京沪高铁下部结构施工测量方案
2013-08-25 16:05:59 来源: 测绘论坛
一、工程概述
京沪客运专线北京至上海的一条国家规划新建高速铁路，其中丹阳至昆山段全部采用高架通过，该桥全长164.851322 km。阳澄湖桥段位于江苏省苏州市境内，起点为DK1230+000，终点为DK1258+100，桥梁全长28.156618km。全桥范围内均为平原地区，多为农田、村庄、河流，道路众多，沟渠纵横，湖泊密布。
京沪客运专线土建工程JHTJ-6标五工区一作业区是阳澄湖桥段的一部分，起点为DK1233+442，终点为DK1240+370，全长6928m。主要负责此段的工程下部结构及连续梁、提蓝拱上部结构的施工。连续梁为一联(40+56+40)米三跨变截面桥梁，提篮拱为一座100米桥梁。
主要工程数量：直径1.0米桩基1908根；直径1.5米桩基50根；承台212个；墩柱212个，上部结构(40+56+40)米连续梁一座，1-96米提篮拱一座。
主要技术标准：铁路等级: 高速铁路；正线数目: 双线；设计速度: 350km/h，初期运营速度300km/h；线间距: 5.0m；设计活载: ZK活载。.
二、 控制测量技术依据
《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》(铁建设[2006]189号)；
《客运专线无碴轨道铁路铺设条件评估技术指南》(铁建设[2006]159号)；
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)；
《客运专线桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)；
《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006)；
《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054-97)；
《精密工程测量规范》(GB/T 15314-94)。
《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）
三、施工测量方案
3.1 测量人员及仪器的配置和原则
3.1.1 测量人员的配置和原则
鉴于京沪客运专线对测量工作的高标准要求，为了高质量地完成施工过程中的测量工作，我们准备投入经验丰富，能力较强的人员组建精干高效的测量管理队伍。
本作业工区拟投入高级工程师1人，测量工程师1人，测量员4人，并在工程部设测量负责人全面负责对外的联系沟通和内部的测量组织协调工作。
3.1.2 测量仪器的配置和原则
针对客运专线的高标准、严要求，决定在施工中投入精度高，性能可靠的测量仪器，以保证测量的精度和要求。
本次拟投入GPS全球定位系统（拓普康Hiper PLUS精度3mm+1ppm的接收机）3台，安置天线采用三角架和对中精度小于1mm的光学对中器，全站仪1台（拓普康GTS-601,精度1″,±（2㎜+2ppm）中误差），水准仪2台（索佳B20Ⅱ，精度±1mm/km；C300，精度±2mm/km），电子水准仪（天宝，精度±0. 3㎜/km）1台。作业前对GPS接收机和光学对中器进行了检验校正，全部仪器检验合格，使用状态已鉴定良好。
3.2 平面控制测量
3.2.1 平面控制网的复测及加密
本作业区平面控制网的复测和加密为分二部分：基础平面控制网（CPⅠ）的复测，线路平面控制网（CPⅡ）的复测及（CPⅡ点）加密。
3.2.1.1 平面控制网的复测成果的确认
当复测结果与设计单位勘测成果的不符值满足以下要求时，应采用设计单位勘测成果：
CPⅠ控制点的复测应满足X、Y坐标差值不大于±2cm的要求。
CPⅡ控制点的复测应满足表3.2.1-1要求
表3.2.1-1 线路控制网(CPⅡ)复测限差要求
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水平角
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导线方位角闭合差
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距离（mm）
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导线长度闭合差
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≤５″
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≤5√n
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≤２ｍD
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≤１／４0000
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注：mD为仪器标称精度。
若在复测过程中发现复测结果与设计单位提供的勘测成果不符时，进行重新测量。当确认设计单位勘测资料有误或者精度不符合规定要求时，以书面报告设计及监理单位，以便寻求妥善的解决方法。
基桩控制网（CPⅡ）采用导线测量进行加密。对加密控制点的选点和埋设，桩的材料与设计院的桩一致，点远离高压输电线路，其距离不少于200米，避开大面积水域和树林，本作业区线路总长约6.9km，共测设加密控制点（CPⅡ）14个，并联测了沿线的CPI控制点2个、CPII控制点7个。
3.2.2 加密控制测量实施
京沪客运专线加密平面控制网按集团指挥部的指导意见并结合各分部的实际地形情况布设：即在第一级基础平面控制网（CPI）、第二级线路控制网（CPII）的基础上进行加密布设。测设工作的总指导和成果审核由谢建怀（一作业工区总工程师）负责。
3.2.2.1 观测技术要求
观测前，精心进行时段设计，避开少于4颗卫星的时间窗口，选择最佳时段，按 GPS C级网的技术要求进行测设，测量的具体观测技术要求如下：
采用GPS静态相对定位模式进行测量，观测时段长度为≥60分钟；卫星高度角：≥15°；有效卫星总数：≥4颗；时段中任一卫星有效观测时间：≥20分钟；观测时段数：1；数据采样间隔：15秒；PDOP或GDOP：≤8。
观测前，统一在GPS接收机上配置参数，使参与作业的全部GPS接收机配置的参数相同。作业时天线严格置平对中，对中误差小于1mm；每个时段观测前，后各量天线高一次，两次较差值小于2mm，取均值作为最后结果。接收机开始记录数据后，及时将测站名、天线高等信息记录在GPS观测记录表格里（见下表）。在测量过程中，作业员使用接收机的信号指示灯查看接收机卫星数、存储器和电池余量等，并作了必要记录。并注意及时处理了各种特殊情况。
GPS观测手簿 2008年 月 日
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点 名
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点 号
