平面控制测量优化：原则、方法和实践

建立桥梁平面控制网的目的是测定桥轴线长度和进行桥墩、台基础、墩台身及桥面系位置的放样；同时，也可用于施工过程中的变形监测。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，无须建立平面控制网，但是对于城市立交桥等工程，墩、台等位置无法直接定位，必须建立平面控制网。

6.2.1.1　传统测量方法

根据桥梁跨越的河宽及地形条件，平面控制网可布设成如图6-1所示的几种形式。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。如不可能，也应将桥轴线的两个端点纳入网内，以间接求算桥轴线长度，如图6-1（d）。

图6-1　控制网形式

对于大型和特大型的桥梁施工平面控制网，自20世纪80年代以来已广泛采用边角网或测边网的形式，并按自由网严密平差。如图6-2所示为长江某公路大桥施工平面控制网，曾在两岸轴线上都设有控制点，这是传统设计控制网的通常做法。传统的桥梁施工放样主要是依靠光学经纬仪，在桥轴线上设有控制点，便于角度放样和检测，易于发现放样错误。

图6-2　某公路大桥控制网

6.2.1.2　现代测量方法

随着测量仪器的高速发展、测量方法的改进，特别是高精度全站仪和GPS的普及，桥梁平面控制网的布设越来越灵活，网形趋于简单化。全站仪普及后，施工通常采用极坐标放样和坐标法检核，在桥轴线上设有控制点的优势已不明显，目前多采用三角测量、导线测量和GPS测量。因此，在首级控制网设计中，可以不在桥轴线上设置控制点。

无论施工平面控制网布设采用何种形式，首先控制网的精度必须满足施工放样的精度要求；其次考虑控制点应尽可能便于施工放样，且能长期稳定而不受施工的干扰。一般中小型桥梁控制点采用地面标石，大型或特大型桥梁控制点应采用配有强制对中装置的固定观测墩或金属支架。

1.布网原则

（1）平面控制网应根据地形、地貌和桥梁形状布设，小型桥梁可在原有导线网的基础上做适当加密形成桥区加密平面控制网，但应尽量形成直伸导线，以保障测量精度。特大桥、跨河桥或跨高速公路桥的平面控制网，可根据桥形和地形及施工要求布设成三角网或导线网。

（2）符合国家技术标准规定的三角点、二级以上的导线点及相应精度的GPS点，均可作为桥梁工程的首级控制。

（3）平面控制网通常采用导线测量、GPS测量和三角测量等方法测设。水平角测量采用方向观测法，距离测量宜采用电磁波测距，并应选用与控制网精度要求相应的等级。

（4）点位应设置稳定，控制点间通视良好，便于施测和长期保留。(www.xing528.com)

（5）桥区平面控制网测设后应与道路平面控制网进行联测，并绘制点位布置图，标注必要的点位数据。

2.平面控制网等级

桥梁平面控制测量可以采用三角测量、导线测量和GPS测量，桥梁平面控制测量等级应符合表6-1的规定。

表6-1　桥梁平面控制测量等级

3.平面控制网的加密

桥梁施工首级控制网，由于受图形强度条件的限制，其岸侧边长都较长。例如，当桥轴线长度在1 500 m左右时，其岸侧边长大约在1 000 m，则当交会半桥长度处的水中桥墩时，其交会边长将达到1 200 m。这对于在桥梁施工中用交会法频繁放样桥墩是十分不利的，而且桥墩愈是靠近本岸，其交会角就愈大。从误差椭圆的分析中得知，过大或过小的交会角，对桥墩位置误差的影响都较大。此外，控制网点远离放样物，受大气折光、气象干扰等因素影响也增大，将会降低放样点位的精度。因此，必须在首级控制网下进行加密，这时通常是在堤岸边上合适的位置上布设几个附点作为加密点，加密点除考虑其与首级网点及放样桥墩通视外，更应注意其点位的稳定可靠及精度。结合施工情况和现场条件，可以分别采用如下3种加密方法：

（1）由3个首级网点以3个方向前方交会，或由2个首级网点以2个方向进行边角交会的形式加密。

（2）在有高精度全站仪的条件下，可采用导线法，以首级网两端点为已知点，构成附合导线的网形。

（3）在技术力量许可的情况下，也可将加密点纳入首级网中，构成新的施工控制网，这对于提高加密点的精度行之有效。

加密点是施工放样使用最频繁的控制点，且多设在施工场地范围内或附近，受施工干扰、临时建筑或施工机械影响极易造成不通视或被破坏而失去效用，在整个施工期间，常常要多次加密或补点，以满足施工的需要。

4.平面控制网的复测

桥梁施工工期一般都较长，限于桥址地区的条件，随着时间的变化，点位有可能发生变化；此外，桥墩钻孔桩施工、降水等也会引起控制点下沉和位移。因此，在施工期间，无论是首级网点还是加密点，必须进行定期复测，以确定控制点的变化情况和稳定状态，这也是确保工程质量的重要工作。控制网的复测周期可以采取定期进行的办法，如每半年进行一次；也可根据工程施工进度、工期，并结合桥墩中心检测要求情况确定。一般在下部结构施工期间，要对首级控制网及加密点至少进行以下两次复测：第一次复测宜在桥墩基础施工期间进行，以便据以精密放样或测定其墩台的承台中心位置；第二次复测宜在墩、台身施工期间进行，并宜在主要墩、台顶帽竣工前完成，以便为墩、台顶帽位置的精密测定提供依据。复测应采用不低于原测精度的要求进行。由于加密点是施工控制的常用点，在复测时通常将加密点纳入首级控制网中观测，整体平差，以提高加密点的精度。

5.放样的复核

目前主要采用极坐标法进行放样，应有检核措施，以免产生较大的误差。在施工放样中，除后视一个已知方向之外，应加测另一个已知方向（或称双后视法），以观察该测站上原有的已知角值与所测角值有无超出观测误差范围的变化。这样可以有效避免在后视点距离较长或较近时，发生观测错误的影响。