周瑞祥

（中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430050）

銅陵公鐵兩用長(zhǎng)江大橋施工控制網(wǎng)測(cè)量

周瑞祥

（中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430050）

以銅陵公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程測(cè)量為背景項(xiàng)目，提出了采用GPS、電子水準(zhǔn)儀測(cè)量和跨河水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)完成該項(xiàng)精密測(cè)量任務(wù)的方法，并對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)論述。測(cè)量結(jié)果不僅驗(yàn)證了此方法的正確性，也為其他類型工程的測(cè)量提供了參考。

橋梁工程；施工控制網(wǎng)；GPS；跨河水準(zhǔn)測(cè)量

銅陵長(zhǎng)江公鐵兩用大橋是連接安徽省長(zhǎng)江兩岸的一條快速通道，大橋?yàn)楣F合建橋梁。鐵路通行京福鐵路客運(yùn)專線雙線、廬江至銅陵Ⅰ級(jí)鐵路雙線、公路通行六車道高速公路。主橋采用斜拉橋方案，主跨630 m，是跨度最大的在建公鐵合建橋梁，其中鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速 250 km/h。為了滿足銅陵公鐵兩用長(zhǎng)江大橋施工的需要，必須建立高精度、高可靠性的大橋施工測(cè)量控制網(wǎng)。本文主要探討采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、電子水準(zhǔn)儀和跨河水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行大橋施工控制網(wǎng)的方法及提高精度的技術(shù)措施。

1 施工平面控制網(wǎng)測(cè)設(shè)

1.1 精度設(shè)計(jì)

采用與高速鐵路CPI平面控制相同等級(jí)的精度進(jìn)行實(shí)測(cè)，即按二等精度要求設(shè)計(jì)。最弱點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差mx、my均不大于5mm，橋中線邊的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差不大于1/50萬，最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差不大于1/25萬。

1.2 網(wǎng)形設(shè)計(jì)

橋梁施工平面控制網(wǎng)由10個(gè)強(qiáng)制歸心標(biāo)志和12個(gè)普通混凝土標(biāo)志共同組成，以三角網(wǎng)的形式整體布設(shè)，整個(gè)控制網(wǎng)具有足夠的點(diǎn)位精度和密度，保證其在施工期的穩(wěn)定性和可靠性，橋梁施工平面控制網(wǎng)見圖1。

圖1 平面控制網(wǎng)示意圖

1.3 觀測(cè)

根據(jù)測(cè)區(qū)條件及控制網(wǎng)特點(diǎn)，對(duì)平面控制網(wǎng)進(jìn)行GPS靜態(tài)相對(duì)測(cè)量，全網(wǎng)共觀測(cè)20個(gè)時(shí)段，由120條基線邊組成。外業(yè)觀測(cè)采用4臺(tái)Trimble R8 GPS接收機(jī)同時(shí)進(jìn)行靜態(tài)定位測(cè)量。觀測(cè)前進(jìn)行了詳細(xì)的作業(yè)設(shè)計(jì)，并編制了合理的外業(yè)調(diào)度計(jì)劃。

1.4 基線解算、網(wǎng)平差及精度評(píng)定

首先利用TrimbleR8GPS隨機(jī)軟件TGO1.63對(duì)120條基線向量進(jìn)行解算，將解算合格的基線進(jìn)行GPS網(wǎng)的重復(fù)基線、閉合環(huán)檢核，然后采用檢核合格的最優(yōu)獨(dú)立基線向量構(gòu)成平差圖形，利用武漢大學(xué)研制的商用科傻GPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)的平差計(jì)算。平差后得出最弱邊DQ17～DQ18邊長(zhǎng)中誤差為±0.9mm，最弱邊DQ17～DQ18邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/26.3萬，橋中線邊 DQ13～ DQ15的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/132.5萬，最優(yōu)邊CPI448～DQ4的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/180.1萬，最弱點(diǎn)DQ5點(diǎn)位中誤差為±2.0 mm,最優(yōu)點(diǎn)DQ3點(diǎn)位中誤差為±0.9mm，各GPS點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差詳見表1。

表1 GPS控制點(diǎn)點(diǎn)位中誤差/mm

1.5 全站儀邊長(zhǎng)檢測(cè)

為了檢核GPS控制網(wǎng)的外部精度，利用Leica2003全站儀按二等精度施測(cè)GPS控制網(wǎng)中2條邊長(zhǎng)，進(jìn)行相應(yīng)的氣象改正、加乘常數(shù)改正、投影改正、傾斜改正，然后與GPS測(cè)量邊長(zhǎng)進(jìn)行了檢核比較，結(jié)果說明GPS測(cè)量成果質(zhì)量?jī)?yōu)良，檢核比較結(jié)果見表2。

表2 檢測(cè)成果對(duì)比表

2 施工高程控制網(wǎng)測(cè)設(shè)

2.1 精度設(shè)計(jì)

