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厦门海沧大桥二等跨海水准测量的实施厦门海沧大桥二等跨海水准测量是为保障大桥建设与运营期间高程控制精度而实施的重要测绘工作。该测量跨越厦门西海域，连接厦门岛与海沧区，测线长度约6公里，属于长距离跨海精密水准测量。由于受海水潮汐、温度变化、大气折光及桥梁结构变形等多种因素影响，测量难度较大。为确保达到国家二等水准测量精度要求，项目采用高精度电子水准仪（如LeicaDNA03）配合因瓦条码水准尺，并严格按照《国家一、二等水准测量规范》执行观测程序。
测量作业选择在气象条件稳定、潮位变化平缓的时段进行，采取往返观测方式，减少系统误差。同时，通过设置临时验潮站实时监测水位变化，对跨海段高差进行潮位改正。两岸转点稳固可靠，部分设于基岩标石上，以增强成果稳定性。数据处理中还考虑了地球曲率、大气折射及桥梁挠度等因素的影响。最终成果经平差计算与质量检验，满足二等水准限差要求，为海沧大桥的施工放样、变形监测及后期维护提供了可靠的高程基准，对类似跨海工程具有重要参考价值。
厦门海沧大桥二等跨海水准测量的实施
厦门海沧大桥工程连接厦门本岛和海沧经济开发区，全长 5 926.527 m ，其中桥梁长度为 3 681.400 m ，主桥为 230+648+230 的三跨连续悬浮体系悬索桥，目前为全国首座。 该工程已列为全国十大重点工程之一。 海沧大桥主桥将跨越 800 m 的东渡港海域，为确保工程的顺利进行和精品工程，建桥指挥部委托西南交通大学在全桥范围内建立了二等水准高程控制网，其中跨海水准测量的精度如何，是整个水准网能否满足工程设计要求的关键。 笔者作为大桥的测量监理工程师有幸参与了这项工作，下面就跨海的水准测量实施情况作一个介绍。
1 跨海地点的选定及其布设
由于跨海水准测量的视线长度长，且前、后视距相差很大，使水准标尺读数的精度大大降低， i 角、垂直折光差以及地球弯曲差的影响也将急剧增大，尤其水面上空气层及其变化情况与陆地上的不同，就使得折光影响更为复杂 . 为保证精度要求，跨海地点的选择及其布设应尽可能地减弱上述各种误差的影响 . 因此，跨海地点及其布设的选择应遵循下列原则： 1. 跨海地点应尽量选择在水域的最狭窄处 . 为减弱折光差的影响，要求两岸地形尽量相似，高差要小，视线离开水面有足够高度，一般不小于 2 ～ 3 m ，还应避免视线从草丛、干丘和沙滩的上方通过。
2. 在跨海两岸测站点和立尺点应构成对称的图形，如图 1 所示之平行四边形、等腰梯形和 “Z” 形 . 图中， I 为仪器站， b 为标尺点，要求 S1=S2,d1=d2. 最好用两台仪器在两岸同时对向观测 . 这样布设和观测的目的在于使上述各种误差对两岸观测结果的影响大小接近，符号相反，以便在两岸观测结果的平均值中得到较好地消除 .
3. 跨海水准测量的时间较长，仪器架设应稳定地安置在脚桩上，标尺点须设置牢固的木桩并钉上圆帽钉 . 根据上述原则，厦门海沧大桥跨海水准测量的地点选择在桥址北面 100 m 处水域较窄的东渡码头至火烧屿北侧，水域宽约 700 m . 两岸地势相近，且无沙滩和丛草 . 跨海点布设成平行四边形，采用的精密水准仪分别为 N3 和 NA2+GP3 ，水准尺为瑞士徕卡厂生产的铟瓦精密水准尺，所用仪器及附件均经过计量部门检测为合格产品，测量方法为光学测微法 .
