聶建省　千紹玉（.西安鐵路工程職工大學(xué)，陜西　西安　70065；.中鐵十五局第三工程有限公司，四川　成都　60079）

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·測量·

特大橋施工控制網(wǎng)測量技術(shù)

聶建省1千紹玉2
（1.西安鐵路工程職工大學(xué)，陜西西安710065；2.中鐵十五局第三工程有限公司，四川成都610079）

摘要：以北格太長高速公路特大橋為例，闡述了特大橋的施工控制網(wǎng)測量技術(shù)要點及作業(yè)流程，并介紹了不同的GPS網(wǎng)觀測作業(yè)方式，通過檢核分析，指出GPS技術(shù)應(yīng)用于特大橋施工控制網(wǎng)測量，可提高橋梁平面控制網(wǎng)的精度。

關(guān)鍵詞：大橋控制網(wǎng)，測量技術(shù)，GPS技術(shù)

作為工程建造的重要基礎(chǔ)，大橋施工測量控制既是大橋設(shè)計的重要數(shù)據(jù)支持與依據(jù)，也是制定大橋施工方案的重要基礎(chǔ)。通過對工程的地理環(huán)境、地質(zhì)條件、測繪工程條件水平的具體勘察，結(jié)合相關(guān)的測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以制定具有實際操作意義的測繪技術(shù)方案，為工程施工提供了高精度的平面施工數(shù)據(jù)與高質(zhì)量的高程測量控制網(wǎng)。GPS具有高精度、高效率，且操作簡單，被廣泛應(yīng)用于交通、測繪等領(lǐng)域中。GPS導(dǎo)航定位技術(shù)主要分為靜態(tài)定位技術(shù)與動態(tài)定位技術(shù)，目前GPS靜態(tài)定位技術(shù)是建立特大橋梁施工平面控制網(wǎng)的主要技術(shù)，以其高度定位精度與觀測效率，大大提升了特大橋施工平面控制網(wǎng)的質(zhì)量。

1　工程概況

北格太長高速公路特大橋的中心里程為DK24 + 008.16，起訖里程為DK21 +191.68～DK26 +826.14，橋梁全長5 634.46 m。大橋采用雙線橋法，線間距為5.3 m～5.58 m，并分別位于6‰，0‰，-1.6‰，0‰，10‰，0‰，10‰的坡道、直線及R =3 500，5 000曲線上，大橋通行速度為200 km/h，上跨太長高速公路、2條瀝青路及20條土路。

2　測量設(shè)計

2.1平面精度要求

施工平面控制網(wǎng)應(yīng)嚴(yán)格按照《時速200—250公路有碴軌道鐵路工程測量指南（試行）》中的相關(guān)技術(shù)要求設(shè)定，并按照D級GPS控制網(wǎng)測量技術(shù)實施測量。GPS測量精度應(yīng)滿足以下條件：基線邊方向中誤差不大于2.0″，相鄰點位坐標(biāo)中的誤差不大于10 mm，最弱邊邊長相對中的誤差不小于1/6 000。

2.2高程精度要求

按照國家標(biāo)準(zhǔn)，施工高程控制網(wǎng)應(yīng)符合國家三等水準(zhǔn)測量精度要求，且每千米水準(zhǔn)測量的誤差不應(yīng)超過3.0 mm，往返測不符值限差為±12。

2.3基準(zhǔn)設(shè)計

大橋平面應(yīng)采用工程專用的獨立坐標(biāo)系。初測控制點CPⅠ1015為平面控制網(wǎng)中坐標(biāo)系的起算點，向CPⅠ1016的方向為起算方向，運用全站儀實測邊長推算出控制網(wǎng)的尺度。投影面高程采用路肩設(shè)計方式，投影高程為850 m，高程控制網(wǎng)以1985年國家頒發(fā)的高程基準(zhǔn)為準(zhǔn)。

2.4網(wǎng)形設(shè)計

GPS控制網(wǎng)與同步圖形之間的連接方式主要以點聯(lián)式、邊聯(lián)式、網(wǎng)聯(lián)式或混聯(lián)式為主。其中：點聯(lián)式以高效率與圖形擴(kuò)展迅速著稱，但圖形強度低，若連接點中出現(xiàn)問題，將會影響到后面的測繪；邊聯(lián)式具有較好的圖形強度，很好的彌補點接式的不足；網(wǎng)聯(lián)式觀測方式是GPS控制網(wǎng)中圖形強度最好的，但其效率并不理想；而混聯(lián)式則綜合了以上所有方式的優(yōu)點。

根據(jù)施工地區(qū)的實際環(huán)境與地理條件，在其間距為600 m～800 m的位置布點，結(jié)合上述觀測作業(yè)方式，故選用邊聯(lián)式三角形或大地四邊形布網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)以大地四邊形和三角形為基本圖形組成帶狀網(wǎng)，并可以利用部分控制點兼做水準(zhǔn)點，構(gòu)成高程控制網(wǎng)。

