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摘 要：科技的进步推动桥梁事业发展,对基础施工测量技术提出了更高的要求,由于大型桥梁跨越水域宽和施工区域水域都比较宽,给基础施工测量技术应用带来一定的难度.为此,本文将全方位展开对桥梁基础施工测量技术的研究,分别多个角度对测量技术进行探析.
关 键 词：桥梁基础,施工测量,技术
一、基础放样的GPS-RTK技术应用
桥梁跨度的增大,譬如跨江和跨海桥梁的兴建,桩基工程甚至在离岸的1、2公里之外,放样计算的工作量不断增大,岸上架设经纬仪或者全站仪的桥梁基础放样技术,已经不能满足测量人员和打桩船操作人员实时沟通的需求,使得打桩效率低下.
(一)GPS-RTK工作原理
GPS-RTK服务于打桩定位,该技术的应用需要建设GPS基准站、GPS流动站,并综合利用计算机、激光测距仪和其他检测工具等.具体的定位原理表现为：将GPS基准站设置在桥梁两岸的控制点上,然后在打桩船尾部两侧安装至少2个GPS接收天线,其中GPS的接受系统通过RTK不间断实时监测接收天线的大地坐标,以及桩架相对于打桩船横摇、桩架倾角、纵倾角等位置,然后建立打桩定位的模型图,其中包括定位坐标转换模型、GPS接收天线、桩架、替打之间的几何函数,最后利用软件系统进行精密计算,就能够准确测量出桩体的具体坐标、贯入度、方位角等.
(二)GPS-RTK的具体应用
GPS-RTK在指导打桩船定位的时候,借助计算机实时定位替打中心位置,这是以往人工现场计算不可能满足的.应用GPS-RTK的时候,首先要在计算机当中输入设计平台桩位的坐标,然后将现场GPS实时测量数据输入计算机,计算出设计桩位和实际测量桩架位置的差值,并指挥桩船准确定位和打桩.这种技术适用于较宽的桥位区水域,因为常规测量仪器对这种水域的基础定位难度比较大,譬如某大桥施打48根钢管桩之后,对所有钢管桩的3个点坐标进行测量,计算出钢管桩的中心坐标和设计值,然后进行对比,从而验证出测量的效果,另外用普通的全站仪进行极坐标法检测,可以看出两者之间检测结果差别性之大.由此可见,我们有必要在基础放样的时候采用GPS-RTK测量技术,借助GPS实时动态定位的技术优势,提高打桩定位的精度.
二、钢护筒定位的检测数据处理技术
大型桥梁的基础施工中,钢护筒的插打是重要环节,插打数量通常数以百计.以某大桥为例,据工程资料显示,大桥所有主墩插打的钢护筒数量为160根,钢护筒结构为空心圆柱型钢,直径约为2.9米,需要测定钢护筒圆周上的三点坐标,然后间接计算,才能够定位检测的数据,并提高定位精确度.
(一)测点位置选择
在大桥工地的附近模拟一个直径和实际钢模一致的模型,直径为2.9米,壁厚0.024米,并在模型的圆周上分别布置1-10个检测点,并确定模型中心坐标,然后采用附参数的条件平差法,就能够求解出具体的圆心坐标.笔者认为可以在距离模拟钢护筒的150米外,架设全站仪,并在模型的圆心0的位置上,安装棱镜用光学对中器,准确地对中整平,然后分4次用全站仪测量坐标,将4次测量的结果平均,作为圆心的设计坐标,经测量,发现三点定圆的位置,对圆心坐标的精度影响比较大,譬如3、4、5、6、7、8点组合,圆心坐标和设计坐标的总偏差大于32mm,圆心计算误差大于40mm,可以看出实际测量中这种点组合在没有检测条件的时候尽量不要使用.
(二)定位检测结果分析
上例大桥在定位检测钢护筒定位的时候,用全站仪级坐标法测量各个钢护筒的A、B、C三个点,然后用计算机程序计算出中心的坐标和坐标偏差等,由计算得出,钢护筒的中心坐标所满足的施工要求为限差50mm,圆心点位中的最大误差为55.4mm,大约为设计偏差50mm的二分之一,由此可以判断出钢护筒的定位检测结果精确度比较高.
