GPS在木蘭松花江大橋控制網(wǎng)聯(lián)測中的實踐應用★

王天成 李 昂 張思遠 李勝利

(1.哈爾濱職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江 哈爾濱 150081; 2.龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

1 工程概況

木蘭松花江公路大橋及引道工程，是三莫公路跨越松花江的關鍵工程，該項目的實施對于貫徹落實振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略，完善區(qū)域路網(wǎng)和松花江過江通道布局，加強松花江木蘭江段南北岸的交通運輸聯(lián)系，保障過江交通安全，改善區(qū)域投資環(huán)境，實現(xiàn)木蘭融入哈爾濱“1小時經(jīng)濟圈”，促進沿線經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展等均具有重要意義。木蘭松花江大橋及引道工程起自木蘭縣譚家店，接省S101線哈爾濱至肇興公路，于許家屯跨越松花江，止于賓縣高麗帽村，接綏芬河至滿洲里國家高速公路哈爾濱至同江聯(lián)絡線，其中大橋長2.761 km，橋?qū)?4.5 m，全線采用雙向四車道一級公路標準建設，同步建設木蘭連接線2.258 km。全橋跨徑布置為：引橋37×40 m(預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁)+主橋(95 m+5×160 m+95 m)預應力混凝土連續(xù)箱梁+引橋7×40 m(預應力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁)；橋梁全長2 761.60 m。

2 平面控制網(wǎng)聯(lián)測儀器配置

針對木蘭松花江大橋的結(jié)構(gòu)特點及測量精度要求，在聯(lián)測控制網(wǎng)時需要將勘測院給定的橋梁3 km范圍內(nèi)及松花江南北岸道路連接線11 km內(nèi)的平面控制網(wǎng)GPS控制點同時聯(lián)測，據(jù)此龍建路橋股份有限公司聯(lián)合哈爾濱職業(yè)技術(shù)學院、哈爾濱中強測繪儀器設備有限公司配置了高精度測量儀器設備：中緯Zenith15Pro GPS設備10臺及其相應的輔助工具。測量儀器在使用前，全部送到有關檢測部門進行檢校、評定，并取得相關的檢測證書。

3 平面控制網(wǎng)的聯(lián)測

由于該橋的結(jié)構(gòu)特點對施工測量精度要求很高，因此在工程開工前，需要建立滿足精度要求的橋梁橋位施工測量控制網(wǎng)，對橋梁軸線進行精確定位。利用橋位勘測階段建立的GPS點及設計文件中給定的控制點建立施工測量控制網(wǎng)。在工程開工前，首先針對設計文件中給出的GPS點精度進行復測與核實，能夠滿足施工定線精度要求的，要予以充分利用，放樣點位不足時，要予以補充。如果原控制點及控制網(wǎng)精度不能滿足施工定線要求時，或原控制網(wǎng)的基點樁已移動或丟失，則必須重新建立滿足要求的施工測量控制網(wǎng)。那么其控制網(wǎng)聯(lián)測工作包括兩個方面：一是整個公路項目各控制點聯(lián)測，另一個是橋位平面控制點的聯(lián)測。

3.1 整個公路項目各控制點聯(lián)測

其目的是通過整個公路項目各控制點的聯(lián)測，檢驗上級設計院給定的控制網(wǎng)的正確性及查勘控制點位是否有變化、損毀或其他意外情況。鑒于全線給定的控制網(wǎng)GPS點16個，通過踏勘查看及監(jiān)理單位、施工單位確認有部分點位已破壞，選擇GPS5,GPS24,GPS6,B7,C2,C3,GPS11,GPS12,K1,K2等10個控制點作為聯(lián)測網(wǎng)點，使用10臺GPS靜態(tài)模式同步觀測的方法確保精度，觀測時段選擇9:30～11:45，同步時長91 min～155 min，根據(jù)圖紙設計資料確定如下計算參數(shù)：當前坐標系統(tǒng):1980西安坐標系3度帶；橢球長半徑:6 378 140.000 000；橢球扁率:1/298.257；控制等級：C級；M0:1.000 000；H：0.000(投影高)；B0:0.000 000 000N，L0：0.000 000 000E(中央子午線)129.000 000 000E；N0:0.000 000(北向加)；E0：500 000.000(東向加)。

依據(jù)控制網(wǎng)使用長邊約束控制整個測區(qū)的理念，在相同的控制等級下，分別使用GPS5—GPS11,GPS5—GPS12固定約束計算其他控制網(wǎng)點坐標，其基線相對誤差及平差后點位精度的比較如表1,表2所示。

表1 基線相對誤差比較表

表2 平差后點位精度比較表

根據(jù)表1和表2比較，得出結(jié)論：使用GPS5—GPS12固定約束(方案1)計算的基線相對誤差及平差后點位精度均優(yōu)于GPS5—GPS11固定約束(方案2)，故確定使用GPS5—GPS12固定約束(方案1)計算其他控制網(wǎng)點坐標，具體坐標計算如表3所示，各實測坐標與原設計給定坐標成果的平面縱、橫坐標之差最大為6 mm和13 mm，吻合得非常好。

表3 新計算坐標與原設計坐標成果比較表 m

3.2 橋位平面控制點的聯(lián)測

表4 橋位平面控制點平差結(jié)果及成果比較表 m

在橋位平面控制網(wǎng)已經(jīng)建立，為確保控制點精度能夠保證橋梁的施工質(zhì)量，龍建路橋股份有限公司負責的北岸與中交第二航務工程局有限公司負責的兩岸必須聯(lián)測，根據(jù)前面論證結(jié)果選擇GPS5,GPS12兩個固定約束控制點，在已有橋位控制點K11,K7,GPS8,C3,K13,K17,K20,K28,K2,K34上分兩批架設中緯Zenith15Pro GPS設備進行靜態(tài)觀測，觀測時段選擇13:00～17:00，每批同步時長90 min～135 min，根據(jù)橋梁規(guī)范的要求，采用GPS控制等級E級網(wǎng)進行平差，橋位平面控制點平差結(jié)果及成果比較見表4。

從表4中可以看出，橋位平面控制點中縱坐標現(xiàn)實測與原坐標差值最大為18 mm，吻合得非常好，橫坐標現(xiàn)實測與原坐標差值最大為K11和K17的分別為31 mm,24 mm，其余橫坐標均吻合很好，單獨對橋位平面控制點K11和K17進行查勘發(fā)現(xiàn)這兩個控制點由于2014—2015冬春季凍融影響造成點位有微變化，由于現(xiàn)場無法進行加固處理，確定放棄使用這兩個控制點。

4 結(jié)語

實踐證明，在木蘭松花江大橋施工過程中，使用中緯Zenith15Pro GPS設備設置的橋位控制網(wǎng)精度完全能夠滿足大橋施工的需求，并在松花江大橋全橋施工中起到了關鍵性的作用，說明建立的測量控制網(wǎng)是實用的、有效的，保證了大橋的總體施工精度和質(zhì)量。