某桥梁独立施工控制网高程复测技术研究

杨阿兰

(三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000)

桥梁是公路和铁路建设的重要组成部分，桥梁的施工与安全运营，离不开高精度的测量工作，其中施工控制测量是桥梁施工中最重要的一个环节。桥梁一般布设独立施工控制网，分为平面部分和高程部分，其中，高程控制网通常采用一次布设，在同一侧岸时采用常规水准测量进行，跨河段时采用全站仪三角高程测量进行。实际工作中，由于桥梁的设计到施工时间一般较长，控制点可能发生沉降，而且施工进行过程中对控制点的稳定性也会产生影响，因此，每隔一年左右必须对大桥高程控制网进行全面复测。复测时，要检查控制点的稳定状态，并做好记录，对于点位状况有疑问的点则不能作为起算点，以免对后续成果造成较大偏差。

1 工程概况

某大桥是一条高速铁路上的重点工程，全长756.42m，起止里程为 DK112+414.20 ～ DK113+170.62，中心里程为 DK112+793.66。全桥位于线路的直线段上，大桥北端(DK112+414.20)到大桥南端(DK113+170.62)均处于－3.0‰的下坡地段。

2 高程控制网复测的方法和精度指标

高程控制网的复测起闭于线路二等水准基点，按二等水准测量要求施测。采用单路线往返观测，同一条路线的往返观测必须使用同一台仪器和转点尺垫［1］，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》(GB12897－2006)有关要求执行，测量等级为二等水准，其二等水准测量精度应满足表1要求。

表1 二等水准测量精度要求(单位:mm)

3 投入使用的测量仪器

根据规范和工期的相关要求，本次高程控制网复测采用2台天宝Trimble DiNi电子水准仪和配套的水准尺(标称精度为DS0.5)、标准尺垫、扶尺架等工具，进行二等水准复测，仪器标称精度为0.3 mm/km。

4 高程控制网复测技术要求的执行情况

4.1 仪器检定的执行情况

高程控制网复测所使用数字水准仪均经省级及以上法定计量检定部门检定合格并在检定有效期内。仪器设备进场后，按规范要求统一进行了常规检查(详见表2)，所有仪器设备的精度及其技术状态均满足复测的要求。

表2 水准测量使用的仪器自检项目

4.2 水准观测主要技术要求的执行情况

本次高程控制网复测的技术指标和限差均在数字水准仪器中进行了设置，外业观测时，由仪器自带的水准路线测量软件系统进行实时的检查并提示，一旦发生超限立即进行重测，从源头保证了观测数据的质量。主要技术要求的执行情况如下:

(1)水准观测的主要技术要求按表3执行;

(2)水准观测的测站限差按表4执行;

(3)水准测量数据取位按表5执行。

表3 水准观测主要技术要求(m)

表4 水准观测的测站限差(mm)

表5 水准测量数据取位要求

4.3 水准观测外业的执行情况

(1)水准测量全部采用单路线往返观测，往返观测使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行［2］。

(2)水准测量采用质量不轻于5kg的尺垫作转点尺承，并辅以专门的尺撑，以保证标尺稳定、铅直。

(3)观测前，将仪器置于露天阴影下30min，并在使用前进行预热，预热不少于20次单次测量。

(4)每一测站的观测顺序如下:奇数站为“后－前－前－后”，偶数站为“前－后－后－前”。

(5)每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数。由往测转向返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。

(6)在连续各测站上安置水准仪的三角架时，应使其中的两脚与水准路线的方向基本平行，而第三脚则依次轮换置于路线方向的左侧与右侧［3］。

5 高程控制网复测成果精度及可靠性

5.1 往返测高差不符值

对二等水准成果进行往返测高差不符值的检核计算，得到不符值见表6。

表6 某大桥二等水准往返测高差不符值检核表

表7 二等水准测量精度要求(单位:mm)

由往返测高差不符值检核表可得出结论:二等水准往返测高差不符值满足规范要求的 ± 4，外业观测数据合格。

5.2 每公里高差偶然中误差评估

对二等水准观测数据进行每公里高差偶然中误差统计，以确定其原始数据的质量。每公里高差

式中:Δ——测段往、返测高差不符值，mm;L——测段长度，km;n——测段数［4］。

经计算，某大桥每公里高差测量偶然中误差±0.65 mm。附合水准路线每公里高差偶然中误差偶然中误差计算公式为:满足二等水准测量限差1mm的要求，原始观测数据质量合格。

5.3 附合水准路线高差闭合差统计

表8 某大桥附合水准路线高差闭合差表

通过以上二等水准各项精度指标检核，可以得出结论，二等水准复测成果达到《国家一、二等水准测量规范》要求。

5.4 高程网拟稳平差

根据《高速铁路工程测量规范》(TB10601－2009)第5.7节的有关规定，施工复测没有明确要求进行复测高程的平差计算对比分析，因此，在对复测高程控制网进行平差时，进行拟稳平差。以各测段复测和原测的高差为依据，采用拟稳平差方式，对复测高程控制网进行平差计算。结果见表9。

表9 某大桥高程拟稳位移中误差

平差完成后，将拟稳平差结果与原测高程成果进行对比，计算出各点的高程位移值和位移中误差(详见表9)，并按以下原则进行水准点稳定性探查。

(1)如果高程位移值的绝对值小于或等于位移中误差，则认为该点的高程位移值纯属由于测量误差干扰而产生，该基点必定是稳定的;

(2)如果高程位移值的绝对值小于或等于两倍的位移中误差，则认为该点的高程位移值基本上属于测量误差的干扰，该基点基本上是稳定的［5］;

(3)如果高程位移值的绝对值大于两倍的位移中误差，则认为该点的高程位移值已经超出了测量误差的范围，该基点可能是不稳定的;

根据以上原则，稳定性的探查结果见表9。从表中可以看出，水准基点高程位移值均小于两倍的位移中误差，可以认为水准基点没有发生明显的沉降。

5.5 高程网常规平差

根据《高速铁路工程测量规范》(TB10601－2009)第5.7 节和第4.5.3 条的有关规定，某大桥选取2个水准基点原测高程作为控制基准，采用常规平差方式对二等水准高程复测控制网进行平差计算。本次平差计算采用“高程控制网数据处理软件”进行。平差后，高差观测值改正数最大值为2.8mm，验后单位权中误差为1.769mm，数据合格。

6 结论

经过现场检查确认以及复测和数据对比分析，某大桥相邻的线路水准基点间复测高差与原测高差的较差均满足规定的限差要求，高程控制测量可以采用原测的结果。

［1］许小杰，王强.一等水准控制网在桐柏电站下库坝安全监测中的应用［J］.浙江水利科技，2007，(1).

［2］陈炜斌，田兆权.沪宁城际铁路路基沉降观测与评估简［J］.山西建筑，2009，(35).

［3］周东卫.高速铁路轨道控制网CPⅢ精密测量若干问题探讨［J］.铁道勘察，2011，(5).

［4］赖鸿斌，马德英，梅熙，等.山区二等三角高程测量方法的应用研究［J］.铁道工程学报，2012，(6).

［5］邓小川.彭水电站首级施工控制网的建立［J］.地理空间信息，2004，(5).