码头斜桩测量定位技术

一、工程概况 盐城港大丰港区大件码头地处二期散件码头与三期石化码 头之间，共由引桥、引桥变宽段及码头组成。

引桥全桥长度380m跨径布置4X 20m预应力混凝土简支板 梁桥

+12X 22m预应力混凝土简支小箱梁桥， 桥面宽度11m桥梁

起点桥面高程为+8.885m，前80m纵坡1.39%，后300m不设坡， 引桥与码头变宽段引桥桥面接点高程为 +10.0m。

引桥变宽段长度140m宽度由11m变宽至48m引桥变宽段 与码头桥面接点高程为 +8.00m。

码头与引桥成垂直方向布置，长度 140m,宽度30m桥面两 侧高程为+8.00m，中间高程为+8.07m。

二、控制测量部分

由业主提供的首级 GPS空制点进行施工现场 GPS加密点，在 已有二期散件码头引桥段布设加密点作为本工程施工的平面控 制依据， 由首级水准采用二等水准测量引测临时水准点， 进行高 程放样。

三、码头结构

码头采用高桩式结构，采用© 1.0m、5 =13cm的PHC桩群桩 基础，上设混凝土高桩横梁和 40cm预制面板及20cm现浇面板和 3cm磨耗层。

四、测量定位前的准备工作

1、外业测量的准备工作

1.1 、根据已有控制点和桩位的位置，在已有二期码头引桥 段按C级GPS和二等水准精度要求，加密布设了平面和高程控制 点。所布

点位要满足PHC桩定位时的交会角不小于且不大于的工 程测量规范要求。

1.2、 在已经制造好的PHC桩上，用白油漆做上醒目的刻划 标

记。做标记时，在 PHC桩中间部分按1m间隔标注，接近PHC 桩设计标高处，按0.1m间隔标注，以便计算 PHC桩顶标高及贯 入度。

1.3、 为了能更好反映PHC桩的倾斜方向，在打桩船两侧， 布设

了两个与岸上通视条件良好的临时控制点 B1、 B2、 B3、 B4， 且临时控制点B1与B2和B3与B4的连线要与打桩船导向架中心 的仰俯方向线平行。用 LeicaTC802 全站仪测出打桩船上临时控 制点

B1、B2、B3、B4与导向架垂直时的中心的坐标，根据所测 坐标， 计

算出它们之间的相对关系； 再用钢卷尺量出水面至打桩 船导向架转轴处的距离 L。临时控制点 B1、B2、B3 B4与导向 架中心关系位置如图（ 1-2）所示：

2、内业测量的准备工作：

2.1 、首先收集齐相关资料，包括引桥段、引桥变宽段和码 头段

桩位布置平面图、结构图、码头施工工艺、打桩船的结构尺 寸和相关性能参数等。依据《水运工程质量检验标准》、 《港口 工程桩基规范》、《交桩码头设计及施工规范》、《水运工程测 量规范》、《水运工程测量质量检验标准》、《公路桥涵施工技 术规范》、选择适当的测量仪器，制定相应的测量方案。

2.2 、由于工程大多数桩位为不同扭角和斜度的斜桩定位测 量，

在斜桩的插打时应考虑斜桩的倾斜度及水平扭角两个因素。 斜桩的倾斜度是指倾斜桩在垂直方向的投影与在水平方向线上 的投影的比值，一般用 n：1 来表示；斜桩的平面扭角是指斜桩 中心轴线的水平投影与桩排方向间的夹角，常用

丫来表示。在

充分考虑这两个因素后，对不同扭角和不同斜度的桩位进行分 类，以防混淆，再计算出定位点坐标。鉴于现场无法建立正、侧 面基线，现拟采用一台 2秒级经纬仪和两台 2 秒级全站仪共三台 仪器进行桩位定位。为简化计算，现根据业主提供的首级（北京 54 坐标系）控制点建立独立的施工坐标系进行桩位交会。

2.3 、根据收集的各桩位布置图和结构图，先将设计图纸上 北京 54 平面坐标系转换成施工坐标系，以方便计算和放样。再 根据各PHC桩的平面扭角和倾斜度，计算出各PHC桩在某一高程 面的桩中心

坐标 （因为本工程各桩位具有不同平面扭角和不同的 倾斜度， 故其桩中心的平面位置在不同的高程面， 就会有不同的 坐标相对应）。计算坐标时，每根 PHC桩要计算出不同高程面上 的两个坐标， 且这两个高程面之间的距离应尽可能大些， 这样有 利于仪器交会定位时，能更好的反映出桩的倾斜度和倾斜方向。 但一般码头斜桩设计图桩位为桩轴线与盖梁底面和横梁底面交

点为准， 为减少计算量， 计算桩轴线与盖梁底面和横梁底面交点 坐标，再计算桩顶坐标便于桩顶高程控制。 再根据施工现场实际 控制情况计算出不同高度处桩位坐标。（计算公式为

