公路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營中的測量技術(shù),建筑工程論文

公路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營中的測量技術(shù),建筑工程論文武定至昆明高速公路走向?yàn)槟媳毕虿季?，由武定縣城出發(fā)，途經(jīng)富民縣、李子坪、普吉，止于小屯互通立交，進(jìn)入昆明市二環(huán)快速系統(tǒng)，道路總長63．58km。沿線地質(zhì)復(fù)雜，施工難度較大。普吉特大橋是武定至昆明高速公路入城最后段，普吉特大橋全橋長4．5km，設(shè)計(jì)為六車道高架橋，設(shè)計(jì)時速為100km。總共六跨，為預(yù)制混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁(見圖1)?！緢D1.略】橋梁工程測量包括橋址地形圖測繪，橋梁構(gòu)造和形狀放樣，分為橋梁勘測設(shè)計(jì)、施工測量及運(yùn)營變形觀測3個階段，其測區(qū)面積小、貫穿橋梁工程全經(jīng)過、測量工作內(nèi)容繁重，測量速度和精度要求高，云南是山區(qū)，地形較復(fù)雜，高差較大，橋梁修建長度占公路一半。橋墩高、跨度大，水系較復(fù)雜，施工難度大，如采用常規(guī)測量儀器，無法高效快速完成任務(wù)。而引進(jìn)當(dāng)代測繪新技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，互為補(bǔ)充，目的是確保武昆高速普吉特大橋上部構(gòu)造施工的質(zhì)量和工期，同時知足設(shè)計(jì)及規(guī)范的各項(xiàng)精度要求。2公路橋梁建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測量工作2．1橋梁測量內(nèi)容在橋梁的勘測設(shè)計(jì)階段，需測繪地形圖，在施工階段，要建立橋梁控制網(wǎng)能進(jìn)行橋墩、橋臺定位和梁體架設(shè)等施工放樣，在管理運(yùn)行時，為保證橋梁的安全運(yùn)營，要進(jìn)行變形觀測。2．2用VRS系統(tǒng)測量繪制大比例地形圖VRS系統(tǒng)(虛擬參考站系統(tǒng))由GNSS基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)和計(jì)算得到的各種誤差分布模擬計(jì)算出虛擬參考站的GNSS觀測數(shù)據(jù)，能消除各誤差，其可靠性，定位精度，測量工作效率都大大提高，只需要用一臺GNSS接收機(jī)可完成幾臺GNSS接收機(jī)工作，測量工作成本降低，而常規(guī)方式方法測圖，需先做控制網(wǎng)，才能進(jìn)行碎部測量。其工作效率極低，而用VRS系統(tǒng)測圖，只要完成采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和屬性，就可用繪圖軟件繪地形圖，一步完成。2．3橋梁勘測設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)的建立及應(yīng)用由無人機(jī)拍照公路橋梁沿線航帶的航攝像片，把航攝像片數(shù)字化為航片影像;用GPS技術(shù)，獲得航帶內(nèi)控制點(diǎn)三維坐標(biāo)空間信息。通過數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，繪制地形圖。通過遙感技術(shù)，把公路橋梁沿線工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等綜合地質(zhì)信息收集繪制到遙感圖上。就可提高勘測設(shè)計(jì)速度，減少勘測費(fèi)用，把地形，遙感信息，地質(zhì)信息等野外采集信息傳入地理信息系統(tǒng)(GIS)中，能進(jìn)行橋梁工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理、決策工作。并為項(xiàng)目立項(xiàng)，科研、綜合評估，方案論證，決策，橋梁工程勘測設(shè)計(jì)等工作提供強(qiáng)有力的地理信息保障。橋梁勘測設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)是創(chuàng)新當(dāng)代信息技術(shù)條件下橋梁勘測設(shè)計(jì)工作。3公路橋梁建設(shè)施工階段的測量工作3．1控制網(wǎng)測量根據(jù)公路橋梁跨越的河寬及地形條件，首級GPS平面控制網(wǎng)按一級GPS控制網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行布設(shè)，公路橋梁首級控制網(wǎng)一般采用GPS靜態(tài)相對定位測量通過事后處理可獲得毫米級精度的平面定位成果，它具有精度高、成果可靠、測量工效高、作業(yè)成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，因橋梁工程測量，相對高差要求高，而GPS高程擬合僅到達(dá)四等水準(zhǔn)測量精度，首級GPS高程控制網(wǎng)按四等布置，在橋梁工程加密控制測量網(wǎng)，能用VRS動態(tài)測量。