桥梁工程测量技术现状及发展方向总结
8页1、桥梁工程测量技术现状及发展方向总结桥梁工程测量是指在工程规划、勘测设计、建设施工及运营管理各阶段所进行的测量。现代科技和桥梁建设的快速发展,共同促进和推动了桥梁工程测量技术的进步和发展。一方面,自 20 世纪 50 年代建设万里长江第一桥 武汉长江大桥起,新中国的桥梁建设事业进入新的历史发展阶段。改革开放以后,一大批新型、大跨径、高技术含量的各类桥梁如雨后春笋般涌现在全国的大江大河上。近 10 多年来,长距离跨海桥梁(如杭州湾大桥、港珠澳大桥的跨海距离均超过 30 km)、高速铁路的建设蓬勃发展。现代桥梁呈现出规模大、跨距长、桥型新颖、结构复杂、施工精度要求高和施工工期长等特点,对桥梁工程测量提出了更高的标准和要求。无疑,现代桥梁建设的发展促进了桥梁工程测量技术的发展。另一方面,现代测绘科技及其他相关技术的发展又给桥梁工程测量技术的发展提供了新的工具和手段。20 世纪 80 年代开始,光电测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪的出现和发展,开启了桥梁工程测量的第一次技术变革;90 年代以来得到广泛应用的 GPS 技术的发展和不断完善,使得桥梁工程测量从理论、方法和技术上发生着更加深刻的
2、变革。随着智能全站仪、超站仪、电子水准仪、GNSS 技术(包括静态相对定位、RTK 和 CORS 等)、激光扫描仪、摄影测量等测绘技术,以及计算机、电子、通信、网络等其他相关科技的进一步发展,桥梁工程测量技术正迈入一个新的、更高的快速发展阶段。本文从桥梁工程控制测量、地形测绘、水文测量、施工测量及变形监测等几方面分析桥梁工程测量技术的现状及其发展趋势。一、桥梁控制测量桥梁控制测量是桥梁工程测量的基础和基准。桥梁控制网可按施测阶段、施测目的及功能划分为勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网。为保证控制网的测量成果满足铁路勘测设计、施工、运营维护 3 个阶段的要求,适应铁路工程建设和运营管理的需要,3 个阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的尺度和起算基准,即“三网合一”。勘测控制网又称为桥址控制网,一般在工程初测阶段建立,定测阶段根据需要进行改造和复测。勘测控制网适用于桥梁设计阶段的勘测,满足初测、定测阶段桥址定线、纵横断面、水文、地形等测量工作的控制需要。桥梁施工控制网一般在工程定测阶段测设,也可在工程开工前单独施测,其主要用途是为桥梁工程施工测量建立精确、可靠和稳定的测量基准,同时应
3、兼顾桥梁维护运营阶段的特殊需要。运营维护控制网可在施工控制网基础上改造而成,以满足桥梁健康监测及运营维护的测量控制需要。各阶段的桥梁控制网,其精度、用途及技术要求存在差异,但所采用的技术方法和手段基本相同。GPS 静态相对定位技术是目前桥梁工程平面控制测量中最常用的测量技术。自 20 世纪 90 年代以来,经过试验对比、实践、总结和完善,目前已形成体系完整、技术成熟的 GPS 桥梁平面控制测量技术。相对于传统的地面控制测量技术而言,GPS 桥梁平面控制测量具有精度高、速度快、成本低,选点布网灵活,无须点间通视,无须建造觇标,对控制网图形要求低,可同时提供二维平面及三维空间定位基准等突出优势,因而在现代桥梁平面控制测量中占据统治地位。但当卫星信号受遮挡或干扰而无法实施 GPS 观测时,则需采用全站仪导线、全站仪边角网测量技术予以补充,尤其在施工加密网、局部高精度施工专用网测量中比较常见。目前世界上全站仪的最高测角精度达到 0.5,测距精度达到0.5 mm+110-6D,全站仪的可靠性和稳定性也已非常高,因此,在今后比较长时间内,全站仪地面控制测量将在桥梁控制测量中继续发挥作用。近年来出现
4、的超站仪将 GPS 实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合起来,可取代低等级控制测量,实现无控制网的一般精度的桥梁工程测量。综上所述,以 GPS 技术为主、全站仪技术为辅的组合技术或技术集成,是目前乃至今后相当长一段时间内桥梁平面控制测量的主要技术。桥梁高程控制测量分为陆地高程控制测量和跨河水准测量两大部分。几何水准测量一直是桥梁高程控制网陆地测量的经典方法,尽管这种方法存在耗时费力、作业效率较低的缺点,但其高精度、高可靠性及高稳定性的优势也十分突出,因此,在地形起伏不大的桥址小区域内,几何水准测量仍然是首选。随着电子水准仪的出现和不断发展,经典的几何水准测量进入了内外业一体化、自动化和数字化的新时代,水准测量作业效率得到大幅度提高,劳动强度大大降低。同时电子水准仪的精度及其可靠性也逐步提高,目前世界上电子水准仪的最高精度达到 0.2mm/km,可满足最高精度等级桥梁高程控制测量的需要。因此,基于电子水准仪的几何水准测量是当今桥梁高程控制测量中陆地测量的主流技术。此外,随着全站仪电子测距精度和垂直角测量精度的不断提高,全站仪三角高程测量在起伏较大的地区可替代三、四等几
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