楊利明
允河特大橋位于聞喜—濟(jì)源高速公路聞喜東鎮(zhèn)—垣曲蒲掌段K67+712.1處,橋位地形極為開(kāi)闊,河床平緩、河谷寬闊,主河槽寬約300 m,槽內(nèi)以卵石為主,有常流水,河槽內(nèi)分布多股細(xì)流蜿蜒并行;橋位處河溝坡度約2%。允河特大橋跨越允河陽(yáng)店線和譚家村兩條鄉(xiāng)村公路,橋梁全長(zhǎng) 2 166 m,前右角90°,上部結(jié)構(gòu)采用54 m×40 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁,下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土矩形墩和空心薄壁墩,柱式臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ),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)。
橋梁下部高型墩臺(tái)身施工多采用液壓滑模、機(jī)械翻模兩種施工工藝,施工平臺(tái)四周裝有支撐托架,托架周邊裝有安全網(wǎng),上下左右通視有難度,再加上施工進(jìn)度的要求,各種施工條件的復(fù)雜性,使用常規(guī)的經(jīng)緯儀支距法進(jìn)行高墩測(cè)量已經(jīng)不適用,采用全站儀或垂準(zhǔn)儀單一進(jìn)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(zhǔn)儀和全站儀各單獨(dú)測(cè)量與相互取長(zhǎng)補(bǔ)短綜合型測(cè)量等幾種方法對(duì)墩身平面位置和墩身垂直度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制,效果更好。
高墩平面位置±10 mm,垂直度不大于0.3%且不超過(guò)20mm,實(shí)際已完工的高墩實(shí)體全部滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
1)激光垂準(zhǔn)儀介紹。蘇州一光有限公司生產(chǎn)的JC100型激光垂準(zhǔn)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(cè)量。其基本構(gòu)造主要由半導(dǎo)體激光器、精密豎軸、發(fā)射望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座、激光電源及激光靶等部分組成。
2)垂直度計(jì)算依據(jù)。理論正確角度相對(duì)于基準(zhǔn)面90°產(chǎn)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(tái)頂上安置激光鉛垂儀,利用激光器底端(全反射棱鏡端)所發(fā)射的激光束進(jìn)行對(duì)中,通過(guò)調(diào)節(jié)基座整平螺旋,使管水準(zhǔn)器氣泡嚴(yán)格居中。b.在上部施工預(yù)留孔處,放置接收靶。c.接通激光電源,啟動(dòng)激光器發(fā)射鉛直激光束,使激光束會(huì)聚成紅色耀目光斑,投射到接收靶上。d.移動(dòng)接收靶,使靶心與紅色光斑重合,固定接收靶,此時(shí)靶心位置即為軸線在上部的投測(cè)點(diǎn)。e.用水準(zhǔn)儀抄平計(jì)算出墩身現(xiàn)時(shí)高度,確定H值。f.在施工(無(wú)論滑?;蚍?中,可在豎直面位置設(shè)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(jìn)行投點(diǎn)時(shí),在上部平臺(tái)安置接收靶,儀器操作員打開(kāi)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(diǎn)到豎直面的距離。根據(jù)上下激光點(diǎn)測(cè)量的距離差就可直接測(cè)出墩身施工中豎直面的偏差值,以提供施工人員調(diào)整施工模板位置,如圖1所示。g.墩身垂直度的結(jié)果計(jì)算:
墩身垂直度P=ΔL/H×100=(L1-L2)/H×100。
1)準(zhǔn)備工作。對(duì)原有導(dǎo)線控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè),合格后,按需要在視線開(kāi)闊地對(duì)導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行加密,設(shè)置成永久導(dǎo)線控制點(diǎn)供測(cè)量使用,對(duì)全站儀及所配套的大小棱鏡進(jìn)行標(biāo)定校核。
2)使用儀器簡(jiǎn)介。南京久測(cè)測(cè)繪技術(shù)集團(tuán)生產(chǎn)的徠卡TC802全站儀,儀器參數(shù):測(cè)程3 500 m,測(cè)距精度 2 mm,測(cè)角精度2″,放大倍率 30倍,具有目前世界上測(cè)距速度最快的特點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)模式測(cè)距時(shí)間小于1 s,跟蹤測(cè)距模式小于0.3 s,雙光源同軸測(cè)距系統(tǒng),紅外和激光測(cè)距模式輕松切換。激光無(wú)棱鏡測(cè)距測(cè)程大于170 m,單棱鏡最大測(cè)程可大于10 000 m,通過(guò)LGO,用戶可自定義數(shù)據(jù)下載格式,實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)軟件的無(wú)縫數(shù)據(jù)交換,儀器可以通過(guò)RS232電纜、USB接口電纜或藍(lán)牙設(shè)備與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
