高墩施工過程中現場監控技術的應用

焦恒見

摘 要：在建設山谷河溝地區的高墩大跨度橋梁時，為了保證高墩施工過程的順利進行，同時高墩受力狀態以及線性穩定性滿足規范要求，在高墩施工過程中應用監控技術。詳細論述了高墩施工過程中監控技術的作用以及主要內容，體現了監控技術在橋墩施工過程中的重要作用。

關鍵詞：高墩施工;監控技術;監控內容;控制

中圖分類號： U446 文獻標識碼：A

0 引言

隨著國內經濟的快速增長以及建設水平的提高，國內交通事業突飛猛進，橋梁建設也隨之快速發展。一般公路以及鐵路橋梁數量居多且形式多樣，但是部分橋梁需要跨越溝壑縱橫的地區，為了將橋墩置于平穩地段，首選高墩大跨度橋梁。由于高墩結構墩身高，橫截面積較小且在高空作業施工，施工工藝相對復雜，很容易出現施工質量問題以及垂直度出現偏差[1]。高墩結構通常采用薄壁空心截面形式以增加橋墩自身的柔度，但是在一定程度上降低了高墩結構的穩定性[2]。為了保證高墩結構達到或接近設計時的線性和受力狀態，提高高墩結構的施工質量與穩定性，在高墩結構的建設過程中加入現場監控環節，對高墩結構施工過程進行實時監測，依據數據分析并及時修正以達到設計目的[3-12]。

1 現場監控在高墩施工過程中的應用

橋梁的不斷發展為人們的生活帶來便利，但是隨著橋梁形式的多樣性，高墩大跨度橋梁以及高墩的形式也不斷增多，建造過程中存在的問題也隨之增多，監測與監控技術的應用不僅可以保證高墩施工質量以及精度，而且也可以為同類橋梁的建設提供建設經驗，為橋梁的發展起到重要的作用。監控技術可以對施工過程中高墩的內力變化、溫度變化、施工偏差以及穩定性進行實時的監控與控制，使高墩結構受力狀態、施工偏差以及穩定性都能滿足設計要求。施工期間布置的監測點也可以為橋梁后期竣工驗收、運營以及維修等方面具有重要的工程意義。

2 監控技術對高墩施工的必要性

2.1 確保施工正常進行

監控技術的應用貫穿在整個橋梁的建設過程中，成為了橋梁施工過程中不可缺少的一部分，實時監控也是保證橋墩施工正常進行的可靠手段，實時監控可以及時發現施工過程中出現的問題并及時調整。尤其對于跨越溝谷地區的大跨度橋梁，由于橋墩設計比較高，施工難度較大，實時監控的應用可以很好的發現施工過程中存在的問題，及時解決。施工過程中實時監控可以提供大量的數據進行數值理論計算，確保施工進程的順利推進。此外，結合監控數據結合有限元軟件進行數值模擬，可以準確地模擬高墩結構施工過程中結構內力，高墩傾斜的角度以及穩定性，可以提前設置施工預案，在很大程度上減少了高墩施工意外的發生，同時保證了高墩結構的施工質量與穩定性，并符合設計要求中的美觀標準。

2.2 對施工過程進行控制管理

難度大和施工工藝復雜是高墩結構施工的特點，在施工過程中需要技術人員不斷地采集并分析數據，尤其是階段性數據分析以及安全質量的分析。根據施工現場的要求，將現場各個監測測點落實到位。同時為了保證施工的順利進行，應當對現場監控技術人員進行監控技術培訓，了解監測技術的原理以及儀器的使用，可以及時對各個控制監測點進行數據分析，落實施工技術難點，并且在進行數據分析后可以結合現場實際施工情況提出切實可行的預防與解決方案，更加全面直觀的控制施工過程中隱藏的施工隱患與問題，及時矯正，避免施工差錯，從而縮短施工工期。

2.3 為其他橋梁工程提供施工經驗

隨著橋梁建造技術的不斷發展與完善，橋梁建設的要求不再是單一的運輸。安全、實用與美觀成為現代化橋梁建造的多重要求。在橋梁的設計過程中，需要不斷的創造新穎的結構和設計模型，施工建造工藝也隨之更新，橋墩的建造形式也隨著地形形式的增多而增多，增加了橋梁施工的難度。將監測與監控技術運用到橋梁及橋墩的施工過程中，獲取橋梁整個建造過程中的全部數據，在為自身橋梁提供施工指導的同時也為其他同結構類型的橋梁提供施工經驗與教訓。數據的收集與分析為其他橋梁提出施工建議，使得橋梁的結構內力、線性以及橋墩的穩定性滿足設計和規范的要求。結合橋梁監控數據，根據施工難易程度以及施工組織方案的不同，可以為現場提供匹配的解決方案，可以有效提高設計、施工以及運營的效率，從而節約時間。

3 高墩施工過程監控的主要內容

3.1 內力監控

高墩結構施工過程中的內力檢測主要包括混凝土應力以及溫度應力的監測與監控，明確各個施工階段過程中混凝土應力和溫度應力的變化，并根據現場實時監控數據對橋墩的內力情況進行分析，及時了解橋梁的內力分布，對比監控數據與理論分析計算結果，調整分析計算參數，控制施工質量與精度。通過監控數據的讀取與分析，可以及時的發現施工階段中結構的不利狀態，發現問題出現的原因，提出相對應的解決方案。

目前，應用于監測橋梁應力應變的主要儀器有：智能弦振式應變傳感器，監測橋梁內部溫度的主要儀器有電阻式溫度傳感器，儀器構造如圖1和圖2所示。

智能弦振式應變傳感器是利用振弦來進行測量的應變傳感器，當被測結構的內部應力發生改變時，應變計同步感受變形，變形通過前、后端座傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經過電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構內部的應變量，同時也可測出應變計埋設點的溫度值。傳感器結構簡單，工作可靠，輸出信號為標準的頻率信號，非常方便計算處理。

電阻式溫度傳感器是利用已知電阻隨溫度變化特性的材料所制成的溫度傳感器。由于該溫度傳感器具有高精度、低漂移、適用范圍寬以及適宜于高精密的應用，因此適用于長期埋設在水工結構物以及其他巖土工程結構物內或表面，測量結構物內部的或表面的溫度。

3.2 施工過程線性監控

橋墩施工過程中的線性監控指對橋墩外部垂直度的監控與控制，包括施工過程中橋墩的偏移以及保證橋墩的穩定性，通過儀器測得的數據，結合有限元軟件進行建模，分析不同偏移量下橋墩的穩定性安全系數，確定橋墩偏移與穩定性安全系數的限值，保證在施工過程中可以及時獲取橋墩的偏位情況以及穩定性，當偏位以及穩定性接近限值時，應及時進行橋墩偏位控制。

進行橋墩線性監測的主要儀器有表面傾角儀，儀器構造如圖3所示。

表面傾角儀是使用微電子機械系統研發生產的雙軸傾角傳感器作為敏感元件，結合智能芯片技術生產的固定式測量傾角的儀器。用以觀測橋梁橋墩、建筑、鐵路等結構相對于水平的雙軸傾斜角度，適用于難以觀測到的深層內部變形量，配合自動化系統可進行長期監測與監控。

4 結語

綜上所述，隨著高墩大跨度橋梁以及高墩結構形式的增多，高墩結構的施工難度也隨之增大，高墩監控技術的應用不僅可以提高橋墩建設質量和精度，還可以為其他同類橋墩的建設提供施工經驗，提高整個工程的建設速度，而且對橋梁工程使用壽命有著重要的作用。

參考文獻：

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