长跨度变坡桥梁高程测量施工方案探讨

长跨度变坡桥梁高程测量施工方案探讨

潘经纬

山东省滨州公路工程总公司山东滨州256600

摘要：对于长跨度变坡桥梁施工作业，尤其是部分地形相对繁杂的区域中，受到水气、长距离以及温度等因素的制约，长跨度变坡桥梁的高程控制成为处理系数大且需要重点关注的问题，至今为止尚未满足理想化的测量需求。然而随着科学技术的进步，以及新型设备的使用，此问题得到了有效解决。基于此，本文笔者根据真实工程案例对长跨度变坡桥梁高程测量施工方案进行简要阐述。

关键词：长跨度；高程测量；施工方案

一、工程概况

某长跨度边坡桥梁跨越长为125m城内河，主桥长为180m，宽50m，两侧引桥各80m，分别与两侧城市主干道相接。主桥梁保持水平，引桥呈缓坡状，与主桥结合处达到最高，且引桥存在横向偏转，其方向与桥墩不垂直，存在一定夹角。根据施工设计图高程标注，引桥桥墩直径5.0m，两端对应高程受倾斜影响而不同，其中心标线位置为+8.50m，细节标高如图1所示。根据《城市测量规范》和《精密工程测量规范》等多项规范要求，此项目应按照一等水准控制网要求进行施工，变坡桥墩更应考虑梁板厚度影响，准确放样，确保误差在施工要求范围内。

图1引桥结构示意图

为达到勘察控制网、施工控制网和沉降控制网三网合一的效果，方便后期的复核和沉降观测，对已知的起算数据进行了换算。本次将施工附近固定桩高程设为0.00m，城市高程系统与工程高程系统之间相差换算常数h，得到引桥底端的高程为+4.0m，引桥与主桥的结合处高程为+12m，主桥桥面保持水平，其高程不变；另一端引桥情况类似，则不再赘述。

二、项目高程测量施工方案设计原则

项目采用大地四边形控制法，在主桥、两侧引桥进行布设，形成多控制点、稳定控制网，采用全站仪TC2003进行高精度观测，以同一时间段6测回要求进行观测，确保观测数据误差保持在规范要求内。对于长跨度边坡桥梁高程测量施工而言，其方案设计必须遵照以下原则：

1）控制点分列两侧，且有备用点。城市桥梁对高程要求比较高，需要主桥桥面平整，引桥坡度稳定。布设高程控制网时应将控制点选择在桥梁主体不受施工震动、施工车辆影响且地质条件良好的位置，并且增加备用点，以免控制点破坏后影响整个控制网精度。此项目选取的控制点皆在施工区域外且每个控制点安放了坐标桩，无论是采用ＲTK观测，还是全站仪观测，都能够确保控制点位置不会出现移动。此外，引桥部分环境较为复杂，为了后期检验和避免各类意外出现，布设了多个备用点。

2）先轴线后两端，再细部。确定控制网后，需根据施工设计图对桥梁的具体位置进行放样。无论主桥还是引桥部分，都需要先放样轴线，再放样两端，以中轴线位置确定桥墩主轴线位置。对于主桥梁部分而言，桥墩与桥梁方向保持垂直且桥梁平面无高差，可以桥墩主轴中心位置对其四周进行细部放样；对于引桥而言，桥墩两端高程数值不同，且与引桥桥面不垂直，需要严格按照施工设计图标高进行逐一放样，而桥梁中轴线、承台底部和顶部等部位高程的放样都需要进行细部观测，以多测全站仪观测方式减小观测误差，得到最终位置。

3）定期沉降观测与复核。在施工过程中，长跨度桥梁主体会因结构内力、材料应力、弹性模量、收缩系数等外部条件影响而出现一定程度的沉降。为了更佳及时地观测此类变化，应对施工全过程进行沉降观测跟踪，预测沉降变化规律。桥墩部分的浇筑需做好桥墩顶部高程值变化和桥墩四周的位置移动；承台底部和顶部配筋和混凝土的高程值变化观测；桥板安装后路面的位置高程变化观测。