2 跨海水准测量方案的设计
跨越江海的水准测量方法主要有水准仪倾斜螺旋法和光学测微法，经纬仪倾角法和液体静力水准测量等 . 这几种方法在基本原理、观测、读数、记录和计算方法及特制觇牌的构造方面均不一样；在精度、外业组织实施和生产效率方面也有所差异 . 统计资料表明：水准仪倾斜螺旋法和经纬仪倾角法适用于各种精度等级、各种跨河长度的水准测量，但其特制觇牌制作精度要求高且觇牌笨重，作业过程繁琐、外业工作量繁重、生产效率低 . 经纬仪倾角法不仅需 2 台 J1 经纬仪还需配备精密量取仪高和觇标高的量长工具，这些仪器施工现场均不具备 . 光学测微法适用于各种精度等级跨河水准测量，外业过程相对简单明了，觇牌制作简单 ( 可在现场根据跨河长度随时制作 ) ，且体积小 (15 cm×20 cm) ，每一测回观测时间短，缺点是当视线长度大于 500 m 时，照准和读数的精度受到限制，规范中规定只适用于 500 m 以下的跨河水准测量 . 液体静力水准测量虽然能保证以最高精度传递高程，但仪器笨重，适用于短距离跨河水准测量 . 通过上述几种跨河水准测量方法的综合比较，从经济性目标考虑和对普通测量队易于实现来说，光学测微法是首选方案 . 但海沧大桥的水域宽近 700 m ，大于此种方法规范允许的最大跨河长度，故从规范上说是不能使用光学测微法 . 针对光学测微法的特点，我们提出改进觇牌结构和读数方法，以期提高光学测微法照准和读数的精度，即：改良的光学测微法 . 这一方法在虎门大桥 ( 跨越一公里多的珠江水域 ) 施工中已经成功使用，取得了很好的效果 . 为使光学测微法适用于视距大于 500 m 的跨河水准测量，只需提高长视线光学测微法的照准和读数精度，就能提高测量精度，从而满足规范的要求 . 根据虎门大桥的经验，我们具体的改良措施如下： 1. 改变觇牌上标志线的宽度 觇牌上矩形标志线的宽度一般取 S/25000(S 为跨河距离，单位为 m) ，为使远距离觇牌上标志线目标清晰，易于被锲形丝夹准，提高照准精度，决定加宽标志线宽度，使其为 S/15000. 海沧大桥实施跨海测量的海域宽近 700 m ，标志线的宽度取为 50 mm . 实践证明，这样选择标志线易于夹准，便于观测 . 2. 增加观测组数和测回数 规范规定当跨河长度为 500 ～ 1000 m 时，二等水准测量应进行 5 个双测回，每半测回观测远尺读数 3 组，每组读数 5 次，每组间移动觇牌重新对准水准尺分划数 . 为提高远尺读数的精度和觇牌对准的精度，适当增加观测的组数，实际作业中往返各测了 7 个双测回，即往返测量了 14 个测回，每测回远尺观测 6 组，近尺读数 2 次，远尺每组读 5 个数，组与组之间要重新安置觇牌 . 符合要求后，取均值作为最终的结果 . 3. 其它措施 1) 跨海测量使用的两台水准仪的 i 角误差必须检校在 ±3 s 以下 . 2) 观测时必须打伞，以避免阳光直射仪器 . 3) 提高观测近尺和远尺的熟练程度，尽量缩短观测时间 . 4) 观测时间尽可能选择在空气清晰、能见度良好、气流稳定的时段 . 如每天日出前后至中午前后这段时间内 . 5) 固定司镜人员 .
3 跨海水准测量的外业观测与数据处理
【汇编】公路工程安全技术交底资料大全 (88页)3.1 外业观测及限差要求
2) 高差中数的中误差由下式计算：
表 1 厦门海沧大桥施工高程控制网二等跨河水准测量高差计算表
通过这次跨海水准测量的实施，为长大桥梁施工的高程控制提供了实例 . 在整个测量过程中，参加人员严格按照有关 “ 规范 ” 要求进行工作，作业资料和内业数据处理成果进行 100% 的两级检查，确保成果的可靠，为海沧大桥的施工质量控制和如期竣工打下良好的基础 .