三、钢吊箱沉放时的定位测量技术
钢吊箱的沉放过程中需要进行定位测量,分为测量控制、定位检测、精度分析几个步骤：
(一)跟踪测量和检核
钢吊箱沉放时,可以分节沉放,然后再进行拼装,为了确保准确沉放在设计位置上,在沉放的同时,还要实时测量和调整平面位置和标高,为了克服水上作业的限制条件,可采用GPS-RTK技术跟踪测量,并配合全站仪跟踪检核方向交会,其中GPS-RTK测量方法需要在GPS控制前上设置基准站,以及在钢吊箱的轴线和内壁板交点位置设置GPS流动站,以便在沉降过程中,由流动站实施跟踪测量,测得流动站点的平面位置、高程、倾斜度、平面扭角等基本参数,以便控制钢吊箱沉放偏差或者不均匀下沉,作为调整和控制钢吊箱沉放的依据.至于全站仪的使用方法,可以在加密钢吊箱四周施工平台控制点的同时,安装全站仪计算加密控制点和钢吊箱轴线点设计坐标方位角,然后确定轴线点的准确方位,以便检核钢吊箱沉放和调整的具体位置.
(二)沉放微调定位
概略定位和初步固定钢吊箱之后,平面位置和高程都存在或多或少的问题,需要对钢吊箱的沉放状态进行微调,在这个过程当中,需要先调整高程的方向和平面的位置,然后按照固定的顺序,逐渐加快定位的速度.如果受到钢吊箱的体积或者重量影响,则可在微调的过程中,利用微动机械慢慢调整,或者由施工人员通过手拉葫芦、卷扬机、千斤顶等,调整偏差比较大的部位,然后再反复地测量和移动,直至顶口和底中心的三维空间坐标达到设计的要求.另外,沉放微调定位的观测工作人员,要求不间断反馈测量的信息,以便在准确纠正平面位置和高程的偏差之后,固定好钢吊箱.
(三)定位检测技术
桥梁承台混凝土浇筑以钢吊箱内壁作为侧面模板,承台的精度和质量直接受到其定位效果的影响,因此除了要利用GPS-RTK测量好具体的设计位置标高,还要微调定位,特别是固定钢吊箱之后,需要全方位检测钢吊箱的位置和标高.定位检测技术所针对的测量对象是钢吊箱的轴线点和内壁板远角点,要求根据内壁板的特征,结合实际情况选择外定位或者内定位的测量方法,譬如施工现场面积比较大,可以较好通视钢吊箱和加密控制点,则可以采用外定位的检测方法,用全站仪三维坐标的方法检测加密控制点,反之则可以采用内定位检测的方法,用全站仪的三维坐标法检测钢吊箱的加密新控制点,也就是说,钢吊箱沉放时的放样方法不一样,则定位检测方法就不一样.
(四)分析检测精度
定位检测之后,需要对检测的精度进行分析,一是用极坐标法对某点进行检测,确定检测点位的中误差,但前提是确保检测仪器具有较高的精确度,并适当控制测量的距离；二是考虑仪器对中、目标点标定、目标偏心、起始点坐标等的误差,然后确定测点的点位中误差；三是在确定加密控制点高程、两点水平距离、竖直角、仪器高、棱镜高、大气折光系数、地球平均曲率半径等之后,根据误差传播的定律,得出高差中误差.
结束语综上所述,桥梁基础施工测量技术主要针对基础放样、钢护筒定位检测数据处理、钢吊箱沉放时定位测量三个方面.基础放样可以利用GPS-RTK技术,满足测量人员和打桩船操作人员实时沟通的需求,提高打桩效率和精度；钢护筒插打测定钢护筒圆周上的三点坐标,然后间接计算,才能够定位检测的数据,并提高定位精确度；钢吊箱沉放过程中,通过跟踪测量和检核、沉放微调定位、定位检测技术、分析检测精度等方法,进行精确定位测量.