浅谈跨江河大桥的测量控制

项君

【摘 要】近年来，大跨度跨江（河）大桥施工越来越多，测量控制是桥梁施工控制中一个相当重要的部分。文章通过对南宁铁路枢纽新南宁邕江四线特大桥跨邕江桥墩的测量控制的分析，重点对跨河测量的平面、高程及变形观测控制进行阐述，以达到提高测量精度的目的。

【关键词】跨江（河）；GPS平面；三角高程；控制

【中图分类号】U442 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）01-0085-03

0 引言

新南宁邕江四线特大桥梁全长1 723.68 m，依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一路。邕江在本桥位处属内河Ⅱ级航道，桥位跨越邕江处江面宽约370 m，江面至轨面约33.5 m。连续梁主墩采用圆端形实体墩，边墩及其余桥跨桥墩均采用矩形墩、钻孔桩承台基础。本桥主跨（72+2×128+72）m连续梁20#～22#号桥墩基础位于邕江水中，现施工常水位水深5.3～13.8 m，且河床覆盖层较厚，30 m内地质大致情况是第一层覆盖层黏土厚1.5 m，第二层细圆砾土厚10 m，第三层泥岩夹泥质粉砂岩夹褐煤厚20 m。当路线跨越江河时，前后视距将相差很大，测量的精度将会降低，同时仪器i角误差及大气折光的影响也会急剧增大。为了满足大桥施工放样的需要，建立高精度、高可靠性的大桥施工测量控制网是十分必要的。

1 平面控制网的测设

1.1 布网

GPS平面控制网的所有控制点与桥轴线的里程起算点及桥轴线方向存在着精密的相对关系。对大跨径桥梁来说，GPS控制网一般应由一个或若干个独立观测环构成，以三角形和大地四边形组成的混合网的形式布设。由于大跨径桥梁的实测边长在投影面上的变形影响较大，因此应采用工程独立坐标系，把投影的中央子午线设定在桥梁中轴线处，实测边长归算至测区的抵偿高程面上。在选定这些控制点时，应注意下列问题。

（1）GPS控制网的控制点必须能控制全桥及与之相关的重要附属工程。

（2）桥轴线一般是控制网中的一条边。

（3）所有控制点都必须选定在开阔、安全、稳固的地方，以便于安置GPS接收机和接收卫星信号，高度角15°以上不能有障碍物阻挡卫星信号，远离大功率无线电发射台和高压输电线。

（4）GPS控制网的图形应力求简单、刚强，以利于提高精度。同时，应保证控制网的扩展和墩台定位的精度。此外，还应注意边长要适中，各边长度不宜相差过大，且方便施工定位放样和减少工作量。

利用GPS测量方法具有比传统的三角网测量方法布网灵活的优点，我们在桥址现场通视不利的情况下，通过精心设计和比选，在沿邕江两岸防洪大堤布设了如图1所示的平面控制网，在控制点上埋设顶部为半球状并刻有“十”字形的钢筋头，兼作高程控制点使用。

1.2 观测

GPS独立控制网观测采用4台Trimble双频5800ⅡGPS接收机（标称精度≤5 ppm+1 ppm）同时作业，按相对静态定位模式观测，每条基线均做2个时段的观测，每个时段观测时间≥60 min，接收机采样间隔设置为15 s，卫星截止高度角为15°，观测PDOP≤8。观测时，满足GPS三等测量《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）作业的基本技术要求（见表1）。

1.3 平差计算

GPS基线数据处理软件采用随GPS接收机配置的TGO静态后处理软件，网平差软件采用科傻平差软件。

计算坐标时，以桥左线中心为坐标纵（X）轴，里程增加方向为正向；与X轴垂直的方向为坐标横（Y）轴，X轴左侧为负，右侧为正，通过之前建立的独立控制网得出加密点坐标。

1.4 精度情况

邕江四线特大桥独立控制网以邕江桥左线中心线为基线轴，里程增加方向为正向，用D1K3+220、D1K3+904作为约束平差的固定点进行平差。

按GPS二维约束平差法得到点位精度及最弱边精度。二维约束平差点位中误差最大为0.08 cm，最小为0.06 cm。尽管图形条件较为简单，误差却很小，说明GPS作业精度是相当高的。二维约束平差最弱边变长相对中误差的精度为YJQ-1～D1K3+904=1/265 000<1/100 000，满足规范要求。