3　施工平面控制網(wǎng)測量

3.1觀測

通過GPS靜態(tài)測量方法，并用連點式的方式連接GPS網(wǎng)圖形，以實現(xiàn)對大橋平面控制網(wǎng)的觀測。使用5臺TOPCON HiPer雙頻GPS接收機（靜態(tài)測量精度H：3 mm + 0.5 ppm，V：5 mm + 0.5 ppm）并按D級GPS網(wǎng)精度進(jìn)行觀測。觀測前，需制定詳細(xì)的計劃表和工作計劃，并嚴(yán)格執(zhí)行。開機觀測前，檢測鉻機器設(shè)備是否連接正確并能正常施工，尤其是接收機電源電纜和天線等。將天線基底精密對中和整平，在觀測期間，要時刻檢測并保證天線的位置正確。在觀測前與觀測后都需要確認(rèn)測記天線高度，即在三個方向量的天線高之間的誤差不超過2 mm。觀測期間，有效的衛(wèi)星數(shù)量至少為4顆，衛(wèi)星的高度角至少為15°，每間隔15 s收集一次數(shù)據(jù)，且GDOP值不大于10，每時段長度為60 min。

3.2GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理和質(zhì)量評價

戶外作業(yè)結(jié)束后，需通過TOPCON自帶軟件Pinnacle V7.0中文版對各點檢基線向量進(jìn)行計算，之后再運用ESGPS software軟件進(jìn)行平差計算，所有數(shù)據(jù)經(jīng)同步環(huán)、異步環(huán)以及重復(fù)基線檢驗后全部顯示為合格，則表示該施工平面控制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，內(nèi)外符合精度非常理想。

3.3平差及精度評定

在WGS-84坐標(biāo)系進(jìn)行三維無約束平差，然后在北京54坐標(biāo)系里進(jìn)行二維約束平差。平差后，最弱點TD08的點位中誤差為3.7 mm，最弱邊邊長相對中誤差為1/150 124。符合大橋施工控制網(wǎng)精度的要求。各施工控制點的坐標(biāo)精度詳見表1。

表1　控制點的坐標(biāo)精度　cm

3.4平面成果校核

運用Leica TCR1201全站儀精密測量4條邊，4條邊均要進(jìn)行4個回測的往返觀測，并更正一起的加乘常數(shù)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、傾斜數(shù)據(jù)和投影數(shù)據(jù)。所得出的結(jié)果與GPS平差后的反算邊長成果對比見表2。表2顯示，GPS網(wǎng)平差邊長與Leica TCR1201全站儀實測邊長的較差不超過-3.3 mm，由此可見GPS網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，符合大橋施工控制網(wǎng)精度的規(guī)范和設(shè)計要求，具有良好的可靠性。

表2　邊長比較

4　施工高程控制網(wǎng)測量

4.1水準(zhǔn)觀測

水準(zhǔn)按三等水準(zhǔn)測量要求，采用一臺索佳SDL30M（使用RAB碼玻璃鋼水準(zhǔn)標(biāo)尺每千米往返測高差中數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差為±1.0 mm）數(shù)字水準(zhǔn)儀及配套3 m玻璃鋼水準(zhǔn)標(biāo)尺采用兩次儀器高法觀測。每測站觀測順序為：后視標(biāo)尺→前視標(biāo)尺→前視標(biāo)尺→后視標(biāo)尺。測站的視線長度、視線高度等按表3規(guī)定執(zhí)行。

表3　視線長度、高度　m

閉合差按照下式進(jìn)行計算：

水準(zhǔn)線路全長6.801 km，附合水準(zhǔn)路線允許閉合差fh= ±12=±31.3 mm。實測閉合差fh= - 2.25 mm，水準(zhǔn)測量所有外業(yè)成果符合限差規(guī)定。

4.2平差依據(jù)

水準(zhǔn)路線按附合路線計算，每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差，依據(jù)下式進(jìn)行計算：

其中，MΔ為高差偶然中誤差，mm；Δ為測段往返測（或左右路線）高差不符值，mm；R為測段長度，km；n為往返測水準(zhǔn)路線的測段數(shù)。

4.3平差計算

將設(shè)計院移交的高等級水準(zhǔn)點作為高程起算點，并使用無碴軌道平面高程控制網(wǎng)平差軟件（BTHVA Software）計算嚴(yán)密平差，計算結(jié)果為每千米水準(zhǔn)測量的誤差為±0.119 mm，說明水準(zhǔn)網(wǎng)精度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

5　結(jié)語

先進(jìn)的GPS技術(shù)應(yīng)用于特大橋施工控制網(wǎng)測量中，能有效保證測量成果完全符合特大橋的施工要求與設(shè)計規(guī)范。將特大橋控制網(wǎng)設(shè)計為大地四邊形網(wǎng)形或三角形網(wǎng)形，以保證控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)固性。通過檢核，證明上述測量方式能建立高質(zhì)量的特大橋梁平面控制網(wǎng)，值得在特大橋梁測繪中廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉大杰.全球定位系統(tǒng)（GPS）與數(shù)據(jù)處理［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003.

［2］徐紹銓.GPS測量原理及應(yīng)用［M］.武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，2000.

［3］孔祥元，郭際明.控制測量學(xué)（上）［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2006.

［4］劉基余.GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［5］GB 12898—91，國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］.

Measurement technology of large bridge construction control network

Nie Jiansheng1Qian Shaoyu2
（1.Xi’an Staff University of Railway Engineering，Xi’an 710065，China；
2.China Railway 15th Bureau 3rd Engineering Co.，Ltd，610079，China）

Abstract：Taking Beige Tai-Chang highway bridge as an example，the paper illustrates the extra-large bridge construction control network measurement technology points and working procedures，and introduces detection methods of different GPS network.Through examination analysis，it points out that：applying GPS technology into extra-large bridge construction control will improve the bridge control accuracy.

Key words：bridge control network，measurement technology，GPS technique

中圖分類號：TU198

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0207-02

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：聶建省（1979-），男，講師；千紹玉（1978-），男，高級工程師