鐘祥市東環(huán)路跨湖橋拱圈施工測(cè)量控制

朱丹平，鄧衛(wèi)華

(湖北省核工業(yè)地質(zhì)局，湖北孝感 432099)

1 工程概述

鐘祥市東環(huán)路跨湖橋工程項(xiàng)目位于鐘祥市鏡月湖西北角，橫跨鏡月湖，跨湖橋橋梁長(zhǎng)496.8 m，橋整體寬度23.0 m，跨湖橋設(shè)計(jì)為實(shí)腹式拱橋，平曲線為直線，豎曲線為凸曲線，下構(gòu)采用實(shí)體墩臺(tái)配樁基礎(chǔ)，上構(gòu)采用33孔不等跨圓弧線板拱橋，該橋最大跨徑22.5 m，最小跨徑6.8 m，設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí);拱圈共分7聯(lián)，采用分幅滿堂支架現(xiàn)澆混凝土對(duì)稱施工。該工程具有規(guī)模大、工序繁瑣、施工難、工期緊等特點(diǎn)。

2 拱圈施工的測(cè)量工作

在拱圈施工前，必須要對(duì)平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))進(jìn)行復(fù)測(cè)、加密工作基點(diǎn)，并報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后投入使用，使用時(shí)應(yīng)檢測(cè)工作基點(diǎn)的正確性和穩(wěn)定性。在拱圈施工過程中主要完成以下測(cè)量工作:

(1)對(duì)拱座及預(yù)埋筋的平面位置、高程進(jìn)行復(fù)核;

(2)拱架基礎(chǔ)墊層砼高程控制，在墊層砼上進(jìn)行支架排位放樣;

(3)拱架每排頂面高程、垂直度控制;

(4)拱架頂部弧形拱盔高程控制、拱圈底模高程控制;

(5)拱架預(yù)壓的相關(guān)測(cè)量;

(6)拱圈砼澆筑測(cè)量控制;

(7)拱架卸落的監(jiān)控測(cè)量。

其中以拱架頂部弧形拱盔高程控制、拱圈底模高程控制為拱圈測(cè)量控制中的關(guān)鍵控制。

3 拱圈施工測(cè)量控制

3.1 對(duì)拱座及預(yù)埋筋的平面位置、高程進(jìn)行復(fù)核

以橋位中心線和墩臺(tái)中心線兩條基線為基準(zhǔn)，測(cè)出墩頂起拱線處拱座中心位置及高程;各墩頂處拱座平面位置、高程必須符合設(shè)計(jì)要求，在平面內(nèi)與設(shè)計(jì)位置的偏差不超過±20 mm，如有偏差需進(jìn)行調(diào)整［1］。

3.2 拱架基礎(chǔ)混凝土墊層高程控制，支架排位放樣

墩臺(tái)間場(chǎng)地基底換填碎石土，整平壓實(shí)，表面澆筑10 cm厚的C20混凝土，混凝土頂面高程平承臺(tái)頂面，表面平整、不積水。以橋位中心線和墩臺(tái)中心線兩條基線為基準(zhǔn)，對(duì)于跨徑＜15 m的拱跨用墨線彈出縱橫向90 cm的方格網(wǎng)。對(duì)于跨徑＞15 m的拱跨用墨線彈出橫向間距90 cm與縱向間距90 cm、60 cm的交替方格網(wǎng)。

3.3 拱架每排頂面高程、垂直度控制

以橋位中心線與拱跨中心線為原點(diǎn)，從原點(diǎn)往兩拱腳丈量a長(zhǎng)度，則起拱線到底模的高度h可通過以下公式計(jì)算出來(見表1)。

式中:r——拱圈半徑;f0——矢高;h——距中心原點(diǎn)距離a時(shí)起拱線至模板的高度，見圖1。

表1 起拱線到拱圈底模立桿高度計(jì)算表Table 1 Calculation table of height of stake setting

圖1 拱圈立桿高度計(jì)算示意圖Fig.1 Calculation schematic diagram of height of stake setting

3.4 拱架頂部弧形拱盔高程控制、拱圈底模高程控制是拱圈施工測(cè)量控制的重點(diǎn)

