1、測繪信息與工程 Journal of Geo matics Aug. 2009 ; 34 (4)15文章編號 :100723817 (2009) 0420015202中圖分類號 : P258文獻標志碼 :B大型橋梁高程控制網的布設和精度分析瞿云(上海市政工程勘察設計有限公司 ,上海市中山北二路 901 號 ,200092)摘 要 結合一個大型橋梁施工控制網測量項目 ,詳細介紹了高程工程網的布設和測量等工作 ,精度分析結果表 明 ,控制網的布設和測量方案是合理的 。關鍵詞 大型橋梁 ;高程控制網 ;精度分析 ;測量方案橋梁施工控制網建立的主要目的是進行橋梁各部位的 施工放樣 ,另外 ,為保證橋梁

2、工程的安全運營 ,還需利用施工 控制網進行一定的變形監測 1 。對于大型橋梁高程控制必 須采用高精度的水準測量 。如果橋梁軸線長度非常大 ,高程 控制測量還必須采用跨河水準的方法聯測兩岸的控制點高 程 2 。結合一個大橋施工高程控制網項目 ,說明如何進行大 橋高程控制網布設 ,并對布設的控制網進行了精度分析 。1 橋址周圍的自然地理條件擬建的江東大橋位于杭州市區的東北角 ,連接杭州市江 干區下沙街道與蕭山區河莊鎮 ,橋址處兩岸地形平坦 ,地面 高程一般為 48 m ;橋址處江面寬約 2. 1 km ,河槽寬淺 。擬 建橋位西起德勝路與高教 11 號路交叉口 ,向東跨越錢塘江 , 接至江東工業園

3、區濱江二路 。橋址附近北岸臨江海塘原為 喬司 3 號大堤 ,因下沙圍墾和鹽倉圍墾形成目前現有的一線 海塘 。該段海塘堤頂高程按百年一遇標準設計 ,高程則為 10. 15 m ,擋浪墻頂高程為 10. 95 m 。橋址南岸防洪堤即為 蕭圍西線海塘 , 堤頂高程按 50 年一遇標準設計 , 高程為 10. 45 m ,擋浪墻頂高程為 11. 45 m。2 高程控制網布設與測量本次測量系設計階段向大橋施工階段提交高等級大橋 高程控制點 ,為大橋施工提供可靠高程依據 ,并作為日后施 工階段的大橋控制網復測基礎 1 ,3 。測量內容主要是采用水 準測量手段布設和測量大橋施工高程控制網點。工作從 2005

4、 年 11 月 21 日開始 ,至 2005 年 12 月 22 日完成 。杭州 江東大橋高程控制網測量采 用國 家一 、二 等水準測量規 范,設計為國家二等水準網 ,1985 國家高程基準 (復測) 。1) 高程控制網布設 。控制點的選點非常重要 ,其位置 的選取可從以下幾個方面考慮 : 如能在保證穩定性的前 提下直接就近施工 ,既保證了施工放樣的方便性 ,又減少了 控制點的傳遞誤差 ,提高了工程質量 。 由于施工周期較 長 ,在施工過程中經常會發生控制點被破壞或點位位移等情 況 ,控制點的維護問題也就成了一個必須考慮的重要問題 。施工控制網不單單僅為施工服務 ,同時還擔負著為運營 期間提供

5、監測依據的任務 ,如果施工結束后點位被破壞 ,則 需重新布設一套用于運營期間監控的控制網 ,為此既違反經 濟性原則 ,也不利于后期大橋的運營監控 。 點位布設還需充分考慮水準測量施測的作業環境和控制網圖形結構強 度 。布設江東大橋的高程控制網 ,水準線路如圖 1 所示。圖 1 水準線路圖江東大橋高程控制網由 11 個點組成 ,錢塘江東西兩岸 大堤上各 3 個工程用墻腳水準點 ( B1 、B2 、B3 、B4 、A 1 、A 2 ) , 兩 側大堤外各 2 個深樁水準點 ( J 1 、J 2 、J 3 、J 4 ) , 離大橋約 3 km 處巖質小山上埋設 1 個淺層基巖水準點 ( L) 。A

