市政桥梁建设中的工程测量监理
2010-12-07
城市建设包括道路、桥梁、轻轨、地铁、给排水、煤气、防洪、建筑等工程。为了保证工程质量，除了施工单位自身检查外，还需要工程监理部门加强检查。其中工程测量是工程前期的基础，又是起着指挥工程施工的作用。因此工程测量监理是工程质量控制的重要环节，而测量成果是否可靠，将直接影响工程质量。下面我结合武汉市桥梁工程浅谈一下工程测量监理工作的程序、内容、技术规范和监理的要求。
在城市桥梁工程中，钢筋混凝土构筑物的允许偏差：
钢筋混凝土构筑物的允许偏差值是对施工测量的精度要求。为了达到这个目的，必须对控制测量精度提出了较高的标准，什么样的测量精度才能满足施工测量的要求呢？又如何进行桥梁工程测量监理呢？
一、施工准备阶段的测量监理
1.测量监理对施工测量的要求
为了更好地说明工程测量监理，现结合武汉市中环线桥梁工程项目加以阐述。中环线（三环线）是武汉市总体规划中确定城区边缘的一条规划线，是主城区一条规划交通环线中标准最高、速度最快的城市环线，全长88.5公里（东环段36.3公里、南环段15.7公里、西环段21.4公里、北环段15.1公里），实行全封闭。中环线由天兴洲双层长江大桥、白沙洲长江大桥、江汉五桥以及各类型立交桥、高架桥和道路相连通组成，贯穿武汉三镇，是今后主要货运和过境通道。
由于武汉市中环线线路长，立交桥的规模比较大，还有过江河的特大桥，所以对施工测量的要求比较高。如南环段桥梁工程长约6446.5m，桩基1560多根，有六个标段工程项目部，每一标段不能独立地按自己所设的测量系统和标准进行施工测量。因为南环段桥梁工程是一个整体，要按统一的测量系统执行，所以我们以“百年大计、质量第一”的原则召开了南环段各标段项目部总经理、总工程师、测量工程师（或测量负责人）参加的有关施工测量内容会议，由总监办工程测量正高级工程师向大家讲解了“市政桥梁工程施工测量细则”，采用北京坐标系和黄海高程，包括施工测量程序、内容和监理要求，以及施工测量所使用的规范：A.城市测量规范；B.工程测量规范；C.公路桥涵施工技术规范：D.市政工程质量检验评定标准。还交待了在施工测量中所使用的各类表格。最后要求大家在统一的技术标准的前提下必须按细则执行，便于统一检查和管理，以及指导和监理施工测量工作。
2.审批施工测量人员、仪器和设备
根据该项工程的需要，要求承包单位将施工测量人员数量、技术职称、个人学历、测绘作业证和参加工程项目的详细资料等，交给我们审批，不合格都不予审批。同时对测量仪器的型号和数量，以及设备，也要进行审批。
通过审查，各工程项目部施工测量人员有的素质比较高，业务能力比较强。仪器设备有徕卡TCl201全站仪、拓普康全站仪、NA2和DSZ2精密水准仪，以及NA自动水准仪等，设备有铟钢尺、塔尺和电脑等，基本上满足了要求。
3.审查和复测设计院所交的测量控制点
第一，要审查设计院所交的测量控制点。当接受设计院所交的测量控制时，要察看点位是标石还是木桩，是否牢固、可靠。对所交的控制点的等级是否满足本桥梁工程的需要，达不到精度要求的等级测量控制点废除，达到精度要求的测量控制点可以使用。如这次设计院在南环段工程中所交的30多个测量控制点中，只有6个GPS点和5个三等水准点能满足本工程要求，可以使用，其它20多个测量控制点不能使用。因为该地区有三个国家二等三角点（老堤、华师和黄龙山），而全线是按1km左右布设一个GPS点，所以四等（D级）GPS点可以作为该地区工程的首级平面控制点。同样测区有三个二等水准点（Ⅱ072、Ⅱ70、和Ⅱ123），布设了三条线路（Ⅱ072～NS07、Ⅱ070～NS07和Ⅱ123～NS07），NS07为结点。
第二，对所交的上述测量控制点必须要复测。复测的目的，就是要保证测量控制点是否符合测量等级的要求，是否满足工程施工的需要。
（1）南环段工程的6个GPS点和5个三等水准点通过复测其结果如下：
A.对GPS点进行复测。NG2～NG3、NG3～NG4、NG6～NG7和NG7～NG8的边长之较差值分别为△S=4～8mm，方位角之较差值分别为△α=2”～5”；
B.对三等水准点进行检测。NSO2～NSO4、NSO4～NSO6和NSO6～NSO9三等水准点的三条附合水准闭合差值分别为△h=4～22mm.
