摘要為了保障南寧市道路交通安全運營，需要對早期興建的五座跨江大橋進行全面的安全檢查，對大橋在加載試驗以及正常運營中的變形狀況進行監(jiān)測，分析其變形規(guī)律，科學(xué)評估橋梁的安全性能，決定建立統(tǒng)一的變形監(jiān)測控制網(wǎng)，作為水下地形測量及變形觀測的依據(jù)。本文介紹五大橋GPS平面控制網(wǎng)和二等水準網(wǎng)的布測方法及精度分析，充分體現(xiàn)了GPS和電子水準儀在橋梁控制測量中的優(yōu)勢。
　　關(guān)鍵詞平面控制；高程控制；GPS；閉合差；
　　
　　引言
　　  隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，南寧市在短短的二十年便興建了十多座跨江大橋，緩解了邕江大橋等幾座老橋的壓力，使江南和江北道路暢通無阻，方便了廣大市民的出行。為了保障道路交通安全運營，避免橋梁事故的發(fā)生，近幾年市政府及有關(guān)部門加強了對橋梁安全性能的檢查，對早期興建的五座大橋：邕江大橋、中興大橋、永和大橋、青川大橋和白沙大橋進行定期的全面體檢及安全性能評估。為此需要進行加載試驗變形監(jiān)測及恢復(fù)常規(guī)運營狀態(tài)下的定期變形觀測。由于幾座大橋原來負責(zé)變形監(jiān)測的單位多次變更，資料不完整，變形觀測控制網(wǎng)都是各自獨立布測的，坐標系統(tǒng)不統(tǒng)一，精度等級也不一致，且大部分點已不適合繼續(xù)使用。為了方便今后變形觀測及變形規(guī)律的分析研究，決定聯(lián)合五大橋建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。
　　1測區(qū)概況
　　測區(qū)位于南寧市區(qū)邕江河段，五座大橋橫跨邕江南北兩岸，從西到東分別是青川大橋、中興大橋、永和大橋、邕江大橋和白沙大橋。邕江大橋位于南寧市中心交通最繁忙地段，建成于1964年，是南寧市的第一座跨江大橋（又稱一橋），全長395m，橋?qū)?×3+18(m)為中國最早采用閉口薄壁桿件理論設(shè)計的一座懸臂式鋼筋混凝土箱型薄壁城市橋。兩端跨徑為45m的單懸臂梁，中間5孔跨度各長55m，采用23m中間掛梁的雙懸臂梁[1]。中興大橋位于邕江大橋上游約3.6km，建成于1988年，是南寧市第二座跨江大橋（故又稱二橋），大橋全長945米，為鋼筋混凝土箱形拱橋。大橋南連五一路，北接明秀路，是南北貨運主要通道，大橋的建成大大緩解了邕江大橋作為南北唯一通道的運輸壓力[1]。白沙大橋位于邕江大橋的下游約4km處的津頭與白沙村之間，于1995年2月建成通車，是南寧市邕江上的第3座大橋，也是廣西第一座斜拉索橋，其主橋為預(yù)應(yīng)力混凝土獨塔雙索面斜拉橋。大橋全長2604m，跨江主橋395m，斜拉跨度2×122.5m，橋面寬26m，基底到塔頂總建筑高度158m，主墩上的門型索塔高69m[1]。清川大橋（四橋）于1997年12月建成通車，位于南寧市區(qū)西部邕江上游，南接沙井大道和五一西路，北接西鄉(xiāng)塘大道，大橋全長920．5米，寬38．95米，機動車道雙向6車道，為鋼筋混凝土箱形拱橋[1]。永和大橋（五橋）建成于2004年，北接中華延長線，南邊五一南建路口，為鋼管混凝土拱橋，橋型采用單跨下承式變高度鋼管混凝土桁拱方案，路線全長1402米，主橋弧長跨度399米，高85米，跨徑338米，橋面寬35米[1]。五座橋都是南寧市最早的跨江大橋，特別是一橋，建成至今已有四十多年歷史，大大小小的維修已經(jīng)無數(shù)次，至今仍是南寧市南北交通的重要通道,車流、人流量大，有一定的安全隱患，應(yīng)加強變形監(jiān)測和安全檢查。本次控制范圍：東西長約12km、南北寬約0.7km的帶狀測區(qū)，控制面積約8km2。測區(qū)附近沒有國家一、二等點，聯(lián)測有一定困難。
　　
　　2平面控制網(wǎng)的布設(shè)與施測
　　2．1平面控制方法及點的布設(shè)
　　此次大橋控制網(wǎng)的布測，主要是為了測定橋梁平面位移及水下地形測繪的需要而布測的首級網(wǎng)，由于大橋分布范圍大、且位于市區(qū)內(nèi)，人流車流量大，周邊樹木和建筑物較多，地形不平坦，通視條件差，控制網(wǎng)的布測有一定難度。若布設(shè)常規(guī)的三角網(wǎng)，則通視條件限制多，與高等點聯(lián)測困難，工作量大；全站儀導(dǎo)線精度又太低；而GPS具有測程遠、點與點之間無需通視、可全天候觀測的特點，且自動化程度高、工作輕松、定位精度高等優(yōu)勢，綜合各方面情況考慮，認為布設(shè)GPS平面控制網(wǎng)是最佳選擇。
　　根據(jù)實際需要，每座大橋的南北兩岸至少布置一個點，永和橋南北岸各設(shè)一對點，共設(shè)置12個點。點離橋頭約200m，最短基線大于200m，要求點位在位移觀測中有較合適的交會角，且遠離高壓線和發(fā)射塔50m以上，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15º[2]，地基穩(wěn)固、便于安置接收機和位移觀測，還要能長期保存。點的埋設(shè)根據(jù)需要有些建立強制對中的觀測墩，直接做為工作基點，個別埋設(shè)普通地面標石，中心嵌有不銹鋼標志。GPS控制點的布置如圖1所示。