6、1 - A 2 為 2 km 的過江水準 , B2 - B4 為 2. 1 km 的過江水準 。點位全部 位于施工影響范圍外穩定位置 , 周圍視野開闊無障礙物 , 便 于使用 。本工程采用已有的二等水準控制點 H1 作為起算 點 , H2 作為校核點 ,用于檢驗起算點的可靠性 。2) 高程控制網測量 。測量選擇 A 1 - A 2 、B2 - B4 兩處所 在的江面作跨河水準測量 ,根據現場的有利條件將水準尺固 定在岸邊防汛墻側壁并使水準尺圓氣泡居中 ,固定儀器站點 在岸邊防汛墻頂 ,兩岸站點到近尺點距離盡量相等 ,根據水 平視線將對岸覘標固定在適當高度的位置 ,并測量站點到對 岸覘標點的水平

7、距離 。為了保證測量精度 ,結合以往經驗 , 分別針對陸地水準和跨河水準制定測量方案 。陸地水準采用 1 臺 Topcon DL 101C 型電子水準儀 (0. 5 mm) 及配套條碼水準尺按二等水準測量要求進行 。測前進 行水準儀的 i 角檢驗和校正 ,觀測選擇氣溫變化不大和成像 條件較好的天氣 ,往返觀測各一次 ,前后視距采用皮尺量距 定位 ,地面打入水準釘作臨時轉點 ,視距基本相等 ,視線長度50 m ,前后視距差 1 m ,任一測站上前后視距累積差 3 m ,視線高度 (下絲讀數) 0. 3 m 。數據由儀器自動記錄 ,內 業輸出打印電子水準觀測手簿 。跨河水準采用經緯儀傾角法 ,選用

8、 2 臺 TCA2003 全站 儀同時對向觀測 。測前進行全站儀和水準尺檢定 ,制作 60 cm ×80 cm 的覘標 ,精確測量覘標上下標線的間距 。外業施 測選擇氣象條件較好的上午日出后 1 h 和下午日落前 1 h 。 在具體測量時 ,結合實際情況和精度要求 ,制定觀測程序 : 近尺觀測 ,盤左 : 讀取離水平視線最近的刻畫線的讀 數 ,照準該刻畫線的上下沿各 1 次并讀數 ;盤右 :照準該刻畫 線的上下沿各 1 次并讀數 ; 1 次盤左和盤右觀測組成近尺 1 組 ,每測回近尺觀測 1 組。 遠尺覘標觀測 ,盤左 :照準上下16測繪信息與工程 Journal of Geo ma

9、tics Aug. 2009 ; 34 (4)標志線各 2 次并讀數 ;盤右 :照準上下標志線各 2 次并讀數 ; 1 次盤左和盤右同時對向觀測組成 1 組遠尺觀測 ,每測回遠 尺觀測 8 組 。一測回內 ,第一次照準對岸覘標調焦清晰后再 讀數 ,本測回內物鏡不得再次調焦 。 每測回觀測完成后 , 間歇 15 min ,重新整平儀器進行下一測回觀測 。 一個時 段結束后 ,兩岸儀器及水準尺相互對調 ; 若各項觀測限差超 限及時重測或補測 。3 數據處理和精度分析1) 數據處理 。對于二等水準數據處理 ,由電子水準外 業手簿摘錄測段觀測高差和測程 ,繪制水準計算略圖 ,各測 段按往返測高差不符值

10、 4 K1/ 2 ( K 為測段 、區段或路線長 度 ,單位 km) 評定結果 。評定結果如表 1 所示 。從表 1 中可 表 1 評定結果 序號 起點 終點 往返差/ mm 測段長/ k m限差/ mm 1H1A 10. 460 . 05±0 . 892B1A 1- 0. 300 . 55±3 . 003A 1J 1- 1. 600 . 83±3 . 644J 1J 2- 1. 100 . 20±1 . 795B1B 2- 0. 300 . 56±3 . 006B2J 20. 200 . 62±3 . 157B3A 2- 0. 60

11、0 . 63±3 . 178A 2J 30. 400 . 52±2 . 889B3B 4- 0. 030 . 58±3 . 0610J 3J 4- 1. 600 . 60±3 . 10 11B 4J 40 . 800 . 28±2 . 12 見 ,全部滿足限差要求 ,其中 55 %小于限差的 1/ 3 ,100 %小 于限差的 2/ 3 ,水準觀測質量良好 ,可以平差計算。對于跨河水準數據處理 ,根據 6 天的觀測數據計算得到 兩處過江點 ( F1 2F2 、F3 2F4 ) 高差有效數據各 17 組 。 F1 2F2 高 差有效數據如表 2

