戚佳東

我國基礎(chǔ)性工程建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)了公路橋梁工程數(shù)量的增加，與純橋梁建筑工程相比，公路橋梁在建設(shè)的過程中面臨著橋墩高、大橫跨度等問題，因此，在公路橋梁工程施工的過程中，需要嚴(yán)格控制橋梁架設(shè)精度，同時(shí)，還需要針對(duì)公路橋梁測(cè)量技術(shù)進(jìn)行把控。當(dāng)下，隨著對(duì)公路橋梁施工質(zhì)量要求的不斷提升，對(duì)測(cè)量技術(shù)的需求在逐漸加大，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備顯然不能滿足發(fā)展需求。因此，通過對(duì)公路橋梁測(cè)量技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)內(nèi)容的分析，探討了公路橋梁測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用，以及為公路橋梁測(cè)量與測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展提供參考。

一、測(cè)量技術(shù)和測(cè)繪技術(shù)的內(nèi)容分析

在對(duì)公路橋梁測(cè)量技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行探討的基礎(chǔ)上，指出測(cè)量技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)的使用范圍，并介紹了在公路橋梁工程中常用的測(cè)量、測(cè)繪技術(shù)，及其優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。在目前的社會(huì)發(fā)展需求環(huán)境下，公路橋梁工程在建設(shè)的過程中，應(yīng)結(jié)合已測(cè)出的公路橋梁的地形、地質(zhì)及其水文等數(shù)據(jù)信息，使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量測(cè)繪技術(shù)，為工程的建設(shè)提供精確的數(shù)據(jù)信息支撐，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)公路橋梁工程建設(shè)的動(dòng)態(tài)跟蹤。同時(shí)，在使用測(cè)量測(cè)繪技術(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)公路橋梁工程的主體結(jié)構(gòu)、建設(shè)形式等進(jìn)行掌握，為后期施工提供幫助。此外，在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)的過程中，除了需要對(duì)公路橋梁所處的地形圖進(jìn)行精準(zhǔn)的反映外，還需要對(duì)橋梁的橋墩、橋臺(tái)、梁體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理把控，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與適用性。

二、公路橋梁測(cè)量工作

1.橋址地形測(cè)繪

橋址地形測(cè)繪是公路橋梁工程建設(shè)的基礎(chǔ)性測(cè)繪工作，在工程設(shè)計(jì)、施工、竣工階段均要使用到橋址地形圖。通常而言，在公路橋梁工程建設(shè)中，最常見的橋址地形圖一般為大比例尺地形圖，局部區(qū)域甚至?xí)玫?：:200比例尺的地形圖。按照不同的測(cè)繪區(qū)域，橋址地形圖包括陸地與水下地形圖。就目前來說，隨著各種測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，常用數(shù)字測(cè)圖技術(shù)完成相應(yīng)的測(cè)繪工作。

2.橋址水文測(cè)量

橋址水文測(cè)量通常是在公路橋梁工程建設(shè)的初測(cè)階段進(jìn)行的，根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際需要也可以在定測(cè)階段進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。橋址水文測(cè)量的主要內(nèi)容有橋址水位、流速、航跡線等的觀測(cè)以及地形測(cè)繪等，開展橋址水文測(cè)量的目的是為了在設(shè)計(jì)階段給橋位的選擇、墩跨的布設(shè)以及航道的實(shí)際等提供數(shù)據(jù)信息支持。在實(shí)踐中，如果出現(xiàn)公路橋梁橋址水文條件復(fù)雜多變的情況時(shí)，那么通常還應(yīng)該對(duì)橋位所處的河段進(jìn)行水位、水文斷面、流速以及流量的觀測(cè)與測(cè)量等工作，即河道原型觀測(cè)。進(jìn)行河道原型觀測(cè)的主要目的是為了對(duì)河道河床的演變進(jìn)行分析，為橋梁的設(shè)計(jì)提供參考。水下地形測(cè)量常用方法：（1）較淺的河流可用全站儀極坐標(biāo)法定位，人工劃船持鏡直接測(cè)量水下地形高程；河道上有橋時(shí)可使用吊錘進(jìn)行水深測(cè)量。（2）大型江河和海域的水下地形測(cè)量可采用測(cè)量船加GNSS定位系統(tǒng)搭配測(cè)深儀進(jìn)行平面和河床測(cè)量。（3）沿線河流的水下地形測(cè)量可用無人測(cè)深船加GNSS定位系統(tǒng)進(jìn)行平面和河床測(cè)量。