3)具體方法。等截面矩形墩及變截面墩的測(cè)量控制:a.在準(zhǔn)備放樣的墩周?chē)?找一個(gè)放樣面和后視點(diǎn)全視線好的導(dǎo)線控制點(diǎn)把全站儀架好,儀器整平開(kāi)始后視,注意后視導(dǎo)線點(diǎn)上要用三角架形后視鏡,后視工作必須非常認(rèn)真進(jìn)行,后視工作完成后,常規(guī)即可開(kāi)始墩身放樣,但在這里還有一個(gè)重要環(huán)節(jié),就是考慮了測(cè)量人員的安全性和測(cè)量的可行性,必須更換小棱鏡同時(shí)注意棱鏡系數(shù)的轉(zhuǎn)換,需要測(cè)量高程的還需調(diào)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(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算,計(jì)算的方法很多,但本人推薦從曲線要素表開(kāi)始計(jì)算,即走大線原則,將來(lái)整個(gè)橋梁整體性好,最終目的算出墩身頂面的四角設(shè)計(jì)大地坐標(biāo),如圖2所示的a,b,c,d四點(diǎn)待用。c.待測(cè)量人員到達(dá)需測(cè)量面時(shí)開(kāi)始放樣,測(cè)量員一手抓住鋼筋另一手拿小棱鏡立于已經(jīng)支好的墩模,如圖2所示的a,b,c,d四角進(jìn)行測(cè)量校核,認(rèn)真比對(duì)實(shí)測(cè)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)的差值,利用大地坐標(biāo)的方向特點(diǎn)對(duì)模板進(jìn)行調(diào)整直到合格,依照已有施工經(jīng)驗(yàn)X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)差值均在2 mm內(nèi)即可,對(duì)于混凝土實(shí)體平面位置的檢測(cè)與上同理(采用翻模施工的應(yīng)每板校核一次,采用滑模澆筑的應(yīng)至少2 m校核一次),工作一直到墩身施工結(jié)束。
利用全站儀對(duì)墩身平面位置控制和利用激光垂準(zhǔn)儀對(duì)墩身垂直度控制具有關(guān)聯(lián)性和互補(bǔ)性,如:當(dāng)激光垂準(zhǔn)儀進(jìn)行墩身垂直度因不定原因上下視線受阻時(shí),垂直度的控制可改為由測(cè)量人員拿小棱鏡對(duì)墩身進(jìn)行a,b,c,d四角校核,通過(guò)實(shí)測(cè)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)的對(duì)比控制從而達(dá)到垂直度控制目的。當(dāng)氣候條件差或因其他原因,利用全站儀對(duì)墩身平面位置測(cè)量控制有困難時(shí),可利用垂準(zhǔn)儀不受氣候條件,光線條件影響的特點(diǎn),在墩身下方承臺(tái)上繞著墩身四邊架設(shè)四次儀器并通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算從需要施工的高度反算出各邊應(yīng)有的尺寸,從而達(dá)到墩身平面位置的放樣目的。當(dāng)假定全站儀或垂準(zhǔn)儀其一因不明原因出現(xiàn)了儀器系統(tǒng)誤差(測(cè)量人員不易察覺(jué))給施工控制埋下潛在危險(xiǎn)時(shí),利用全站儀和垂準(zhǔn)儀的配合并定期利用實(shí)體對(duì)兩種儀器進(jìn)行相互校核完全可以解決因儀器誤差造成的測(cè)量事故發(fā)生。
1)利用全站儀和垂準(zhǔn)儀進(jìn)行的測(cè)量工作是專業(yè)性很強(qiáng)的一項(xiàng)工作,各項(xiàng)目部應(yīng)給予高度重視,配備專業(yè)的、有責(zé)任心和一定施工經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量人員,在工作中積極配合測(cè)量人員并提供各種測(cè)量條件,確保墩臺(tái)身的順利放樣。
2)由于測(cè)量工作的特殊性,在測(cè)量工作中建議:測(cè)量時(shí)間應(yīng)選擇上午早出早歸,下午晚出晚歸,避開(kāi)諸多測(cè)量不利因素,測(cè)量人員應(yīng)具備手勤、眼勤、腿勤不怕困難勇于攀登的精神,測(cè)量工作應(yīng)遵循多看、多算、多想、多比對(duì)的原則。
3)全站儀和垂準(zhǔn)儀都是價(jià)格昂貴儀器,敏感度極高,建議儀器的保管、使用應(yīng)由專門(mén)的測(cè)量人員進(jìn)行并不宜頻繁更換人員,愛(ài)惜儀器,妥善保管,輕拿輕放,避免摔打、碰撞,減少儀器誤差。
任何大橋高墩的平面位置和垂直度測(cè)量控制都是擺在施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主面前的難題,經(jīng)過(guò)對(duì)允河特大橋高墩的實(shí)體控制,已完工的墩臺(tái)經(jīng)上級(jí)測(cè)量部門(mén)檢查全部滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。此后該測(cè)量方法經(jīng)總監(jiān)辦推廣到了其他標(biāo)段也很成功,所以高墩施工控制我極力推薦垂準(zhǔn)儀和全站儀(配小棱鏡)相互配合取長(zhǎng)補(bǔ)短進(jìn)行綜合控制的辦法最適用,會(huì)給高型墩臺(tái)施工帶來(lái)方便并會(huì)避免重大的測(cè)量事故發(fā)生。
[1]GTG F80,1-2004,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].
[2]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].
[3]鐘孝順,聶 讓.測(cè)量學(xué)[M].北京:人民交通出版社,2007.