12、所示 。F1 2 F2 中 , 20 05 年 1 2 月 15 日數表 2F1 2F2 高差有效數據/ mm測回序號 日期 123456 1 12. 13 0. 191 08 0. 192 18 0. 185 51 0. 188 74 0. 189 812 12. 15 0. 177 63 0. 191 87 0. 184 69 0. 187 08 0. 187 97 0. 187 46 3 12. 17 0. 193 20 0. 193 15 0. 185 98 0. 188 24 0. 188 73 0. 187 36據 0. 177 63 偏離算術平均值較大 ,不予采用 ;余下 16

13、組數據 求算術平均值得過江點 ( F1 2F2 ) ,高差為 0. 189 05 m , n - 1 標準差為 0. 002 7 mm ,顯示精度良好 。F3 2F4 高差有效數據如表 3 所示 。 F3 2F4 中 , 2005 年12 月 14 日數據 0. 134 54 偏離算術平均值較大 , 不予采用 ;余下 16 組數據求算術平均值得過江點 ( F3 2 F4 ) , 高差為表 3F3 2F4 高差有效數據/ mm 測回 序號 日期 123456 1 12. 14 0. 146 10 0. 138 06 0. 141 75 0. 143 17 0. 144 02 0. 134 542

14、 12. 16 0. 139 96 0. 138 04 0. 148 66 0. 143 85 0. 144 113 12. 18 0. 145 98 0. 138 06 0. 140 74 0. 143 49 0. 142 53 0. 136 940. 142 23 m , n - 1 標準差為 0. 003 3 mm ,顯示精度良好 。以 上數據顯示跨河水準測量成果是可靠的 ,可以進行整網平差 計算 。2) 精度分析 。杭州江東大橋高程控制網采用南方平差 易 2002 進行嚴密平差計算 。平差以 H1 為起算點 , 推算得 H2 的標高 8. 383 ,與真值之差為 5 mm ,表明起算點

15、是可靠 的 。為確保起算點在整個施工期間相對穩定 ,以 J 1 (深樁點) 為基準點 ,經過平差精度較好 ,高差中誤差為 0. 46 mm/ km , 水準閉合環精度如表 4所示 。由于測量采用了優化線路及表 4 水準閉合環精度精度 閉和環路徑 閉合差/ mm 限差/ mm 路線長度/ k m B 2 2J 2 2J 1 2A 1 2B 10 . 706. 702. 77B 3 2B 4 2B 2 2B 1 2A 1 2A 21 . 1010 . 206. 47 B 4 2J 4 2J 3 2A 2 2B 30 . 806 . 502 . 63 嚴密平差方法 ,最終平差成果精度較好 ,達到了預

16、期的要求 。 4 結束語跨河大橋施工高程控制網最后實際達到的精度指標可 以說明 ,該大橋施工高程控制網的布設和測量方法是合理 的 ,對于基本建設迅速發展的今天 ,為跨越江河的大型工程 提供高程控制的水準測量工作日益增多 ,因此本文所提供的 高程控制網布設及有關測量方法具有現實意義 。 參考文獻 1 武漢測繪學院控制測量教研室 , 同濟大學大地測量教研室. 控 制測量學 M . 北京 : 測繪出版社 , 1995 2 范百興 , 裴輝 , 陳小龍. 含有跨河水準測量的大型橋梁高程控制 網精度分析J . 測繪通報 , 2006 (2)628 3 李青岳. 工程測量學 M . 北京 : 測繪出版社

17、, 1984 4 劉大偉 ,黃聲享. GPS 橋梁控制網精度估算方法的探討 J . 測 繪信息與工程 ,2004 ,29 (1) :15216收稿日期 :2009202225 。作者簡介 :瞿云 ,工程師 ,現主要從事市政工程測繪研究 。E2ma il :qu_yun. cl smedi. comEL EVATION CONTROL NETWORK LAYOUT AND ACCURACYANAL YSIS FOR BIG BRID GEQU Yun( Shanghai Municipal Engineering Investigation and Design Co. Ltd. , 901 North Zhongshan 2nd Road , Shanghai 200092 , China)ABS TRACT Based on elevation control network surveying project , we