高墩桥梁高程定位技术研究

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近几年在全国部分高墩桥梁以及高速铁路施工中，采用高精度全自动全站仪并采取适当措施减少人为误差，经大量工程施工经验证明，高精度全自动全站仪三角高程测量可替代二等及以下水准测量。根据山店江特大桥施工特点，为了保证两侧悬灌梁合拢高程精度，我们选择徕卡TCR1201+全站仪作为山店江特大桥的测量仪器。其主要技术参数：测角精度：1〃；距离测量精度：标准模式为2mm+2ppm；快速模式为5mm+2ppm；跟踪模式为5mm+2ppm，TCR1201+全站仪最大的特点是能自动寻找和照准目标。棱镜选用成都普罗米新公司生产的球棱镜，其棱镜特点主要有：①球棱镜无旋转轴，加工精度高，长期使用后重复性、互换性不变。②预埋件与球棱镜直接相连，没有中间连接装置，避免了中间连接装置误差的积累。③预埋件埋设简单，后期维护也极其方便，不会因为预埋件内掉入杂物，冬季结冰给使用带来不便。④球棱镜的安放极其容易，球棱镜现场安置简便，任何人都可以安放到位。棱镜直径45mm，多个棱镜在使用前要进行互换性检查，误差不超过±0.02mm，球棱镜及埋设示意图1。

高程控制网

山店江特大桥高程网分首级高程控制网和加密高程控制网。首级高程控制网是设计院交接的四等三角高程点，是全线统一的高程网。控制点间距较远，个别点丢失。加密高程控制网是在设计院高程控制点的基础上根据山店江大桥桥址周围的地形、桥墩位置以及为测量方便布设的加密高程控制网，为了保证测量方便和施工需要，我们在大桥桥头、桥尾分别布置了3个加密高程控制点，如图2。图2中点D48、D49、R101、R102是设计院交接控制点，SDJ01、SDJ02、SDJ03、SDJ04、SDJ05、SDJ06是加密控制点。加密高程控制点埋设在地层稳定，视野良好，不易破坏的位置。采用人工挖坑，深度超过150cm，底部人工夯实，坑宽度60cm,浇筑砼捣实，将球棱镜预埋套管埋入砼中，外露3mm，外露部分清理干净。因山店江特大桥长度为611m，加密高程控制网测量采用全站仪四等三角高程往返测量，观测数据先进行气象和地球曲率改正，然后进行严密平差。（见表1）

桥墩高程传递测量

当桥墩高度与地面间高差大于5m时，水准基点高程直接传递到桥墩上困难时，可采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递，用全站仪分别观测基准点A上和观测点B上安置的球棱镜，中间设站全站仪三角高程测量应进行两组独立观测，两组高程较差不大于2mm，满足限差要求后，取两组高差平均值作为传递高差。中间设站三角高程测量方法，就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下，求出点A和点B的高差Hab，从而计算B点高程Hb。其测量原理，见图3所示。Hb=Ha-Sa*sinαa+Sb*sinαbHb为B点高程，Ha为A点高程，Sa为置镜点到A点的斜距，αa为A点的竖直角，Sb为置镜点到B点斜距，αb为B点的竖直角，计算时要考虑竖直角是仰角还是俯角，从上式可以看出，Hb精度只和斜距测量和角度测量误差有关，与仪器高和棱镜高无关，因此可以充分利用精密全站仪的测距和测角的精度采用多测回的方法来提高观测精度，也可在同一侧设置观测点，即在桥墩上以及桥墩地面处同一垂直线上分别设置观测点1和观测点3，观测点上各放置一个球棱镜，如图4所示。中间设站，应满足表2的要求，观测时，前、后视各点都采用球棱镜，选择互换性良好的两个棱镜进行观察，这样确保前、后视棱镜高相等，计算时不考虑棱镜高数据；仪器与棱镜的距离不宜大于100m，高墩最大不超过150m。前、后视距应尽量相等，一般距离差不宜超过5m，观测时准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。

结束语

山店江特大桥高桥墩高程测量因采用全站仪不量仪器高和棱镜高的中间设站（或同一侧）三角高程测量法，避免用钢尺量仪器和棱镜高而引起的人为误差，很好地将高程传递到高桥墩顶部，为高桥墩顺利施工提供了精确测量数据，保证了山店江特大桥两侧悬灌梁高精度合拢，最后合拢高程误差为16mm，小于规范允许高程偏差为L/5000=200/5000=40mm。因此受到业主和监理单位的一致好评，为今后类似高桥墩施工积累了测量经验。（本文作者：梁万波 单位：中铁十四局集团第五工程有限公司）