（2）在北环段三金潭立交桥工程中，三等水准点A08和GPS54的高程通过检测其较差值分别为-31mm和-49mm，超出了允许值。因此我们用DSZ2精密水准仪和铟钢尺对上述的水准点线路以二等水准点Ⅱ09作为起点进行了检测，基附合水准闭合差值为-6mm，解决了这一问题，并通知了设计院勘测部门认可。
通过上述检测结果可知，必须对设计院所交的测量控制点进行复测，要达到规范的要求，并将复测成果填写到“测量控制点复核记录表”中。
4.审批施工控制测量方案
武汉市中环线（三环线）南环段工程，从青菱至野芷，有青菱立交桥、李纸立交和野芷立交的高架桥，是一项长度为6446.5m的桥梁工程，其测量精度要求比较高，因此该工程的控制测量方案：6个四等GPS点作为该工程地区的首级平面测量控制点，5个三等水准点作为本地区的首级高程测量控制点。各标段的施工测量平面控制点为一级导线点，高程按三等水准测量精度施测。为什么我们按这个施工控制测量方案的要求实施呢？
A.由于桥梁施工测量的主要任务之一是正确测设出墩、台的位置，而桥轴线长度又是设计与测设位置的依据，因此必须保证桥轴线长度的精度。根据规范的规定和要求，在桥梁工程中，测量放样墩、柱中心点位时，其允许偏差值为△s=±8mm.
当桥长为1100m，跨距为25m时，则跨距数为N=44.桥轴线长度中误差：
则桥长相对中误差
因此施工平面控制测量按一级导线施测。（注：在南环段工程中，每个施工标段的长度约为1100m，因此以这个长度作为单个桥长）
B.同样根据规范的要求，在桥梁工程中，测量放样墩柱顶面高程的允许偏差值为△h=±10mm.
水准线路闭合差fh=±C
当桥长1100m时，测站数N=8
取限差为fh=±10mm，则C=fh=3.5
即fh=±3.5
因此施工高程控制按三等水准测量精度施测。
对于大型桥梁工程（如跨江河大桥的特大桥），其桥位测量的桥轴线相对中误差为：
如西环段跨汉江的江汉五桥桥轴线是按四等桥轴线相对中误差施测，而GPS点的等级也将随之提高。
总之我们是按上述施工测量技术要求审批施工单位的控制测量方案。
二、施工阶段的控制测量监理
1、施工单位所交的施工控制测量资料由测量监理工程师进行审查，是否按测量方案实施，是否进行了精度分析，达到了什么样的测量精度？如不合格，要重测。同时根据各标段的测量人员业务水平提出不同要求及要达到的标准。
2、控制测量资料审查后，工程测量监理人员还要到施工地区进行检测。在检测南环段各标段控制测量时，每一条边的较差分别为△s=2～10mm，每一条边的方位角较差△α=3”～8”，导线全长相对闭合差分别为fs=1/3万～1/38万；水准线路实测闭合差分别为fh=6～15mm.
因为南环段青菱立交桥是武汉市较大的立交桥工程，所以我们对施工测量技术人员提出了较高的要求。在观测、记录、计算等方面要严格地按规范要求执行。施工测量的闭合导线要按严密平差方法计算，平差后的测量精度为：测角中误差Mβ=±1.21”，平均测距中误差MS=±0.3mm，相对闭合差fs=1/70万。
控制测量资料不仅要检测，有时还要复算。如在北环段常青立交桥（是目前武汉市较大的立交桥）工程中，测量监理工程师按检测的测量数据对该工程的附合导线进行了严密平差，其测量精度为：方向观测值中误差MB=4”，边长观测值中误差MS=11mm，点位误差MD=5～9mm，全长相对闭合差fs=1/13万。
3.审查边角后方交会测量控制点。由于原有施工测量平面控制点在施工期间已被毁掉，必须要加密测量控制点，一般采取边角后方交会法，用全站仪观测角度和边长，但不能少于三个已知点，并计算出交点的点位精度。如青菱立交桥、常青立交桥和三金潭立交桥工程都采用此法加密测量控制点，并报测量监理工程师审查。
4.各工程项目部对本地区的施工测量控制点要经常检查和复测。由于在施工期间有的测量控制点已被损伤或毁掉，所以必须每半年要复测一次。如果是过江河的大桥，在汛前和汛后要各测一次，绝对不能马虎！不要由于测量控制点的问题，而造成工程质量事故。
