高速铁路桥梁施工测量中误差分析及控制方法

引言

高速铁路桥梁建设由于其自身结构特点，如较大的跨度、较高的墩身以及严格的线形控制要求，施工测量精度标准显著高于普通铁路工程。在实际工程建设过程中，测量误差若未得到有效控制，可能会引发一系列工程问题，例如梁体对接时的位置偏差、支座安装的精度误差等。在全球范围内，水平定位误差也是各大铁路桥梁工程中常见的问题，从美国加州的高速铁路到法国的塔恩河谷桥，均有类似问题的报告。由此可见，系统地分析测量误差产生的原因，并针对性地采取科学合理的控制措施，对于保障高铁桥梁工程施工质量具有重要意义。

1 高速铁路桥梁施工测量的误差来源分析

1.1 仪器设备误差

在实际工程中，测量仪器的精度和校准状态对测量结果影响较为明显。全站仪的轴系误差（如视准轴误差、横轴误差）在长距离测量工况下，其影响可能逐步显现。相关研究表明，若缺乏定期校准维护，每 100m 测量距离可能产生 2～3mm 的测量偏差。水准仪的i 角误差也会对高程测量结果带来一定影响，当i 角达到 20^′′ ″时， 100m 测量距离对应的高差误差可达 10mm_⨀ 。

在桥梁墩顶等复杂作业环境中，GPS 接收机受信号多路径效应的干扰较为突出。由于卫星信号经钢结构多次反射，平面定位结果可能产生 5～10mm 的误差。此外，测量附件的参数设置（如棱镜常数）及设备自身误差（如水准尺零点差），也可能导致测量数据出现系统性偏差。

1.2 环境因素干扰

气象条件、地形与电磁环境对测量精度存在一定影响，在实际工程中可观察到误差变化情况。

气象条件对测量精度的影响呈现出动态特性。温度波动可能致使全站仪轴线发生伸缩变化，据相关研究，当气温变化 10℃时， 30m 钢卷尺的长度误差或达 2mm 。大气折光现象容易造成视线出现弯曲，在烈日照射或风力较强的天气状况下，1km 距离的水平角测量偏差可能会超出 5^′′ ″。

地形条件与电磁环境因素，也可能对测量工作产生干扰。在山区开展桥梁施工测量时，旁折光效应可能使跨谷水准测量产生累计误差；处于高压输电线附近的电磁场环境，存在导致 GPS 信号失锁或全站仪测距出现偏差的可能性。在某高铁跨河特大桥的施工测量过程中，受水面大气折光影响，跨河水准测量往返较差曾出现 12mm 的情况，该数值超过了规范要求的限值。

1.3 人员操作偏差

测量人员的专业素养与操作规范程度，对测量成果的准确性有着不容忽视的影响。以全站仪操作环节为例，望远镜十字丝若未能与棱镜中心实现精准重合，实测数据或会出现 1～2mm 量级的偏差。在水准测量作业中，当水准尺倾斜角度达到3°时，2m 长水准尺的观测读数误差或可达到 1mm_⨀ 。

测量数据在记录与传递过程中，同样面临着产生误差的潜在风险。无论是人工读数时对毫米级数值的判断差异，还是电子记录设备偶尔出现的传输异常，都可能致使测量数据与实际情况存在一定偏差。某梁场曾发生过因测量数据记录错误，导致支座安装高程出现偏差的情况，当时墩身高程读数 25.345m 被误记为 25.355m，最终造成 10mm 的安装误差。

2 高速铁路桥梁施工测量误差的控制方法

2.1 仪器设备的精度控制

2.1.1 高精度设备选型与校准

在高铁测量仪器的选用方面，宜优先考虑符合测量精度要求的设备。例如，全站仪的标称精度建议不低于 2^′′ /2mm+2ppm ，水准仪可选用 DS05 级（即每公里往返高差中误差控制在 ⩽0.5mm 范围内），GPS 接收机推荐采用支持 RTK厘米级定位功能的设备。