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时 段
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接收机号
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观测者
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天气情况
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天
线
高
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开机H1=
关机H2=
(H1+H2)/2=
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开机时间
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关机时间
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同步观测点号
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备 注
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3.2.2.2 加密网基线数据处理
基线处理采用广播星历，计算机软件为TOPCON公司的商用软件Pinnacle。基线解算时进行控制点兼容性、控制网网形测试、重复基线、同步环和异步环闭合差检验，检验标准如下：
其具体的测量的精度指标满足下表3.2.2-1的要求：
表3.2.2-1 GPS测量的精度指标
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级别
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B
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C
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D
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E
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a(mm/km)
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≤8
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≤10
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≤10
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≤10
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b(mm/km)
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≤1
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≤5
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≤10
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≤20
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基线处理成果均满足上述质量检验标准，符合《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》，可以参与后续网平差计算。
3.3 高程控制测量
3.3.1 水准点的复测
根据设计院提交的水准测量资料，按二等水准点测量的要求复测，采用天宝电子水准仪(精度为±0. 05mm/km)按二等水准测量的精度进行作业区内的水准复测，水准测量复测线路与原先的设计水准路线一致。加密的水准点单独设置，按二等水准测量的要求施测。
水准点复测限差满足表3.3.1-1要求时，采用设计单位勘测成果并形成正式的复测报告报请监理单位批复和建设单位存档。当复测数据与设计单位的勘测成果的不符且值超出限差要求时，应重新测量。当确认设计单位资料有误或精度不符合限差要求时应当以书面形式上报设计及监理单位，以寻求适当的解决方法。
表3.3.1-1 水准点复测限差要求
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精密水准
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二等
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三等
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四等
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12√L
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4√L
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20√L
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30√L
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3.4 线下工程施工测量
3.4.1 线下工程的施工测量
桥梁施工时均采用全站仪按极坐标法进行施工放样，并用重复测量或闭合测量的方法进行，并且在每次重复测量的时候用不同的测站进行同一点桩位的复测，做到处处有检核，在两个带交换处进行两带之间的互测，做到换带处桩位的准确性。桥梁桩位的放样通过全站仪放出后，并在开钻前进行坐标检测对桩位做检查，并测出护筒的标高，放样过程中对控制点不通视的点采用后方交会对桩位进行放样，由于插点或插网控制点距施工场地较近，容易发生位移，每次桥梁施工放样前都对所用控制点进行了检核测量，并对施工控制点进行定期或不定期的复核测量。桥梁施工放样使用的临时水准点都会附合至高程控制点上，每次使用都做了检核测量。
3.4.2 变形测量点的设置
