節段預制箱梁懸掛拼裝施工測量控制方法

李志++千海燕++彭文彬

摘要： 節段預制箱梁施工目前在國內應用越來越廣泛，施工工藝日漸成熟，本文對短線匹配法節段預制箱梁懸掛拼裝測量方法進行了介紹，重點說明了首節段箱梁定位測量方法。

Abstract： The construction of segmental precast box girder is widely used in China， and the construction technology is becoming more and more mature. This paper introduces the method of measuring the hanging and assembling of segmental precast box girder with short line matching method and focuses on the positioning method of the first section box beam.

關鍵詞： 節段預制箱梁；懸掛拼裝；測量

Key words： segmental precast box girder；hang assembly；measure

中圖分類號：U445.46 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0133-03

0 引言

節段預制拼裝法（短線匹配法）一般分為節段預制和懸掛拼裝兩個階段，該方法是指將混凝土預應力箱梁劃分為若干個短節段，在進行空間坐標系轉換后，依次在設置好的預制臺座上固定的定型模板內澆筑完成。在箱梁架設安裝時，利用架橋機將每跨節段全部懸掛，通過逐塊進行節段箱梁膠拼、張拉體內預應力等工序，完成架設施工全過程，達到短線法快速施工的目的并通過測量精確控制確保成橋線形符合設計要求。

1 工程概況

桃花峪黃河大橋位于鄭州和焦作市境內，是河南省規劃的武陟至西峽高速跨越黃河的一座特大橋。該橋北側大堤內引橋上部結構采用短線法預制拼裝架設工藝施工，橋跨徑布置由北往南依次為3×（6×50）+4×（50+4×51+50）m，雙幅橋共7聯42孔梁，單跨設13～14個節段，每聯設6跨。橋梁總長為2116m，共分為1120個箱梁預制節段。主梁采用單箱單室截面，在箱梁底板水平設置，橋梁橫坡采用箱梁斜置形成。箱梁為梁高3m的等高度梁。

按照設計的施工順序，本橋以每一跨為架設單位，通過架橋機臨時吊桿將全跨節段全部懸掛，精確定位首節段后，逐塊進行膠拼，施工過程中全程對節段箱梁頂面監測點進行觀測，及時糾偏，直至整跨膠拼完成，并張拉箱梁體內預應力，落梁于臨時支座上，完成第一次體系轉換。待完成一聯簡支箱梁拼裝后，澆筑墩頂濕接縫，張拉其余預應力和體外束，拆除臨時支座，將主梁支撐在永久支座上，從而實現第二次體系轉換，完成施工。

短線法節段預制拼裝施工在河南省尚屬首次應用，無同類項目施工經驗可借鑒的同時也讓此項目備受關注，施工質量控制要求更高。

2 節段拼裝測量概述

在進行箱梁節段拼裝時，需要依據監控指令對每節段監測點的三維坐標進行監測和調整，將每13或者14個節段拼裝成一孔箱梁，達到符合監控指令的拼裝線形，監控指令架設坐標的計算依據是節段箱梁預制坐標竣工值，經過整體修正，確保兩端墩頂節段的軸線和高程的精確，將整跨箱梁節段長度累積誤差集中到最后一個節段到濕接縫解決。

本文以右幅第二跨為例，在第二十一聯邊跨116#～115#墩之間進行預制節段安裝，共有14個節段箱梁。節段長度1.82m，2.5m，3.0m，3.5m，4.0m至4.5m不等。箱梁的節段編號及安裝順序為B7～B11、B5-2、B6-2、B5-0、B6-1、B5-1、B4、B2、B1，最后吊裝B3。整跨箱梁節段吊裝完成如圖1所示。

箱梁節段拼裝階段質量控制的關鍵是線形控制問題，它直接決定了成橋的線形是否與設計相符，而線形控制主要依靠現場精確測量監測來實現。

3 箱梁節段拼裝測量控制

為保證橋梁的整體性和連續性，拼裝前應對墩頂高程、墩頂縱橫軸線進行貫通測量，其合格后的成果亦可作為墩頂首節段箱梁梁端線、臨時支座放樣的依據。

3.1 箱梁首節段拼裝測量

箱梁起始塊（首節段）作為整孔拼裝的基準節段，其定位精度直接影響到后續節段的拼裝精度，在施工中我們按照里程、軸線、高程偏位不得大于5mm且相鄰點位間誤差方向保持一致的原則進行測量控制。本跨箱梁中B7節段為首節段，由于梁段在預制過程已在梁面固定位置埋設了六個控制點，并提供了六個控制點的理論拼裝坐標，故只要通過測量調整使六個控制點準確就位，即整個節段可精確定位。節段箱梁頂面監測點布置如圖2所示。

3.1.1 監測點獨立坐標轉換

箱梁節段拼裝測量定位及線形控制的主要依據是監控指令，監控指令提供部分監測點坐標如表1所示。

因監控指令提供的坐標是施工大地坐標，首節段觀測調整過程中僅僅依靠實測X、Y坐標差值無法直觀判斷出里程和軸線的偏位情況，調整時間過長且數據繁瑣易出差錯。在實際測量中我們采取獨立坐標法來進行首節段定位，以該跨為例，首節段位于116#墩墩頂，將監控指令大地坐標轉換為以116#墩墩中心為坐標原點，116#墩和115#墩墩中心連線方向為X軸增加方向的獨立坐標，轉換后獨立坐標如表2所示。

