允河特大橋高墩測量聯合控制

楊利明

1 工程概況

允河特大橋位于聞喜—濟源高速公路聞喜東鎮—垣曲蒲掌段K67+712.1處,橋位地形極為開闊,河床平緩、河谷寬闊,主河槽寬約300 m,槽內以卵石為主,有常流水,河槽內分布多股細流蜿蜒并行;橋位處河溝坡度約2%。允河特大橋跨越允河陽店線和譚家村兩條鄉村公路,橋梁全長 2 166 m,前右角90°,上部結構采用54 m×40 m先簡支后連續預應力混凝土T梁,下部結構采用鋼筋混凝土矩形墩和空心薄壁墩,柱式臺、鉆孔灌注樁基礎,最高墩高51.54 m。全橋平面位于直圓平曲線段上,R=3 500 m(右)。

2 方案選擇

橋梁下部高型墩臺身施工多采用液壓滑模、機械翻模兩種施工工藝,施工平臺四周裝有支撐托架,托架周邊裝有安全網,上下左右通視有難度,再加上施工進度的要求,各種施工條件的復雜性,使用常規的經緯儀支距法進行高墩測量已經不適用,采用全站儀或垂準儀單一進行控制又有一定的局限性。鑒于此種情況決定采用快速激光垂準儀和全站儀各單獨測量與相互取長補短綜合型測量等幾種方法對墩身平面位置和墩身垂直度進行現場控制,效果更好。

3 測量方法

3.1 檢驗評定標準

高墩平面位置±10 mm,垂直度不大于0.3%且不超過20mm,實際已完工的高墩實體全部滿足設計及規范要求。

3.2 采用激光垂準儀對在建高墩垂直度的測量控制

1)激光垂準儀介紹。蘇州一光有限公司生產的JC100型激光垂準儀,是一種專用的鉛直定位儀器。適用于高層建筑物等的鉛直定位測量。其基本構造主要由半導體激光器、精密豎軸、發射望遠鏡、水準器、基座、激光電源及激光靶等部分組成。

2)垂直度計算依據。理論正確角度相對于基準面90°產生的公差百分比,也稱為垂直度公差。

垂直度P=ΔL/H×100。

其中,ΔL為水平距離差值,m;H為墩身丈量高度,m。

3)具體方法。a.在承臺頂上安置激光鉛垂儀,利用激光器底端(全反射棱鏡端)所發射的激光束進行對中,通過調節基座整平螺旋,使管水準器氣泡嚴格居中。b.在上部施工預留孔處,放置接收靶。c.接通激光電源,啟動激光器發射鉛直激光束,使激光束會聚成紅色耀目光斑,投射到接收靶上。d.移動接收靶,使靶心與紅色光斑重合,固定接收靶,此時靶心位置即為軸線在上部的投測點。e.用水準儀抄平計算出墩身現時高度,確定H值。f.在施工(無論滑模或翻模)中,可在豎直面位置設置儀器(一般距離豎直面10 cm～50 cm之間),激光鉛垂儀固定安置在軸線位置處并整平。進行投點時,在上部平臺安置接收靶,儀器操作員打開激光電源,使激光束向上射出,直至接收靶上得到明顯的接收光斑。在下部、上部用尺丈量激光點到豎直面的距離。根據上下激光點測量的距離差就可直接測出墩身施工中豎直面的偏差值,以提供施工人員調整施工模板位置,如圖1所示。g.墩身垂直度的結果計算:

墩身垂直度P=ΔL/H×100=(L1-L2)/H×100。

3.3 利用全站儀對墩身平面位置的測量控制

1)準備工作。對原有導線控制網進行復測,合格后,按需要在視線開闊地對導線網進行加密,設置成永久導線控制點供測量使用,對全站儀及所配套的大小棱鏡進行標定校核。

2)使用儀器簡介。南京久測測繪技術集團生產的徠卡TC802全站儀,儀器參數:測程3 500 m,測距精度 2 mm,測角精度2″,放大倍率 30倍,具有目前世界上測距速度最快的特點,標準模式測距時間小于1 s,跟蹤測距模式小于0.3 s,雙光源同軸測距系統,紅外和激光測距模式輕松切換。激光無棱鏡測距測程大于170 m,單棱鏡最大測程可大于10 000 m,通過LGO,用戶可自定義數據下載格式,實現與計算機軟件的無縫數據交換,儀器可以通過RS232電纜、USB接口電纜或藍牙設備與計算機實現數據通信。

