橋梁工程施工中測量技術的應用

馬 長 清

(湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421002)

0 引言

近些年來由于我國道路建設的快速發(fā)展，也促進了道路橋梁工程的不斷發(fā)展，在橋梁施工過程中要綜合考慮、勘測施工區(qū)域的自然情況制定施工方案。由于道路橋梁工程要求較高的施工精度，在施工的各個階段對工程進行測量，為工程建設提供數(shù)據(jù)參考是整個工程建設的必要環(huán)節(jié)，其中施工過程中的放樣作業(yè)尤為重要，而且測量的結果的精準度直接影響工程質量，因此測量作業(yè)的精準度的提升越來越依賴先進測量技術的應用。

1 現(xiàn)代化測量技術的重要性分析

測繪技術是一項測量與繪圖相結合的綜合性測繪體系，測繪技術在應用于工程建設中時，利用測繪技術對地形地貌的數(shù)據(jù)采集及制圖設計，為工程設計部門的工程設計與工程施工部門的施工方法提供科學依據(jù)，為工程結束后的工程養(yǎng)護檢查提供技術支持。

在工程建設前，對項目施工地點的基本情況要有詳細的了解，這就需要測繪人員利用專業(yè)的測繪技術對施工區(qū)域進行精密的數(shù)據(jù)采集，并建立地理信息數(shù)據(jù)庫對采集的數(shù)據(jù)信息進行分析，為后續(xù)的建設施工提供有力的數(shù)據(jù)支持。工程設計人員對工程的設計規(guī)劃都是依靠前期的測量數(shù)據(jù)進行，并且也會根據(jù)工程設計的需要利用測繪技術不斷的采集新的數(shù)據(jù)規(guī)范設計。

在工程建設施工階段，施工人員會使用測繪技術在施工進行的同時不斷的進行測量，將采集的數(shù)據(jù)與設計要求對比，不斷完善施工，從而保證施工的安全與建設的規(guī)范與進度。在工程施工完成后，還可以利用測繪技術對項目進行跟蹤檢測養(yǎng)護，這時候測繪技術的應用優(yōu)勢就特別明顯了，可以大大提高效率，節(jié)省人力物力財力。總之測繪技術在工程建設的整個過程中貫穿始終，促進工程建設的快速發(fā)展。

2 橋梁工程概況介紹

該橋梁項目(如圖1所示)位于長江下游，連接兩省兩個經濟相對發(fā)達的地級市，該項目設計為雙向六車道，橋基面的寬度長37 m。該大橋右汊斜拉橋，起始與終點樁號分別為K20+210，K21+540，總長度為1 330 m，其中主橋的長度達到了560 m，引橋長度為770 m。主橋(88+384+88)m雙索面半漂浮體系斜拉橋，引橋為連續(xù)箱梁。該橋梁的建設使得兩省交通更加便利，聯(lián)系更加緊密，將大大促進兩個城市的社會經濟發(fā)展。

3 在橋梁工程建設中測量技術的應用分析

3.1 水準儀測量技術的應用

水準儀測量技術在眾多的工程高程測量技術中屬于測量精確度比較高的一種技術，其工作原理就是通過測量目標點兩點間的高程差來實現(xiàn)。利用水準儀進行測量時需要進行以下幾個步驟：

1)按照設備安裝說明，將設備的各組成部分安裝好，安置在指定位置；

2)對水準儀精心粗平；

3)將水準儀放置在兩個測量點的中間位置；

4)水準儀精平(自動安平水準儀可以忽略這一步驟)；

5)數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)設備測量顯示的數(shù)據(jù)進行記錄。利用水準儀進行測量的精確度高、可操作性強、數(shù)據(jù)采集便利等優(yōu)勢明顯。具體原理如圖2所示：A，B兩點為測量目標點，A向B為前進方向，首先通過測量得到A點的高程HA，兩點之間安裝水準儀進行測量得到B點的高程HB，然后通過A，B兩點上的水準尺前視與后視讀數(shù)記為a，h，然后得到兩點高差hAB=a-h。

在橋梁建設施工中，使用水準儀進行測量影響測量精準度的主要因素是人為因素，所以在測量人員上崗前首先要進行水準儀使用培訓，規(guī)范水準儀的操作流程，使用步驟，明確各項參數(shù)的輸入，如果需要序偶次使用該測量精度，還需要進行相鄰水準點的閉合測量，從而降低測量誤差。比如在該橋梁工程建設中，利用水準儀對高程進行測量的技術要求如表1所示(L為往返測段、附合或環(huán)線的水準路線長度(km))。高程控制測量技術要求如表2所示，需注意的是控制網(wǎng)節(jié)點間長度不應大于表中長度的70%。

