測量及測繪新技術在橋梁工程測量中的應用

羅 濤

(中國鐵建港航局集團有限公司第四工程分公司，重慶 401120)

0 前 言

近年來，公路橋梁工程得到了不斷發展，在具體施工中應結合施工現場情況，對地形、水文等情況進行全面勘測，在此基礎上制定出切實可行的施工方案[1]。考慮到公路橋梁工程對施工精度要求較高，在施工過程中對工程進行細致、全面的測量放樣尤為重要，為工程設計提供精確的數據作為參考，而測量的方式是否合理、測量結果的精確度對此有著直接的影響力，因此，應做好測量、測繪工作，不斷優化測量技術，以提高公路橋梁施工整體質量。

1 工程概況

銀鷺大橋位于江門市新會區南新區南側、銀洲湖區北側，該大橋總長度達2.37 km，銀鷺大橋屬于規劃的橫四線銀鷺大道的一段，采取東西走向路線。該橋起止于新會區會城鎮茶坑村西北側新會啟超大道，終止于會城鎮南坦水道西側。

本工程設計為雙向六車道，路基寬度為35 m，設計里程為K2+280～K4+650。該工程項目包含2座大橋：一是銀鷺大橋，橋長度為1 221 m，孔跨布置為(10×20+20.4+19.6+2×20+5×40+(48+2×80+48)+5×40+14×20) m預應力混凝土小箱梁+連續剛構箱梁；二是三和大道跨線橋，該橋長度為545 m，孔跨布置為(10×20+29+40+31+12×20) m預應力混凝土小箱梁+連續箱梁。還包含三和大道互通立交，即A、B、C、D四條匝道，匝道長度為1 297.233 m、4道圓管涵、2道蓋板涵和604 m軟土路基。

2 橋梁工程測量測繪內容

1)結合工程測量測繪的基本內容明確界定技術范圍。

2)對公路橋梁中經常使用到的測量測繪技術進行分析，詳細說明各種技術的優缺點。隨著公路橋梁事業的不斷發展，國家對該項目的投入力度也在不斷加大，對其質量要求也變得更加嚴格，為了提高施工質量、保證工程順利實施，在設計初期應對施工現場的水文、地質狀況等情況進行全面勘測，借助測量與測繪技術獲取到精確的數據，為施工動態監測工作的開展打下堅實的基礎。

3 橋梁工程測量中測量技術及測繪新技術的應用

3.1 水準儀測量技術應用

在橋梁工程高程測量的眾多測量方法中，水準儀測量技術是其中精確度較高的方法，其工作原理是通過測量水平視線上兩點之間的高度差來實現。水準儀測量技術的實施需要如下幾步。①采用正確的操作流程進行安裝，將各部件安裝到位；②粗平；③瞄準，測量目標時應確保將其置于中心位置；④精平，對所測量的目標進行微調，盡可能減小誤差；⑤讀數，根據儀器表中顯示的數據讀出數值并做好準確的記錄。水準儀測量技術的優點是可操作性強、測量精確率高、讀數便捷等。其測量原理與方法如圖1所示：假設地面上存在兩點分別記做A和B，通過測量得出A點的高程，記為HA，在A、B兩點之間安裝水準儀即可得出B點的高程，記為HB，分別在A、B兩點各放置一把水準尺，讀出水平視線在前視尺截取的讀數記為a，后視尺上截取的讀數記為h，帶入公式hAB=a-h即可得出A、B兩點之間的高差。B點高程的計算公式為HB=HA+hAB。

圖1 水準儀測量的原理及方法

在公路橋梁施工中，使用水準儀測量誤差多來源于人為因素，因此，工作人員在上崗前需明確水準儀的性能以及各項參數，熟悉水準儀的操作流程和測量步驟，多次校驗所使用到的水準儀精確度，還需對每相鄰的水準點進行多次閉合測量，盡可能將誤差降至最低。例如該工程中，將利用水準儀對其高程進行控制測量，主要技術要求如表1所示，需注意的是L為往返測段、附合或環線的水準路線長度，以千米計。高程控制測量技術要求如表2所示，需注意的是控制網節點間長度不應>表中長度的70%。