变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点三种。每个独立的监测网设置不少于3个稳固可靠的基准点，基准点选用在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。使用时做稳定性检查与检验，并以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点，基准点的间距不大于1km。
工作基点应选在比较稳定的位置。为满足变形观测精度要求，在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距路基中心距离小于100m的原则布设工作基点。工作基点引出采用附合式或闭合式施测，布设在不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。工作基点采用Ф20mm长60cm顶端圆滑的钢筋打入土中，桩周上部30cm用混凝土浇注固定并编号。对观测条件较好或观测项目较少的工程，可不设工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。沉降观测过程中，工作基点应定期与水准基点进行校核。当对沉降观测成果发生怀疑时，应随时进行复测校核。
3.4.3 变形观测方案
观测精度与仪器，水平变形观测仪器测量精度必须不低于1秒、2mm+2ppm。沉降水准测量精度为1毫米。观测时间及观测频次：一般为1次/天。沉降量突变时2-3次/天。
水平位移测量应符合下列规定：
⑴采用前方交会法时，交会角应在60°～120°之间，并宜采用三点交会；
二等
±0.5
±0.3
宜按国家一等精密水准测量；
≤0.30
三等
±1.0
±0.5
宜按本暂行规定二等水准测量；
≤0.60
四等
±2.0
±1.00
宜按本暂行规定三等水准测量；
≤1.40
② 垂直位移观测的各项记录，必须注明观测时的气象和荷载变化情况。
3.5 桥涵测量
3.5.1 桩基、承台放样
桩基、承台的放样，以精度高、准确性为原则进行，通过钻机就位前的放样和开钻前的复测两个过程以保证桩基放样及桩位的准确性。在放样过程中，以已知的两个控制点为测站点和后视点对桩位进行准确放样，在不通视的地方以已知点为基点，通过后方交会交出一个临时测站点进行放样，并在放样前对第三个已知点进行检测，以保证放样的准确性，且在后方交会的点应对多点进行检测放样，以避免操作过程的失误导致施工放样的错误。
3.5.1.1 钻机就位
施工机具（主要钻机）进场后，按施工方案放样具体桩位。放样时先粗放坐标点并用木桩打入实地，木桩打牢后在木桩上精确放样坐标点，用铁钉或红油漆标注。放样工作完成后需用5m钢尺按设计尺寸符合放样点之间的距离关系，无误后把放样点交给施工班组。
3.5.1.2 护筒复测
钻机班组下护筒前应牵拉十字护桩并自行控制护筒下放。护筒下好后测量组到现场进行护筒复测，复测时监理及相关人员应在场。
复测步骤：
a. 用薄木板横放护筒顶端，在木板上放样桩基中心坐标，红油漆标注并反测其实际坐标与设计坐标符合，相差不大（一般1cm内）可进行下一点放样，若超出规范要求则需从新放样直至符合。
b. 用细线牵带出护桩十字中心，调整护桩使其中心与放样点重合，用5m钢尺以护桩中心为准量出护筒偏差并记录，若护筒偏差过大（护筒壁与护桩中心距离小于桩基半径）应从新下护筒。通知钻机班组按调整后护桩从新调整钻机。
c. 用全站仪对边测量模式测量出护筒顶标高，并用红油漆在护筒壁标识测量标高位置。
d. 将标高的相关数据整理送交给施工员。
钻孔桩钻孔允许偏差符合下表3.5.1-1的要求：
表3.5.1-1 钻孔桩钻孔允许偏差
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序号
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项目
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允许偏差
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1
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护筒
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顶面位置
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50mm
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倾斜度
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1%
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2
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孔位中心
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50mm
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|
3
|
倾斜度
|
1%
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3.5.1.3 承台放样
在支模板之前，承台放样以上述测量方法用全站仪测出承台四角及中心的坐标，且拉出承台纵、横轴线位置，之后在绑扎完钢筋并支完模板以后在模板处对承台四角及中心坐标进行重新复测，检测其偏位、纵、横轴线是否符合规范要求，并在浇注之前测出其承台的设计高程位置以控制混凝土的浇注标高。并在承台灌注完混凝土以后对顶面高程进行检测5点，轴线偏位检测纵横各2点，允许偏差符合下表3.5.1-2：
表3.5.1-2 承台验收允许偏差
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序 号
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项 目
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允许偏差（mm）
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1
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顶面高程
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±20
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|
2
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轴线偏位
|
15
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3.5.2 桥梁墩台施工放样
