沪苏通长江公铁大桥施工控制网复测分析

GPS 控制网测量的主要技术要求
比例误差
系数/
(mm/km)
≤1
基线方位
角中误差/
(″ )
0.9
约束点间
的边长相
对中误差
1/500 000
约束平差后最
弱边边长相对
中误差
1/250 000
注：当基线长度小于 500 m 时，边长中误差应小于 5 mm。
平面控制网复测技术标准
精度设计
工作情况
平面控制网复测根据 TB 10101-2018 《铁路工程
≤2.8
≥2
2） 跨河水准测量。跨河水准测量共布设 5 条跨河
线，均采用 TB 10101-2018 《铁路工程测量规范》 中
边形，采用高精度全站仪及其配套水准尺、觇标灯对
精度设计
高程控制网复测按 GB/T 12897-2006 《国家一、
二等水准测量规范》 中二等水准测量精度进行技术设
计与规范观测。
地理空间信息
2022 年 3 月
第 20 卷第 3 期
GEOSPATIAL INFORMATION
Mar., 2022
Vol.20, No. 3
doi:10. 3969/j.issn. 1672-4623.2022.03.039
沪苏通长江公铁大桥施工控制网复测分析
强 1，李剑坤 1
郑
（1. 中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北 武汉 430050）
Retest Analysis of Shanghai Sutong Yangtze River Highway and Railway Bridge
Construction Control Network
ZHENG Qiang1, LI Jiankun1
(1. China Railway Major Bridge Reconnaissance & Design Institute Co., Ltd., Wuhan 430050, China)
桥建设期间，30 余名院士到现场指导工程建设，克
服了一系列困难，在桥梁建造技术方面取得了重大
突破，实现了 5 个“世界首创”，在我国乃至世界铁
路桥梁建设史上具有里程碑意义 [10]。沪苏通长江公铁
大桥于 2014 年 3 月 1 日动工建设，2020 年 7 月 1 日建
成通车。
2 施工控制网建设和复测情况
和 2018 年 12 月 组 织 开 展 了 4 次 大 桥 施 工 控 制 网 复
测 [11-15]。沪苏通长江公铁大桥施工平面和高程控制网
示意图如图 1、2 所示。
程施工控制建网和复测更具有参考与借鉴价值。
1 项目概况
沪苏通长江公铁大桥北起江苏南通、南至张家
图 1 沪苏通长江公铁大桥施工平面控制网示意图
平面、高程测量。各次复测阶段的主要工作包括对平
面、高程控制网进行同等级复测以及对点位稳定性进
行分析。具体工作情况如表 1 所示。
表 1 沪苏通长江公铁大桥施工控制网建网和复测内容
工作阶段
控制网建网
第一次复测
第二次复测
第三次复测
第四次复测
2.2
复测原则
共布设平面、高程控制点 33 个
平面、高程控制点共 37 个，与建网阶段相比，南岸控制网有 5 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 8 个平面兼高程新
标闭合差等方面进行限差验算，以剔除超限数据。当
所有基线均满足要求后，方可供内业平差使用。
2） 平差计算。利用 COSA 平差软件进行平面控制
网平差计算。平差时选取独立基线，分别在 WGS84 坐
标系、工程坐标系下进行三维无约束平差和二维约束
平差，并通过固定稳定、可靠的起算点计算得到其他
控制点在工程坐标系中的成果。
随着过江通道建设需求的日益增长，单纯以公路
求以及成果比较、稳定性分析方法等关键问题，得出
或铁路形式过江的项目在建设成本、通道资源利用、
特大型跨海桥梁工程首级控制网复测的若干结论；成
结构刚度等方面已不具优势，而更多项目则以公铁合
益品 [6] 等以深中通道岛隧工程首级施工控制网复测为
建过江方式建设。公铁大桥能充分发挥铁路桥和公路
3.2
限差为 4 F （ F 为水准测量的环线或路线长度，单
位为 km） [16]。观测过程需严格按相关规范要求执行。
水准测量视线长度、高度和观测限差规定如表 3 所示。
表3
二等水准测量视线长度和高度
视线
长度/m
前后
视距差/m
前后视距
累积差/m
视线
高度/m
重复测量
次数
≥3 且≤50
≤1
≤3
≥0.55 且
[2]
施工控制网复测进行了研究，如吴迪军
[3-5]
等以港珠澳
大桥为例，针对首级控制网复测原则、方法和技术要
研究，在稳定性分析、复测周期、沉降观测方法等方
面有所收获。
综上所述，公铁大桥施工控制网的稳定性、成果
收稿日期：2021-10-08。
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
港，全长 11.072 km，其中正桥长 5.827 km、南北岸引
桥长5.245 km、跨江主跨1.092 km，是世界上首座“4线
铁路+6 车道公路”、主跨超千米的公铁两用斜拉桥。
大桥的主要特点表现为“高、大、新”，即“世界最
高公铁两用斜拉桥主塔”、“跨度大、体积大”和“运
用了一大批新材料、新结构、新设备、新工艺”。大
· 160 ·
第20 卷第 3 期
地理空间信息
的可靠性是确保项目顺利建设的重要基础条件。相对
于公路、铁路、隧道等项目而言，本文研究的沪苏通
长江公铁大桥施工控制网使用周期更长、精度要求更
高、所处区域地质条件和周边环境更复杂，因此整个
复测阶段需解决的问题更多，所积累的经验对类似工
求，分别于 2015 年 4 月、2016 年 10 月、2017 年 11 月
项目实践表明，施工控制点埋设位置的合理性、起算点基准选用的一致性、控制点成果选用的科学性、控制点保护措施的
有效性是影响施工控制网可靠、稳定、长期使用的重要因素。研究结果可供其他类似工程施工控制建网和复测参考借鉴。
关键词：公铁大桥；施工控制网；复测；分析
中图分类号：P258
文献标志码：B
文章编号：1672-4623（2022）03-0159-06