3.4.1 弧形拱盔加工制作

弧形拱盔放樣平臺(tái)選在跨湖橋16#墩與17#跨墩之間場(chǎng)地內(nèi)，場(chǎng)地基底換填碎石土，表面澆筑10 cm厚的C20混凝土，平臺(tái)表面平整、不積水。根據(jù)設(shè)計(jì)圖各跨拱的凈跨、矢高、圓弧半徑，在平整的混凝土地面上按1∶1的比例放出各拱圈大樣圖，并用油漆畫出圓弧;用JW60鋼管滾圓機(jī)分段加工制作48*3.5 mm 鋼管拱盔，放至拱圈大樣圖上進(jìn)行比照，若有偏差，可再次送入JW60鋼管滾圓機(jī)反復(fù)修改，使弧形拱盔與對(duì)應(yīng)拱圈大樣相吻合。

3.4.2 拱架、拱圈底模高程控制

全橋起拱線在同一水平面上(高程42.00 m)，通過拱架每排頂面高程的控制與立桿上的底托與頂托的調(diào)節(jié)來控制拱架高程。

(1)以橋位中心線和拱跨中心線兩條基線為基準(zhǔn)，按拱軸線方程及縱斷面豎曲線復(fù)核設(shè)計(jì)圖中各主拱圈豎向坐標(biāo)定位參數(shù)，編制拱圈模板頂面縱橫斷面高程控制表。

(2)滿堂碗扣支架安裝完后，在弧型拱盔上鋪5×5 cm的方木與48鋼管，方木與鋼管交替排放，用1.2 mm竹膠板做底模與側(cè)模，模板用釘子固定在方木上，底模鋪設(shè)完后用精密全站儀或水準(zhǔn)儀測(cè)量模板高程。

(3)通過調(diào)節(jié)碗扣架下底托與上頂托絲桿，使橫板高程符合設(shè)計(jì)要求。

3.5 對(duì)拱架預(yù)壓的相關(guān)測(cè)量進(jìn)行堆載預(yù)壓試驗(yàn)，推算出預(yù)拱度

堆載預(yù)壓的目的是消除地基沉降影響，消除支架的非彈性變形，檢驗(yàn)支架的剛度、穩(wěn)定性、安全性是否滿足施工要求。測(cè)出彈性數(shù)據(jù)，同時(shí)取得支架彈性變形的實(shí)際數(shù)值，作為支架施工預(yù)拱值設(shè)置的資料;在待堆載跨的模板上測(cè)設(shè)三個(gè)斷面的沉降觀測(cè)點(diǎn)，分別設(shè)于跨徑的1/4、1/2、3/4處的底板上;同斷面在底板上按每2.0 m間距布設(shè)。在堆載預(yù)壓前測(cè)設(shè)斷面底模標(biāo)高和支架底部標(biāo)高。

支架預(yù)壓重量取拱圈鋼筋砼結(jié)構(gòu)自重的120%，全部預(yù)壓材料分三級(jí)加載完成。

用編織袋裝砂作預(yù)壓材料，砂袋的堆積高度按拱體自重分布曲線變化取值，從而使預(yù)壓荷載的分布與拱體荷載的分布相吻合。

第一級(jí)加壓為40%總重量，停4～6 h，用水準(zhǔn)儀觀測(cè)兩次;第二級(jí)加壓為40%總重量，停4～6 h，用水準(zhǔn)儀觀測(cè)兩次;第三級(jí)加壓為40%總重量，靜壓≥60 h，用水準(zhǔn)儀每天觀測(cè)兩次。

卸載后，進(jìn)行支架回彈觀測(cè)，最后計(jì)算出各點(diǎn)彈性變形和非彈性變形的最大值。直至最后連續(xù)3天的累計(jì)沉降值＜3 mm時(shí)方可卸載。

卸載時(shí)可均值卸載分兩次卸完，分別為50%。第一次卸載后停4～6 h，觀測(cè)2次;第二次卸載后48 h內(nèi)進(jìn)行6次觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在底模下的方木上。預(yù)壓時(shí)按照觀測(cè)階段和觀測(cè)時(shí)間測(cè)設(shè)各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，采用鋼尺和DSZ2水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，并記錄在冊(cè)。

預(yù)壓時(shí)主要觀測(cè)的數(shù)據(jù)有:地基沉降、頂板沉降、支架沉降;卸載后頂板可恢復(fù)量。沉降穩(wěn)定卸載后算出地面沉降、支架的彈性和非彈性變形數(shù)值。根據(jù)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的彈性變形數(shù)值及參考經(jīng)驗(yàn)公式δ=L/800～L/400推算各跨徑預(yù)拱度數(shù)值，見表2。

