橋梁工程測量技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研討

黃郁祺 靳可新 蘇令

摘 要：隨著社會發(fā)展節(jié)奏的不斷加快，道路橋梁成為推動我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基建項目，當(dāng)代測繪技術(shù)與橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的進(jìn)步，使得我國道路橋梁工程在測量技術(shù)方面不斷提高。相比于其他工程而言，道路橋梁工程對施工速度以及施工精度的要求較為嚴(yán)格，這就要求測量工作在開展中應(yīng)更具針對性，基于此，本文闡述了橋梁工程測繪技術(shù)的內(nèi)容，并從橋梁工程控制測量等技術(shù)方面展開了詳細(xì)的探討，為后續(xù)的施工環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;測繪工程;測量技術(shù)

0 引言

近幾年，橋梁工程建設(shè)在技術(shù)方面取得了快速提高，體現(xiàn)出施工精度要求高、跨徑大、橋型豐富等特點，因此在施工階段對工程項目進(jìn)行全面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y量放樣就顯得十分重要，隨著GPS技術(shù)、超站儀、電子水準(zhǔn)儀等測繪技術(shù)的不斷完善，道路橋梁工程測量技術(shù)將愈加成熟。本文重點從橋梁工程控制測量技術(shù)、施工測量技術(shù)、地形測量技術(shù)、水文測量技術(shù)及變形監(jiān)測技術(shù)等幾方面對測量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行研討以提高公路橋梁施工整體質(zhì)量。

1 橋梁控制測量技術(shù)

在橋梁的施工中，控制測量技術(shù)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，作為橋梁工程的主基準(zhǔn)，根據(jù)施測周期、目的以及相應(yīng)的具體功能橋梁控制網(wǎng)主要劃分為勘測、施工及運營控制網(wǎng)。為使鐵路運營及建設(shè)得到可靠的保障，控制網(wǎng)的測量結(jié)果需滿足設(shè)計、施工以及運營三大階段的“三網(wǎng)合一”，即三大階段的平面控制測量與高程控制測量所采取的起算基準(zhǔn)與尺度要保持一致。

目前，我國在橋梁工程建設(shè)運用中，GPS靜態(tài)相對定位信息技術(shù)是我國較為常用的橋梁測試技術(shù)，它經(jīng)過多年的實驗改良、對比及總結(jié)實踐，技術(shù)與體系逐步走向成熟。當(dāng)GPS觀測地形地勢或者外部環(huán)境受限無法開展時，可以通過全站儀邊角網(wǎng)、全站儀導(dǎo)線測量技術(shù)等予以補充，特別是在加密網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，局部高精度建設(shè)網(wǎng)絡(luò)測量更為常見。

對于橋梁高程測量方面，隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化、智能化、自動化的水平不斷提升，我國在控制工程測量技術(shù)方面的實力將穩(wěn)步提高，同時三等、四等水準(zhǔn)儀等傳統(tǒng)測量儀器將逐步淡出市場，未來發(fā)展過程中智能化程度、運行效率高的電子水準(zhǔn)儀也必將成為主流。

2 橋梁地形測繪技術(shù)

橋梁地形測繪技術(shù)在橋梁工程的每個階段都有著重要作用，測繪橋址地形圖中500～5 000是最為常用的比例因子。水下地形圖和陸地地形圖是目前現(xiàn)代橋梁測繪區(qū)域所劃分的兩大類別，隨著現(xiàn)代技術(shù)的成熟與發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬測圖技術(shù)已經(jīng)逐漸被數(shù)字測圖測繪技術(shù)所取代。

目前運用地面數(shù)字進(jìn)行測圖技術(shù)是橋址地形測繪的主要施工技術(shù)，其運用技術(shù)主要有全站儀數(shù)字測圖技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。地面數(shù)字測圖技術(shù)的工作原理主要分為兩個方面，一方面主要是通過全站儀和PDA連接，相應(yīng)的數(shù)據(jù)點位會在屏幕上體現(xiàn)，再通過現(xiàn)場編輯從而生成數(shù)字化的地圖;另一方面來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集則是利用智能化設(shè)備，首先通過電子手簿等設(shè)備進(jìn)行儲存數(shù)據(jù)，其次利用計算機內(nèi)部的編碼規(guī)則與算法完成電子地圖的編輯與繪制。

3 橋梁水文測量技術(shù)

橋梁水文測量技術(shù)通常在橋梁工程測量的初期階段或定測階段進(jìn)行。橋梁水文測量技術(shù)的主要使用目的是為河床沖刷配置、墩跨布置、橋位選擇、通航設(shè)計等提供具體的水文資料與數(shù)據(jù)，其主要包括橋址航跡線觀測、橋址水位觀測、橋址地形測繪、橋址流向流速觀測等項目。對于觀測頻率較低、觀測周期短的水位測量，通常采用人工觀測來進(jìn)行，當(dāng)水位監(jiān)測頻率高、時間較長時，通常采取構(gòu)建水文站或者自建水位計的方式進(jìn)行監(jiān)測。在橋梁選址測量、斷面測量及河道地形測量時，水域和陸地采用著不同的觀測技術(shù)，分別為超聲波探測+RTK定位的組合系統(tǒng)以及全站儀及GPS RTK的組合技術(shù)。