在使用水準儀測量時對地面的水平角度有著嚴格的要求，如果不滿足相關要求在測量時會加大誤差，尤其是對于復雜地區的勘測，水準儀的使用存在一定的制約，不利于測量工作的順利實施。隨著測量技術的不斷改進，一些更為精密而且適用范圍廣的儀器也在不斷出現，比如全站儀、GPS等測量技術，將其與水準儀以及測微器等儀器配合使用，可實現優勢互補，為公路橋梁測量工作的開展打下堅實的基礎。

表1 水準測量的主要技術要求

表2 高程控制測量的技術要求

3.2 全站儀測量技術的應用

全站儀測量技術是使用較為廣泛的電子速測儀器，特別是在對坐標精度要求高的測量工程中其是首選測量儀器。全站儀能夠實現一次架設即可完成全部的測量工作，而且能實現數據的自動化采集與處理。現以全站儀在橋梁工程中的高程放樣測量對其進行說明，在水準點與橋墩中間的垂線上安裝全站儀，確保前后視距控制在一定范圍內，測出橋墩的標高，記為h1，設計標高記為h2，將實際測出的標高與設計標高的差值記為h3，測出全站儀與實際標高控制點的距離S與角度L1，根據公式D=S×cosLl，h=S×sinLl，hl=h-h3，求出L2的值，L1與L2的差值并將全站儀向下旋轉所求出的角度，即為設計高程。

該工程中通過全站儀對其導線進行測量，其優點表現如下：一是采集的數據精確度高；二是實現了數據的自動化獲取與有效處理；三是操作簡單。但美中不足的是該儀器對地形的要求較為嚴格，復雜地形或者是通視區域使用時效率低下且出錯率高，不建議使用。

3.3 GPS測量技術的應用

與水準儀和全站儀相比較而言，GPS技術對環境的要求度不高，既可以在復雜地形狀態下使用，又可以實現全天候、高效快速對控制點進行測量。GPS測量技術共分為兩種，具體為靜態GPS測量和動態GPS測量，即指的是RTK，但不足之處在于該技術的精確度較低，可在道路路基部位或者是橋梁的樁基部位對精度要求不嚴格的地區使用。如果條件特殊，可與全站儀或者是水準儀儀器配合使用，不僅可滿足環境方面的需求，而且在精確度方面也能達到要求，最終實現快速、精確的數據采集工作。

例如該工程中利用GPS測量技術對其控制網進行測量，GPS觀測的主要技術要求如表3所示。

在使用靜態GPS測量技術時首先需結合工程特征布設GPS控制網、設置精度指標，并挑選與工程相適應的控制網圖形以及基線長度；其次將GPS接收器安裝在恰當的位置并做好固定，具體的安裝時間應按照施工需求進行合理的調整；最后將所有接收到的數據匯總后使用專業解算軟件處理。靜態GPS測量技術的優點表現為測量結果穩定、精確度高、使用范圍廣、可實現整個工程的控制測量。但GPS測量技術也存在一定的缺陷，在數據采集完成后不能自動處理，需經專業解算軟件對數據進行處理并計算，如果在處理時數據存在較大的誤差還需重新布網觀測，耗時耗力[2]。

表3 GPS觀測的主要技術要求

4 應用結果分析

該工程中，將采用三等水準控制點對相應點號進行兩次高程計算，通過兩次測量差檢核的方式，在完成檢核合格之后開展閉合差檢查工作。其目的是為了二次復測其超限情況，用穩定、無誤的可靠穩定點對其平差進行計算。

原設計中的已知點其穩定性較強，能將其作為加密測量約束點完成相應的平差計算。該工程中對控制網進行相應的復測及加密工作，將以設計中的已知平面控制點及其坐標成果為基礎，用各穩定的約束點進行控制網加密，復測中發現有個別的點出現水平、垂直位移的情況，其主要原因是在道路邊存在的不穩定因素及埋設位置不利于保護等情況的影響，而其余的點的指標都能滿足該工程的規范要求。而對其高程控制網進行分段測量也與相應規范要求相符。故此，將本次測量中的相關數據作為之后施工放樣的重要依據。

5 結束語

綜上所述，公路橋梁工程設計中測量技術與測繪技術的應用可大大提高施工效果，實現對整個施工過程的全程監控，符合當前公路橋梁設計所需，可供相類似工程加以借鑒。

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