設(shè)置預(yù)拱度時(shí)，在拱頂處取全部變形值，在拱腳處為零設(shè)置，其余各點(diǎn)按拱軸坐標(biāo)高度比例進(jìn)行分配。

δx=δ(1 －4X2/L2)式中:δx——任意點(diǎn)的預(yù)加高度;δ——拱頂總預(yù)加高度;L——拱圈跨徑;X——跨中至任意點(diǎn)的水平距離，見圖2。

綜合考慮不同跨徑的預(yù)拱度數(shù)值，通過調(diào)整立桿上可調(diào)頂托高度來校正拱圈底模高程。用全站儀測(cè)定底模高程，底模高程=設(shè)計(jì)拱底高程+預(yù)拱度值(支架變形量+前期施工誤差的調(diào)整量)。拱圈底模高程控制誤差不超過+5 mm與－0 mm。

表2 各跨徑拱頂預(yù)拱度數(shù)值表Table 2 Numerical table of camber of span vault

圖2 預(yù)拱度分配圖Fig.2 Distribution diagram of camber

3.6 拱圈混凝土澆筑測(cè)量控制

根據(jù)設(shè)計(jì)高程，用小鐵釘在拱圈側(cè)模上每隔1 m上釘出拱圈頂面高程，在拱圈橫向，每隔2 m預(yù)埋一根16拱弧形鋼筋，用鋼筋焊接支撐在拱圈鋼筋網(wǎng)上。拱弧形鋼筋頂面高程等于拱圈頂面高程。高程控制誤差不超過+10 mm與－0 mm。

拱圈混凝土施工過程中，加強(qiáng)對(duì)碗扣支架的觀測(cè)，要有詳細(xì)的記錄，并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，特別是數(shù)據(jù)有突變時(shí)，要認(rèn)真對(duì)待，仔細(xì)分析，必要時(shí)重新驗(yàn)算預(yù)拱度。

3.7 拱架卸落的監(jiān)控測(cè)量

在拱圈混凝土頂面橫向用紅色油漆標(biāo)二個(gè)斷面，每個(gè)斷面三個(gè)點(diǎn)(兩拱腰及拱頂)，在拱架卸落時(shí)用水準(zhǔn)儀觀察拱圈頂面高程的變化。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁的施工測(cè)量是一項(xiàng)精密而細(xì)致的工作，尤其是近年來城市道路基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善和發(fā)展更是推動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步。在施工過程中，橋梁的尺寸控制很嚴(yán)，精度要求高，而尺寸控制的關(guān)鍵在測(cè)量過程中，要想達(dá)到高精度，首先準(zhǔn)備工作要充分，這是控制的關(guān)鍵;其次控制誤差來源，拒絕產(chǎn)生錯(cuò)誤測(cè)量 。為確保放樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，還需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)核習(xí)慣，建立嚴(yán)格的測(cè)量工作制度:

(1)測(cè)量的內(nèi)外業(yè)必須執(zhí)行閉合制、復(fù)核及檢算制?？刂凭W(wǎng)點(diǎn)平差及其他數(shù)據(jù)應(yīng)由兩組人員獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算，并及時(shí)校核。重要部位的放樣宜采用不同的方法或不同的路線檢核測(cè)設(shè)，以確保正確。

(2)應(yīng)采用專業(yè)記錄簿在現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，禁止使用易洇水的圓珠筆或鋼筆書寫。測(cè)量記錄不得涂改、撕毀，如有誤可用明顯的記號(hào)標(biāo)識(shí)。記錄中參加人員、設(shè)備、日期、地點(diǎn)等事項(xiàng)應(yīng)完備、清楚并簽字。記錄數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)檢核，錄入計(jì)算資料的數(shù)據(jù)應(yīng)核對(duì)無誤［2］。

(3)各種測(cè)量?jī)x器和工具應(yīng)定期檢校，并做好經(jīng)常的保養(yǎng)和維護(hù)工作。

(4)引用控制點(diǎn)坐標(biāo)及橋墩臺(tái)拱圈坐標(biāo)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)，避免抄錯(cuò)數(shù)據(jù)。

(5)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在安全可靠、不易沉降的位置，應(yīng)注意保護(hù)，經(jīng)常校測(cè)，保持準(zhǔn)確。

［1］JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］CJJ8—99，城市測(cè)量規(guī)范［S］.