公路桥梁工程测量技术与测绘技术的应用解析

戚佳东

我国基础性工程建设事业的蓬勃发展，带动了公路桥梁工程数量的增加，与纯桥梁建筑工程相比，公路桥梁在建设的过程中面临着桥墩高、大横跨度等问题，因此，在公路桥梁工程施工的过程中，需要严格控制桥梁架设精度，同时，还需要针对公路桥梁测量技术进行把控。当下，随着对公路桥梁施工质量要求的不断提升，对测量技术的需求在逐渐加大，传统的仪器设备显然不能满足发展需求。因此，通过对公路桥梁测量技术与测绘技术内容的分析，探讨了公路桥梁测绘技术应用，以及为公路桥梁测量与测绘技术的发展提供参考。

一、测量技术和测绘技术的内容分析

在对公路桥梁测量技术与测绘技术的内容进行探讨的基础上，指出测量技术与测绘技术的使用范围，并介绍了在公路桥梁工程中常用的测量、测绘技术，及其优势与特点。在目前的社会发展需求环境下，公路桥梁工程在建设的过程中，应结合已测出的公路桥梁的地形、地质及其水文等数据信息，使用适当的测量测绘技术，为工程的建设提供精确的数据信息支撑，进而实现对公路桥梁工程建设的动态跟踪。同时，在使用测量测绘技术时，应对公路桥梁工程的主体结构、建设形式等进行掌握，为后期施工提供帮助。此外，在进行公路桥梁设计的过程中，除了需要对公路桥梁所处的地形图进行精准的反映外，还需要对桥梁的桥墩、桥台、梁体结构等进行合理把控，确保公路桥梁结构的安全性与适用性。

二、公路桥梁测量工作

1.桥址地形测绘

桥址地形测绘是公路桥梁工程建设的基础性测绘工作，在工程设计、施工、竣工阶段均要使用到桥址地形图。通常而言，在公路桥梁工程建设中，最常见的桥址地形图一般为大比例尺地形图，局部区域甚至会用到1：:200比例尺的地形图。按照不同的测绘区域，桥址地形图包括陆地与水下地形图。就目前来说，随着各种测绘技术的不断发展，常用数字测图技术完成相应的测绘工作。

2.桥址水文测量

桥址水文测量通常是在公路桥梁工程建设的初测阶段进行的，根据工程建设的实际需要也可以在定测阶段进行补测。桥址水文测量的主要内容有桥址水位、流速、航迹线等的观测以及地形测绘等，开展桥址水文测量的目的是为了在设计阶段给桥位的选择、墩跨的布设以及航道的实际等提供数据信息支持。在实践中，如果出现公路桥梁桥址水文条件复杂多变的情况时，那么通常还应该对桥位所处的河段进行水位、水文断面、流速以及流量的观测与测量等工作，即河道原型观测。进行河道原型观测的主要目的是为了对河道河床的演变进行分析，为桥梁的设计提供参考。水下地形测量常用方法：（1）较浅的河流可用全站仪极坐标法定位，人工划船持镜直接测量水下地形高程；河道上有桥时可使用吊锤进行水深测量。（2）大型江河和海域的水下地形测量可采用测量船加GNSS定位系统搭配测深仪进行平面和河床测量。（3）沿线河流的水下地形测量可用无人测深船加GNSS定位系统进行平面和河床测量。

3.桥梁测量

常规大地测量技术。目前最常用的测量设备主要有两种：（1）全站仪与电子水准仪。测量技术包括自动跟踪测量技术、免棱镜精密测距技术。全站仪的不断完善与发展，其测量的精度与自动化程度愈高，传统上所使用的光学经纬仪以及测量方法逐渐被替代，传统上常用于高塔施工中的激光铅直仪同样被精度更高、测量更加便捷的全站仪三维坐标测量法所替代。（2）GNSS技术。在工程施工中GNSS技术的应用最广，GNSS技术测量的精度以及勘测的准确度能够有效地解决传统测绘形式出现误差较大，造成工程返工问题。同时，GNSS技术还能够用来对公路桥梁工程进行监测，具体而言，在工程中，建立起3-4人的流动站进行施工，在各放样点停留1-2s即可完成中线测量。在公路桥梁施工中，GNSS技术由于其自身优点被广泛应用在各个施工环节，例如对桥梁平面的测量、横断面的测量等都离不开GNSS技术的支持。此外，如前所述，GNSS技术还能够用来对桥梁施工放样的监测、完工测量以及维护测量等，且GNSS技术中的RTK定位技术能够更好地发挥GNSS技术优势。

