淺談鋼拱橋變形監測基準網的建立

郝澤敏

1 平面基準的建立

首先我們需要建立變形監測的平面基準，從而通過控制測量的方式，精確確定控制點的空間位置。這里我們主要介紹GPS技術在這方面的應用。

1.1 用GPS技術建立鋼拱橋變形監測平面基準

GPS衛星定位技術相比于傳統的測繪作業方法，具有定位精度高、觀測速度快、控制點間無需通視、全天候作業等明顯優勢，成為當今極為重要的監測手段之一。

我們在建立平面基準時，采用的是GPS靜態相對定位的方式。靜態相對定位的觀測值主要是載波相位，采用的模式是精度較高的差分模式，根據差分觀測量的不同分為單差法、雙差法和三差法三種模式。

1.2 變形監測平面基準的選點

變形監測平面基準的選點工作是特別重要的，它不僅僅關乎觀測過程的進展，還直接影響觀測成果的質量。考慮到是利用GPS靜態相對定位的觀測方法來實施的，應嚴格按照“GPS測量規范”的規定，結合大橋的不同特點進行。

1.3 變形監測平面基準的埋石

選點后的埋石工作也很重要，條件好的地方，埋設強制對中觀測墩，現場鋼筋混凝土澆筑，并安裝強制對中裝置。條件普通也可以埋設地面標志，用不銹鋼或銅標志，刻上“＋”字，觀測時要特別注意對中整平。通常情況下點位埋設半年后可以投入使用，要注意點位的保護工作。

1.4 GPS平面基準網的觀測

橋梁GPS平面基準網的測量一般采用雙頻GPS接收機，儀器標稱精度應優于±（5mm+2ppm×D）。作業前應對儀器進行有關檢驗，合格后方可投入作業。

由于白天儀器在車輛來回通行的情況下會產生抖動，另外車輛也會對GPS信號的接受造成影響，所以橋面工作基點的觀測往往安排在夜間作業，以提高觀測精度。

1.5 變形監測平面基準網的技術要求

確定采用GPS定位系統實施外業觀測，基準網在技術設計時圖形結構應較強，其他技術作業指標按照二等網的精度要求進行。

在某些特殊情況下，基準網個別短邊長度與其它邊長相差可能比較懸殊，為了滿足變形觀測的精度要求，基準網邊長相對精度不低于1/12萬、邊長誤差小于±5mm。

2 高程基準的建立

我們通過精密水準測量的方式，來建立大型鋼拱橋變形監測的高程基準。如果橋梁兩岸附近均有已知坐標的國家一級或二級水準點，可以直接通過已知水準點測定其他水準基點的高程，無需進行跨河傳遞。如果沒有，對于跨河寬度小于2km的鋼拱橋，可以利用測距三角高程法進行跨河水準測量來聯測兩岸高程；對于跨河寬度大于2km的鋼拱橋，就需要利用橋梁通道進行跨河傳遞高程，把江河兩岸聯系起來，取得兩岸高程的統一。

2.1 變形監測高程基準網的組成

在大型鋼拱橋的建設過程中，兩岸布設了一定數量的水準點。將兩岸的水準點各自構成閉合網，對岸的高程通過跨河水準的方式聯系起來，這樣就組成了變形監測高程基準網的整體結構。如果在此高程基準網的附近存在國家水準點，可以將其聯測進來，通過平差計算，提高高程點點位精度。

2.2 變形監測高程基準的選點埋石

為了便于觀測和使用方便，鋼拱橋變形監測高程基準點的布設一般將岸上的平面基準網點納入垂直位移基準網中，它們一起構成大橋垂直位移監測的基準。還應在離橋體較近的穩定的地方增加深埋水準點作為水準基點，避免設置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水位高的地區。

水準基點的埋設有很高的要求，關系到后期點位的保存適用。除了埋設要穩定之外，對于變形監測此類精度要求很高的測量工作來說，最好埋設混凝土水準標石。水準點的標志以圓形標識頭頂作為點的精確高程位置，標志頭以強度較硬、能防腐蝕的金屬制成。

2.3 高程基準網的觀測及精度要求

高程基準網的觀測按照“國家一、二等水準測量規范”中的二等技術規定執行，每公里水準測量偶然中誤差不超過±1.0mm，每公里水準測量全中誤差不超過±2.0mm。

對于兩岸的水準網的測設要采用精密水準測量方法，觀測時可采用高精度的數字水準儀。觀測時按照二等水準測量規范進行往返測量。注意往返測時的測站觀測程序，并且最好分別在上午和下午觀測，控制好前后視距及視距差。

3 結語和展望

在橋梁變形監測的過程中，監測技術也得到了很好的發展。例如GPS空間相對定位技術在建立變形監測平面基準方面的運用，具備很大的經濟價值。相對來說，采用常規方法建立大型橋梁變形監測高程基準的工作量比較大。如果能夠降低影響GPS測高精度的因素，挖掘GPS測高精度的潛力，充分利用GPS定位所求得的高程信息將會產生更大的經濟效益，GPS定位技術將會得到更廣泛的普及和推廣。

[1]黃聲享，尹暉，蔣征.變形監測數據處理[M].武漢：武漢大學出版社，2003.

[2]陳永奇.變形觀測數據處理[M].北京：測繪出版社，1988.

[3]張正祿.工程測量學第二版[M].武漢：武漢大學出版社，2005.

[4]林宗云，劉宗泉，余文斌.用GPS技術建立橋梁變形監測平面基準[J].地理空間信息，2005，3（1）.