表1 水準測量的主要技術要求

表2 高程控制測量的技術要求

水準儀的使用對作業(yè)區(qū)域的水平角度有著較高的要求，如果滿足不了水準儀的相關要求，測量的精確度就容易產生較大的誤差，尤其是對地形比較復雜的地區(qū)的測量作業(yè)，會制約水準儀的使用，不利于水準儀測量作業(yè)的順利實施。隨著測量技術的不斷發(fā)展，適應性更強的測量技術也不斷出現(xiàn)，比如全站儀測量技術、GPS測量技術等，這些技術與水準儀的綜合利用，可以有效實現(xiàn)技術的優(yōu)勢互補，促進橋梁測量工作的發(fā)展。

3.2 全站儀測量技術的應用

全站儀測量技術是當今工程施工中應用比較廣的一種技術，在對項目坐標精度要求比較高的項目中是首選的技術。全站儀的使用可以使得測量工作只架設一次設備就能夠實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)采集與處理。在該橋梁建設中利用全站儀進行高程測量放樣，首先在橋墩與水準點之間選擇好位置安放好全站儀，測出橋墩標高為H1，項目設計標高為H2，二者標高差為H3，通過測得全站儀與實際標高控制點的距離S以及角度∠1，得到D=S×cos∠1，h=S×sin∠1，那么h1=h-h3，以此得出∠2的數(shù)值，∠1與∠2相減，然后向下旋轉全站儀照準部所得角度即為設計高程。

雖然全站儀測量技術在測量作業(yè)中的操作比較簡單，測量的精準度比較高，但是其測量容易受地形地勢和通視條件的影響，當遇到這種作業(yè)環(huán)境的時候可以使用GPS測量技術來實現(xiàn)精準測量。

3.3 GPS測量技術的應用

與前面提到的兩種技術相比，GPS的測量技術的應用對環(huán)境的要求比較低，既可以在地形復雜的環(huán)境下使用，也可以高效率的長時間連續(xù)作業(yè)，該技術可以分為靜態(tài)GPS與動態(tài)GPS兩種。動態(tài)GPS測量技術相較于水準儀測量技術與全站儀測量技術，測量精準度方面不足，在橋梁建設中可以在精度要求不嚴格的地方使用，特殊情況下是可以聯(lián)合水準儀與全站儀使用，能夠更完美的完成測量作業(yè)。

靜態(tài)的GPS測量技術即結合工程情況進行控制網(wǎng)布設、設置相關精度參數(shù)，然后按照工程情況安裝GPS接收設備進行數(shù)據(jù)采集，最后將采集的數(shù)據(jù)輸入專有軟件進行數(shù)據(jù)處理。靜態(tài)GPS測量技術的穩(wěn)定性高，精度準確，可以實現(xiàn)全工程的控制測量，但其不能自動進行數(shù)據(jù)采集處理，如果測量的誤差過大時需要重新進行布置觀測。

4 管理階段的管理測量技術的應用分析

4.1 利用VRS系統(tǒng)對橋梁結構檢測

在橋梁建設中，工程質量監(jiān)管部門會針對橋梁的重要部分進行檢測，當利用全站儀進行測量檢測時需要用到施工方使用的導線點，由于導線點的損壞或不通視可能就會導致檢測進行不了或者檢測結果不精確。在使用VRS測量系統(tǒng)后，只要施工段內設立一個固定基準點，在這個施工段內所有的橋梁檢測都可以以此為基準點進行檢測測量，可以減少架設儀器及觀測次數(shù)，在保證測量精度的基礎上提高了檢測效率。在VRS系統(tǒng)檢測時首先確定好基準站位置，然后通過移動站對標段內的橋梁結構進行采點取樣，測量手簿會自動記錄取點的數(shù)據(jù)，輸入取點編號后會自動保存在數(shù)據(jù)庫里，檢測作業(yè)完成后要將數(shù)據(jù)導入電腦與施工設計數(shù)據(jù)進行比對，求出差值，最后編寫成報告。

4.2 橋梁的形變監(jiān)測

1)可以利用VRS系統(tǒng)對橋梁進行形變的監(jiān)測，VRS系統(tǒng)在測量的精準度、測量效率以及測量成本與常用的水準測量的方式相比優(yōu)勢很明顯。2)對橋梁的形變監(jiān)測還可以利用測量機器人，利用自動化全站儀TCA與匹配軟件，利用信息化技術實施橋梁自動檢測。這就可以省去監(jiān)測中的人為因素，更大限度的提高監(jiān)測精準度，從而實現(xiàn)監(jiān)測的全程自動化，角度與距離的測量精度可以達到0.5″與1 mm+1 ppm足以滿足施工設計要求。

5 結語

社會經濟的飛速發(fā)展與科學技術的不斷進步促進了橋梁工程建設中測量技術的發(fā)展與進步。各種先進的測繪技術的應用，使得橋梁建設的智能化、數(shù)字化程度更高，橋梁建設更加精準、質量更可靠與安全性更有保障，大大提高了橋梁建設的經濟效益與社會效益，同時新的測繪技術與系統(tǒng)(例如：激光掃描系統(tǒng)、低空平臺數(shù)字測量儀等)也將會在不久的將來成為橋梁建設的技術保障，不斷呈現(xiàn)測繪技術的價值。