4 橋梁施工測量技術(shù)

4.1 常規(guī)大地測量技術(shù)

橋梁工程中施工測量方法的劃分總體可以分為三個類別。常規(guī)大地測量技術(shù)主要是運用包含免棱鏡的高精密測試技術(shù)、全自動的實時測量跟蹤技術(shù)等的全站儀和電子水準(zhǔn)儀。在自動化程度以及儀器精度的不斷提升的背景下，傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀等已逐漸淡出市場，在一些三維測量中激光鉛直儀也漸漸被現(xiàn)有高精度的三維坐標(biāo)測量方法所淘汰。

4.2 衛(wèi)星定位測量技術(shù)

衛(wèi)星定位測量技術(shù)中包括GPS相對靜態(tài)定位技術(shù)、單基站RTK和網(wǎng)絡(luò)RTK的GPS RTK等施工測量技術(shù)，特別是在特大型長距離跨海橋梁工程中運用十分廣泛。其中，相對靜態(tài)定位技術(shù)應(yīng)用于橋墩平面位置精確測量及施工加密網(wǎng)測量，RTK施工測量技術(shù)則主要運用于海上橋梁樁基施工定位;此外，GPS高程擬合方法也在港珠澳大橋、星海灣跨海大橋等橋梁工程的高程定位中得到采用，通過實踐的結(jié)果對比顯示：GPS高程擬合的精度可達(dá)1 cm左右。

4.3 其他專用測量技術(shù)

對于像電子傾斜儀等其他專用測量技術(shù)，RTK測量、GPS相對靜態(tài)測量等技術(shù)在智能化、數(shù)字化水平不斷提高的趨勢下被廣泛應(yīng)用，其中在跨江、跨海等橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用更為廣泛?？梢娀诩す狻⑦b控、GNSS、通信以及智能型全站儀等集成式精密空間放樣測設(shè)技術(shù)將是未來橋梁施工測量技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，全站掃描儀、三維激光掃描儀、新型超站儀以及激光掃平儀的應(yīng)用前景也十分可觀。

5 橋梁變形監(jiān)測技術(shù)

隨著我國在工程測量技術(shù)方面的迅速發(fā)展，橋梁變形監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前開展橋梁建設(shè)測量的重點。港珠澳大橋、長江大橋、虎門大橋等大型橋梁均在橋梁變形監(jiān)測方面進(jìn)行相應(yīng)的建設(shè)，其相關(guān)技術(shù)要求也取得了一定提升。橋梁變形監(jiān)測主要分為兩個階段進(jìn)行監(jiān)測，分別是施工階段以及運營階段。橋梁變形監(jiān)測主要涉及的內(nèi)容包括梁體及墩臺的觀測、沉降及水平位移的觀測、梁體撓度的變形監(jiān)控、橋面撓度、橋墩水平以及垂直位移的變形測量等。水平監(jiān)測方面主要有三角測量、基準(zhǔn)線法、前方交會、導(dǎo)線測量等觀測方法，沉降監(jiān)測方面主要包括GPS高程測量、幾何水準(zhǔn)測量、三角高程測量、靜力水準(zhǔn)測量等觀測方法。在撓度監(jiān)測方面，其觀測方法主要有專用撓度儀器觀測、GPS測量、全站儀測量等。在當(dāng)前的實踐運用中GPS靜態(tài)系統(tǒng)、幾何水準(zhǔn)測量、RTK三維動態(tài)監(jiān)測、三維坐標(biāo)測量是應(yīng)用較多的幾種觀測方法。在預(yù)警與變形分析范疇，線性平滑、小波變換、卡爾曼濾波等理論在實際中應(yīng)用較為普遍。

橋梁變形監(jiān)測技術(shù)在未來的發(fā)展過程中，實時連續(xù)三維監(jiān)測技術(shù)、可視化及智能化表現(xiàn)技術(shù)、幾何變形監(jiān)測技術(shù)、靜態(tài)監(jiān)測與動態(tài)監(jiān)測相互融合等監(jiān)測技術(shù)將是重點發(fā)展方向。

6 結(jié)束語

當(dāng)代測繪技術(shù)與橋梁工程建設(shè)的不斷進(jìn)步，使得我國橋梁工程在測量技術(shù)方面不斷發(fā)展，在提高橋梁工程檢測的可靠性、精確性以及高效性的同時，橋梁工程測量技術(shù)正逐步朝測量過程控制和系統(tǒng)行為智能化、信息共享和傳播網(wǎng)絡(luò)化、內(nèi)外業(yè)作業(yè)一體化、測量服務(wù)社會化、測量成果數(shù)字化等方面不斷探索，相信未來的橋梁工程測量技術(shù)發(fā)展過程中，核心技術(shù)將不斷向三維測繪和多傳感器集成的變形監(jiān)測、基于RTK的無驗潮水下地形測繪、GPS橋梁高程控制測量等技術(shù)傾斜。

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