1)平面控制网的布设及测量
建立平面控制网的目的是测定桥轴线长度并据此进行墩台位置的定位放样;也可用于施工过程中的变形监测。因此,桥梁施工必须建立平面控制网,其精度能够保证桥轴线长度测定和墩台中心放样的精度。必要时还应加密控制点。对于跨越无水河道的直线小桥,桥轴线长度可以直接测定,墩、台位置也可直接利用桥轴线的两个控制点测设,无需建立平面控制网。但跨越有水河道的大型桥梁,墩、台无法直接定位,则必须建立平面控制网。
根据桥梁跨越的河宽及地形条件,平面控制网多布设成如图14-1所示的形式。
图14-1 桥位三角网
选择控制点时,应尽可能使桥的轴线作为三角网的一个边,以利于提高桥轴线的精度。如图14-1所示,桥梁平面控制网一般用三角网。图14-1(a)为双三角形,适用于一般桥梁的施工放样;图14-1(b)为大地四边形,适用于一般中、大型桥梁施工测量;图14-1(c)为桥轴线两侧各布设一个大地四边形,适用于特大桥的施工放样。图中双线为基线;AB为桥轴线,桥轴线在两岸的控制桩A、B间的距离称为桥轴线长度,它是控制桥梁定位的主要依据。对于桥较长的,控制网应向两岸方向延伸。
桥梁三角网的布设,应满足三角测量规范规定的技术要求。同时三角点应选在地质条件稳定、土质坚硬的高地,不易受施工干扰,通视条件良好,视野开阔,便于交会墩位,其交会角不致太大或太小的地方。在控制点上要埋设标石及刻有“十”字的金属中心标志。如果兼作高程控制点使用,则中心标志宜做成顶部为半球状。
控制网可采用测角网、测边网或边角网。采用测角网时基线不应少于两条,依据地形可布设于河流两岸,尽可能与桥轴线正交。桥轴线应与基线一端连接,成为三角网的一条边。基线长度一般不小于桥轴线的0.7倍,困难地段不得小于0.5倍,对于桥轴线长度可用全站仪直接测量。测边网是测量所有的边长而不测角度,边角网则是边长和角度都测。一般来说,在边、角精度互相匹配的条件下,边角网的精度较高。
桥梁平面控制网也采用全球定位系统(GPS)测量技术布设。桥梁平面控制网的精度必须符合桥梁设计和施工规范的技术规定。在《铁路测量技术规则》里,按照桥轴线的精度要求,将三角网的精度分为5个等级,它们分别对测边和测角的精度规定如表14-1所示。
表14-1 测边和测角的精度规定(www.daowen.com)
上述规定是对测角网而言的,由于桥轴线长度及各个边长都是根据基线及角度推算的,为保证桥轴线有可靠的精度,基线精度要高于桥轴线精度2~3倍。如果采用测边网或边角网,由于边长是直接测定的,所以不受或少受测角误差的影响,测边的精度与桥轴线要求的精度相当即可。
近年来GPS静态测量技术的发展,使基线边的相对精度大大提高,一般可以达到10-5,而且基线距离越长,精度的优势越大,因此GPS用于桥梁控制测量的应用越来越广。
2)高程控制点的布设及测量
作为高程放样的依据,在桥梁的施工阶段,必须建立高程控制网,即在河流两岸建立若干个水准点。这些水准点除用于施工放样外,也可作为以后变形观测的高程基准点。水准基点布设的数量视河宽及桥的大小而异。一般在桥址的两岸各设置两个水准基点;当桥长在200m以上时,由于两岸联测不便,为了在高程变化时易于检查,每岸至少埋设3个水准基点,同岸3个水准点中的两个应埋设在施工范围之外,以免受到破坏。水准点应与国家水准点联测。
水准基点因其今后还要使用,建立时必须十分稳固。根据地质条件,可采用混凝土标石或钢管标石。在标石上方嵌入凸出半球状的铜质或不锈钢标志。高程控制点用水准测量方法施测,测量精度必须符合相关规范规定的技术要求。《公路桥涵施工技术规范》规定:2000m以上的特大桥一般为三等,1000~2000m的桥梁为四等,1000m以下的桥梁为五等。对于需进行变形观测的桥梁高程控制网应用精密方法联测。
在施工阶段,为了将高程传递到桥台与桥墩上去和满足各施工阶段引测的需要,还需建立施工高程控制点。桥梁水准基点与施工水准点应采用同一高程系统。测量桥梁本身的施工水准网精度要求较高,因为它直接影响桥梁各部分的放样精度。当跨河距离大于200m时,宜采用跨河水准法联测两岸的水准基点。跨河点间的距离小于800m时可采用三等水准方法测量,大于800m时则采用二等水准进行测量。不论是水准基点还是施工水准点,都应根据其稳定性和使用情况定期检测。
跨河水准测量如图14-2所示,I1、I2为立尺点,b1、b2为测站点,要求I1I2与b1b2长度基本相等,构成对称图形。用两台水准仪同时做对向观测,由两台仪器各测的一测回组成一个双测回。在仪器调岸时,注意不得碰动调焦螺旋和目镜筒,以保证两次观测其对岸标尺时望远镜视准轴不变。跨河水准测量的观测时间应选在无风、气温变化小的阴天进行;晴天观测时,上午应在日出后1小时开始至9时半,下午应在15时至日落前1小时止;观测时,仪器应用白色测伞遮蔽阳光,水准尺要用支架固定垂直稳固。三、四等跨河水准测量应测两个双测回。当用一台水准仪进行跨河水准测量时,测回数应加倍。两测回间高差互差:三等水准测量不应大于8mm,四等不应大于16mm。在限差以内时,取两测回高差平均值作为最后结果;若超过限差则应检查纠正或重测。
图14-2 跨河水准测量的布设
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