4.桥梁变形监测

桥梁变形监测是桥梁测量的关键部分。大跨度、长距离、柔性桥梁数量的增多，给我国桥梁工程建设与运行提出了新的挑战，尤其是在安全监测这一方面，更是提出了更高的要求。20世纪末，我国桥梁行业结合我国已有的桥梁管理模式提出了新的桥梁健康安全监测理论，并在已有安全监测方法的基础上提出了一系列更加实用的安全监测方法。例如，我国香港青马大桥、上海东海大桥、广东虎门大桥等均构建起了相应的安全监测系统与变形监测维护制度，可以说我国桥梁变形监测技术有了极大地提高。桥梁变形监测主要包括桥梁施工阶段与运营阶段的变形观测，变形观测的内筒包括桥墩沉降及水平位移观测、梁体挠度变形观测、墩台及梁体裂缝观测、水中桥墩周围河床冲刷演变观测，以及桥面沉降、挠度及水平位移观测等。常见的水平位移观测方法主要有基准线法、GNSS测量、三角测量等。沉降观测方法有几何水准测量、静力水准测量、三角高程测量和 GNSS 高程测量等。

三、测绘技术应用

1.建设规划设计阶段的测量应用

在公路桥梁规划设计阶段的测量工作主要是控制测量和地形测量。例如，贵阳白云至修文道路工程，项目线路长24km，山区地形，工程现状地形起伏变化较大，测量环境恶劣，开展平面控制测量、高程控制测量和地形测量工作难度很大，作业中采取了以下方法：（1）平面控制采用GNSS静态测量，由于项目路线较长，产生投影变形较为严重，需要进行投影分段换带处理，采用变换中央子午线来限制投影变形导致的长度误差；（2）水准控制采用电子水准仪测量和全站仪倾角法测量，先用电子水准仪对线路首尾链接城区的较平路段进行水准测量；线路中间山区段采用全站仪进行三角高程观测，并不同时段观测采集数据，完成原始观测数据的校对工作，对测段高差改化后的修正数据完成校核后，采用软件进行严密的平差计算；（3）地形测量采用GNSS RTK对线路中间山区段进行测量，信号遮挡严重的区域由全站仪三维坐标测量法完成，线路首尾城区两段需连接现有道路，高程采用了普通水准仪测量标高来满足较高的高程精度。

2.施工阶段的测量应用

首先是有效测量施工控制网。在具体工程施工过程中，由于公路桥梁工程受到诸如桥梁跨度、桥址地形等的影响，公路桥梁控制网的控制网测量极易受到影响。因此，在实践中常常在公路的两极均设置平面控制网。在进行首级控制时首先应利用GNSS静态线对桥梁的轴线进行定位测量，虽然该方法具有精度高的优点，但由于在具体的施工中，受到桥址地形条件的限制会导致部分控制点设计单位不能满足相应的施工要求，因此，在实践中常常对测量控制网进行加密，并利用有效的三维坐标点获取，在大型预制结构桥体的安装中，可运用三维激光扫描仪，对桥体结构进行扫描和模型构建，便于施工中桥体结构的拼装。

3.运营管理阶段的测量工作

在公路桥梁建设完成投入使用后，为确保桥梁安全运行，需要对工程的水平位移、沉降以及倾斜与摆动等进行持续性检测。对于其中的大型工业设备同样需要进行长期性的检测与调校，确保使用的安全性。同时为方便工程后期的管理、维护与改建，应建立相应的监测信息系统，将获取的测量信息纳入系统。

四、结语与展望

在公路桥梁工程的建设中，越来越多的信息化技术被使用，我国的测绘技术已经完成了由模拟化向数字化的转变，目前正朝着信息化方向迈进，可以说测绘测量技术的信息化发展成为必然。目前，如何利用一个软件实现GNSS、全站仪、电子水准仪所形成的测量数据，实现三维平差成为研究的重要课题。而测量、设计的一体化同样是提升测绘测量质量、效率的重要举措，两者的集成化在能够满足公路桥梁基础性测量信息采集的基础上，还能够通过使用各种形式的摄影技术提升其测量精准与适用性。相信在不久的将来，更多的新技术、新科技将被用于公路桥梁测量测绘中，进一步推动公路桥梁的施工质量。

综上所示，测量与测绘技术的应用在公路桥梁施工中具有重要作用，且测量与测绘技术在设计、施工、运营阶段均有所体现。公路桥梁测量与测绘技术的发展得益于测绘技术与桥梁工程建设的共同推动。目前，我国公路桥梁测量技术朝着内外作业一体化、数据获取分析一体化、测量过程便捷化、高效化、测量成果智能化、信息可视化等方向迈进。