一般而言，桥梁施工前期沉降比较明显，但随着施工材料的固化，沉降情况会逐渐降低，直至不再沉降。一旦超出沉降规律，则必须停止施工检查原因。

三、项目高程测量施工方案及技术难点

1.狭长控制网布设方案

为达到长跨度桥梁工程的放样要求，采用了大地四边形狭长控制网布设方案。主桥梁部分采用对称式布设方法共选取了12个控制点；两侧引桥存在一定的偏转，桥梁与桥体方向不垂直故各选取6个控制点，分引桥内外两侧布设。整个控制网的布设有多个难点，主要包括：通视设计、往返观测和外界干扰。此项目的控制网分布于桥梁施工场地的两侧，会随着施工的进行而被桥墩、桥板、桥体辅助设备遮挡，因此，采用了控制网中的每个点都至少与其他3个点保持通视的四边网设计，有效地减少了施工干扰；采用了6测回观测法和互换全站仪因瓦合金标尺位置的反测法对控制点高程值进行了多测观测，以其平均值为最终的高程结果，增强观测结果的可靠性；采用早中晚三时段观测法对外界的气温、压强、风向干扰进行了分析，明确了高程测量设备自身性能，消除了全站仪设备数值偏差的不足。以上三项措施使控制网精度达到较高水平，完全满足桥梁施工要求。

2.主桥高程放样与监测方案

主桥路面平整，无坡度，整个路面高程保持在一个水平高度。对主桥体的高程放样与监测随施工进行而进行，先观测桥墩和承台，再观测桥板，最后得到主桥各点高程值。由于主桥属长跨度大桥，施工时间跨度比较长，沉降变形情况不一，使得放样与监测难度变大，主要包括：承台定位、桥板放样和变形监测。此项目使用承台将桥墩与桩连接在一起，以便在上端铺设桥板，采用ＲTK方法进行高效、高精度观测。通过在远处设定基站，以ＲTK移动端进行实时观测，以便对所有桩的位置进行高程定位，同时，在控制点进行承台的高程值变化监测；采用持续跟踪的GPS定位方式为桥板搭建提供位置信息，以便更好地进行铺设；采用ＲTK法与全站仪观测法相配合的方式进行桥梁涵洞、基顶、墩台顶等部位的高程信息，实时跟踪主桥各个部位高程值变化。以ＲTK方法和全站仪结合的细部观测方法能够监测到各个部位的高程变化信息，其观测效果准确、高效。

3.引桥细部高程测量方案

引桥的桥墩与桥面不垂直，且与桥面存在一定的夹角，其高程观测难点在于桥墩的顶部各点的高程值不同，配筋及模板固定后需要进行高程核查。高程测量采用传递观测方法，以已知点来确定未知点，并与设计图进行比较，从而确定其误差，整个过程的难点在于传递过程误差的控制。项目采用传统拉线方法，先在桥段的中间位置插入标杆固定，确定标杆标记位置坐标，再以拉线方法确定平面各点的高程值，最后反复向上浇筑，使桥墩各点达到预定的高程放样位置，若拉线后观测到水泥保护层厚度不符合设计规范，则进行及时调整。每侧引桥虽存在一个桥墩，但高程测量难度较大，观测、复核工作量超过了主桥施工观测量，需要精确的计算，否则，将会导致引桥与主桥结合处产生高程差，影响桥梁的整体质量和使用寿命。

结束语

本文以长跨度变坡桥梁为例，全面分析了高精水准测量的原则、方案和技术难点，考虑了变坡桥梁的高程细节处理问题，完美地解决了长跨度变坡桥梁的放样、观测、复核工作。目前，高程测量技术还在推陈出新，GPS—ＲTK技术与COＲS站的联合使用为简化二等及以上高程测量工作提供了新方向。因此，长跨度变坡桥梁的高程测量施工方案还有改进空间，值得更多的专家和学者进行关注。

参考文献：

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