5.根据检测和复算的测量成果，测量监理工程师要填写“施工控制测量检测表”，并要签名认可。
三、施工放样阶段的测量监理
1.审核桥梁桩基桩位坐标数据
武汉市中环线南环段桥梁工程，设计院提供的桩基坐标数据有1555个。为了可靠忽误，必须对这一千多个桩位坐标数据进行了一次全面的认真的审核，审核的结果有74个桩位数据偏大，或者错误，如ZXll＇，左3桩位坐标偏差值为△x=0.703m，△y=0.151m.因此请设计院修正，设计院也认可修正。这项重要的工作，今后必须坚持和加强。
在开始施工测量放样时，我们向各施工标段提出了施工测量放样技术要求，这是为什么呢？
因为南环段有六个标段，每个标段的测量负责人，其技术素质是不一样的，有的是测绘专业或其他专业学习过测量知识的大学本科生、工程师，也有的是中专生或测量放线工，而各施工单位的测量仪器设备也有差别，所以我们为了保证桥梁工程质量不得不提出了施工测量放样的技术要求，各标段要按这个统一技术标准执行。
（1）桩位、桩基承台、墩柱和帽梁的施工测量放样的技术要求
A.各施工单位接到设计院所交的桩位坐标数据之后，要进行复核计算，复核无误后，才能进行桩位放样。所复核的桩位数据有错误，请设计院修正。
B.施工测量放样桩位时，只能采取全站仪坐标法，不能采取其他方法，并用极坐标检查。
C.桩基浇筑之后，对桩基中心点要进行观测，点位误差不能超过5cm，桩基顶面高程要观测，然后才能进行承台放样。
D.在承台放样前，要计算承台四角点坐标。在承台测量放样时，首先用全站仪坐标法精确地测量桩基中心点，然后再进行承台四角点坐标放样，用钢尺检查各点位的相对位置是否符合设计要求，并测量承台顶面标高。
E.用全站仪坐标法测定桩位、承台、墩柱和帽梁中心点位时，要求其偏差值为△x≤3mm、△y≤3mm、△α≤10”.
（2）箱梁（或标面）的施工测量放样技术要求
桥梁工程由下部结构进入上部结构施工时，同样采用全站仪坐标法测定各点位。在箱梁（或桥面）施工测量放样时，按纵向每5米设一条横断面，每一条横断面有左、中、右三点的计算坐标值，然后根据每点的坐标数据进行施工测量放样，观测的误差数据为△x≤3mm、△y≤3mm和△α≤10”.
在进行浇筑混凝土之前，也就是在箱梁模板上扎钢筋之前要进行预压，检查支架和模板是否稳定可靠。在预压开始前，预压期间和预压结束后都要用水准仪进行垂直位移观测，垂直位移同一点的观测较差值不能偏大，否则要进行修正。
常青立交桥工程主线Y—联和Z九联预压后回弹量表
上表中回弹量值较大的，通过纠正支架或模板而改正了。
（3）通过我们监理人员检测的测量数据来看，各单位施工测量人员是按照上述测量技术要求执行，并填写了“桩基护筒、桩位放样表”和“施工测量放样报验单”。同样测量监理人员也要将审查和检测的数据记录于“测量监理工程师检测表”里，并按规定签名。
四、工程竣工阶段的测量监理
在市政桥梁工程中，对已完工的桩基、承台、桥台、墩柱、帽梁、丁字梁、箱梁等结构物和桥面要进行验收。为了搞好验收，首先要进行竣工测量。竣工测量的成果是否达到了设计的要求，可不可以验收。因此竣工测量起到了检查桥梁工程质量和工程竣工的作用。
1.我们根据规范的要求和实际情况，在竣工阶段对各工程项目部提出了关于竣工测量的几点技术要求：
A.用全站仪坐标法测定墩柱和帽梁中心点位，其偏差≤8mm，墩柱顶标高，其偏差≤10mm，园柱直径的偏差≤10mm，墩柱之间的相互间距偏差≤15mm，墩柱倾斜率为0.3％；
B.用全站仪坐标法测定箱梁顶面（或桥面）的桥梁主轴线起点，各元素点和终点，其点位误差≤15mm，测角误差≤15”，桥面的纵横断面高程允许误差≤±10mm；横向平整度为≤3mm，桥头高程衔接点偏差≤±3mm，车行道宽度偏差≤±10mm.