通过上述数据的分析可知，该独立控制网的精度符合设计及规范要求，满足邕江四线特大桥的施工要求。

2 高程控制网的测设

2.1 布网

根据有关规范规定，本项目跨河水准测量等级选用国家二等，采用测距三角高程法并对其进行技术设计，实施方案主要有以下几个方面。

如图2所示，在河边两岸分别选取4个点YJQ-1、YJQ-2、YJQ-3、YJQ-4，距离河道15～20 m，4个水准点构成大地四边形，跨河视线长度为500 m，同岸点间距离50 m。跨河处两岸堤顶高为77～83 m（国家84高程系统，以下相同），河床水面标高为61～68 m，两岸地形及观测场地条件基本相似，观测时视线高度为78～83 m，视线离水面（最高潮水位）高约10 m，跨河视线垂直角在±1°范围内。

2.2 仪器设备

選用1台徕卡TC402全站仪，其方向观测精度为2''，测角最小显示为1''，测距精度为in=±（2 mm+2 ppm），测距显示1 mm；1台天宝DINI03电子水准仪和1条铟钢精密条码水准尺，仪器标称精度为±0.3 mm/km。

2.3 观测方法

距离测量与垂直角观测分开进行，但需保证各测回数量平均分布于各时间段。

（1）本岸测站点间高差测定。本岸测站点间高差采用几何水准测量的方法直接测定，将YJQ-1、YJQ-3和YJQ-2、YJQ-4作为一个测站，按三等水准测量要求进行往返观测，取往返测高差中数作为测站点间高差的正式成果。

（2）距离观测。各测站点间距离采用全站仪测定，平距直接采用全站仪输入各项参数后的改平平距。每照准一次，读4次数为一测回，共测6组，取其均值为最终水平距离。

（3）垂直角观测。在YJQ-1、YJQ-3两点分别架设全站仪，YJQ-2、YJQ-4两点竖立对中杆加棱镜，同时观测本岸近标尺（与仪器在同岸的棱镜为近标尺，在对岸的为远标尺），观测完毕后再同时观测对岸远标尺，观测步骤、顺序见表2。观测结束，共完成8个单测回。重复表2中的步骤，共测5组。

（4）复核测量。使用天宝DINI03电子水准仪进行往返测量作为检验。

对观测数据进行检核，垂直角观测时的同一标志4次照准读数差小于4''，同一标志垂直角互差小于5''；高差间的互差最大为16 mm，小于限差；以上观测计算结果见表2。

2.5 精度分析

由观测数据结果可知，观测数据高差间互差最大为16 mm，小于限差为24 mm；按照国家水准测量规范，其精度达到三等水准的要求。

3 结论

通过对邕江四线特大桥控制网测量控制的实践可知，GPS应用于跨越河道桥梁工程测量是切实可行的。GPS测量相比传统测量具有操作简单、测量精度高等优点，但对控制点的埋设位置、气候均有极高的要求。因此，在视野开阔、障碍物较少的区域，采用GPS测量比传统的测量更具有优势。

在高程测量方面，在观测合理、处理方法得当的情况下，精密三角高程测量可以很容易地实现国家三等水准测量，显著地缩短了水准测量的外业工作周期，降低了测量成本。

参 考 文 献

[1]张艳，高飞，李晓莉.应用精密三角高程测量实现跨河水准的研究[J].合肥工业大学学报，2007（10）.

[2]陈现春，羊凯东，钟文俊.南京长江四桥首级施工控制网的公路桥梁建立[J].四川测绘，2008（6）.

[3]杨学军.济南纬六路跨铁路特大桥索道管的公路桥梁定位测量[J].桥梁建设，2004（8）.

[4]GBT 12897—2006，國家一、二等水准测量规范[S].

[5]GB/T 18314—2001，全球定位系统（GPS）测量规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]