橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

王正祥

山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030012

一般而言，設(shè)計(jì)和建立橋梁施工控制網(wǎng)的目的是為了對(duì)待建橋梁的各個(gè)架構(gòu)進(jìn)行施工放樣，并在橋梁施工項(xiàng)目完成以后進(jìn)行竣工測(cè)量與變形監(jiān)測(cè)。從這一層面來說，橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定著整個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量。因此，為確保橋梁施工建設(shè)的進(jìn)度和質(zhì)量，就必須根據(jù)施工工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)規(guī)則，對(duì)橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行認(rèn)真的研究，同時(shí)還要充分考慮到橋梁施工控制網(wǎng)的有效性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

1 橋梁施工控制網(wǎng)的選擇

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工程測(cè)量?jī)x器的使用也有了很大的進(jìn)步，測(cè)量方法更是日新月異。近年來，高精度全站儀和GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用越來越廣泛，使得橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)也變得日益靈活。目前來看，橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法主要有兩種：第一種仍然是傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法，第二種則是利用現(xiàn)代新科技GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)。兩種方法各具特色，且在許多大型工程建設(shè)項(xiàng)目中得以展現(xiàn)功效。

傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法具有直觀可靠、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格以及建網(wǎng)技術(shù)比較成熟等特點(diǎn)，但該方法對(duì)整體精度的要求比較高，不符合我國(guó)當(dāng)前一般工程測(cè)繪單位外業(yè)隊(duì)伍水平之現(xiàn)狀。因此，工作人員的素質(zhì)及工作效率低業(yè)已成為傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)法的最大缺點(diǎn)；利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)的控制網(wǎng)可以大大縮短作業(yè)時(shí)間，不但能夠在較短的時(shí)間內(nèi)在較少人力資源消耗的情況下完成施工觀測(cè)工作，而且觀測(cè)工作基本上不受天氣環(huán)境的限制，這也正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法的不足?；诖?，筆者認(rèn)為：較之于傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法，利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)的控制網(wǎng)更具有現(xiàn)實(shí)使用價(jià)值。

2 橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)

從實(shí)踐來看，由于單純根據(jù)橋長(zhǎng)而設(shè)計(jì)的橋梁施工控制網(wǎng)忽略了一個(gè)關(guān)鍵問題，即不同的橋型、橋式對(duì)施工控制網(wǎng)的精度要求存在著一定的差異性。因此，選擇該種方法來設(shè)計(jì)橋梁施工的控制網(wǎng)，顯然其精度缺乏科學(xué)合理性?；谝陨蠈?duì)GPS 控制網(wǎng)的分析和選擇，筆者認(rèn)為，應(yīng)在對(duì)橋型和橋臺(tái)放樣進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上，確定橋梁施工控制網(wǎng)精度的設(shè)計(jì)思路。

第一，根據(jù)施工橋型確定設(shè)計(jì)精度。該方法是在保證橋梁的精確架設(shè)基礎(chǔ)上，根據(jù)施工橋梁橋型進(jìn)而估算出橋梁架設(shè)的誤差。它是利用公式：mS/S＜mL/（2L）來確定橋梁控制網(wǎng)中橋軸線邊的相對(duì)精度（公式中的mS 代表邊長(zhǎng)觀測(cè)值中的誤差；S代表橋軸線的邊長(zhǎng)；mL代表橋軸線長(zhǎng)度誤差；L 代表橋的長(zhǎng)度）；

第二，根據(jù)施工橋臺(tái)放樣確定設(shè)計(jì)精度。通過對(duì)施工橋臺(tái)放樣確定控制網(wǎng)設(shè)計(jì)精度的方法，主要目的是為了計(jì)算出控制網(wǎng)中最弱邊長(zhǎng)的相對(duì)誤差。它的計(jì)算公式是：mS/S≤0.4√2M/S（M代表橋梁施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差）；

實(shí)際上橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)與確定是一個(gè)比較復(fù)雜的工作，目前仍無法利用一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式通用于各種橋梁的計(jì)算。實(shí)踐中，主要是通過以上兩個(gè)公式分別計(jì)算出施工橋軸線邊和最弱邊長(zhǎng)的相對(duì)中誤差允許值，再按照相關(guān)的規(guī)范選擇梁施橋梁控制網(wǎng)的測(cè)量等級(jí)。

3 橋梁施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)

當(dāng)選擇了利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)控制網(wǎng)并進(jìn)行了精度設(shè)計(jì)以后，就需要注意實(shí)際作業(yè)流程中的各種問題。

3.1 選點(diǎn)與埋石

控制網(wǎng)的選點(diǎn)非常關(guān)鍵，必須充分考慮三個(gè)方面的問題：控制點(diǎn)位置的選擇要充分考慮到GPS的作業(yè)環(huán)境與控制網(wǎng)圖形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；要保證控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的穩(wěn)固性，能夠承載長(zhǎng)期觀測(cè)的任務(wù)；要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的長(zhǎng)期維護(hù)，保證其正常的工作狀態(tài)。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)揮功效，一般采用深埋標(biāo)石的方法來滿足橋梁運(yùn)營(yíng)期間的測(cè)量需要。

3.2 控制網(wǎng)坐標(biāo)系與投影面的選擇

在橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，既要保證橋梁施工控制網(wǎng)與線路測(cè)量所采用的坐標(biāo)系保持一致，又要堅(jiān)持橋梁局部施工控制網(wǎng)變形最小的原則。目前在大型橋梁施工中常采用一種獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，即以G4 坐標(biāo)為已知坐標(biāo)，G4～G7 方位角為已知方位角，以控制點(diǎn)頂面平均高程為投影面高程。這種坐標(biāo)系統(tǒng)完全克服了高斯投影的負(fù)面影響，同時(shí)也大大降低了由于高程面的不同而帶來的投影變形影響程度。

3.3 控制網(wǎng)基點(diǎn)的維護(hù)

由于橋梁施工控制網(wǎng)的精度要求比較高，因此要對(duì)其采取一些必要的維護(hù)措施，比如在其周圍加設(shè)護(hù)欄和“請(qǐng)勿靠近”等警示語，尤其要注意重型車輛的通過和大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作。只有最大限度地保持控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的環(huán)境安全與穩(wěn)定，才能保證橋梁施工建設(shè)的順利進(jìn)行。

除上述需特別注意的事項(xiàng)外，測(cè)量過程中的質(zhì)量控制也比較重要。比如是否能保證控制網(wǎng)建設(shè)點(diǎn)的穩(wěn)定期、控制點(diǎn)周圍的自然災(zāi)害防御等。

4 結(jié)論

總而言之，橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的工作，對(duì)相關(guān)精度的要求非常高，盡管我們選擇了利用 GPS技術(shù)來設(shè)計(jì)和建立橋梁施工控制網(wǎng)，但仍需根據(jù)具體的建設(shè)項(xiàng)目建立科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制網(wǎng)，進(jìn)而為我國(guó)的工程建設(shè)保駕護(hù)航。

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