, ，其中桩

轴线与盖梁底面和横梁底面交点桩中心坐标， ，为该中心提高或 降低高度，为倾斜度，）

2.4 、依据加密控制点坐标和各桩位坐标，计算每根桩在两 个不

同高程面上的交会方位角和竖直角。 由于是斜桩， 桩中心是 否位于交会方向上难以判别， 为了便于测量员操作， 将交会桩中 心的方向改为照准PHC桩的边沿（切边法）。计算公式如下： 图 中: 表示测站点编号、表示斜桩中心、表示视线与斜桩边沿的切 点、表示斜桩的半径、表示测站到斜桩中心的水平距离、表示仪 器高、分别表示交会不同高程面时的竖直角、 分别表示测站到斜 桩中心不同高程面的水平距离、 分别表示水平视线到斜桩中心不 同高程面的距离。 表示照准斜桩中心与切边的偏角、 分别表示测 站至斜桩中心和边沿的方位角。以上计算中并未考虑PHC桩倾斜 后某一高程面对其所截图形为椭圆而并非圆， 椭圆长半轴与短半 轴（短半轴等于圆桩半径）之差究竟对观测有多大影响，现作如 下分析：

因为PHC桩最大倾斜度为4： 1，所以椭圆长半轴为：；（式 中为桩径，为倾斜度）

即：，码头PHC桩最大直径为im 故:

此外测站点到切边切点的距离 （）与测站点到桩中心距离 误差很小。如下图：

在插打桩时上述两种差对桩位平面位置影响很小， 可不予考 虑，即将椭圆看作圆来进行桩位交会。如平面图 1-3 和立面图 1-4

所示：

2.5 、根据当天的水位标高和先前采集的水面至打桩船导向 架转

轴处的距离， 计算将要定位的斜桩在转轴标高处的桩中心坐 标，再依据此点与打桩船某一侧临时控制点的相对关系， 推算出 这根斜桩在正确位置时，打桩船上临时控制点 标：，。

五、测量定位时的具体操作方法

先利用打桩船上倾斜刻度装置， 把PHC桩调到设计斜度，再 以垂球和钢尺对其进行复核。 岸上测量员将两台仪器， 分别按某 一固定高度架设在加密控制点上，相互后视

B1、B2 的相应坐

?定向（如采用标称

精度：测角为2〃、测距为的LeicaTC802全站仪和测角精度为2〃 级的SOKKIAT6OO电子经纬仪）。用全站仪测出打桩船上临时控 制点

B1、 B2 的坐标：、根据实测的坐标与理论坐标的差值：， 和 ,,

指挥打桩船往相对应方向移动，当打桩船按照要求移动完 毕，再次对打桩船上的控制点进行测量（此项操作应反复进行， 使实测控制点的坐标与理论坐标相差不大于

10cm时，且与，与

符号相同）。然后用两台仪器分别对 PHC桩不同高程面进行前方 交会，根据交会的情况进行调整， 使其精度满足设计规范的要求。 因为在调整斜桩的过程中， 其位置和方向会相互影响， 所以应先 调斜桩的倾角， 再调出斜桩的倾斜方向， 最后调整斜桩的平面位 置（此调整过程要反复进行，直至满足设计施工规范要求）。

六、下桩过程中的测量

当斜桩定位精度符合要求后， 就可缓慢地将斜桩顺着导向架 扦入河床中 , 在下桩的过程中，岸上的仪器要对桩位和打桩船的 位移进行实时监测。 具体做法是下桩时在控制点上用一台仪器照 准水面上斜桩的某一边沿， 另一台仪器照准斜桩中间偏上的另一 边沿，随时观察下桩过程中桩边沿是否偏离仪器视线方向， 并将 观察情况及时汇报至打桩船上的指挥员， 直至将桩位打到设计位 置。待桩锤从钢桩上脱开后， 用全站仪测出已打到位的桩中心位 置，检测其实际偏差。

七、结束语 大丰港大件码头全部采用不同倾斜度和不同扭角的斜桩基 础。经分析，斜桩准确定位的关键要素是：斜桩的倾斜度与平面 扭角以及斜桩的平面位置。 大丰港大件码头采用上述方法进行斜 桩测量定位， 从打完桩后的竣工情况看， 完全满足设计精度要求。 因此，用此方法对斜桩进行定位测量是可行可靠的。 但在测量定 位过程中还要注意以下几个方面：

1、由于斜桩定位时的计算数据比较复杂，在定位前应有两 人以

上按图纸对数据进行单独校核， 并展在CADM面经行标注复 核，确保数据准确可靠。

2 、根据具体的情况，在岸上布置合理的控制点 3 、合理抛设打桩的前后锚及边锚。

4 、打桩船上同一侧两控制点的连线一定要与导向架仰俯方 向

的正投影线平行， 并且准确测出导向架中心转轴处与船上临时 控制点的相对关系。

5 、斜桩定位时，按先调倾斜度、再调倾斜方向，最后调整 平

面位置的顺序。

6 、在下桩和打桩过程中要严格控制斜桩的方向与倾斜度， 并

及时将信息反馈于打桩船上的指挥员。