C、将测量数据记录于“工程竣工测量资料报验表”和“桥梁整体检查评定表”内，并绘之桥梁工程竣工图，报测量监理工程师审查。
2.我们根据上述技术要求以及所报验的竣工测量资料（如墩柱和沥青砼桥面）进行了检测，其点位和高程的偏差如下：
A.检测常青立交桥工程主线Z（左）五联各墩柱点的偏差图
B.检测常青立交桥工程机场路丁匝道桥面的纵横坡度值
a.设计院给的坡度值为：纵向3.5％，横向1.5%；
b.检测桥面坡度值为：纵向3.45％，差值△i=-0.05%，横向均值i1=-1.52%，差值△i1=-0.02%，满足了规范的要求；
c.桥面沥青砼厚度已达到9cm，符合设计要求。
C.对南环段C标项目部桥梁工程的桥面纵横断面各点高程进行了检测，与设计高程的累计偏差为2.5mm.
D.对常青立交工程已竣工的主线桥路面里程中心线进行了检测。我们用全站仪和水准仪对该立交工程的起点K6+480桩号进行了观测，其点位误差为△s=10mm，同样对终点K9+060桩号也进行了观测，其偏差为△x=1mm，△y=15mm，△h=-9mm.
E.各个工程项目部是要将竣工测量数据填写在“观测构筑物的偏差表”和“桥面竣工测量报验单”和“桥梁整体项目检查评定表”，便于测量监理工程师审查和检测。同样工程测量监理工程师也要将工程竣工的检测数据记录在“工程测量监理工程师检测表”中，并签名认可。
五、沉降观测监理
为了监测市政桥梁工程的质量和运营安全，必须在工程施工和运营期间都要进行沉降观测。
市政桥梁工程有各种类型的立交桥、高架桥和过江河的特大桥，它们对沉降观测的精度要求是不同的。如市政立交桥和高架桥的沉降观测监测网是按四等监测网的技术要求执行。特大桥梁的变形观测的技术要求较高，可以按“工程测量规范”有关变形观测的规定和技术要求制定变形观测方案。
根据规范的要求，南环段B标项目部进行了沉降观测，其沉降观测分析如下：
1.水准基准点是三等水准点，设在墩柱上的沉降观测点有215个；
2.用DSZ2精密水准仪并配备铟钢尺前后进行了五次沉降观测（按五次加重次数分别进行了观测：墩柱、帽梁、空心板梁、桥面施工、摊铺桥面沥青）；
3.累计沉降量
其中最小累计沉降为0.1～0.6mm，最大累计沉降量为2.1～3.4mm；
4.从上述数据说明该段高架桥已基本稳定，今后还要进行运营阶段的沉降观测。
六、各项目部的相衔接点测量监理
每一个项目部都有一个起点和终点，终点是另一个项目部的起点。这样的相衔接点，往往会产生矛盾，因此我们监理通过对衔接点的检测，一方面解决他们的问题，另一方面可以检测出施工测量放样的质量是否达到了设计要求。
1.北环段线路一的终点K6+480桩号是常青立交工程的起点，我们用全站仪在常青立交工程的测量控制点A上设站，后视BG7，检测桩号K6+480，其点位偏差约1cm，符合要求。
2.各项目部对相接的同一个测量控制点成果有时是不完全相同的，测量监理工程师就在整体施工测量控制网精度的前提下，确认双方的施工控制测量精度是否在规范允许范围之内，如在规范要求的允许值内，可取决定值，供双方使用。如不在规范要求范围内，或双方发生争议，测量监理工程师组织测量专业技术人员进行联测，将联测的测量成果交双方使用。如C标和D标对同一测量控制点NH-A的坐标值相差较大，如△x互差为-28mm.为了解决这一问题，用了一台标称精度为2+2ppm.D的拓普康602型全站仪进行测量控制复测，从GPS起点NG3-NG4和GPS终点NG6-NG7，形成一条附合导线（包括NH-A点），经过观测和平差计算后，其测量成果满足了一级导线精度的要求，为此双方以这次复测的测量成果使用。
七、整理施工测量的监理资料
1.市政桥梁工程测量监理细则
2.控制测量
A.接受和审查勘测部门提供的控制测量成果资料移交报告
B.复测勘测部门所交的测量控制点资料
C.审查和检测各施工单位的施工控制测量资料
3.施工测量放样（定位）
A.施工测量放样的技术要求
B.审查和复核设计院所交的桩位和各条线路各元素点的坐标数据资料
C.检测桩位、承台、墩柱、箱梁、桥面、道路和排水箱涵等的测量放样资料
4.检测竣工测量资料
5.市政桥梁工程变形观测分析资料
6.市政桥梁工程测量监理报告
总之，工程测量监理是一项专业性很强，带有普遍性的工作。我们在实际测量监理工作中，建立了一整套符合市政桥梁工程需要的工程测量监理内容、程序和技术要求。其它市政工程项目可以按本文所述的套路进行工程测量监理工作，但也要按各类工程的特点和要求采取不同的施测方案，做好市政桥梁工程测量监理。