仪器校准制度的建立不容忽视。全站仪可每季度进行一次轴系误差校正，水准仪每月开展 i 角检校工作，GPS 设备则可每年送至专业机构进行标定。实践中，部分高铁项目部通过规范的仪器强制检定流程，在设备系统误差控制方面取得了显著成效，误差降低幅度较为可观。

2.1.2 测量附件的质量管控

为保障测量准确性，棱镜可选用具备常数补偿功能的产品，并注意确保其棱镜常数设置与仪器相适配。水准尺材质建议采用因瓦合金，日常使用中需定期检查尺身弯曲度与零点差，发现不符合标准的应及时予以更换。在测量工作开展前，应对三脚架、对中杆等辅助设备进行稳定性检查，减少因设备松动可能导致的测量偏差。

2.2 环境干扰的应对措施

2.2.1 气象条件的适应性控制

测量时段的科学选择有助于提升精度：平面控制测量可优先考虑日出后 1小时至日落前 1 小时开展，该时段大气折光相对稳定；高程测量则可尝试在阴天或夜间进行，从而降低温度梯度带来的潜在影响。

气象参数的修正工作也不容忽视。全站仪测量时，可将实时获取的气温、气压数据纳入计算，以此实现大气折光的动态改正；跨河水准测量方面，往返观测取平均值的方法，能够在一定程度上减弱水面折光效应。实践显示，某跨江大桥在采取上述气象修正措施后，跨河测量误差得到了有效控制，达到 3mm

以内的精度水平。

2.2.2 复杂环境的测量优化

面对复杂环境，可灵活选择测量技术。例如，在高压线周边，全站仪测量或可作为替代 GPS 测量的有效方案，以规避电磁干扰带来的不确定性；在地形复杂的山区，分阶段布设多期控制网，或有助于减少地形因素导致的系统误差累积。对于墩顶等易产生强反射的区域，使用扼流圈天线或适当延长观测时长，或能减少GPS 多路径效应的影响，提升测量数据的可靠性。

2.3 人员操作的规范化管理

2.3.1 专业技能培训与考核

构建测量人员资质管理体系，结合高铁测量技术规范要求，定期组织专项培训课程，着重强化精密放样、数据处理等核心技能的学习与实践。实践表明，某集团采用“理论与实践相结合”的考核模式，有效提升了测量人员的专业水平，在实际操作中测量误差显著降低约 40% 。

推行标准化测量作业指导规范，对全站仪照准、水准尺扶正等关键操作环节进行细致说明。例如，明确水准测量时扶尺角度偏差宜控制在0.5°以内，全站仪瞄准过程建议采用“三丝法”进行复核，以此确保测量操作的规范性和准确性。

2.3.2 测量流程的双人复核制

建立“测量－复核－审核”三级质量管控机制，在测量作业过程中，同一测站安排两名测量人员分别进行观测，若出现数据偏差，则重新开展测量工作；在内业计算阶段，通过两人独立核算的方式，进一步保障计算结果的一致性和可靠性。实际应用显示，某梁场借助双人复核机制，成功将人为读数误差有效控制在 1mm 以内。

结束语

在高速铁路桥梁施工测量误差控制过程中，若能综合考虑仪器、环境、人员、技术等多个层面的因素，或许能取得较好的效果。选用高精度设备并进行定期校准，对环境干扰进行动态修正，规范操作流程，同时借助控制网优化、自动化放样等技术手段，测量误差有望控制在毫米级水平。伴随智能建造技术的不断演进，无人机测绘、三维激光扫描等新技术具备进一步提升测量精度与效率的潜力。未来，倘若加强测量数据与BIM、物联网的融合应用，构建“实时监测－动态预警－自动调整”的闭环控制体系，或将为高铁桥梁施工质量提供更为坚实的技术支撑。

参考文献

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