3.1.2 箱梁首節段偏位調整

坐標轉換完成后，利用徠卡全站儀參考線放樣程序，建立以116#和115#右幅墩中心為基準點的基線，通過儀器實測監測點獨立坐標來對比，若B7節段X坐標差值為正，代表箱梁里程偏向115#墩側，需要向116#墩方向調整里程；若B7節段Y坐標差值為正，代表箱梁軸線偏向前進方向右側，需要向前進方向左側調整。獨立坐標可非常直觀的判斷出節段箱梁如何在里程、軸線方向進行調整。并且轉換后的獨立坐標數值也較小，計算差值更簡單，實際測量過程中不易出錯。

3.1.3 箱梁首節段輔助定位方法

對于本文為例的116#～115#墩跨箱梁架設來說，首節段定位亦可用以下方法輔助快速定位，首先，如圖2所示，依據監控指令該跨箱梁B7節段FR、FL兩點理論大地坐標，對應已架設完成117#～116#墩跨箱梁B7節段FL、FR兩點實測竣工大地坐標可計算出2個距離值，在箱梁懸掛就位后，全站儀實施精確調整首節段之前，可利用鋼卷尺量取墩頂兩個節段對應點位的距離進行里程粗定位，實踐表明，粗定位的精度可達3mm內，大大加快了定位效率。

在進行首節段平面位置精確定位時，采用水準儀同步對節段頂面監測點高程進行測量，并同時調整至設計要求精度。

3.2 箱梁其他節段拼裝測量

本文所述單跨箱梁共分為14個節段，故后續節段拼裝測量主要講述B8節段測量，其余節段拼裝測量與B8節段相同。

3.2.1 箱梁后續節段拼裝誤差調整思路

將首節段箱梁精確定位并臨時固定后，及時采集首節段監測點竣工數據，監控方依據竣工數據分析預判下一節段箱梁線形發展趨勢，在節段線形誤差超出允許偏差時，依據監控指令，通過在相鄰節段拼接面增加不同厚度的環氧樹脂墊片、調整拼接面上墊片鋪墊的位置，使梁段向有利方向偏移，從而達到調整的目的。如節段箱梁前端高程偏高，出現抬頭趨勢，則在該節段待拼接面箱梁頂板處粘貼環氧樹脂墊片，將箱梁頂板拼接縫隙變大，對箱梁線形發展趨勢進行調整。墊片的設置既可調整高程，也可調整軸線，可消除因預制、拼裝時誤差造成的整孔線形偏差，用于調整的環氧墊片厚度2至5mm為宜。

3.2.2 箱梁后續節段拼裝測量

在B8節段與B7節段膠拼前，梁體應進行試拼，試拼時需觀測B8節段頂面監測點三維坐標，檢查是否有較大線形偏差出現，否則應及時查明原因方可進入下道工序。試拼合格、對B8節段與B7節段膠拼后，張拉兩節段間臨時錨固預應力，預應力張拉后及時對本次安裝的節段和前個節段的箱梁頂面監控點進行三維坐標數據采集，用以觀察梁體在安裝及臨時預應力張拉的過程中所發生的變化，以便及時對后續節段的拼裝作出相應的調整，保證全橋線形符合設計要求。

在整跨節段箱梁全面膠拼完成后，張拉箱梁體內預應力，預應力張拉后及時對梁面監測點進行觀測，因監控指令所提供監測點三維坐標的工況為節段全部拼裝完畢、尚未張拉預應力束時的狀態。故重點要保證墩頂處兩個梁端節段的軸線偏位和頂面高程，對于張拉后跨中梁體起拱高程可適當關注。

3.2.3 箱梁體系轉換測量

整跨節段箱梁預應力張拉完畢后，需要將簡支梁完全落于墩頂臨時支座上，完成第一次體系轉換。落梁過程中需要對首尾兩個梁端節段進行實時監測，防止因臨時支座砂桶壓縮變形不一致引起箱梁傾斜、軸線偏位等情況，而節段拼裝架橋機具備整機頂升、橫移、下落功能，落梁過程中可實現墩頂節段標高、軸線等的精確控制，有助于線形控制符合監控指令和設計要求。在箱梁落梁結束后，拆除懸掛箱梁吊桿，并及時對整跨節段箱梁監測點進行測量。

4 節段箱梁拼裝監控測量

節段箱梁拼裝施工過程中監控測量的實施貫穿節段拼裝施工全過程，從首節段定位后開始，至整跨節段箱梁完成，需要對節段頂面監測點數據進行監測，記錄測量數據以供分析，要進行監測的狀態分別為：

①各節段拼裝完成后對本次拼裝節段和前2次拼裝節段監控點進行測量；

②整跨節段箱梁拼裝完成后；

③整跨節段箱梁體內預應力張拉完成后；

④架橋機設備卸載后（落梁后）；

⑤整聯箱梁體外索預應力張拉完成后；

⑥整聯濕接縫完成施工，體系轉換完成后。

在節段箱梁懸掛拼裝過程中，影響成橋線形的因素主要有：節段箱梁斷面尺寸誤差、節段箱梁自重偏差、張拉預應力的實際效果、拼接縫處理、安裝誤差、施工荷載影響等，而監控測量的目的就是在拼裝過程中及時對節段觀測數據進行分析和預判線形發展趨勢，針對超出允許范圍的誤差提出糾偏調整和補救措施，不斷重復這一過程直至完成全跨節段懸拼工作，確保成橋線形符合設計要求。

5 結語

節段預制拼裝法具有施工生產流水化、標準化、工廠化等特點，其施工周期短、對環境交通影響小、施工質量可控，是未來橋梁施工發展的方向。線形控制是節段預制拼裝法的關鍵技術，隨著線形控制技術在不斷的實踐中日趨完善，短線法施工在我國橋梁建設中的應用將越來越廣泛。

參考文獻：

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