3.橋梁測(cè)量

常規(guī)大地測(cè)量技術(shù)。目前最常用的測(cè)量設(shè)備主要有兩種：（1）全站儀與電子水準(zhǔn)儀。測(cè)量技術(shù)包括自動(dòng)跟蹤測(cè)量技術(shù)、免棱鏡精密測(cè)距技術(shù)。全站儀的不斷完善與發(fā)展，其測(cè)量的精度與自動(dòng)化程度愈高，傳統(tǒng)上所使用的光學(xué)經(jīng)緯儀以及測(cè)量方法逐漸被替代，傳統(tǒng)上常用于高塔施工中的激光鉛直儀同樣被精度更高、測(cè)量更加便捷的全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量法所替代。（2）GNSS技術(shù)。在工程施工中GNSS技術(shù)的應(yīng)用最廣，GNSS技術(shù)測(cè)量的精度以及勘測(cè)的準(zhǔn)確度能夠有效地解決傳統(tǒng)測(cè)繪形式出現(xiàn)誤差較大，造成工程返工問題。同時(shí)，GNSS技術(shù)還能夠用來對(duì)公路橋梁工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體而言，在工程中，建立起3-4人的流動(dòng)站進(jìn)行施工，在各放樣點(diǎn)停留1-2s即可完成中線測(cè)量。在公路橋梁施工中，GNSS技術(shù)由于其自身優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各個(gè)施工環(huán)節(jié)，例如對(duì)橋梁平面的測(cè)量、橫斷面的測(cè)量等都離不開GNSS技術(shù)的支持。此外，如前所述，GNSS技術(shù)還能夠用來對(duì)橋梁施工放樣的監(jiān)測(cè)、完工測(cè)量以及維護(hù)測(cè)量等，且GNSS技術(shù)中的RTK定位技術(shù)能夠更好地發(fā)揮GNSS技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4.橋梁變形監(jiān)測(cè)

橋梁變形監(jiān)測(cè)是橋梁測(cè)量的關(guān)鍵部分。大跨度、長距離、柔性橋梁數(shù)量的增多，給我國橋梁工程建設(shè)與運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)，尤其是在安全監(jiān)測(cè)這一方面，更是提出了更高的要求。20世紀(jì)末，我國橋梁行業(yè)結(jié)合我國已有的橋梁管理模式提出了新的橋梁健康安全監(jiān)測(cè)理論，并在已有安全監(jiān)測(cè)方法的基礎(chǔ)上提出了一系列更加實(shí)用的安全監(jiān)測(cè)方法。例如，我國香港青馬大橋、上海東海大橋、廣東虎門大橋等均構(gòu)建起了相應(yīng)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與變形監(jiān)測(cè)維護(hù)制度，可以說我國橋梁變形監(jiān)測(cè)技術(shù)有了極大地提高。橋梁變形監(jiān)測(cè)主要包括橋梁施工階段與運(yùn)營階段的變形觀測(cè)，變形觀測(cè)的內(nèi)筒包括橋墩沉降及水平位移觀測(cè)、梁體撓度變形觀測(cè)、墩臺(tái)及梁體裂縫觀測(cè)、水中橋墩周圍河床沖刷演變觀測(cè)，以及橋面沉降、撓度及水平位移觀測(cè)等。常見的水平位移觀測(cè)方法主要有基準(zhǔn)線法、GNSS測(cè)量、三角測(cè)量等。沉降觀測(cè)方法有幾何水準(zhǔn)測(cè)量、靜力水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量和 GNSS 高程測(cè)量等。

