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本文根據(jù)某高架橋工程案例，針對(duì)高架橋測(cè)量測(cè)繪的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，望同行參考指正。
關(guān)鍵詞:高架橋;測(cè)量;技術(shù)
1概述
某高速公路道路總長(zhǎng)72.46km。沿線地質(zhì)復(fù)雜，施工難度較大。高速公路入城最后段是某大橋工程，全橋長(zhǎng)4.5km，設(shè)計(jì)為六車道高架橋，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km。總共六跨，為預(yù)制混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁。
2公路橋梁建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作
2.1 橋梁測(cè)量?jī)?nèi)容
在橋梁的勘測(cè)設(shè)計(jì)階段，需測(cè)繪地形圖，在施工階段，要建立橋梁控制網(wǎng)能進(jìn)行橋墩、橋臺(tái)定位和梁體架設(shè)等施工放樣，在管理運(yùn)行時(shí)，為保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，要進(jìn)行變形觀測(cè)。
2.2 用VRS系統(tǒng)測(cè)量繪制大比例地形圖
VRS系統(tǒng)(虛擬參考站系統(tǒng))由GNSS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算得到的各種誤差分布模擬計(jì)算出虛擬參考站的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)，能消除各誤差，其可靠性，定位精度，測(cè)量工作效率都大大提高，只需要用一臺(tái)GNSS接收機(jī)可完成幾臺(tái)GNSS接收機(jī)工作，測(cè)量工作成本降低，而常規(guī)方法測(cè)圖，需先做控制網(wǎng)，才能進(jìn)行碎部測(cè)量。其工作效率極低，而用VRS系統(tǒng)測(cè)圖，只要完成采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和屬性，就可用繪圖軟件繪地形圖，一步完成。
2.3 橋梁勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)的建立及應(yīng)用
由無(wú)人機(jī)拍照公路橋梁沿線航帶的航攝像片，把航攝像片數(shù)字化為航片影像; 用GPS技術(shù)，獲得航帶內(nèi)控制點(diǎn)三維坐標(biāo)空間信息。通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，繪制地形圖。通過(guò)遙感技術(shù)，把公路橋梁沿線工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等綜合地質(zhì)信息收集繪制到遙感圖上。就可提高勘測(cè)設(shè)計(jì)速度，減少勘測(cè)費(fèi)用，把地形，遙感信息，地質(zhì)信息等野外采集信息傳入地理信息系統(tǒng)(GIS)中，能進(jìn)行橋梁工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理、決策工作。并為項(xiàng)目立項(xiàng)，科研、綜合評(píng)估，方案論證，決策，橋梁工程勘測(cè)設(shè)計(jì)等工作提供強(qiáng)有力的地理信息保障。
3公路橋梁建設(shè)施工階段的測(cè)量工作
3.1 控制網(wǎng)測(cè)量
根據(jù)公路橋梁跨越的河寬及地形條件，首級(jí)GPS平面控制網(wǎng)按一級(jí)GPS控制網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行布設(shè)，公路橋梁首級(jí)控制網(wǎng)一般采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量通過(guò)事后處理可獲得毫米級(jí)精度的平面定位成果，它具有精度高、成果可靠、測(cè)量工效高、作業(yè)成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，因橋梁工程測(cè)量，相對(duì)高差要求高，而GPS高程擬合僅達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量精度，首級(jí)GPS高程控制網(wǎng)按四等布置，在橋梁工程加密控制測(cè)量網(wǎng)，能用VRS動(dòng)態(tài)測(cè)量。它能實(shí)時(shí)得到測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。目前正被廣泛應(yīng)用于中小型的公路橋梁施工平面控制網(wǎng)測(cè)量中，同時(shí)它也適合于公路橋梁承臺(tái)、墩身、墩帽、塔柱及纜索等部位的施工定位。
3.2 大型公路橋梁墩、臺(tái)的施工測(cè)量
為了進(jìn)行墩、臺(tái)施工的細(xì)部放樣，需要測(cè)設(shè)其縱、橫軸線。然后進(jìn)行公路橋梁墩臺(tái)定位、墩柱中心位置放樣、墩臺(tái)頂面高程用數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)定，還有蓋梁位置放樣、支座墊石放樣、大梁架設(shè)位置放樣、防撞護(hù)欄位置放樣。立柱、墩帽軸線誤差為10mm。承臺(tái)的軸線誤差為15mm。
3.3 公路橋梁架設(shè)的施工測(cè)量
架梁時(shí)要考慮相鄰墩、臺(tái)距離，在梁的安裝過(guò)程中，要使鋼梁始終在正確的平面位置上，橋梁架設(shè)安裝達(dá)到設(shè)計(jì)要求，支架安裝軸線誤差2mm，各個(gè)節(jié)點(diǎn)撓度和橋梁整跨拱度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于橋墩高，跨度大，精度高，速度快，常規(guī)測(cè)量?jī)x器難勝任，而用測(cè)量機(jī)器人(鎖定)功能來(lái)控制橋梁架設(shè)的安裝，已成功地用于上海盧浦大橋的安裝中。
3.4 VRS，超站儀廣泛應(yīng)用于施工測(cè)量