在承台施工完以后放出墩柱的中心及四角处坐标，并放出墩柱的纵、横轴线位置，对于墩柱角为圆弧时，放出其直角点坐标，完成后将测量结果交付施工作业队。在进行测量工作的过程中要注意安全施工，注意保护工作人员的人身安全。
桥梁承台及墩柱模板允许偏差见表3.5.2-1：
表3.5.2-1 桥梁承台及墩柱模板允许偏差
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序号
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项目
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允许偏差（mm）
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1
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前后、左右距中心线尺寸
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±10
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|
|
2
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轴线位置
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承台基础
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15
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墩柱
|
5
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||
|
3
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高程
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承台基础
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±20
|
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墩柱
|
±5
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||
检验结果不满足要求时，应及时调整或返工。
3.6 水中桩放样
由于本作业区水中作业线段长，用常规仪器进行测量放样无法作业，因此拟采用GPS全球定位系统（拓普康Hiper PLUS精度3mm+1ppm的接收机）进行水中的桩位放样。由于水中作业区段较长，且水深比较深，水中施工采用钢板桩围堰，在桩位放样前，先具体把钢围堰安放到固定的位置，然后在用GPS对其桩位具体精确的放样。
3.6.1 GPS放样
3.6.1.1 GPS操作过程
在架设测站前，应对仪器的使用状态做一次细致的检查，检查仪器是否为良好的，也要注意检查仪器设备是否齐全，在检查无误后进行测站的架设，其方法和常规仪器的使用相同，并在架平后连接仪器的设备使得接受到卫星信号，卫星信号至少要保证四颗有效卫星。在一切都准备就绪以后，就可以到已知的控制点进行踩点，踩点至少要3个控制点，踩点的过程中要注意不在一带的要转换到一带的坐标，以免对后面的放样的准确性得不到保证，在踩完点以后要对第四个已知控制点进行校核，检查踩点的是否准确，在上面所有准备工作做好以后就便以对桩位进行准确放样。为保证放样的准确性，在仪器的操作方面，不允许对仪器使用不清楚的人员进行操作仪器，防止因操作的失误而造成工程的顺利进行。放样的具体过程同陆地上放样的一般过程步骤，不再赘述。
3.6.1.2 桩位高程的控制测量
为了保证标高测量的准确性，在钢板桩围堰埋设好以后，应在靠近围堰左测的位置埋置水准点，并用仪器从已知的控制点导出该埋置点的具体高程，且在每次使用该点时，要对该点以已知点为控制点进行重新复核，以防止由于水压，围堰的挤压而造成埋置点的偏移，进而使得桩位标高的控制产生较大的误差，进而保证标高控制的精确度，降低没必要的误差。具体的过程同陆地操作方法。
四 测量技术保证措施及安全措施
4.1 施工测量技术质量保证措施
由于工程工期和施工环境的限制，施工要采用流水作业，因此不允许任何测量误差超出限差的情况，必须高度重视测量工作，为保证测量要求精度，特制定以下技术措施：
1、测量采用三级复核制，测量人员要有良好的技术水平和很强的责任心。
2、开工前对测量人员进行工程情况、技术要求、测量规范、测量操作规程、测量方案、测量基本知识、测量重要意义的培训。
3、定期把测量仪器送到有检定资格的单位检校，确保测量结果的有效性。测量作业前，仔细检查测量设备的性能是否处于良好的工作状态，杜绝不具备良好工作状态的测量设备投入测量作业。
4、测量仪器的操作采取一个人观测、另一个人复核的方法，测量数据的计算也采用一个人计算，另一个人复核的办法，以保证测量放样结果的高精度和高准确度，测量仪器架设好时要对其他控制点进行检核性的复测，避免仪器的设站存在错误。不容许对于测量设备的性能不完全熟悉、对测量设备的精度不完全掌握的人员对仪器设备进行操作。
5、积极和监理方测量工程师联系、沟通、配合，满足测量监理工程师提出的测量技术要求及意见。重要部位的测量，请测量监理工程师旁站监理，并把测量结果和资料及时报监理公司，测量监理工程师经过内业资料复核和外业实测确定无误后，方可进行—步工序的施工。
6、所有测量的内业资料计算，以及外业实测资料的整理和交底，都必须有计算人，复核人，确保资料的准确无误。现场施工测量要有检校条件，形成闭合或附合导线及水准路线形式。或者换人走不同的路线、不同的测量方法重复测量来达到检核目的。
7、控制点宜选在稳定、通视良好、不受施工扰动的地方。导线点要有明显的十字标志，水准点表面为圆球状。测量标志旁有明显持久的标记或说明，并详细记录在草图上，避免外业观测中用错点。测量标志如有损坏，立即恢复。
8、对地面导线点、地面高程点定期进行复测，保证在测量工作中，随时发现点位变化，随时进行测量改正，严格遵守各项测量工作制度和上作程序，确保测量结果万无一失。
4.2 施工测量安全措施及仪器的管理
1、施测人员进入施工现场必须戴好安全帽，在高空作业时要注意系好安全带，水中作业时应穿上救生衣。
2、操作仪器时，同一垂直面上其他工作要注意尽量避开。
3、施测人员在施测中应坚守岗位，雨天或强烈阳光下应打伞。仪器架设好，须有专人看护，不得只顾弹线或其他事情，忘记仪器不管。水中测量放样时应注意保护好仪器。
4、施测过程中，要注意旁边的模板或钢管堆，以免仪器碰撞或倾倒。
5、仪器使用完毕后需立即入箱上锁，由专人负责保管，存放在通风干燥的室内。
6、测量人员持证上岗，严格遵守仪器测量操作规程作业。
7、使用钢尺测距须使尺带平坦，不能扭转折压，测量后应即卷起。
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