中建八局第二建设有限公司
1 引言
在公路桥梁工程的建设施工过程中, 需要在设计前期对工程所在区域的地形、地质、水文等条件进行全面地勘测, 并在施工环节对工程进行详细地测量放样, 以此为工程设计与施工提供精准的基础数据指导, 并实现对施工环节的动态监测。因此, 测量、测绘工作是公路桥梁工程建设必不可少的关键环节, 其技术的适用与否, 以及测量的手段与方法的规范与否, 直接影响着测量的精度和计算的结果, 从而也极大影响着工程建设的进度、品质与实施成本, 因此促进测量技术的优化, 强化测量工作的监管便成为工程建设施工工作的重要内容。
2 水准仪测量技术在道路桥梁工程中的应用
水准仪测量是通过测量水平视线上两点间高差的几何原理来予以实现的, 水准测量是目前高程测量手段中精度最高的一种测量方法, 其需要通过仪器的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤来予以完成, 具有操作便捷简单、测量效率高、数据直观精准等优点。
水准仪的测量原理与方法如图一所示, 假设在地面上有A、B两点, 测得A点的高程为HA、为求B点的高程HB, 就需要在A、B两点之间安置水准仪, 并在A、B两点各竖立一把水准尺, 通过水准仪读取水平视线在前视尺截取的读数为a, 后视尺上截取的读数为b, 那么便可根据读数求A、B两点的高差为:hAB=a-b, 那么B点的高程就为HB=HA+hAB
水准测量的人工参与因素较多, 因此测量需严格按照水准测量操作的规程予以进行, 使用的仪器也必须经过有关部门校核, 并在使用之前对精度进行校验, 每相邻两个水准点还需进行闭合测量。此外, 对于加密的水准点要进行闭合和复核, 且应做好作好详细的记录, 以备后期数据的校正与处理。
由于水准仪测量实施过程中对地面的水平角度要求较高, 难以实现对复杂地形的勘测与施工测量, 再加上现代测量技术的不断发展发展, 水准仪便逐渐作为全站仪、GPS等测量技术的辅助设备, 并配备测微器、水准尺等精度配套仪器, 在实现GPS确定工程平面位置的基础上, 利用水准仪加测微器将高程从控制点导出, 从而实现对工程控制点及放线更加精准地测量。
3 全站仪测量技术在道路桥梁工程中的应用
全站仪是当下应用最为广泛的电子速测仪器, 因其能够实现一次架设, 便可完成对测站上水平角、垂直角、距离、高差、坐标、导线、交会定点、放样测量等全部的测量工作并在水平测距上具有极高的测量精度 (随着技术的发展, 其在高程测量的精度上也逐渐与水准仪持平) , 还能实现数据的自动化采集与处理, 所以, 一般在对坐标精度要求较高的测量工程中, 全站仪是首选的测量仪器。
以全站仪在桥梁工程中的高程放样测量为例, 在利用全站仪对桥梁工程进行放样测量前, 需要根据桥梁道路的导线点增设施工控制点组成的施工控制网 (三角网、符合或是闭合导线) , 对于设计精度要求较高的重要工程, 还要对全桥的控制网进行全面地检查和复测, 并根据施工建设的需要, 采取必要的施工控制点加密。以此为基础, 就可利用三角测量方法对桥墩高程进行精准地测量与监测 (见图2) 。
将全站仪架设于已知水准点和桥墩中间的垂线之上, 保证前后的视距在400ln以内, 以此测得桥墩的标高为H1, 与设计标高H2相减, 得到高差h3, 通过测得全站仪与实际标高控制点的距离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的数值, ∠1与∠2相减, 并将全站仪照准部向下旋转刚才所求出的角度, 在桥墩上标记即为设计高程。
全站仪虽然操作便捷, 且采集数据精准, 并能够实现自动化地获取和处理, 但其对地形及通视的要求较高, 在地形复杂地区使用起来较为耗时耗力, 因此在通视条件和地形条件较差的情况下, 就需采取GPS-RTK测量技术来实现更加高效的测量及数据处理工作了。
4 GPS-RTK测量技术在道路桥梁工程中的应用
GPS技术极大优化了水准仪和全站仪无法在复杂地形和通视条件较差环境下进行高效测量的缺点, 能够实现全天候、全地形、高效快速地对控制点进行测量。该测量技术分为静态GPS测量和动态GPS测量 (即RTK) , 但由于在精度上比全站仪和水准仪低, 在对精度要求不高的时候 (比如在对道路的路基部分、桥梁的桩基和承台进行工程勘测和放样测量) 可以予以使用, 亦或是配合全站仪和水准仪等仪器, 从而实现更加快速、全面而精准地数据采集。
4.1 静态GPS技术的应用
静态GPS测量技术首先需要对GPS控制网进行布设, 依照工程建设施工的需要, 设置一定的精度指标, 选备合适的控制网图形、基线长度和控制网基准。然后利用GPS接收器, 将其安置在固定的地点, 安置时间根据测量需求予以确定, 多站数据汇总后, 使用专业解算软件对数据进行处理。静态GPS测量技术相较于RTK测量技术来说精度较高, 而且测量结果稳定, 可以用于大范围内的对地形及全面工程的控制测量。
完成测量数据采集后, 需利用专业的软件对采集到的数据进行处理、校正和计算, 经过GNSS基线处理和网平差, 达到对数据的专业化检测和精度处理, 对于误差较大的数据, 则需根据实际的工程建设需求进行重新地布网观测。
4.2 RTK技术的应用
RTK又叫做实时动态差分测量, 其测量原理是通过载波相位动态实时差分的方法, 获得测量点的坐标, 因此也称之为动态GPS。该技术利用流动站固定整周模糊度后, 手扶测量杆, 在较好的观测条件下, 仅利用几个历元数据, 就能获得厘米级的测量成果, 而且RTK的测量距离一般都在10公里左右, 所以在常规测量的时候, 只需要基准站架设一次, 就可以快速完成测量工作。RTK测量技术的特点是精度较低、稳定性较差, 但能做到高效、经济快速地测量, 故其一般在公路桥梁工程的测量应用中适用于小范围的图根控制测量或者厘米级点位采集。
5 结语
测量技术的不断发展与应用大大提高了我国公路桥梁建设的质量与效率, 实现了高精度设计与监测条件下建设成本的不断降低, 相关部门和人员应当进一步强化对测量工作和技术的管理与监控, 不断优化各项测量技术实施的条件与环境, 从而全面提高我国道路桥梁建设工程前、中、后期的测量与数据处理水平, 从而为我国现代化交通网络的建设与快速发展奠定良好的基础。
论文作者:卢峣,许兆民 郭皓琪
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/17
标签：测量论文; 水准仪论文; 技术论文; 精度论文; 高程论文; 全站仪论文; 地形论文; 《中国西部科技》2019年第7期论文;