全橋施工高程控制網(wǎng)統(tǒng)一按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量精度施測(cè)，每公里水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差限差為1.0mm。跨河水準(zhǔn)測(cè)量按二等要求施測(cè)，并納入到二等水準(zhǔn)網(wǎng)中。

2.2 選點(diǎn)布網(wǎng)

以網(wǎng)狀閉合水準(zhǔn)環(huán)的形式整體布設(shè)全橋施工高程控制網(wǎng)；全橋共設(shè)22個(gè)高程控制點(diǎn)，共同組成橋梁施工II等精密水準(zhǔn)網(wǎng)。整個(gè)高程控制網(wǎng)由6個(gè)水準(zhǔn)環(huán)組成，其中陸地水準(zhǔn)環(huán)5個(gè)，跨河水準(zhǔn)環(huán)1個(gè)。施工高程控制網(wǎng)如圖2所示。

圖2 高程控制網(wǎng)示意圖

2.3 觀測(cè)

陸地水準(zhǔn)采用Dini水準(zhǔn)儀及配套水準(zhǔn)尺往返觀測(cè)，嚴(yán)格按二等精度水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求執(zhí)行。水準(zhǔn)測(cè)量中往返高差較差、環(huán)閉合差限差為 （F為水準(zhǔn)測(cè)量的環(huán)線或路線長(zhǎng)度）。

在橋中線上、下游分別布設(shè) 2條跨越長(zhǎng)江的水準(zhǔn)線，跨河視線長(zhǎng)度約為856 m，每條線使用2臺(tái)Leica N3水準(zhǔn)儀及配套因瓦水準(zhǔn)尺做同步對(duì)向觀測(cè)各8個(gè)雙測(cè)回?？绾铀疁?zhǔn)按二等要求進(jìn)行，根據(jù)跨河視線長(zhǎng)度每條線觀測(cè)要求：最少時(shí)間段數(shù)4個(gè)，觀測(cè)8個(gè)雙測(cè)回，半測(cè)回中的組數(shù)為6組。

2.4 外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量分析

每完成一個(gè)測(cè)段水準(zhǔn)路線的測(cè)量后均進(jìn)行往返測(cè)高差不符值的計(jì)算，并進(jìn)行各水準(zhǔn)環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)，水準(zhǔn)環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3，其中第4號(hào)水準(zhǔn)環(huán)為跨河水準(zhǔn)環(huán)。

表3 水準(zhǔn)環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

跨河水準(zhǔn)雙測(cè)回互差dH最大值為9.91mm，限差為±10.47 mm。由以上數(shù)據(jù)可知，高程控制測(cè)量網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè)成果質(zhì)量?jī)?yōu)良，滿足規(guī)范和施工應(yīng)用的要求。

2.5 數(shù)據(jù)處理與精度評(píng)定

外業(yè)觀測(cè)及起算數(shù)據(jù)檢核合格后，采用武漢測(cè)繪科技大學(xué)研制的《現(xiàn)代測(cè)量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理通用軟件包》對(duì)高差觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行間接約束整體平差。平差后，每公里水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差為±0.27 mm，最弱點(diǎn) QBM 1的高程中誤差為±0.33 mm，各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足技術(shù)設(shè)計(jì)的精度要求。各高程控制點(diǎn)的高程中誤差詳見表4。

表4 高程控制點(diǎn)高程中誤差/mm

3 結(jié) 語

1）銅陵公鐵兩用長(zhǎng)江大橋精測(cè)網(wǎng)控制點(diǎn)選、埋規(guī)范，布網(wǎng)合理，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和點(diǎn)位密度均滿足規(guī)范要求；

2）施工控制網(wǎng)的觀測(cè)過程規(guī)范、儀器設(shè)備及計(jì)算軟件先進(jìn)，平差計(jì)算嚴(yán)密，控制網(wǎng)工作的范圍和精度均滿足工程設(shè)計(jì)、施工應(yīng)用及技術(shù)規(guī)范的要求，成果質(zhì)量可靠。

[1] 徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，等．GPS測(cè)量原理及應(yīng)用[M]．武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1998

[2] GB/T18314-2001．全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S].

[3] 鐵建設(shè)[2006]189號(hào)．客運(yùn)專線鐵路無渣軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定[S].

[4] GB 12897-91．國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].

[5] GB/T 16818-2008.中、短程光電測(cè)距規(guī)范[S].

Control Surveying of the Combined Highway and Railway Yangtze Bridge of Tongling

by ZHOU Ruixiang

This article brought forward and expatiatea method using GPS,electronic level and techniques of river-crossing leveling to fulfill the precision measurement task.The resultsnotonly verified the accuracy of this method,as well as provided references forother similar projects.

bridge engineering,construction control network，GPS,river-crossing leveling （Page:112）

P258

B

1672-4623(2011)02-0112-02

2010-12-22

周瑞祥，高級(jí)工程師，主要從事工程測(cè)量工作。