Abstract: Taking Shanghai Sutong Yangtze River highway and railway bridge for example, we comprehensively summarized and statistically analyzed the control network and four periods of retest results. Based on construction control network construction, we analyzed the causes of large
摘
要：以沪苏通长江公铁大桥为例，对施工控制网建设和 4 期复测成果进行了全面梳理和统计分析；在施工控制网建网
的基础上，通过比较各期成果，分析了控制点发生较大位移或沉降的原因，并解决了在控制点破坏的前提下如何确保工程
施工控制网基准统一的问题。结合工程建设不同阶段，合理选用了复测成果，并围绕长周期建设提出了控制点保护措施。
桥项目建设的测量基准，具有使用周期长、稳定性要
峰 [8] 等基于误差理论方法提出了不同算法，解决了施
求强、精度要求高等特点，在长达数年的建设过程
工控制网起算点可靠性的问题；黄海南 [9] 围绕特大型
中，需对施工控制网进行定期复测，且复测周期不应
桥梁施工控制网复测和施工期沉降观测关键技术开展
超过 1 a 。国内诸多测绘工作者以项目为载体，围绕
例，从技术设计、测量实施和成果比较等方面总结了
桥竖向、横向刚度互补的优势，且能充分合理地利用
经验；郭保 [7] 以东天山特长隧道施工控制网为例，从
土地、河流和空间等资源，具有良好的经济性，在技
稳定性分析入手，很好地判断了控制点的稳定性状
[1]
术上也具有可行性 。施工控制网是直接用于公铁大
况，对桥梁工程施工控制网同样具有借鉴价值；李忠
research results can be used for reference for other similar construction control network construction and retest.
Key words: highway and railway bridge, construction control network, retest, analysis
displacement or settlement of control points by comparing the results of different stages and solved the problem of how to ensure construction
control network datum unification under the premise of control point destruction. Then we selected the retest results in different engineering construction stages, and proposed control point protection measures for long period construction. The project practice shows that construction control
点；北岸控制网有 3 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 2 个平面兼高程新点；其余控制点完好
平面、高程控制点共 36 个，与第三次复测相比，南岸控制网有 2 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 2 个平面兼高程新
点；北岸控制网有 1 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 1 个平面兼高程新点；其余控制点完好
3.1.2
外业观测
为了保证控制网成果的质量和精度可靠，观测作业需
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
第20 卷第 3 期
郑
严格按TB 10101-2018《铁路工程测量规范》要求执行。
3.1.3
数据处理
1） 基线解算。外业观测结束后，采用 TBC 软件
解算基线，并从重复基线、同步环和异步环长度、坐
控制网复测的原则为：①控制网复测宜在精度与等
级设计、仪器设备、观测方案等方面与建网相同；②控
制网位置、方向、尺度与高度基准需与建网保持一致。
3 施工控制网复测技术标准
3.1
3.1.1
测量规范》 中一等 GPS 网精度要求，按静态相对测量
模式设计与观测。主要技术要求如表 2 所示。
表2
固定
误差/
mm
≤5
point embedding position rationality, starting point datum selection consistency, control point achievements selection scientificity and control
point protection measure effectiveness are the important factors affecting reliable, stable and long-term use of construction control network. The
3.2.2
环。水准测量中往返测高差较差、附合或环闭合差
二等测距三角高程法施测。跨河线场地布设为平行四
高程控制网复测技术标准
3.2.1
· 161 ·
强等：沪1） 陆地水准测量。采用数字水准仪及其配套测
尺按测段进行往返观测，构成若干个陆地水准闭合
点；在人工岛增设平面兼高程控制点 1 个；北岸控制点保存完好
平面、高程控制点共 36 个，与第一次复测相比，南岸控制网有 3 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 2 个平面兼高程新
点；北岸控制点保存完好
平面、高程控制点共 36 个，与第二次复测相比，南岸控制网有 1 个平面兼高程控制点被破坏，另增设 2 个平面兼高程新
沪苏通长江公铁大桥施工控制网于 2014 年初完成
建网，并通过专家评审验收。为确保项目建设期内控
制基准的稳定性，满足桥梁工程施工放样的高精度要
图 2 沪苏通长江公铁大桥施工高程控制网示意图
2.1
施工控制网建网和复测内容
沪苏通长江公铁大桥施工控制网建网阶段的主要
工作包括起算资料收集与联测、大桥控制网布设以及