全站儀+反射片在高架橋墩柱變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

黃杰

【摘要】使用高精度全站儀+反射片對(duì)高架橋墩柱進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，計(jì)算出高架橋墩柱傾斜度，位移方向等，此測(cè)量方法操作簡(jiǎn)單，觀測(cè)精度可靠，并列舉了應(yīng)用示例。

【關(guān)鍵詞】高精度全站儀、高架橋墩柱變形監(jiān)測(cè)、傾斜度、反射片

1.問(wèn)題

為了確保高架橋的運(yùn)營(yíng)安全及確定相關(guān)活動(dòng)對(duì)其造成的影響，這就需要對(duì)高架橋的墩柱進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。在現(xiàn)實(shí)工作中有投點(diǎn)法、測(cè)水平角法、前方交會(huì)法[1]等，這些都是規(guī)范中提到常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法。但是無(wú)論上述的哪種測(cè)量方法，都需要設(shè)置在與測(cè)點(diǎn)互成約90度的兩個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)行由兩個(gè)位移分量來(lái)計(jì)算出位移矢量。但是有時(shí)工作環(huán)境條件不允許這樣設(shè)置工作站，該怎么辦呢？

但是隨著新技術(shù)新工藝新產(chǎn)品的發(fā)展，本文就采用全站儀+反射片進(jìn)行直接的邊角法測(cè)量，可以長(zhǎng)期有效的對(duì)高架橋墩柱變形監(jiān)測(cè)。

2.具體監(jiān)測(cè)方法論述

2.1墩柱傾斜度計(jì)算公式

2.2反射片的安裝與測(cè)量

如圖一，在墩柱上頂部（A0）和底部（B0）分別貼反射片，貼時(shí)先貼頂部反射片，用全站儀指揮貼底部反射片，使兩個(gè)反射片中心基本保持在一條豎直線上（作為連續(xù)監(jiān)測(cè)墩柱的傾斜度時(shí)，無(wú)需讓兩個(gè)反射片中心保持豎直線上）。

全站儀設(shè)置在強(qiáng)制對(duì)中的工作站，經(jīng)過(guò)定向檢查基準(zhǔn)網(wǎng)后，測(cè)量在以頂部與底部的初始夾角α，按照小角法可以計(jì)算出兩反射片中心水平偏移值a=S2*α/206265，以及測(cè)站至A0、B0的水平距離S1、S2，其差值即b=S1-S2，根據(jù)直角三角形c2=a2+b2可以算出c，再由全站儀測(cè)量出AB點(diǎn)高差h，即可以計(jì)算出傾斜度的初始值α=arctg（c/h）。

后續(xù)周期性監(jiān)測(cè)時(shí)，采用同樣的測(cè)量方法測(cè)量出新的距離值S1、S2，以及兩中心水平角的新值α，即可計(jì)算出周期內(nèi)墩柱的傾斜度的變化情況。

3.工程實(shí)例

3.1工程背景

沿海地區(qū)某高速公路橫跨擬建的市政道路，該段高速路上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式或獨(dú)柱配承臺(tái)雙樁式，柱徑為100cm、120cm，樁徑為120cm，原樁基均按摩擦樁設(shè)計(jì)。該區(qū)域段地下淤泥層較厚，地質(zhì)條件不好，擬建道路經(jīng)過(guò)方案比選最后確定路基處理最終采用旱橋的方案。軟基處理管樁與該段高速樁基最小距離約為3.8m。因此通過(guò)及時(shí)準(zhǔn)確的觀測(cè)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工，確保施工順利開(kāi)展，保證上跨橋梁的安全。

3.2現(xiàn)場(chǎng)條件、監(jiān)測(cè)點(diǎn)和工作站布置

為了能夠準(zhǔn)確反映墩柱的變形情況，首先需要設(shè)置合適的工作站和基準(zhǔn)站。如下圖二顯示，南北方向?yàn)楦呒軜蜃呦?，東西向?yàn)槟壳笆┕さ缆穮^(qū)域，東西兩方向均無(wú)法布置工作站，現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)測(cè)的墩柱又較多，無(wú)法滿足規(guī)范中提到兩個(gè)工作站互成90度，故在高架橋下施工道路南北兩側(cè)，受施工影響區(qū)域外的30-35米處分別設(shè)置工作站，并且可以通視獨(dú)立測(cè)量完成所有監(jiān)測(cè)墩柱。橫向設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成三角形，以相互檢核。

反射片貼合在墩柱底端0.5米高處和頂部最最高位置，每個(gè)監(jiān)測(cè)墩柱對(duì)應(yīng)設(shè)置兩組反射片，分別由工作站1和工作站2進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.3具體觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理

分別在工作站1和工作站2設(shè)置全站儀，以基準(zhǔn)站定向后，觀測(cè)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上下反射片中心的水平角及水平距離，由距離和角度就較為容易計(jì)算出新的傾斜率以及墩柱的位移情況。

3.4計(jì)算數(shù)據(jù)與精度分析

本次觀測(cè)在 “工作站 1 ” 和 “工作站2 ” 兩個(gè)測(cè)站各測(cè)一組數(shù)據(jù) ， 兩站測(cè)量?jī)A斜率較差為 0.3 。把傾斜率取用平均數(shù)后，與觀測(cè)值比較改數(shù)為0.1， 對(duì)應(yīng)傾斜度為102″ 和0′59″， 說(shuō)明測(cè)量精度良好 ， 不存在粗差。在不以互為90度進(jìn)行設(shè)站觀測(cè)的情況下，采用反射片直接測(cè)量各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方位角和距離，不斷能計(jì)算墩柱的傾斜變化，同時(shí)更加直觀反映出墩柱的水平位移的大小。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著測(cè)量設(shè)備的不斷進(jìn)步，測(cè)量手段也不斷進(jìn)步。像瑞士徠卡 （LEICA） 公司生產(chǎn)的 TCA2003 全站儀 ， 采用 CCD 技術(shù)、 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了棱鏡目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別與照準(zhǔn) ， 且目標(biāo)無(wú)需燈光照明 ， 改變了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器需人工找準(zhǔn)的缺陷 [2] ， 實(shí)現(xiàn)了測(cè)量的全自動(dòng)化、 智能化。反射片以其價(jià)格低廉、安裝方便、一次安裝長(zhǎng)期使用并且對(duì)墩柱不產(chǎn)生任何破壞作用而為我們采用，再結(jié)合自動(dòng)化全站儀進(jìn)行高架橋墩柱變形觀測(cè)，我們作了初步嘗試，這監(jiān)測(cè)工作變得更加輕松、高效、精準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑變形測(cè)量規(guī)范》 JGJ8-2007，中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2007年09月.

[2] 翟新峰 ， 等 . 昌吉市三屯河水庫(kù)大壩外部變形監(jiān)測(cè)及資料分析 [J ]. 水利與建筑工程學(xué)報(bào) ，2008 ，6（2） ：2 2 6