摘要為了保障南寧市道路交通安全運(yùn)營(yíng)，需要對(duì)早期興建的五座跨江大橋進(jìn)行全面的安全檢查，對(duì)大橋在加載試驗(yàn)以及正常運(yùn)營(yíng)中的變形狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析其變形規(guī)律，科學(xué)評(píng)估橋梁的安全性能，決定建立統(tǒng)一的變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，作為水下地形測(cè)量及變形觀測(cè)的依據(jù)。本文介紹五大橋GPS平面控制網(wǎng)和二等水準(zhǔn)網(wǎng)的布測(cè)方法及精度分析，充分體現(xiàn)了GPS和電子水準(zhǔn)儀在橋梁控制測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞平面控制；高程控制；GPS；閉合差；
　　
　　引言
　　  隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，南寧市在短短的二十年便興建了十多座跨江大橋，緩解了邕江大橋等幾座老橋的壓力，使江南和江北道路暢通無(wú)阻，方便了廣大市民的出行。為了保障道路交通安全運(yùn)營(yíng)，避免橋梁事故的發(fā)生，近幾年市政府及有關(guān)部門加強(qiáng)了對(duì)橋梁安全性能的檢查，對(duì)早期興建的五座大橋：邕江大橋、中興大橋、永和大橋、青川大橋和白沙大橋進(jìn)行定期的全面體檢及安全性能評(píng)估。為此需要進(jìn)行加載試驗(yàn)變形監(jiān)測(cè)及恢復(fù)常規(guī)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的定期變形觀測(cè)。由于幾座大橋原來(lái)負(fù)責(zé)變形監(jiān)測(cè)的單位多次變更，資料不完整，變形觀測(cè)控制網(wǎng)都是各自獨(dú)立布測(cè)的，坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一，精度等級(jí)也不一致，且大部分點(diǎn)已不適合繼續(xù)使用。為了方便今后變形觀測(cè)及變形規(guī)律的分析研究，決定聯(lián)合五大橋建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。
　　1測(cè)區(qū)概況
　　測(cè)區(qū)位于南寧市區(qū)邕江河段，五座大橋橫跨邕江南北兩岸，從西到東分別是青川大橋、中興大橋、永和大橋、邕江大橋和白沙大橋。邕江大橋位于南寧市中心交通最繁忙地段，建成于1964年，是南寧市的第一座跨江大橋（又稱一橋），全長(zhǎng)395m，橋?qū)?×3+18(m)為中國(guó)最早采用閉口薄壁桿件理論設(shè)計(jì)的一座懸臂式鋼筋混凝土箱型薄壁城市橋。兩端跨徑為45m的單懸臂梁，中間5孔跨度各長(zhǎng)55m，采用23m中間掛梁的雙懸臂梁[1]。中興大橋位于邕江大橋上游約3.6km，建成于1988年，是南寧市第二座跨江大橋（故又稱二橋），大橋全長(zhǎng)945米，為鋼筋混凝土箱形拱橋。大橋南連五一路，北接明秀路，是南北貨運(yùn)主要通道，大橋的建成大大緩解了邕江大橋作為南北唯一通道的運(yùn)輸壓力[1]。白沙大橋位于邕江大橋的下游約4km處的津頭與白沙村之間，于1995年2月建成通車，是南寧市邕江上的第3座大橋，也是廣西第一座斜拉索橋，其主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)塔雙索面斜拉橋。大橋全長(zhǎng)2604m，跨江主橋395m，斜拉跨度2×122.5m，橋面寬26m，基底到塔頂總建筑高度158m，主墩上的門型索塔高69m[1]。清川大橋（四橋）于1997年12月建成通車，位于南寧市區(qū)西部邕江上游，南接沙井大道和五一西路，北接西鄉(xiāng)塘大道，大橋全長(zhǎng)920．5米，寬38．95米，機(jī)動(dòng)車道雙向6車道，為鋼筋混凝土箱形拱橋[1]。永和大橋（五橋）建成于2004年，北接中華延長(zhǎng)線，南邊五一南建路口，為鋼管混凝土拱橋，橋型采用單跨下承式變高度鋼管混凝土桁拱方案，路線全長(zhǎng)1402米，主橋弧長(zhǎng)跨度399米，高85米，跨徑338米，橋面寬35米[1]。五座橋都是南寧市最早的跨江大橋，特別是一橋，建成至今已有四十多年歷史，大大小小的維修已經(jīng)無(wú)數(shù)次，至今仍是南寧市南北交通的重要通道,車流、人流量大，有一定的安全隱患，應(yīng)加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)和安全檢查。本次控制范圍：東西長(zhǎng)約12km、南北寬約0.7km的帶狀測(cè)區(qū)，控制面積約8km2。測(cè)區(qū)附近沒(méi)有國(guó)家一、二等點(diǎn)，聯(lián)測(cè)有一定困難。