在施工測(cè)量中，用VRS系統(tǒng)能對(duì)點(diǎn)、線、面以及坡度線進(jìn)行高效、快捷及到厘米級(jí)精度放樣，只需把橋梁線路的起點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、直線長(zhǎng)度及曲線要素輸入，馬上得到全線要放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)可以與全站儀配合各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。超站儀無(wú)需做導(dǎo)線，在需要之處通過(guò)RTK建立控制，只需在點(diǎn)上安置儀器一次，超站儀僅需要一組測(cè)量人員，在超站儀中自動(dòng)重新計(jì)算，一慣的高精度，測(cè)量花費(fèi)更少的時(shí)間。在便利之處安置儀器，不需要控制點(diǎn)，不需要布設(shè)導(dǎo)線，用RTK定位更少的干擾，更少的停工，更快速的放樣，更快速的施工高精度，用超站儀可以直接到達(dá)工作地點(diǎn)，立即開始進(jìn)行工作。測(cè)量和放樣更快，更少的全站儀安置，可用于任何類型的作業(yè)，省時(shí)省力，更高的生產(chǎn)率和收益，RTK確保一致的高精度遍及整個(gè)施工測(cè)量區(qū)。
4公路橋梁運(yùn)營(yíng)管理階段測(cè)量工作
4.1 利用VRS系統(tǒng)對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)
在公路橋梁施工過(guò)程中，為加強(qiáng)質(zhì)量管理，相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督部門需要對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)樁位、墩柱偏位、支座偏位、公路橋梁軸線、高程等進(jìn)行檢測(cè)，以往采用全站儀等儀器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要借助施工單位提供的導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，有時(shí)由于導(dǎo)線點(diǎn)被破壞或不通視等原因?qū)е聶z測(cè)無(wú)法進(jìn)行或檢測(cè)精度較差。采用VRS系統(tǒng)后，可在一個(gè)施工標(biāo)段內(nèi)(通常不大于10km)設(shè)立一個(gè)固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，這一個(gè)標(biāo)段內(nèi)所有公路橋梁結(jié)構(gòu)的檢測(cè)都以此點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)移動(dòng)站進(jìn)行檢測(cè)。減少多次架設(shè)儀器及后視的過(guò)程，加快了檢測(cè)速度，提高了整體檢測(cè)精度。檢測(cè)時(shí)設(shè)置好基準(zhǔn)站，通過(guò)移動(dòng)站對(duì)全標(biāo)段需要檢測(cè)的公路橋梁結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行采點(diǎn)取樣，將移動(dòng)站置于樁位中、墩柱中或支座中等相關(guān)位置，調(diào)平，取點(diǎn)，測(cè)量手簿會(huì)自動(dòng)記錄所取點(diǎn)的坐標(biāo)，輸入點(diǎn)名，保存在相應(yīng)的記錄點(diǎn)庫(kù)中。在室內(nèi)通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，將導(dǎo)出的檢測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值比較，得出偏差值，形成檢測(cè)報(bào)告格式。
4.2 公路橋梁的形變監(jiān)測(cè)
1)利用VRS系統(tǒng)對(duì)公路橋梁進(jìn)行形變監(jiān)測(cè)，比傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量有明顯的速度快、周期短、精度均勻等優(yōu)勢(shì)。用VRS系統(tǒng)與數(shù)字水準(zhǔn)測(cè)量，把公路橋梁的形變監(jiān)測(cè)總費(fèi)用降低1/3，時(shí)間節(jié)省1/3。
2)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行公路橋梁形變監(jiān)測(cè)，在固定的測(cè)站上安置自動(dòng)化全站儀TCA，配合自動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件，在計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)施全自動(dòng)的工作。無(wú)需人工干預(yù)全自動(dòng)的采集、傳輸與處理變形點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理。這是大橋監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的最高最新境界―――自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
采用機(jī)器人能完成監(jiān)測(cè)，其測(cè)角精度0.5″，測(cè)距精度1mm 1ppm的精度指標(biāo)足可勝任。
5結(jié)語(yǔ)
測(cè)繪新技術(shù)在橋梁施工、檢測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)橋梁工程測(cè)量手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，其在公路、橋梁工程測(cè)量中的應(yīng)用將日趨廣泛。它可以涵蓋公路橋梁測(cè)量(包括平、縱、橫)，施工放樣，監(jiān)理，竣工測(cè)量，養(yǎng)護(hù)測(cè)量，GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。它將成為未來(lái)橋梁工程測(cè)量發(fā)展的主流方向。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路橋梁勘測(cè)、施工、檢測(cè)和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。3S集成技術(shù)及隨著超站儀，測(cè)量機(jī)器人，三維激光掃描系統(tǒng)，CORS，RTK，3S集成系統(tǒng)等在公路橋梁工程中廣泛應(yīng)用和測(cè)繪，人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，使傳統(tǒng)公路橋梁工程測(cè)量向數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和社會(huì)化方向發(fā)展;達(dá)到了輕松、準(zhǔn)確、快速的完成橋梁測(cè)量工作，進(jìn)入了橋梁工程測(cè)量信息化測(cè)繪時(shí)代，為道路橋梁工程建設(shè)提供了現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)支持。