薄壁空心高墩施工測(cè)量控制技術(shù)

王保彥

（中鐵二十三局集團(tuán)有限公司第三工程有限公司，四川成都614000）

1 概述

鋼筋混凝土高橋墩，一般均設(shè)計(jì)為薄壁空心形式，墩身重心偏高、柔度較大，底支撐面積相對(duì)較小。在施工中，受日照溫差、大氣對(duì)流、機(jī)械振動(dòng)及荷載偏心等影響，容易造成軸線(xiàn)的彎曲和搖擺，直接影響墩身軸心施工精度。因此，對(duì)超過(guò)50 m的高墩，有必要在施工過(guò)程中采取必要措施，減少上述因素對(duì)施工測(cè)量精度的影響。迪那2項(xiàng)目K8+600大橋1#和2#墩高79 m，3#墩高73 m，墩身采用滑模施工。由于墩身是在動(dòng)態(tài)中成型，而且是高空作業(yè)，施工精度控制十分復(fù)雜，墩身過(guò)大的偏差勢(shì)必對(duì)該橋的性能和線(xiàn)形有著較為顯著的影響。所以，施工測(cè)量精度的質(zhì)量控制是該橋施工的重中之重。

2 影響因素及控制措施

2.1 影響因素

根據(jù)有關(guān)資料介紹及該橋施工環(huán)境分析,影響該橋高墩施工精度的因素可分為自然因素和人為因素兩類(lèi)。自然因素主要指風(fēng)載、太陽(yáng)輻射及升溫、降溫造成的溫度荷載；人為因素主要指施工過(guò)程中工人的操作不當(dāng)?shù)?，以及材料、施工設(shè)備等的不對(duì)稱(chēng)放置從而對(duì)墩身產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)荷載，致使墩身產(chǎn)生撓曲變形。從而，使墩身軸線(xiàn)發(fā)生偏差，影響墩身的施工質(zhì)量。

2.2 控制措施

2.2.1應(yīng)對(duì)日照溫差產(chǎn)生誤差所采取的措施

因迪那2項(xiàng)目K8+600大橋處在新疆戈壁灘中，晝夜溫差特別大，最高達(dá)20℃。對(duì)于墩身因日照溫差而發(fā)生的變形，一方面，設(shè)計(jì)上已采取措施即通過(guò)設(shè)置墩身通風(fēng)口，加強(qiáng)內(nèi)外對(duì)流降低溫差加以解決，同時(shí)，設(shè)計(jì)上增加環(huán)向構(gòu)造鋼筋和防裂鋼筋網(wǎng)以控制溫度應(yīng)力和裂縫；另一方面，施工中對(duì)墩身混凝土表面涂刷養(yǎng)生液，然后再對(duì)日照時(shí)間長(zhǎng)的墩身混凝土表面加強(qiáng)噴水養(yǎng)護(hù)，以降低日照升溫來(lái)加以改善。同時(shí)，選取在每天早晨光線(xiàn)明亮，日照時(shí)間不長(zhǎng)，溫度低的特定時(shí)刻進(jìn)行施工測(cè)量。

2.2.2應(yīng)對(duì)大氣對(duì)流影響產(chǎn)生誤差所采取的措施

安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)在整個(gè)施工過(guò)程中密切關(guān)注當(dāng)?shù)貧庀笞兓皶r(shí)掌握未來(lái)天氣狀況，對(duì)于超過(guò)5級(jí)以上大風(fēng)天氣，一般都采取暫停施工。施工測(cè)量，一般都嚴(yán)格控制在風(fēng)速小于4 m/s情況下進(jìn)行。

2.2.3選取剛度大、穩(wěn)定性能良好的作業(yè)設(shè)備

施工中，對(duì)于模板、平臺(tái)等設(shè)備，項(xiàng)目部多方考證，優(yōu)先挑選剛度大、穩(wěn)定性能好的。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)施工臨時(shí)荷載的調(diào)配，避免長(zhǎng)時(shí)間、大噸位的材料堆放在相對(duì)固定的位置上。暫時(shí)不用的機(jī)具、鋼筋，都應(yīng)及時(shí)安排撤運(yùn)下來(lái)。

2.2.4分層投點(diǎn)控制測(cè)量

高墩滑模施工,如何控制墩身垂直度、軸線(xiàn)偏位和高程是很關(guān)鍵的。其控制精度主要包含兩方面內(nèi)容，一是墩身本身軸線(xiàn)精度控制，二是前后澆注的混凝土相互的銜接。

對(duì)于墩身軸線(xiàn)和高程的控制，除了上述幾點(diǎn)對(duì)策外，主要就是運(yùn)用分層投點(diǎn)測(cè)量來(lái)進(jìn)行控制。一種方法是在承臺(tái)頂面距墩身一定距離，在四面放樣出四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)用重22 kg銅絲測(cè)繩每隔一定施工高度用長(zhǎng)鋼尺在已完成的墩身上沿著墩身向上引測(cè)，來(lái)檢查模板偏位情況。另一種方法是每天早晨、晚上用全站儀在施工平臺(tái)上放樣出墩柱四個(gè)頂角，把這四點(diǎn)連線(xiàn)后用拉線(xiàn)來(lái)檢查模板偏位情況。兩種方法互相校核，確保墩頂軸線(xiàn)和高程,從而提高測(cè)量精度。

墩身模板的定位銜接是控制前后澆注混凝土共軸性的主要手段，同時(shí)，也是墩身平面幾何尺寸控制的主要措施。施工中，利用最接近作業(yè)面的測(cè)量平臺(tái)向作業(yè)面設(shè)置鉛垂線(xiàn)，指導(dǎo)模板的安裝和定位。立模標(biāo)高的傳遞依靠經(jīng)檢定的鋼尺，配合全站儀進(jìn)行。

