進行承臺放樣。
D.在承臺放樣前，要計算承臺四角點坐標(biāo)。在承臺測量放樣時，首先用全站儀坐標(biāo)法精確地測量樁基中心點，然后再進行承臺四角點坐標(biāo)放樣，用鋼尺檢查各點位的相對位置是否符合設(shè)計要求，并測量承臺頂面標(biāo)高。
E.用全站儀坐標(biāo)法測定樁位、承臺、墩柱和帽梁中心點位時，要求其偏差值為△x≤3mm、△y≤3mm、△α≤10”.
（2）箱梁（或標(biāo)面）的施工測量放樣技術(shù)要求
橋梁工程由下部結(jié)構(gòu)進入上部結(jié)構(gòu)施工時，同樣采用全站儀坐標(biāo)法測定各點位。在箱梁（或橋面）施工測量放樣時，按縱向每5米設(shè)一條橫斷面，每一條橫斷面有左、中、右三點的計算坐標(biāo)值，然后根據(jù)每點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行施工測量放樣，觀測的誤差數(shù)據(jù)為△x≤3mm、△y≤3mm和△α≤10”.
在進行澆筑混凝土之前，也就是在箱梁模板上扎鋼筋之前要進行預(yù)壓，檢查支架和模板是否穩(wěn)定可靠。在預(yù)壓開始前，預(yù)壓期間和預(yù)壓結(jié)束后都要用水準儀進行垂直位移觀測，垂直位移同一點的觀測較差值不能偏大，否則要進行修正。
常青立交橋工程主線Y—聯(lián)和Z九聯(lián)預(yù)壓后回彈量表
上表中回彈量值較大的，通過糾正支架或模板而改正了。
?。?）通過我們監(jiān)理人員檢測的測量數(shù)據(jù)來看，各單位施工測量人員是按照上述測量技術(shù)要求執(zhí)行，并填寫了“樁基護筒、樁位放樣表”和“施工測量放樣報驗單”。同樣測量監(jiān)理人員也要將審查和檢測的數(shù)據(jù)記錄于“測量監(jiān)理工程師檢測表”里，并按規(guī)定簽名。
四、工程竣工階段的測量監(jiān)理
在市政橋梁工程中，對已完工的樁基、承臺、橋臺、墩柱、帽梁、丁字梁、箱梁等結(jié)構(gòu)物和橋面要進行驗收。為了搞好驗收，首先要進行竣工測量。竣工測量的成果是否達到了設(shè)計的要求，可不可以驗收。因此竣工測量起到了檢查橋梁工程質(zhì)量和工程竣工的作用。
1.我們根據(jù)規(guī)范的要求和實際情況，在竣工階段對各工程項目部提出了關(guān)于竣工測量的幾點技術(shù)要求：
A.用全站儀坐標(biāo)法測定墩柱和帽梁中心點位，其偏差≤8mm，墩柱頂標(biāo)高，其偏差≤10mm，園柱直徑的偏差≤10mm，墩柱之間的相互間距偏差≤15mm，墩柱傾斜率為0.3％；
B.用全站儀坐標(biāo)法測定箱梁頂面（或橋面）的橋梁主軸線起點，各元素點和終點，其點位誤差≤15mm，測角誤差≤15”，橋面的縱橫斷面高程允許誤差≤±10mm；橫向平整度為≤3mm，橋頭高程銜接點偏差≤±3mm，車行道寬度偏差≤±10mm.
C、將測量數(shù)據(jù)記錄于“工程竣工測量資料報驗表”和“橋梁整體檢查評定表”內(nèi)，并繪之橋梁工程竣工圖，報測量監(jiān)理工程師審查。
2.我們根據(jù)上述技術(shù)要求以及所報驗的竣工測量資料（如墩柱和瀝青砼橋面）進行了檢測，其點位和高程的偏差如下：
A.檢測常青立交橋工程主線Z（左）五聯(lián)各墩柱點的偏差圖
B.檢測常青立交橋工程機場路丁匝道橋面的縱橫坡度值
a.設(shè)計院給的坡度值為：縱向3.5％，橫向1.5%；
b.檢測橋面坡度值為：縱向3.45％，差值△i=-0.05%，橫向均值i1=-1.52%，差值△i1=-0.02%，滿足了規(guī)范的要求；
c.橋面瀝青砼厚度已達到9cm，符合設(shè)計要求。
C.對南環(huán)段C標(biāo)項目部橋梁工程的橋面縱橫斷面各點高程進行了檢測，與設(shè)計高程的累計偏差為2.5mm.
D.對常青立交工程已竣工的主線橋路面里程中心線進行了檢測。我們用全站儀和水準儀對該立交工程的起點K6+480樁號進行了觀測，其點位誤差為△s=10mm，同樣對終點K9+060樁號也進行了觀測，其偏差為△x=1mm，△y=15mm，△h=-9mm.