3)具體方法。等截面矩形墩及變截面墩的測量控制:a.在準備放樣的墩周圍,找一個放樣面和后視點全視線好的導線控制點把全站儀架好,儀器整平開始后視,注意后視導線點上要用三角架形后視鏡,后視工作必須非常認真進行,后視工作完成后,常規即可開始墩身放樣,但在這里還有一個重要環節,就是考慮了測量人員的安全性和測量的可行性,必須更換小棱鏡同時注意棱鏡系數的轉換,需要測量高程的還需調整前視棱鏡高度。注:小棱鏡小巧便于攜帶和操作。b.上述工作完成后開始在現場進行內業計算,計算的方法很多,但本人推薦從曲線要素表開始計算,即走大線原則,將來整個橋梁整體性好,最終目的算出墩身頂面的四角設計大地坐標,如圖2所示的a,b,c,d四點待用。c.待測量人員到達需測量面時開始放樣,測量員一手抓住鋼筋另一手拿小棱鏡立于已經支好的墩模,如圖2所示的a,b,c,d四角進行測量校核,認真比對實測坐標和設計坐標的差值,利用大地坐標的方向特點對模板進行調整直到合格,依照已有施工經驗X坐標和Y坐標差值均在2 mm內即可,對于混凝土實體平面位置的檢測與上同理(采用翻模施工的應每板校核一次,采用滑模澆筑的應至少2 m校核一次),工作一直到墩身施工結束。

3.4 兩種儀器相互補充型測量控制

利用全站儀對墩身平面位置控制和利用激光垂準儀對墩身垂直度控制具有關聯性和互補性,如:當激光垂準儀進行墩身垂直度因不定原因上下視線受阻時,垂直度的控制可改為由測量人員拿小棱鏡對墩身進行a,b,c,d四角校核,通過實測坐標和設計坐標的對比控制從而達到垂直度控制目的。當氣候條件差或因其他原因,利用全站儀對墩身平面位置測量控制有困難時,可利用垂準儀不受氣候條件,光線條件影響的特點,在墩身下方承臺上繞著墩身四邊架設四次儀器并通過簡單計算從需要施工的高度反算出各邊應有的尺寸,從而達到墩身平面位置的放樣目的。當假定全站儀或垂準儀其一因不明原因出現了儀器系統誤差(測量人員不易察覺)給施工控制埋下潛在危險時,利用全站儀和垂準儀的配合并定期利用實體對兩種儀器進行相互校核完全可以解決因儀器誤差造成的測量事故發生。

4 施工體會和建議

1)利用全站儀和垂準儀進行的測量工作是專業性很強的一項工作,各項目部應給予高度重視,配備專業的、有責任心和一定施工經驗的測量人員,在工作中積極配合測量人員并提供各種測量條件,確保墩臺身的順利放樣。

2)由于測量工作的特殊性,在測量工作中建議:測量時間應選擇上午早出早歸,下午晚出晚歸,避開諸多測量不利因素,測量人員應具備手勤、眼勤、腿勤不怕困難勇于攀登的精神,測量工作應遵循多看、多算、多想、多比對的原則。

3)全站儀和垂準儀都是價格昂貴儀器,敏感度極高,建議儀器的保管、使用應由專門的測量人員進行并不宜頻繁更換人員,愛惜儀器,妥善保管,輕拿輕放,避免摔打、碰撞,減少儀器誤差。

5 結語

任何大橋高墩的平面位置和垂直度測量控制都是擺在施工單位、監理單位、業主面前的難題,經過對允河特大橋高墩的實體控制,已完工的墩臺經上級測量部門檢查全部滿足設計和規范要求。此后該測量方法經總監辦推廣到了其他標段也很成功,所以高墩施工控制我極力推薦垂準儀和全站儀(配小棱鏡)相互配合取長補短進行綜合控制的辦法最適用,會給高型墩臺施工帶來方便并會避免重大的測量事故發生。

[1]GTG F80,1-2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[2]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[3]鐘孝順,聶 讓.測量學[M].北京:人民交通出版社,2007.