夏则爱
【摘要】快速化道路改造工程通过在既有道路上进行快速化改造成高架桥，全长44.4km，呈环形布置，工程体量大、线路长，精度要求高。通过建立首级施工控制网的实例，探讨特大型高架桥梁施工控制网的建立方法，为提高控制网精度采用的对策，以及常规观测数据及GPS数据的联合处理。主要介绍了施工控制网技术方案的设计、实施及数据处理过程。通过详细的方案设计及合理的实施手段，所建施工控制网达到了项目的精度要求。 【关键词】快速化道路改造工程施工控制网数据处理精度
1. 工程概况
快速化道路改造工程在既有道路进行快速化改造，成为高架桥形式，全长44.4km，呈环形布置，共设4座互通立交，14处菱形匝道，5座新建大桥，主线采用高架桥、地面道路等多种形式。
建立施工测量控制网，是为高架桥梁施工、地面辅道施工及大桥变形监测提供可靠的控制测量基础资料，为高架桥梁的顺利贯通提供有力保证。因此，控制网的布设方案及精度是关键。
2. 技术方案的设计
快速化道路改造工程施工控制网包括平面控制网和高程控制网，平面控制网采用二级布网形式。其中，首级平面控制网采用四等GPS网布置，并要求达到以下技术指标：控制网的测量中误差m≤控制网的基线精度σσ，重复基线的长度较差△d≤2√2σ，基线向量的改正数均满足小于3倍基线长度中误差，约束点间的边长相对中误差≤l／100 000，控制网最弱边边长相对中误差≤1／40 000；二级平面控制网采用一级导线布置，导线全长相对闭合差≤1／15 000。 高程控制网按二等水准要求严格实施，每公里水准测量的偶然中误差≤1 mm，每公里水准测量的全中误差≤2 mm。
2.1 平面控制网的设计
首级平面控制网采用四等GPS网布置，沿线共计布设48个点，由本次新布设的36个控制点和业主方提供的《道路控制点成果报告》中的12个控制点共同组成。其中，本次新增的控制点布设在中环线内、外侧300～500 m 的坚实地面或者桥台处，每处布设一对相距约500 m且通视的控制点，每对控制点之间的距离约2 km；原有的12个控制点沿中环线均匀分布，其中3个控制点G18、H40、 J01作为首级GPS控制网的起算控制点。所选点位条件均满足地质条件良好，便于保存，既能满足GPS观测的需要，同时又能满足常规测量、施工放样及变形监测的需求。为首级GPS控制网的起算控制点。所选点位条件均满足地质条件良好，便于保存，既能满足GPS观测的需要，同时又能满足常规
测量、施工放样及变形监测的需求。
GPS控制网观测完成后，在每2对首级GPS控制点之间沿施工线路每350 m 左右布设一级导线点，组成附合线路；一级导线点基本沿道路中线或边线布设，部分一级导线点布设在沿线的建筑物顶部；最后对观测数据进行平差，得出平面控制网的点位数据。
2.2 高程控制网的设计
高程控制点按二等水准测量精度要求进行设计，其中包括2部分：原业主方提供的四等高程控制点中的一部分和新增的高程控制点。新增的高程控制点基本布设在施工区域外侧200 m左右的坚实地面上或者桥台的位置，高程控制点间距约700 m，部分高程控制点和首级GPS控制点重合。
3. 技术方案的实施
3.1 坐标系统
本工程根据业主方提供的《道路控制点成果报告》为起算数据，采用昆山城市坐标系统，高程系统采用1985国家高程基准。
3.2 观测点的埋设
为确保平面及高程控制网的可靠性，方便控制网的应用及复测等，本次新增的GPS控制点布设在中环线内、外侧300～500 m的坚实地面或者桥台处；一级导线点基本沿道路中线或边线布设，部分一级导线点布设在沿线的建筑物顶部；新增的高程控制点基本布设在施工区域外侧200 m 左右的坚实地面上或者桥台的位置；所有控制点均采用长5 cm、φ1 cm的不锈钢钉作为标志，并用钻孔机钻孔埋设于稳定地基上。
3.3 GPS观测
首级GPS控制网由本次新布设的36个控制点和业主方提供的《道路控制点成果报告》中的12个控制点共同组成，并从12个控制点中选择其中3个较稳定的控制点作为联测点，外业观测按照《工程测量规范》(GB 50026—2007)中的四等GPS控制网的技术要求进行观测。
采用4台美国Ashtech Locus单频静态GPS接收机，4台美国Trimble R8双频静态GPS接收机和1台美国Trimble 5800双频静态GPS接收机进行了9站同
步观测；另由4台美国 Ashtech Locus 单频静态GPS 接收机单独进行了3站同步观测，构成如图1所示的GPS 网图。观测时的基本技术条件为：有效观测时段为1 h ，卫星高度角≥15o ，有效观测卫星数≥6颗，数据采样间隔为10 s ，均满足四等GPS 控制网测量的外业技术要求。
图1 首级GPS 控制网
3.4 导线观测