　　圖1GPS控制點分布示意圖
　　
　　2．2GPS外業(yè)觀測
　　新布置的12個控制點與三個已知點0009（A級GPS點）、0083（B級GPS點）和0730（一等三角點）共同構(gòu)成GPS觀測網(wǎng)，JZ01～JZ05為南寧市CORS基站，GPS構(gòu)網(wǎng)圖見圖2與圖3。根據(jù)橋梁變形觀測的精度要求GPS網(wǎng)按C級技術(shù)要求施測，執(zhí)行《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》相應(yīng)等級的技術(shù)規(guī)定，使用7臺TRIMBLE系列（3mm+2ppmD）靜態(tài)GPS接收機進行同步觀測，每站觀測4個時段，每時段長1小時，截止高度角為15º，有效衛(wèi)星數(shù)不少于7個，PDOP≤6[2]。

　　圖2GPS構(gòu)網(wǎng)總圖
　　
　　
　　圖3大橋GPS點局部構(gòu)網(wǎng)圖
　　
　　2．3GPS觀測數(shù)據(jù)處理與精度分析
　　 外業(yè)結(jié)束后,利用GPSurvey2.35V軟件進行基線解算，PowerADJ4.0V軟件進行網(wǎng)平差計算，將所得觀測數(shù)據(jù)與南寧CORS基準站點數(shù)據(jù)構(gòu)成GPS網(wǎng)進行聯(lián)合解算差計算，平面系統(tǒng)采用1980西安坐標系，中央子午線為東經(jīng)108°，共有基線向量數(shù)為151，閉合環(huán)149個、重復(fù)基線67組，平差時先進行WGS-84坐標下的三維無約束平差，剔除粗差和檢驗內(nèi)符合精度，結(jié)果表明環(huán)閉合差及基線最大較差全部優(yōu)于C級要求[4]。再利用三個已知點進行二維約束平差，結(jié)果表明最弱點點位中誤差為±5mm，平均點位中誤差為±4.7mm，最弱邊相對中誤差為1/204000，遠高于《建筑變形測量規(guī)范》二等監(jiān)測網(wǎng)（≤1/120000）的技術(shù)要求[3]，所有12個點均優(yōu)于C級GPS控制網(wǎng)精度，且精度均勻，完全能滿足大橋變形監(jiān)測的精度需要[5]。
　　3高程控制網(wǎng)的布測方案與實施
　　3.1水準點的布置
　　高程控制也是五座大橋統(tǒng)一進行，采用水準測量方式。根據(jù)各大橋的實地情況，分別在每座大橋的南北岸、上下游位置布設(shè)2個水準基點，點位選在距離橋頭150米左右地基穩(wěn)定、便于引測的江濱路邊,共有水準點20個，水準點的埋置符合規(guī)范要求。布點略圖見圖4。
　　3.2水準測量實施
　　20個水準點與國家一等水準點南廉1、南廉3構(gòu)成附合水準路線進行聯(lián)測，根據(jù)橋梁變形測量精度要求，高程控制網(wǎng)按照二等水準測量技術(shù)要求往返觀測，往測從一等水準點南廉1開始到白沙橋，沿江北到青川大橋，再沿江南附合到南廉3一等點，路線總長約35km，設(shè)446個站；返測從南廉3到南廉1，路線總長為33km，設(shè)426個站。水準點的觀測路線如圖4所示。使用儀器為拓普康DL-101C電子水準儀，儀器標稱精度為0.4mm，檢查校正后的i角為-3″。
　　3.3 水準測量成果及精度
　　外業(yè)觀測完成后，觀測數(shù)據(jù)的處理采用“電子水準儀數(shù)據(jù)處理及平差軟件”自動平差計算。該附合水準路線往測附合差為+0.1mm，返測附合差為+3.4mm，而二等水準允許的附合差為[3]，閉合差符合要求，每公里高差全中誤差，二等水準允許值為≤±2mm，每站高差中誤差為±0.12mm，精度均符合二等水準規(guī)范要求，可以滿足大橋沉降觀測精度要求。
　　
　　圖4大橋二等水準點布測示意圖
　　
　　
　　
　　4結(jié)語
　　 五大橋聯(lián)合建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，不僅能大大減少與高等點聯(lián)測的工作量，節(jié)省經(jīng)費開支，而且控制點的精度均勻、可靠，完全能達到《建筑變形測量規(guī)范》對平面控制網(wǎng)的精度要求。特別是平面采用GPS控制測量，在與遠距離的國家高等點聯(lián)測方面有著其他方法不可比擬的優(yōu)勢。如果是夜晚觀測，精度會更好。
　　 
　　參考文獻：
　　[1]南寧十大橋
　　[2]GPS全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范GB/T/18134-2001[S]，中華人民共和國建設(shè)部.2001
　　[3]建筑變形測量規(guī)范JGJ8-2007[S],中華人民共和國建設(shè)部.2007
　　[4]邱冬煒,楊松林,蘇浩源.大跨度橋梁GPS平面控制網(wǎng)的布測[J],測繪科學(xué),2004
　　[5]林宗云,劉宗泉,余文斌.用GPS技術(shù)建立橋梁變形監(jiān)測平面基準[J],地理空間信息,2005,3