它能實(shí)時得到測點(diǎn)三維坐標(biāo)。當(dāng)前正被廣泛應(yīng)用于中小型的公路橋梁施工平面控制網(wǎng)測量中，同時它也合適于公路橋梁承臺、墩身、墩帽、塔柱及纜索等部位的施工定位。3．2大型公路橋梁墩、臺的施工測量為了進(jìn)行墩、臺施工的細(xì)部放樣，需要測設(shè)其縱、橫軸線。然后進(jìn)行公路橋梁墩臺定位、墩柱中心位置放樣、墩臺頂面高程用數(shù)字水準(zhǔn)儀測定，還有蓋梁位置放樣、支座墊石放樣、大梁架設(shè)位置放樣、防撞護(hù)欄位置放樣。立柱、墩帽軸線誤差為10mm。承臺的軸線誤差為15mm。3．3公路橋梁架設(shè)的施工測量架梁時要考慮相鄰墩、臺距離，在梁的安裝經(jīng)過中，要使鋼梁始終在正確的平面位置上，橋梁架設(shè)安裝到達(dá)設(shè)計(jì)要求，支架安裝軸線誤差2mm，各個節(jié)點(diǎn)撓度和橋梁整跨拱度到達(dá)設(shè)計(jì)要求。由于橋墩高，跨度大，精度高，速度快，常規(guī)測量儀器難勝任，而用測量機(jī)器人(鎖定)功能來控制橋梁架設(shè)的安裝，已成功地用于上海盧浦大橋的安裝中。3．4VRS，超站儀廣泛應(yīng)用于施工測量在施工測量中，用VRS系統(tǒng)能對點(diǎn)、線、面以及坡度線進(jìn)行高效、快速及到厘米級精度放樣，只需把橋梁線路的起點(diǎn)坐標(biāo)、方位角、直線長度及曲線要素輸入，馬上得到全線要放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，同時能夠與全站儀配合各自發(fā)揮優(yōu)勢。超站儀無需做導(dǎo)線，在需要之處通過RTK建立控制，只需在點(diǎn)上安置儀器一次，超站儀僅需要一組測量人員，在超站儀中自動重新計(jì)算，一慣的高精度，測量花費(fèi)更少的時間。在便利之處安置儀器，不需要控制點(diǎn)，不需要布設(shè)導(dǎo)線，用RTK定位更少的干擾，更少的停工，更快速的放樣，更快速的施工高精度，用超站儀能夠直接到達(dá)工作地點(diǎn)，立即開場進(jìn)行工作。測量和放樣更快，更少的全站儀安置，可用于任何類型的作業(yè)，省時省力，更高層次的生產(chǎn)率和收益，RTK確保一致的高精度普遍達(dá)到整個施工測量區(qū)。4公路橋梁運(yùn)營管理階段測量工作4．1利用VRS系統(tǒng)對公路橋梁構(gòu)造檢測在公路橋梁施工經(jīng)過中，為加強(qiáng)質(zhì)量管理，相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督部門需要對公路橋梁構(gòu)造樁位、墩柱偏位、支座偏位、公路橋梁軸線、高程等進(jìn)行檢測，以往采用全站儀等儀器進(jìn)行檢測時，需要借助施工單位提供的導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測量，有時由于導(dǎo)線點(diǎn)被毀壞或不通視等原因?qū)е聶z測無法進(jìn)行或檢測精度較差。采用VRS系統(tǒng)后，可在一個施工標(biāo)段內(nèi)(通常不大于10km)設(shè)立一個固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，這一個標(biāo)段內(nèi)所有公路橋梁構(gòu)造的檢測都以此點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過移動站進(jìn)行檢測。減少屢次架設(shè)儀器及后視的經(jīng)過，加快了檢測速度，提高了整體檢測精度。檢測時設(shè)置好基準(zhǔn)站，通過移動站對全標(biāo)段需要檢測的公路橋梁構(gòu)造部位進(jìn)行采點(diǎn)取樣，將移動站置于樁位中、墩柱中或支座中等相關(guān)位置，調(diào)平，取點(diǎn)，測量手簿會自動記錄所取點(diǎn)的坐標(biāo)，輸入點(diǎn)名，保存在相應(yīng)的記錄點(diǎn)庫中。在室內(nèi)通過數(shù)據(jù)導(dǎo)出，將導(dǎo)出的檢測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值比擬，得出偏差值，構(gòu)成檢測報(bào)告格式。4．2公路橋梁的形變監(jiān)測1)利用VRS系統(tǒng)對公路橋梁進(jìn)行形變監(jiān)測，比傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量有明顯的速度快、周期短、精度均勻等優(yōu)勢。用VRS系統(tǒng)與數(shù)字水準(zhǔn)測量，把公路橋梁的形變監(jiān)測總費(fèi)用降低1/3，時間節(jié)省1/3。2)測量機(jī)器人進(jìn)行公路橋梁形變監(jiān)測，在固定的測站上安置自動化全站儀TCA，配合自動監(jiān)測軟件，在計(jì)算機(jī)的控制下施行全自動的工作。無需人工干涉全自動的采集、傳輸與處理變形點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控管理。這是大橋監(jiān)測實(shí)現(xiàn)完全自動化的最高最新境界自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。