一级加密导线是以二维约束平差后的GPS 控制点坐标作为起算数据组成附合导线网；测量时使用Leica TCA2003全站仪按一级导线技术要求施测(表1)，观测时的主要技术要求为：测角左右角各一测回，测距往返各一测回。
表1 一级导线测量主要技术要求 等级 导线长度
/km 平均边长/m 测距中误差/mm 测角中误差/”测回数/回方位角闭合差/” 导线全长相对闭合差
一级 ≤4 ≤ ≤500 ≤±5 2 ≤±10√n ≤1/15000
注：表中n 为测站数
3.5 水准观测
本次的高程控制网选取《道路控制点成果报告》中20个较稳定的高程控制点和新布设的67个高程控制点共同组成本工程的高程控制网。高程控制测量使用LeicaDNA03及Trimble Dini03电子水准仪及其配
套条形码尺，按照二等水准测量技术要求进行往返观测。二等水准测量主要技术指标如表2、表3、表4。
表2 测站视线长度、前后视距差、视线高度要求
等级 视线长度前后视距差
数字
任一测站上前后
视距差累积（数字）
视线高度
（数字）
重复测
8gggg量次数窄边框显示器
二等 ≤50m ≤1.5m ≤6.0m ≤2.8m 且≥0.55m ≥2
表3 测站观测限差要求
等级 上下丝读数平均值与中
丝读数的差小球归位
基辅分划读数
的差
基辅分划所测高
差的差
电脑针织机检测间歇点高
差的差
二等 3.0mm 0.4mm 0.6mm 1.0mm 表4 往返测高差不符值、环闭合差和检测高差的限差要求
注：① K - 测区、区段或路线长度，km；② L- 附合路线长度，km；③ F- 环线长
度，km；④ R- 检测测段长度，km。
测量时主要技术要求：每次测量前检查仪器i角，i角小于10″；分段往返
燃烧炉
测量，每段闭合差控制在(L为往返段线路长度，单位km)；前后视距较差小于1m、前后视距离较差累计小于3m；视线离地面高度大于0.5m。均满足《工程测量规范》GB 50026-2007二等水准测量技术要求。
4. 数据处理
4.1 GPS数据解算
4.1.1起算数据
根据甲方提供的《道路控制点成果报告》，选出其中部分较稳定的3个平面控制点H40、J01、G18作为平面控制测量的起算点。
4.1.2数据解算
导丝男士首先采用Leica Geo Office软件进行基线解算。基线解算后，再进行同步环、异步环闭合差，重复基线限差的检查。
规范要求的四等GPS控制网的基线精度为
=
σ=22.4mm
式中，σ——基线长度中误差(mm)；
A——固定比例误差(mm)；
B——比例误差系数(mm/km)；
d——平均边长(km)。
本次GPS控制网的测量中误差为
式中，m——控制网的测量中误差(mm)；
N——控制网中最简异步环个数；
n——异步环的边数；
W——异步环换线全长闭合差。
可知m＜σ，控制网的测量中误差满足规范要求；再进行重复基线长度检查，规范规定的重复基线的长度较差表示为△d，且△d应满足△d≤2√2·σ=63．5 mm；以上各项满足规范要求后进行网平差，进行网平差时，首先在WGS一84参考椭球下进行三维无约束平差，然后在昆山城市坐标系下进行二维约束平差。最后解算得出控制网最弱边边长相对中误差为1/86 956≤1/40 000，即满足规范要求。
4.2 平面控制网平差
角度闭合差，导线全长相对闭合差，经南方平差易2005平差后的最弱点点位中误差为1／22 850≤1／15 000均满足一级导线的技术要求；各附合导线精度统计如下：
平面控制网等级：城市一级，角度验前单位权中误差：5.00”；已知坐标点个数：48；未知坐标点个数：136；未知边数：165；最大点位误差［G13-1］=0.021 0m；最小点位误差［Z41］=0.0051m；平均点位误差=0.0106 m；最大点间误差=0．018 8m；最大边长比例误差22850，平面网验后单位权中误差=3.47”。总边长：57067．585m，平均边长：345.864 m；最小边长：84．620 m，最大边长：721．188 m。
4.3 水准网平差
高程控制网的外业电子手簿经检查，每段往返闭合差限差均满足规范要求。内业平差采用南方平差易2005平差软件按照严密平差方式进行平差。
高程控制网概况：已知高程点个数为20个，未知高程点个数为67个；最大高程中误差为2.10 mm，最小高程中误差为0.11mm；平均高程中误差为1.28 mm，每公里偶然中误差为0.55mm；每公里高差中误差为1.99 mm，规范允许每公里高差中误差为2 mm；线路总长度为64.373 km，平均点间距为723 m。
5. 结语
快速化道路改造工程体量大、线路长，精度要求高，针对该项目特点，通过
豫公网安备41160202000603
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