　　
　　2平面控制網(wǎng)的布設(shè)與施測(cè)
　　2．1平面控制方法及點(diǎn)的布設(shè)
　　此次大橋控制網(wǎng)的布測(cè)，主要是為了測(cè)定橋梁平面位移及水下地形測(cè)繪的需要而布測(cè)的首級(jí)網(wǎng)，由于大橋分布范圍大、且位于市區(qū)內(nèi)，人流車流量大，周邊樹木和建筑物較多，地形不平坦，通視條件差，控制網(wǎng)的布測(cè)有一定難度。若布設(shè)常規(guī)的三角網(wǎng)，則通視條件限制多，與高等點(diǎn)聯(lián)測(cè)困難，工作量大；全站儀導(dǎo)線精度又太低；而GPS具有測(cè)程遠(yuǎn)、點(diǎn)與點(diǎn)之間無(wú)需通視、可全天候觀測(cè)的特點(diǎn)，且自動(dòng)化程度高、工作輕松、定位精度高等優(yōu)勢(shì)，綜合各方面情況考慮，認(rèn)為布設(shè)GPS平面控制網(wǎng)是最佳選擇。
　　根據(jù)實(shí)際需要，每座大橋的南北兩岸至少布置一個(gè)點(diǎn)，永和橋南北岸各設(shè)一對(duì)點(diǎn)，共設(shè)置12個(gè)點(diǎn)。點(diǎn)離橋頭約200m，最短基線大于200m，要求點(diǎn)位在位移觀測(cè)中有較合適的交會(huì)角，且遠(yuǎn)離高壓線和發(fā)射塔50m以上，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不宜超過(guò)15º[2]，地基穩(wěn)固、便于安置接收機(jī)和位移觀測(cè)，還要能長(zhǎng)期保存。點(diǎn)的埋設(shè)根據(jù)需要有些建立強(qiáng)制對(duì)中的觀測(cè)墩，直接做為工作基點(diǎn)，個(gè)別埋設(shè)普通地面標(biāo)石，中心嵌有不銹鋼標(biāo)志。GPS控制點(diǎn)的布置如圖1所示。
　　圖1GPS控制點(diǎn)分布示意圖
　　
　　2．2GPS外業(yè)觀測(cè)
　　新布置的12個(gè)控制點(diǎn)與三個(gè)已知點(diǎn)0009（A級(jí)GPS點(diǎn)）、0083（B級(jí)GPS點(diǎn)）和0730（一等三角點(diǎn)）共同構(gòu)成GPS觀測(cè)網(wǎng)，JZ01～JZ05為南寧市CORS基站，GPS構(gòu)網(wǎng)圖見(jiàn)圖2與圖3。根據(jù)橋梁變形觀測(cè)的精度要求GPS網(wǎng)按C級(jí)技術(shù)要求施測(cè)，執(zhí)行《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》相應(yīng)等級(jí)的技術(shù)規(guī)定，使用7臺(tái)TRIMBLE系列（3mm+2ppmD）靜態(tài)GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)，每站觀測(cè)4個(gè)時(shí)段，每時(shí)段長(zhǎng)1小時(shí)，截止高度角為15º，有效衛(wèi)星數(shù)不少于7個(gè)，PDOP≤6[2]。

　　圖2GPS構(gòu)網(wǎng)總圖
　　
　　
　　圖3大橋GPS點(diǎn)局部構(gòu)網(wǎng)圖
　　
　　2．3GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)處理與精度分析
　　 外業(yè)結(jié)束后,利用GPSurvey2.35V軟件進(jìn)行基線解算，PowerADJ4.0V軟件進(jìn)行網(wǎng)平差計(jì)算，將所得觀測(cè)數(shù)據(jù)與南寧CORS基準(zhǔn)站點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)成GPS網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合解算差計(jì)算，平面系統(tǒng)采用1980西安坐標(biāo)系，中央子午線為東經(jīng)108°，共有基線向量數(shù)為151，閉合環(huán)149個(gè)、重復(fù)基線67組，平差時(shí)先進(jìn)行WGS-84坐標(biāo)下的三維無(wú)約束平差，剔除粗差和檢驗(yàn)內(nèi)符合精度，結(jié)果表明環(huán)閉合差及基線最大較差全部?jī)?yōu)于C級(jí)要求[4]。再利用三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行二維約束平差，結(jié)果表明最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為±5mm，平均點(diǎn)位中誤差為±4.7mm，最弱邊相對(duì)中誤差為1/204000，遠(yuǎn)高于《建筑變形測(cè)量規(guī)范》二等監(jiān)測(cè)網(wǎng)（≤1/120000）的技術(shù)要求[3]，所有12個(gè)點(diǎn)均優(yōu)于C級(jí)GPS控制網(wǎng)精度，且精度均勻，完全能滿足大橋變形監(jiān)測(cè)的精度需要[5]。
