某橋梁獨立施工控制網高程復測技術研究

楊阿蘭

(三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000)

橋梁是公路和鐵路建設的重要組成部分，橋梁的施工與安全運營，離不開高精度的測量工作，其中施工控制測量是橋梁施工中最重要的一個環節。橋梁一般布設獨立施工控制網，分為平面部分和高程部分，其中，高程控制網通常采用一次布設，在同一側岸時采用常規水準測量進行，跨河段時采用全站儀三角高程測量進行。實際工作中，由于橋梁的設計到施工時間一般較長，控制點可能發生沉降，而且施工進行過程中對控制點的穩定性也會產生影響，因此，每隔一年左右必須對大橋高程控制網進行全面復測。復測時，要檢查控制點的穩定狀態，并做好記錄，對于點位狀況有疑問的點則不能作為起算點，以免對后續成果造成較大偏差。

1 工程概況

某大橋是一條高速鐵路上的重點工程，全長756.42m，起止里程為 DK112+414.20 ～ DK113+170.62，中心里程為 DK112+793.66。全橋位于線路的直線段上，大橋北端(DK112+414.20)到大橋南端(DK113+170.62)均處于－3.0‰的下坡地段。

2 高程控制網復測的方法和精度指標

高程控制網的復測起閉于線路二等水準基點，按二等水準測量要求施測。采用單路線往返觀測，同一條路線的往返觀測必須使用同一臺儀器和轉點尺墊［1］，沿同一路線進行。觀測成果的重測和取舍按《國家一、二等水準測量規范》(GB12897－2006)有關要求執行，測量等級為二等水準，其二等水準測量精度應滿足表1要求。

表1 二等水準測量精度要求(單位:mm)

3 投入使用的測量儀器

根據規范和工期的相關要求，本次高程控制網復測采用2臺天寶Trimble DiNi電子水準儀和配套的水準尺(標稱精度為DS0.5)、標準尺墊、扶尺架等工具，進行二等水準復測，儀器標稱精度為0.3 mm/km。

4 高程控制網復測技術要求的執行情況

4.1 儀器檢定的執行情況

高程控制網復測所使用數字水準儀均經省級及以上法定計量檢定部門檢定合格并在檢定有效期內。儀器設備進場后，按規范要求統一進行了常規檢查(詳見表2)，所有儀器設備的精度及其技術狀態均滿足復測的要求。

表2 水準測量使用的儀器自檢項目

4.2 水準觀測主要技術要求的執行情況

本次高程控制網復測的技術指標和限差均在數字水準儀器中進行了設置，外業觀測時，由儀器自帶的水準路線測量軟件系統進行實時的檢查并提示，一旦發生超限立即進行重測，從源頭保證了觀測數據的質量。主要技術要求的執行情況如下:

(1)水準觀測的主要技術要求按表3執行;

(2)水準觀測的測站限差按表4執行;

(3)水準測量數據取位按表5執行。

表3 水準觀測主要技術要求(m)

表4 水準觀測的測站限差(mm)

表5 水準測量數據取位要求

4.3 水準觀測外業的執行情況

(1)水準測量全部采用單路線往返觀測，往返觀測使用同一類型的儀器和轉點尺承沿同一道路進行［2］。

(2)水準測量采用質量不輕于5kg的尺墊作轉點尺承，并輔以專門的尺撐，以保證標尺穩定、鉛直。

(3)觀測前，將儀器置于露天陰影下30min，并在使用前進行預熱，預熱不少于20次單次測量。

(4)每一測站的觀測順序如下:奇數站為“后－前－前－后”，偶數站為“前－后－后－前”。

(5)每一測段的往測與返測，其測站數均應為偶數。由往測轉向返測時，兩支標尺應互換位置，并應重新整置儀器。

(6)在連續各測站上安置水準儀的三角架時，應使其中的兩腳與水準路線的方向基本平行，而第三腳則依次輪換置于路線方向的左側與右側［3］。

5 高程控制網復測成果精度及可靠性

5.1 往返測高差不符值

對二等水準成果進行往返測高差不符值的檢核計算，得到不符值見表6。

表6 某大橋二等水準往返測高差不符值檢核表

表7 二等水準測量精度要求(單位:mm)