E.各個工程項目部是要將竣工測量數(shù)據(jù)填寫在“觀測構(gòu)筑物的偏差表”和“橋面竣工測量報驗單”和“橋梁整體項目檢查評定表”，便于測量監(jiān)理工程師審查和檢測。同樣工程測量監(jiān)理工程師也要將工程竣工的檢測數(shù)據(jù)記錄在“工程測量監(jiān)理工程師檢測表”中，并簽名認可。
五、沉降觀測監(jiān)理
為了監(jiān)測市政橋梁工程的質(zhì)量和運營安全，必須在工程施工和運營期間都要進行沉降觀測。
市政橋梁工程有各種類型的立交橋、高架橋和過江河的特大橋，它們對沉降觀測的精度要求是不同的。如市政立交橋和高架橋的沉降觀測監(jiān)測網(wǎng)是按四等監(jiān)測網(wǎng)的技術(shù)要求執(zhí)行。特大橋梁的變形觀測的技術(shù)要求較高，可以按“工程測量規(guī)范”有關(guān)變形觀測的規(guī)定和技術(shù)要求制定變形觀測方案。
根據(jù)規(guī)范的要求，南環(huán)段B標(biāo)項目部進行了沉降觀測，其沉降觀測分析如下：
1.水準基準點是三等水準點，設(shè)在墩柱上的沉降觀測點有215個；
2.用DSZ2精密水準儀并配備銦鋼尺前后進行了五次沉降觀測（按五次加重次數(shù)分別進行了觀測：墩柱、帽梁、空心板梁、橋面施工、攤鋪橋面瀝青）；
3.累計沉降量
其中最小累計沉降為0.1～0.6mm，最大累計沉降量為2.1～3.4mm；
4.從上述數(shù)據(jù)說明該段高架橋已基本穩(wěn)定，今后還要進行運營階段的沉降觀測。
六、各項目部的相銜接點測量監(jiān)理
每一個項目部都有一個起點和終點，終點是另一個項目部的起點。這樣的相銜接點，往往會產(chǎn)生矛盾，因此我們監(jiān)理通過對銜接點的檢測，一方面解決他們的問題，另一方面可以檢測出施工測量放樣的質(zhì)量是否達到了設(shè)計要求。
1.北環(huán)段線路一的終點K6+480樁號是常青立交工程的起點，我們用全站儀在常青立交工程的測量控制點A上設(shè)站，后視BG7，檢測樁號K6+480，其點位偏差約1cm，符合要求。
2.各項目部對相接的同一個測量控制點成果有時是不完全相同的，測量監(jiān)理工程師就在整體施工測量控制網(wǎng)精度的前提下，確認雙方的施工控制測量精度是否在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，如在規(guī)范要求的允許值內(nèi)，可取決定值，供雙方使用。如不在規(guī)范要求范圍內(nèi)，或雙方發(fā)生爭議，測量監(jiān)理工程師組織測量專業(yè)技術(shù)人員進行聯(lián)測，將聯(lián)測的測量成果交雙方使用。如C標(biāo)和D標(biāo)對同一測量控制點NH-A的坐標(biāo)值相差較大，如△x互差為-28mm.為了解決這一問題，用了一臺標(biāo)稱精度為2+2ppm.D的拓普康602型全站儀進行測量控制復(fù)測，從GPS起點NG3-NG4和GPS終點NG6-NG7，形成一條附合導(dǎo)線（包括NH-A點），經(jīng)過觀測和平差計算后，其測量成果滿足了一級導(dǎo)線精度的要求，為此雙方以這次復(fù)測的測量成果使用。
七、整理施工測量的監(jiān)理資料
1.市政橋梁工程測量監(jiān)理細則
2.控制測量
A.接受和審查勘測部門提供的控制測量成果資料移交報告
B.復(fù)測勘測部門所交的測量控制點資料
C.審查和檢測各施工單位的施工控制測量資料
3.施工測量放樣（定位）
A.施工測量放樣的技術(shù)要求
B.審查和復(fù)核設(shè)計院所交的樁位和各條線路各元素點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)資料
C.檢測樁位、承臺、墩柱、箱梁、橋面、道路和排水箱涵等的測量放樣資料
4.檢測竣工測量資料
5.市政橋梁工程變形觀測分析資料
6.市政橋梁工程測量監(jiān)理報告
總之，工程測量監(jiān)理是一項專業(yè)性很強，帶有普遍性的工作。我們在實際測量監(jiān)理工作中，建立了一整套符合市政橋梁工程需要的工程測量監(jiān)理內(nèi)容、程序和技術(shù)要求。其它市政工程項目可以按本文所述的套路進行工程測量監(jiān)理工作，但也要按各類工程的特點和要求采取不同的施測方案，做好市政橋梁工程測量監(jiān)理。