三、測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用

1.建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量應(yīng)用

在公路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作主要是控制測(cè)量和地形測(cè)量。例如，貴陽白云至修文道路工程，項(xiàng)目線路長24km，山區(qū)地形，工程現(xiàn)狀地形起伏變化較大，測(cè)量環(huán)境惡劣，開展平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量和地形測(cè)量工作難度很大，作業(yè)中采取了以下方法：（1）平面控制采用GNSS靜態(tài)測(cè)量，由于項(xiàng)目路線較長，產(chǎn)生投影變形較為嚴(yán)重，需要進(jìn)行投影分段換帶處理，采用變換中央子午線來限制投影變形導(dǎo)致的長度誤差；（2）水準(zhǔn)控制采用電子水準(zhǔn)儀測(cè)量和全站儀傾角法測(cè)量，先用電子水準(zhǔn)儀對(duì)線路首尾鏈接城區(qū)的較平路段進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量；線路中間山區(qū)段采用全站儀進(jìn)行三角高程觀測(cè)，并不同時(shí)段觀測(cè)采集數(shù)據(jù)，完成原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的校對(duì)工作，對(duì)測(cè)段高差改化后的修正數(shù)據(jù)完成校核后，采用軟件進(jìn)行嚴(yán)密的平差計(jì)算；（3）地形測(cè)量采用GNSS RTK對(duì)線路中間山區(qū)段進(jìn)行測(cè)量，信號(hào)遮擋嚴(yán)重的區(qū)域由全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量法完成，線路首尾城區(qū)兩段需連接現(xiàn)有道路，高程采用了普通水準(zhǔn)儀測(cè)量標(biāo)高來滿足較高的高程精度。

2.施工階段的測(cè)量應(yīng)用

首先是有效測(cè)量施工控制網(wǎng)。在具體工程施工過程中，由于公路橋梁工程受到諸如橋梁跨度、橋址地形等的影響，公路橋梁控制網(wǎng)的控制網(wǎng)測(cè)量極易受到影響。因此，在實(shí)踐中常常在公路的兩極均設(shè)置平面控制網(wǎng)。在進(jìn)行首級(jí)控制時(shí)首先應(yīng)利用GNSS靜態(tài)線對(duì)橋梁的軸線進(jìn)行定位測(cè)量，雖然該方法具有精度高的優(yōu)點(diǎn)，但由于在具體的施工中，受到橋址地形條件的限制會(huì)導(dǎo)致部分控制點(diǎn)設(shè)計(jì)單位不能滿足相應(yīng)的施工要求，因此，在實(shí)踐中常常對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)進(jìn)行加密，并利用有效的三維坐標(biāo)點(diǎn)獲取，在大型預(yù)制結(jié)構(gòu)橋體的安裝中，可運(yùn)用三維激光掃描儀，對(duì)橋體結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描和模型構(gòu)建，便于施工中橋體結(jié)構(gòu)的拼裝。

3.運(yùn)營管理階段的測(cè)量工作

在公路橋梁建設(shè)完成投入使用后，為確保橋梁安全運(yùn)行，需要對(duì)工程的水平位移、沉降以及傾斜與擺動(dòng)等進(jìn)行持續(xù)性檢測(cè)。對(duì)于其中的大型工業(yè)設(shè)備同樣需要進(jìn)行長期性的檢測(cè)與調(diào)校，確保使用的安全性。同時(shí)為方便工程后期的管理、維護(hù)與改建，應(yīng)建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，將獲取的測(cè)量信息納入系統(tǒng)。

四、結(jié)語與展望

在公路橋梁工程的建設(shè)中，越來越多的信息化技術(shù)被使用，我國的測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)完成了由模擬化向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，目前正朝著信息化方向邁進(jìn)，可以說測(cè)繪測(cè)量技術(shù)的信息化發(fā)展成為必然。目前，如何利用一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)GNSS、全站儀、電子水準(zhǔn)儀所形成的測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)三維平差成為研究的重要課題。而測(cè)量、設(shè)計(jì)的一體化同樣是提升測(cè)繪測(cè)量質(zhì)量、效率的重要舉措，兩者的集成化在能夠滿足公路橋梁基礎(chǔ)性測(cè)量信息采集的基礎(chǔ)上，還能夠通過使用各種形式的攝影技術(shù)提升其測(cè)量精準(zhǔn)與適用性。相信在不久的將來，更多的新技術(shù)、新科技將被用于公路橋梁測(cè)量測(cè)繪中，進(jìn)一步推動(dòng)公路橋梁的施工質(zhì)量。

綜上所示，測(cè)量與測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用在公路橋梁施工中具有重要作用，且測(cè)量與測(cè)繪技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營階段均有所體現(xiàn)。公路橋梁測(cè)量與測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展得益于測(cè)繪技術(shù)與橋梁工程建設(shè)的共同推動(dòng)。目前，我國公路橋梁測(cè)量技術(shù)朝著內(nèi)外作業(yè)一體化、數(shù)據(jù)獲取分析一體化、測(cè)量過程便捷化、高效化、測(cè)量成果智能化、信息可視化等方向邁進(jìn)。