由往返測高差不符值檢核表可得出結論:二等水準往返測高差不符值滿足規范要求的 ± 4，外業觀測數據合格。

5.2 每公里高差偶然中誤差評估

對二等水準觀測數據進行每公里高差偶然中誤差統計，以確定其原始數據的質量。每公里高差

式中:Δ——測段往、返測高差不符值，mm;L——測段長度，km;n——測段數［4］。

經計算，某大橋每公里高差測量偶然中誤差±0.65 mm。附合水準路線每公里高差偶然中誤差偶然中誤差計算公式為:滿足二等水準測量限差1mm的要求，原始觀測數據質量合格。

5.3 附合水準路線高差閉合差統計

表8 某大橋附合水準路線高差閉合差表

通過以上二等水準各項精度指標檢核，可以得出結論，二等水準復測成果達到《國家一、二等水準測量規范》要求。

5.4 高程網擬穩平差

根據《高速鐵路工程測量規范》(TB10601－2009)第5.7節的有關規定，施工復測沒有明確要求進行復測高程的平差計算對比分析，因此，在對復測高程控制網進行平差時，進行擬穩平差。以各測段復測和原測的高差為依據，采用擬穩平差方式，對復測高程控制網進行平差計算。結果見表9。

表9 某大橋高程擬穩位移中誤差

平差完成后，將擬穩平差結果與原測高程成果進行對比，計算出各點的高程位移值和位移中誤差(詳見表9)，并按以下原則進行水準點穩定性探查。

(1)如果高程位移值的絕對值小于或等于位移中誤差，則認為該點的高程位移值純屬由于測量誤差干擾而產生，該基點必定是穩定的;

(2)如果高程位移值的絕對值小于或等于兩倍的位移中誤差，則認為該點的高程位移值基本上屬于測量誤差的干擾，該基點基本上是穩定的［5］;

(3)如果高程位移值的絕對值大于兩倍的位移中誤差，則認為該點的高程位移值已經超出了測量誤差的范圍，該基點可能是不穩定的;

根據以上原則，穩定性的探查結果見表9。從表中可以看出，水準基點高程位移值均小于兩倍的位移中誤差，可以認為水準基點沒有發生明顯的沉降。

5.5 高程網常規平差

根據《高速鐵路工程測量規范》(TB10601－2009)第5.7 節和第4.5.3 條的有關規定，某大橋選取2個水準基點原測高程作為控制基準，采用常規平差方式對二等水準高程復測控制網進行平差計算。本次平差計算采用“高程控制網數據處理軟件”進行。平差后，高差觀測值改正數最大值為2.8mm，驗后單位權中誤差為1.769mm，數據合格。

6 結論

經過現場檢查確認以及復測和數據對比分析，某大橋相鄰的線路水準基點間復測高差與原測高差的較差均滿足規定的限差要求，高程控制測量可以采用原測的結果。

［1］許小杰，王強.一等水準控制網在桐柏電站下庫壩安全監測中的應用［J］.浙江水利科技，2007，(1).

［2］陳煒斌，田兆權.滬寧城際鐵路路基沉降觀測與評估簡［J］.山西建筑，2009，(35).

［3］周東衛.高速鐵路軌道控制網CPⅢ精密測量若干問題探討［J］.鐵道勘察，2011，(5).

［4］賴鴻斌，馬德英，梅熙，等.山區二等三角高程測量方法的應用研究［J］.鐵道工程學報，2012，(6).

［5］鄧小川.彭水電站首級施工控制網的建立［J］.地理空間信息，2004，(5).