橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計研究

王正祥

山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030012

一般而言，設(shè)計和建立橋梁施工控制網(wǎng)的目的是為了對待建橋梁的各個架構(gòu)進行施工放樣，并在橋梁施工項目完成以后進行竣工測量與變形監(jiān)測。從這一層面來說，橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計質(zhì)量直接決定著整個建設(shè)工程項目的質(zhì)量。因此，為確保橋梁施工建設(shè)的進度和質(zhì)量，就必須根據(jù)施工工程的特點和設(shè)計規(guī)則，對橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計方案進行認真的研究，同時還要充分考慮到橋梁施工控制網(wǎng)的有效性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟實用性。

1 橋梁施工控制網(wǎng)的選擇

隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工程測量儀器的使用也有了很大的進步，測量方法更是日新月異。近年來，高精度全站儀和GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用越來越廣泛，使得橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計也變得日益靈活。目前來看，橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計方法主要有兩種：第一種仍然是傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法，第二種則是利用現(xiàn)代新科技GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)。兩種方法各具特色，且在許多大型工程建設(shè)項目中得以展現(xiàn)功效。

傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法具有直觀可靠、數(shù)據(jù)處理簡單、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)嚴格以及建網(wǎng)技術(shù)比較成熟等特點，但該方法對整體精度的要求比較高，不符合我國當(dāng)前一般工程測繪單位外業(yè)隊伍水平之現(xiàn)狀。因此，工作人員的素質(zhì)及工作效率低業(yè)已成為傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)法的最大缺點；利用GPS 技術(shù)設(shè)計的控制網(wǎng)可以大大縮短作業(yè)時間，不但能夠在較短的時間內(nèi)在較少人力資源消耗的情況下完成施工觀測工作，而且觀測工作基本上不受天氣環(huán)境的限制，這也正好彌補了傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法的不足?；诖耍P者認為：較之于傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法，利用GPS 技術(shù)設(shè)計的控制網(wǎng)更具有現(xiàn)實使用價值。

2 橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計

從實踐來看，由于單純根據(jù)橋長而設(shè)計的橋梁施工控制網(wǎng)忽略了一個關(guān)鍵問題，即不同的橋型、橋式對施工控制網(wǎng)的精度要求存在著一定的差異性。因此，選擇該種方法來設(shè)計橋梁施工的控制網(wǎng)，顯然其精度缺乏科學(xué)合理性?；谝陨蠈PS 控制網(wǎng)的分析和選擇，筆者認為，應(yīng)在對橋型和橋臺放樣進行綜合考慮的基礎(chǔ)上，確定橋梁施工控制網(wǎng)精度的設(shè)計思路。

第一，根據(jù)施工橋型確定設(shè)計精度。該方法是在保證橋梁的精確架設(shè)基礎(chǔ)上，根據(jù)施工橋梁橋型進而估算出橋梁架設(shè)的誤差。它是利用公式：mS/S＜mL/（2L）來確定橋梁控制網(wǎng)中橋軸線邊的相對精度（公式中的mS 代表邊長觀測值中的誤差；S代表橋軸線的邊長；mL代表橋軸線長度誤差；L 代表橋的長度）；

第二，根據(jù)施工橋臺放樣確定設(shè)計精度。通過對施工橋臺放樣確定控制網(wǎng)設(shè)計精度的方法，主要目的是為了計算出控制網(wǎng)中最弱邊長的相對誤差。它的計算公式是：mS/S≤0.4√2M/S（M代表橋梁施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差）；

實際上橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計與確定是一個比較復(fù)雜的工作，目前仍無法利用一個簡單的計算公式通用于各種橋梁的計算。實踐中，主要是通過以上兩個公式分別計算出施工橋軸線邊和最弱邊長的相對中誤差允許值，再按照相關(guān)的規(guī)范選擇梁施橋梁控制網(wǎng)的測量等級。

3 橋梁施工控制網(wǎng)設(shè)計中需要注意的事項

當(dāng)選擇了利用GPS 技術(shù)設(shè)計控制網(wǎng)并進行了精度設(shè)計以后，就需要注意實際作業(yè)流程中的各種問題。

3.1 選點與埋石

控制網(wǎng)的選點非常關(guān)鍵，必須充分考慮三個方面的問題：控制點位置的選擇要充分考慮到GPS的作業(yè)環(huán)境與控制網(wǎng)圖形的結(jié)構(gòu)強度；要保證控制網(wǎng)建設(shè)基點的穩(wěn)固性，能夠承載長期觀測的任務(wù)；要能夠?qū)崿F(xiàn)對控制網(wǎng)建設(shè)基點的長期維護，保證其正常的工作狀態(tài)。同時，為實現(xiàn)控制網(wǎng)長期發(fā)揮功效，一般采用深埋標(biāo)石的方法來滿足橋梁運營期間的測量需要。

3.2 控制網(wǎng)坐標(biāo)系與投影面的選擇

在橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計過程中，既要保證橋梁施工控制網(wǎng)與線路測量所采用的坐標(biāo)系保持一致，又要堅持橋梁局部施工控制網(wǎng)變形最小的原則。目前在大型橋梁施工中常采用一種獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，即以G4 坐標(biāo)為已知坐標(biāo)，G4～G7 方位角為已知方位角，以控制點頂面平均高程為投影面高程。這種坐標(biāo)系統(tǒng)完全克服了高斯投影的負面影響，同時也大大降低了由于高程面的不同而帶來的投影變形影響程度。

3.3 控制網(wǎng)基點的維護

由于橋梁施工控制網(wǎng)的精度要求比較高，因此要對其采取一些必要的維護措施，比如在其周圍加設(shè)護欄和“請勿靠近”等警示語，尤其要注意重型車輛的通過和大型機械設(shè)備的運作。只有最大限度地保持控制網(wǎng)建設(shè)基點的環(huán)境安全與穩(wěn)定，才能保證橋梁施工建設(shè)的順利進行。

除上述需特別注意的事項外，測量過程中的質(zhì)量控制也比較重要。比如是否能保證控制網(wǎng)建設(shè)點的穩(wěn)定期、控制點周圍的自然災(zāi)害防御等。

4 結(jié)論

總而言之，橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計是一個比較復(fù)雜的工作，對相關(guān)精度的要求非常高，盡管我們選擇了利用 GPS技術(shù)來設(shè)計和建立橋梁施工控制網(wǎng)，但仍需根據(jù)具體的建設(shè)項目建立科學(xué)的、經(jīng)濟實用的控制網(wǎng)，進而為我國的工程建設(shè)保駕護航。

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