其測(cè)量工藝如下：

（1）首先放出墩位十字線(xiàn)，做好型鋼支架，將墩身預(yù)埋鋼筋準(zhǔn)確定位并確保施工過(guò)程中墩身鋼筋不位移。

（2）第一次立模時(shí)，采用平面坐標(biāo)法（與導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)）準(zhǔn)確放出模板四個(gè)控制點(diǎn)的平面位置，采用三角高程法測(cè)放出模板頂面標(biāo)高，然后利用垂線(xiàn)測(cè)定和控制模板傾角。

（3）其后每次校模均與第一次一樣測(cè)量放樣。

（4）平面位置控制。采用全站儀，利用主控制點(diǎn)和坐標(biāo)放樣法來(lái)控制模板位置，從而控制墩身平面位置。測(cè)量時(shí)段觀測(cè)大氣壓值和溫度值，輸入全站儀進(jìn)行自動(dòng)氣象誤差校正。

（5）高程控制。施工控制使用：在墩身兩側(cè)各布設(shè)兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)高程，從基準(zhǔn)高程點(diǎn)用檢定鋼尺沿墩身向上傳遞高差來(lái)對(duì)模板進(jìn)行校正。每天至少一次在作業(yè)平臺(tái)上用全站儀用三角高程測(cè)量來(lái)進(jìn)行校核。

（6）測(cè)量時(shí)間固定。挑選溫度低、風(fēng)速小的時(shí)段進(jìn)行。墩身軸線(xiàn)放樣時(shí)選擇在無(wú)風(fēng)或微風(fēng)時(shí)刻，以減小因風(fēng)載引起的軸線(xiàn)偏差。為了避開(kāi)日照溫差效應(yīng)引起的墩身彎曲變形，一般選擇在日照強(qiáng)度低的時(shí)刻如在早晨太陽(yáng)升起之前，傍晚日落后墩身溫差比較小的時(shí)刻。同時(shí)采用水霧降溫法以減小由日照溫差引起的軸線(xiàn)偏差。水霧降溫法：在滑模結(jié)構(gòu)底部安裝周向噴水管，在日照強(qiáng)烈的天氣間斷地向墩身噴水，從而在墩身周?chē)纬梢粚铀F，降低壁板的日照溫差，減小因日照引起的墩身軸線(xiàn)偏差，同時(shí)為墩身混凝土表面提供養(yǎng)生用水。

2.2.5人為因素引起的墩身軸線(xiàn)偏差控制方法

滑模施工中灌注的混凝土往往是不均勻的，使得所灌注的混凝土凝固時(shí)間不同步，從而造成混凝土和模板間的摩阻力不均勻，另外再加上其他偏載的影響如鋼筋材料、機(jī)械設(shè)備等，使得模板提升后門(mén)架和模板沿切線(xiàn)方向傾斜，以致造成滑模結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。對(duì)于高達(dá)79 m的橋墩來(lái)說(shuō)，滑模要循環(huán)使用近270次，經(jīng)多次循環(huán)使用，使單向滑動(dòng)的剪力撐在滑升過(guò)程中，由于摩阻力及偏載作用，往往發(fā)生彎曲變形，致使滑模發(fā)生中軸偏差和變形。為避免此現(xiàn)象發(fā)生，必須增加單向滑動(dòng)撐的剛度，并使所有提升架保持一致的間距和垂直狀態(tài)，克服提升架和模板沿切線(xiàn)方向的傾斜，同時(shí)限制由于千斤頂不同步而造成的平臺(tái)高差。滑模施工的過(guò)程也是一個(gè)不斷糾扭的過(guò)程。因此在施工過(guò)程中對(duì)偏、扭及平臺(tái)水平的精確測(cè)量，是正確糾偏、糾扭，提高施工精度的可靠保證。墩柱坡度收分測(cè)量通常采用銅絲吊鉛錘的方法，這種方法具有簡(jiǎn)易直觀、易操作的優(yōu)點(diǎn)，但由于墩高，鉛錘的擺動(dòng)幅度大，操作極不方便，精度很難保證。水平測(cè)量通常是采用水準(zhǔn)儀抄平法，隨著墩高的不斷增加，抄平變得越來(lái)越困難且不易連續(xù)。針對(duì)上述問(wèn)題，該大橋采用自動(dòng)安平高精密度水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)每天進(jìn)行1-2次的全站儀放樣校核。

3 實(shí)際控制效果

經(jīng)過(guò)對(duì)以上測(cè)量控制方法的精度分析可知，用坐標(biāo)放樣定位法、鉛垂線(xiàn)控制法，懸掛鋼尺水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程間接法分別對(duì)墩身進(jìn)行平面和標(biāo)高定位，其精度均滿(mǎn)足墩身施工對(duì)測(cè)量控制的技術(shù)要求。因此，上述方法均可用于墩身的施工控制。由于平面和高程定位均配備兩套獨(dú)立的測(cè)量方案所以在實(shí)施過(guò)程中可視具體情況交替使用，相互校核，以確保墩身施工測(cè)量控制準(zhǔn)確無(wú)誤。

4 結(jié)語(yǔ)

上述控制方法在K8+600大橋上的應(yīng)用，大大減小了由于各種自然和人為因素引起的墩身軸線(xiàn)偏差。通過(guò)對(duì)已完工的1#墩墩身的偏位測(cè)量，測(cè)量結(jié)果橫向偏差為18 mm,縱向偏差為13 mm，2#墩墩身橫向偏差為5 mm，縱向偏差為10 mm，很好地達(dá)到了《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求。