　　3高程控制網(wǎng)的布測(cè)方案與實(shí)施
　　3.1水準(zhǔn)點(diǎn)的布置
　　高程控制也是五座大橋統(tǒng)一進(jìn)行，采用水準(zhǔn)測(cè)量方式。根據(jù)各大橋的實(shí)地情況，分別在每座大橋的南北岸、上下游位置布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，點(diǎn)位選在距離橋頭150米左右地基穩(wěn)定、便于引測(cè)的江濱路邊,共有水準(zhǔn)點(diǎn)20個(gè)，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋置符合規(guī)范要求。布點(diǎn)略圖見(jiàn)圖4。
　　3.2水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施
　　20個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)與國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)南廉1、南廉3構(gòu)成附合水準(zhǔn)路線進(jìn)行聯(lián)測(cè)，根據(jù)橋梁變形測(cè)量精度要求，高程控制網(wǎng)按照二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求往返觀測(cè)，往測(cè)從一等水準(zhǔn)點(diǎn)南廉1開(kāi)始到白沙橋，沿江北到青川大橋，再沿江南附合到南廉3一等點(diǎn)，路線總長(zhǎng)約35km，設(shè)446個(gè)站；返測(cè)從南廉3到南廉1，路線總長(zhǎng)為33km，設(shè)426個(gè)站。水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)路線如圖4所示。使用儀器為拓普康DL-101C電子水準(zhǔn)儀，儀器標(biāo)稱精度為0.4mm，檢查校正后的i角為-3″。
　　3.3 水準(zhǔn)測(cè)量成果及精度
　　外業(yè)觀測(cè)完成后，觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理采用“電子水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理及平差軟件”自動(dòng)平差計(jì)算。該附合水準(zhǔn)路線往測(cè)附合差為+0.1mm，返測(cè)附合差為+3.4mm，而二等水準(zhǔn)允許的附合差為[3]，閉合差符合要求，每公里高差全中誤差，二等水準(zhǔn)允許值為≤±2mm，每站高差中誤差為±0.12mm，精度均符合二等水準(zhǔn)規(guī)范要求，可以滿足大橋沉降觀測(cè)精度要求。
　　
　　圖4大橋二等水準(zhǔn)點(diǎn)布測(cè)示意圖
　　
　　
　　
　　4結(jié)語(yǔ)
　　 五大橋聯(lián)合建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，不僅能大大減少與高等點(diǎn)聯(lián)測(cè)的工作量，節(jié)省經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，而且控制點(diǎn)的精度均勻、可靠，完全能達(dá)到《建筑變形測(cè)量規(guī)范》對(duì)平面控制網(wǎng)的精度要求。特別是平面采用GPS控制測(cè)量，在與遠(yuǎn)距離的國(guó)家高等點(diǎn)聯(lián)測(cè)方面有著其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。如果是夜晚觀測(cè)，精度會(huì)更好。
　　 
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]南寧十大橋
　　[2]GPS全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范GB/T/18134-2001[S]，中華人民共和國(guó)建設(shè)部.2001
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