大型桥梁施工控制网的布设研究分析

大型桥梁施工控制网的布设研究分析
【摘要】大型桥梁施工具有高精度要求，本文对大型桥梁施工控制网的布设方法进行了详细研究，并分析了采用GPS技术构建施工控制网应考虑因素，与工程相结合阐述了大型桥梁控制网的构建布设。

【关键词】大型桥梁；施工控制网；布设
为提供桥梁各部位施工放样的平面以及完成桥梁施工建设后的运营检测高程基准指标，就需要构建大型桥梁施工控制网，工程的总体质量与桥梁施工控制网布设质量密切相关。

为了使工程具有高质量，需结合工程设计要求及特点认真研究施工控制网布设方案。

一、桥梁控制网布设方法分析、选择
目前主要运用三角网和利用GPS技术两种方式构建大型桥梁施工控制网，在大型工程项目中，这两种方式都得到了成功的应用，各具特色。

采用传统三角网建网方式能够直观可靠进行观测，并且对数据的处理也相对简单，系统自备有成熟的观测程序、建网技术，容易控制测量精度，不过因测量周期较长，作业速度相对较慢，还需要花费大量的人力物力投资，气象条件会对它造成很大的影响，人为因素极易影响成果质量，这是传统三角网的最大缺陷。

随着测量仪器的发展，现采用GPS技术构建控制网能够弥补三角网建网缺陷，对设计控制网的几何图形进行优化设计，可以降低劳动强度，以较短的时间、较少的人力资源实现外业观测，基本上不会受气象条件影响，可实现测量成果的快速提交[1]。

不足的是对有些控制网点位精度要求特殊或工程的卫星接收信号弱时，不能采用GPS技术进行测量控制网的构建。

分析本文研究的大型桥梁施工控制网工程实例，比较劳动强度、测量员技能要求及测量效率等众多因素，提出采用GPS技术构建施工控制网。

二、采用GPS技术构建施工控制网应考虑因素
1、选点
选取控制点位置从4方面着手：（1）能够保障稳定性，可就近施工，减少传递控制点时出现误差现象；（2）施工周期较长情况下会产生点位位移、控制点遭破坏状况，需考虑其维护问题；（3）施工控制网既要为施工服务，还要提供运营监测依据，需确保点位不受破坏，便于后运营监控；（4）依据控制网的图形结构强度与GPS施测作业环境布设点位。

参阅“施工组织设计”中相关的场地布置内容，及控制点选点位置原则，与测区地形、水域、地质状况等相结合，与它们的控制网布设连接可形成双大地四边
形或单大地四边形，考虑图形结构强度和确保控制点不受破坏，留有布网、选点余地，虽然增加了测量工作，但利于施工，选择形成双大地四边形；考虑复测控制网的需求和引桥施工需求，引桥附近房屋顶也都布设了一个点，共有8个点，图1所示即为最后网型结构图。

图1网型结构
2、标石埋设
大型桥梁施工建设需要经历较长的时间，会频繁用到控制点，采用埋设强制归心设备和深埋式平面标石作平面控制点，能够将因软土基地表沉降带来的影响避免，满足运营测量需求。

充分考虑地形条件，因大堤顶面比堤下路面高，所以设点在大堤下部，并实现江面通视需构建比堤下路面要高的观测平台，考虑施工方便性，将点选在大堤上最宜。

采用强制归心观测墩直接在大堤混泥土路面上固定。

3、质量控制
施工控制网的精度要求相对较高，不但要遵循GPS测量原则，而且还应采取措施降低外业观测误差。

埋设好的点位要确保具有充分稳定期；如条件允许尽可能选用双频仪器；做好星历预报工作，观测最好选择有利的时间段，可依据情况适当将观测时间延长。

4、坐标系、投影面选择
线路测量采用高斯平面直角坐标系，它以椭球面参考基准面，满足了规定的各项要求，不过出现了不同投影基准高程面产生长度变形和高斯投影长度变形两种长度变形[2]，对工程施工放样存在较大影响。

只有设计应用的坐标和施工坐标一致的情况下，才能确保工程正常进行，所以构建控制网要以两个坐标一致的原则进行建立，还要确保局部施工控制网变形最小，这样可以准确确定坐标系及投影面。

因为是在平均高程面上进行桥梁跨度设计，所以应在平均高程面上选择控制网投影面，可确保设计值基本上和实际测量边长相等。

在城市坐标系基础上构建独立坐标系统能解决高斯投影长度变形，采用较稳定的城市控制点作起算坐标，方位角选择该点和另一较稳定点的坐标方位角，如此构建的独立坐标系统不会产生长度变形[3]。

我们构建了已知坐标：JQ4坐标，已知方位角：JQ4-JQ7方位角，依附于城市坐标，投影面为控制点架头平均高程的独立坐标系统，抵消了高斯投影影响，极大降低了高程面不同带来的影响，坐标反算边长、观测边长一致，使用方便，
检核也较方便。

5、维护、修复控制点
大型桥梁具有施工周期长的特点，施工中会用到各种大型机械或大量重型运输车，可能破坏控制点，为确保施工顺利进行，需采取一些维护措施保护施工控制网。

可在控制点周围布设护栏，设立警示标志，对施工人员、车辆进行提醒。

对施工控制网进行复测能有效确保施工测量精度。

复测需对控制点的稳定性进行分析检查。

通常是一年进行一次复测，复测和建立时精度要求相同，当当改变观测方法，依据实际情况增减控制点时，增设控制点应采用相同投影面，划归在同一坐标系里。

不然选用过多投影面会造成资料使用混乱，不利于测量管理。

三、总结
进行大型桥梁施工控制网建设时，本项工程充分依照各项问题原则进行控制网的构建，作业精度极高，外业观测用时也较短。

信息技术时代，采用GPS技术进行大型桥梁施工控制网构建，具有精度高、劳动强度低、时间短、质量好等优势，通过GPS技术能够构建高精度大型桥梁施工控制网。

【参考文献】
[1] 周世林, 吴迪军. GPS桥梁施工控制网设计及应用分析[J]. 铁道勘察.2009,6:8-10
[2] 朱德禹，Zhu Deyu. 大型桥梁施工控制网的布设[J]. 城市道桥与防洪. 2009(12):89-91
[3] 瞿云. 大型桥梁高程控制网的布设和精度分析[J]. 测绘信息与工程. 2009，34(4):15-16。