采用機(jī)器人能完成監(jiān)測，其測角精度0．5，測距精度1mm+1ppm的精度指標(biāo)足可勝任。5橋梁工程測量技術(shù)的瞻望隨著超站儀，測量機(jī)器人，三維激光掃描系統(tǒng)，CORS，RTK，3S集成系統(tǒng)等在公路橋梁工程中廣泛應(yīng)用和人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，使公路橋梁工程測量走向自動化，測量成果數(shù)字化。測量儀器一體化，多功能化，測量儀器操作智能化，測量服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化。測繪信息獲取及處理可視化，實(shí)時化，十分是網(wǎng)絡(luò)RTK及超站儀全面應(yīng)用到橋梁工程施工放樣及變形監(jiān)測是工程測量技術(shù)一次全新革命(無需控制點(diǎn)的測量)。用最專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，在一個軟件中，能夠處理GNSS、全站儀、電子水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)，并且能夠進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜S平差;能夠直接輸入/輸出CAD圖形，測量與設(shè)計(jì)一體化;支持多種設(shè)備同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，支持影像圖資料輔助設(shè)計(jì)工作。用VRS系統(tǒng)與測量機(jī)器人進(jìn)行三維施工控制與施工放樣，它不僅能夠克制施工干擾給測量工作帶來的困難，還能夠提高放樣的精度，更重要的是減輕測量人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，進(jìn)而知足快速施工放樣的要求。推廣第三代GNSS接收機(jī)，其特點(diǎn)是:可支持北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，可組合成手持GPS、超站儀、鏡站儀，兩個電池倉，支持電池?zé)岵灏?，高度集成模塊化設(shè)計(jì)，非測量人員也能使用，智能時髦，屏幕背景燈，鍵盤照明功能，豐富的行業(yè)解決方案，瞄準(zhǔn)當(dāng)下應(yīng)用，保障將來需求，Rinex格式記錄原始數(shù)據(jù)，無需內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)換。應(yīng)用GIS技術(shù)建立橋梁測繪資料管理系統(tǒng)，把橋梁工程測量各階段測繪成果輸入測繪資料管理系統(tǒng)，為工程技術(shù)人員可視化信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)無紙化測繪資料管理，為橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)，橋梁工程質(zhì)量提高，橋梁工程施工順利進(jìn)行提供優(yōu)質(zhì)信息和技術(shù)服務(wù)，使施工測量數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)化，數(shù)字化，使測繪資料管理進(jìn)入信息化時代。大力推廣數(shù)字橋梁理念，把橋梁地形信息、橋梁構(gòu)造及外在形狀，附屬設(shè)施信息及沿線管養(yǎng)機(jī)構(gòu)信息，全部進(jìn)入電腦，通過數(shù)字橋梁來完成對橋梁信息的獲取，查詢、顯示、處理等管理工作，使橋梁規(guī)劃，設(shè)計(jì)，管理，決策科學(xué)化，實(shí)時化，數(shù)字化，高效化，信息化。6結(jié)束語測繪新技術(shù)在橋梁施工、檢測中的應(yīng)用，對橋梁工程測量手段和作業(yè)方式方法產(chǎn)生了革命性的變革，其在公路、橋梁工程測量中的應(yīng)用將日趨廣泛。它能夠涵蓋公路橋梁測量(包括平、縱、橫)，施工放樣，監(jiān)理，完工測量，養(yǎng)護(hù)測量，GIS前端數(shù)據(jù)采集眾多方面。它將成為將來橋梁工程測量發(fā)展的主流方向。實(shí)時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路橋梁勘測、施工、檢測和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。3S集成技術(shù)及隨著超站儀，測量機(jī)器人，三維激光掃描系統(tǒng)，CORS，RTK，3S集成系統(tǒng)等在公路橋梁工程中廣泛應(yīng)用和測繪，人工智能的進(jìn)一步發(fā)展，使傳統(tǒng)公路橋梁工程測量向數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化和社會化方向發(fā)展;到達(dá)了輕松、準(zhǔn)確、快速的完成橋梁測量工作，進(jìn)入了橋梁工程測量信息化測繪時代，為云南道路橋梁工程建設(shè)提供了當(dāng)代化測繪技術(shù)支持。以