浅谈跨河大桥的测量控制

浅谈跨江（河）大桥的测量控制

【摘要】：本文通过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，重点对跨河测量的平面、高程以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平面三角高程测量

一、引言

新南宁邕江四线特大桥梁全长为1723.68m，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370m，江面至轨面约33.5m。连续梁主墩采用圆端型实体墩，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，现施工常水位水深约5.3～13.8m，且河床覆盖层较厚，30m内地质大致情况是第一层覆盖层粘土厚

1.5m，第二层细圆砾土厚10m，第三层泥岩夹泥质粉砂岩夹褐煤20m。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，另一方面仪器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。

二、平面控制网的测设

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不容忽视, 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:

⑴GPS 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。

⑵桥轴线一般是控制网中的一条边。

⑶所有控制点都必须选定在开阔、安全、稳固的地方, 便于安臵GPS 接收机和卫星信号的接收, 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。

⑷ GPS 控制网的图形应力求简单、刚强, 以利于提高精度。并应保证控制网的扩展和墩台定位的精度。同时还应注意边长要适中, 各边长度不宜相差过大。并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”字的钢筋头，兼作高程控制点使用。

图1 平面控制点位布臵图

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+1ppm）同时作业，按相对静态定位模式观测，每条基线均作2个时段的观测，每个时段观测时间≥60min，接收机采样间隔设臵为15s，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（表1）表1 三等GPS静态测量基本技术要求表

3、平差计算

GPS基线数据处理软件采用随GPS接收机配臵的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，通过上次建立独立控制网我们得出加密点坐标。

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的点位精度及最弱边精度。二维约束平差点位中误差最大为0.08cm,最小为0.06cm。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=1/265000<1/100000，满足规范要求。

通过上述数据的分析，可见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。

三、高程控制网的测设

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。

图2 高程控制点位布臵图

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，至河道距离约15～20m，4个水准点构成大地四边形，跨河视线长度为500m，

同岸点间距离50m。跨河处两岸堤顶高在77～83 m(国家84高程系统，下同)之间，河床水面标高在61～68 m之间，两岸地形及观测场地条件基本相似，观测时视线高度约78～83m，视线离水面(最高潮水位)高约10m，跨河视线垂直角在〒1o范围内。

2、仪器设备

选用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 =〒(2mm + 2ppm)，测距显示1mm；1台天宝DINI03电子水准仪和铟钢精密条码水准尺，仪器标称精度为〒0.3mm／km；

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