測量及測繪新技術(shù)在橋梁工程測量中的應(yīng)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(fā)展，在具體施工中應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場情況，對地形、水文等情況進行全面勘測，在此基礎(chǔ)上制定出切實可行的施工方案[1]?？紤]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(xì)致、全面的測量放樣尤為重要，為工程設(shè)計提供精確的數(shù)據(jù)作為參考，而測量的方式是否合理、測量結(jié)果的精確度對此有著直接的影響力，因此，應(yīng)做好測量、測繪工作，不斷優(yōu)化測量技術(shù)，以提高公路橋梁施工整體質(zhì)量。

1 工程概況

銀鷺大橋位于江門市新會區(qū)南新區(qū)南側(cè)、銀洲湖區(qū)北側(cè)，該大橋總長度達2.37 km，銀鷺大橋?qū)儆谝?guī)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(qū)會城鎮(zhèn)茶坑村西北側(cè)新會啟超大道，終止于會城鎮(zhèn)南坦水道西側(cè)。

本工程設(shè)計為雙向六車道，路基寬度為35 m，設(shè)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(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁+連續(xù)剛構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁+連續(xù)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(nèi)容

1)結(jié)合工程測量測繪的基本內(nèi)容明確界定技術(shù)范圍。

2)對公路橋梁中經(jīng)常使用到的測量測繪技術(shù)進行分析，詳細(xì)說明各種技術(shù)的優(yōu)缺點。隨著公路橋梁事業(yè)的不斷發(fā)展，國家對該項目的投入力度也在不斷加大，對其質(zhì)量要求也變得更加嚴(yán)格，為了提高施工質(zhì)量、保證工程順利實施，在設(shè)計初期應(yīng)對施工現(xiàn)場的水文、地質(zhì)狀況等情況進行全面勘測，借助測量與測繪技術(shù)獲取到精確的數(shù)據(jù)，為施工動態(tài)監(jiān)測工作的開展打下堅實的基礎(chǔ)。

3 橋梁工程測量中測量技術(shù)及測繪新技術(shù)的應(yīng)用

3.1 水準(zhǔn)儀測量技術(shù)應(yīng)用

在橋梁工程高程測量的眾多測量方法中，水準(zhǔn)儀測量技術(shù)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(xiàn)。水準(zhǔn)儀測量技術(shù)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(zhǔn)，測量目標(biāo)時應(yīng)確保將其置于中心位置；④精平，對所測量的目標(biāo)進行微調(diào)，盡可能減小誤差；⑤讀數(shù)，根據(jù)儀器表中顯示的數(shù)據(jù)讀出數(shù)值并做好準(zhǔn)確的記錄。水準(zhǔn)儀測量技術(shù)的優(yōu)點是可操作性強、測量精確率高、讀數(shù)便捷等。其測量原理與方法如圖1所示：假設(shè)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(zhǔn)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(zhǔn)尺，讀出水平視線在前視尺截取的讀數(shù)記為a，后視尺上截取的讀數(shù)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(zhǔn)儀測量的原理及方法

在公路橋梁施工中，使用水準(zhǔn)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(zhǔn)儀的性能以及各項參數(shù)，熟悉水準(zhǔn)儀的操作流程和測量步驟，多次校驗所使用到的水準(zhǔn)儀精確度，還需對每相鄰的水準(zhǔn)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(zhǔn)儀對其高程進行控制測量，主要技術(shù)要求如表1所示，需注意的是L為往返測段、附合或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長度，以千米計。高程控制測量技術(shù)要求如表2所示，需注意的是控制網(wǎng)節(jié)點間長度不應(yīng)>表中長度的70%。

在使用水準(zhǔn)儀測量時對地面的水平角度有著嚴(yán)格的要求，如果不滿足相關(guān)要求在測量時會加大誤差，尤其是對于復(fù)雜地區(qū)的勘測，水準(zhǔn)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(shù)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(xiàn)，比如全站儀、GPS等測量技術(shù)，將其與水準(zhǔn)儀以及測微器等儀器配合使用，可實現(xiàn)優(yōu)勢互補，為公路橋梁測量工作的開展打下堅實的基礎(chǔ)。

表1 水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求

表2 高程控制測量的技術(shù)要求

3.2 全站儀測量技術(shù)的應(yīng)用

全站儀測量技術(shù)是使用較為廣泛的電子速測儀器，特別是在對坐標(biāo)精度要求高的測量工程中其是首選測量儀器。全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)一次架設(shè)即可完成全部的測量工作，而且能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集與處理?，F(xiàn)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(zhǔn)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(nèi)，測出橋墩的標(biāo)高，記為h1，設(shè)計標(biāo)高記為h2，將實際測出的標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高的差值記為h3，測出全站儀與實際標(biāo)高控制點的距離S與角度L1，根據(jù)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(zhuǎn)所求出的角度，即為設(shè)計高程。

該工程中通過全站儀對其導(dǎo)線進行測量，其優(yōu)點表現(xiàn)如下：一是采集的數(shù)據(jù)精確度高；二是實現(xiàn)了數(shù)據(jù)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(yán)格，復(fù)雜地形或者是通視區(qū)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(shù)的應(yīng)用

與水準(zhǔn)儀和全站儀相比較而言，GPS技術(shù)對環(huán)境的要求度不高，既可以在復(fù)雜地形狀態(tài)下使用，又可以實現(xiàn)全天候、高效快速對控制點進行測量。GPS測量技術(shù)共分為兩種，具體為靜態(tài)GPS測量和動態(tài)GPS測量，即指的是RTK，但不足之處在于該技術(shù)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(yán)格的地區(qū)使用。如果條件特殊，可與全站儀或者是水準(zhǔn)儀儀器配合使用，不僅可滿足環(huán)境方面的需求，而且在精確度方面也能達到要求，最終實現(xiàn)快速、精確的數(shù)據(jù)采集工作。

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

在使用靜態(tài)GPS測量技術(shù)時首先需結(jié)合工程特征布設(shè)GPS控制網(wǎng)、設(shè)置精度指標(biāo)，并挑選與工程相適應(yīng)的控制網(wǎng)圖形以及基線長度；其次將GPS接收器安裝在恰當(dāng)?shù)奈恢貌⒆龊霉潭?，具體的安裝時間應(yīng)按照施工需求進行合理的調(diào)整；最后將所有接收到的數(shù)據(jù)匯總后使用專業(yè)解算軟件處理。靜態(tài)GPS測量技術(shù)的優(yōu)點表現(xiàn)為測量結(jié)果穩(wěn)定、精確度高、使用范圍廣、可實現(xiàn)整個工程的控制測量。但GPS測量技術(shù)也存在一定的缺陷，在數(shù)據(jù)采集完成后不能自動處理，需經(jīng)專業(yè)解算軟件對數(shù)據(jù)進行處理并計算，如果在處理時數(shù)據(jù)存在較大的誤差還需重新布網(wǎng)觀測，耗時耗力[2]。

表3 GPS觀測的主要技術(shù)要求

4 應(yīng)用結(jié)果分析

該工程中，將采用三等水準(zhǔn)控制點對相應(yīng)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(fù)測其超限情況，用穩(wěn)定、無誤的可靠穩(wěn)定點對其平差進行計算。

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

5 結(jié)束語

綜上所述，公路橋梁工程設(shè)計中測量技術(shù)與測繪技術(shù)的應(yīng)用可大大提高施工效果，實現(xiàn)對整個施工過程的全程監(jiān)控，符合當(dāng)前公路橋梁設(shè)計所需，可供相類似工程加以借鑒。

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