龍口水庫大橋高墩施工豎直度控制方法的應(yīng)用探討

劉楊 田桂濤 安平

摘 要：橋梁高墩豎直度控制，不僅是橋梁施工水平的重要標(biāo)志，而且是評價橋梁施工質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本文結(jié)合龍口水庫大橋橋梁高墩施工的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和具體情況進(jìn)行探討與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：高墩；豎直度；控制

1.工程簡介

龍口水庫大橋所在區(qū)域溝壑縱橫，地勢起伏變化較大，因此橋梁高墩較多，最大墩高為5#-2墩（32.058m）。龍口水庫大橋共有墩柱27根，其中15m以上高墩柱24根，占總數(shù)的88%。分別位于2#-10#墩位。

墩柱共計27個，其中圓形墩柱21個（直徑1.6m），方形墩柱6個（1.8m×1.8m）。

2.高墩垂直度施工影響因素

影響高墩施工精度的因素可分為自然因素和人為因素兩類，自然因素主要指風(fēng)載、太陽輻射及升溫、降溫造成的溫差熱脹冷縮效應(yīng)；人為因素主要指施工過程中工人的操作不當(dāng)?shù)?，以及材料、施工設(shè)備等的不對稱放置從而對墩身產(chǎn)生不對稱荷載，致使墩身產(chǎn)生撓曲變形，從而使墩身軸線發(fā)生偏差，影響墩身的施工質(zhì)量。

2.1 風(fēng)載引起的墩身軸線偏差分析

當(dāng)墩身較高時，整個墩身結(jié)構(gòu)的剛度相對就變得較小，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受水平方向的外力時將會引起過大的水平位移，從而對墩身的施工精度產(chǎn)生較大的影響。

2.2 日照溫差作用引起的墩身軸線偏差分析

因本橋高墩施工大部分集中在夏季，且當(dāng)?shù)卦缤頊夭畲?，氣溫變化快，由于日照引起的墩身朝陽面與背陰面的溫差，造成的墩身中心偏移值不容忽視。偏移值的大小與結(jié)構(gòu)物的柔度系數(shù)和溫差成正比，墩身結(jié)構(gòu)的截面尺寸直接決定著其柔度系數(shù)，必須對日照溫差效應(yīng)給予足夠重視。

2.3 人為因素引起的墩身軸線偏差

主要是由于施工偏載以及預(yù)埋對拉支撐筋的不同高等因素使得模板發(fā)生中線的偏移和扭轉(zhuǎn)變形，并且這種偏移和扭轉(zhuǎn)會隨墩身高度的增加而加劇，發(fā)展到一定程度勢必影響施工質(zhì)量，影響后續(xù)的架橋施工，甚至導(dǎo)致梁板無法正常吊裝架設(shè)。

3.方案選定

根據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定，墩身驗(yàn)收允許偏差標(biāo)準(zhǔn)：斷面尺寸±20mm，軸線偏位<10mm，豎直度為墩高的0.3%且不大于20mm。

因墩身較高，采用傳統(tǒng)測量方法精度低，很難達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，因此必須采用新技術(shù)、新手段，來滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

經(jīng)過多方探討學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，采用激光垂準(zhǔn)儀與全站儀相結(jié)合的方法較為常用，且精度較好。因此本橋也采用此方法來控制高墩墩身施工。

4.測量實(shí)施方法

4.1 控制網(wǎng)的布設(shè)

在橋梁施工前期對控制網(wǎng)進(jìn)行加密復(fù)核，橋址位置采用四邊形網(wǎng)布設(shè)方式，方便施工及校核，并定期對控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核，防止點(diǎn)位出現(xiàn)偏差而未被發(fā)現(xiàn)。

在墩身附近不易被破壞且干擾較小處埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并定期復(fù)核。

所采用全站儀、目標(biāo)棱鏡、水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)標(biāo)尺均應(yīng)經(jīng)過權(quán)威部門檢定合格后方能使用。

墩身放樣時選擇在無風(fēng)或微風(fēng)時刻，以減小因風(fēng)載引起的軸線偏差；為了避開日照溫差效應(yīng)引起的墩身彎曲變形，應(yīng)選擇在日照強(qiáng)度低的時刻如清晨6：00～8：00或傍晚17：00～19：00，也可采用在模板四周噴灑水霧降溫法以減小由日照溫差引起的軸線偏差。

4.2 墩身控制

（1）在承臺綁扎鋼筋完成后用全站儀測放出墩身點(diǎn)位，以便于墩身預(yù)埋筋的位置準(zhǔn)確。

（2）墩身施工前應(yīng)在承臺頂面用水泥釘將墩身角點(diǎn)位置定于承臺上，并用不同點(diǎn)位架設(shè)全站儀進(jìn)行復(fù)核，確保無誤后方能立模施工。

（3）在承臺上沿墩身縱橫方向標(biāo)出墩身角點(diǎn)外延0.5m的8個點(diǎn)位位置，并用鉆機(jī)鉆孔打入鋼筋后錨固，多點(diǎn)測放復(fù)核精確定位后在鋼筋頭上切十字絲或在鋼筋頭上砸點(diǎn)，點(diǎn)不應(yīng)大于2mm。點(diǎn)位經(jīng)施工單位經(jīng)過”測量雙檢制”檢驗(yàn)后報請總監(jiān)辦進(jìn)行再次復(fù)核，確保無誤后交由作業(yè)班組進(jìn)行現(xiàn)場施工控制。

（4）墩身20m以下時可采用傳統(tǒng)方式吊垂球與全站儀測量模板角點(diǎn)相結(jié)合的方法進(jìn)行模板校正。吊線下垂球重量不應(yīng)小于5kg，且應(yīng)在無風(fēng)天氣進(jìn)行。

（5）20m以下墩身高程控制采用水準(zhǔn)儀高程傳遞與全站儀相結(jié)合的方式進(jìn)行。水準(zhǔn)高程傳遞應(yīng)采用閉合水準(zhǔn)線路的形式，所用鋼尺必須經(jīng)儀器檢驗(yàn)部門檢定后使用，同時施工中應(yīng)避免出現(xiàn)鋼尺的彎折。三角高程測量應(yīng)準(zhǔn)確量取儀器高與覘標(biāo)高，且使用經(jīng)過氣象部門檢定后的氣壓計及溫度計對儀器球氣差改正參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。精確測量每邊模板頂面高程，每邊應(yīng)至少測量2個點(diǎn)，保證頂面水平。用兩個不同控制點(diǎn)對高程進(jìn)行控制，以便復(fù)核。

4.3 激光垂準(zhǔn)儀控制墩身垂直度的方法

（1）切割靶洞

因高墩施工采用多次澆筑，所用翻模均有三層人形踏板，因此應(yīng)在每層翻模平臺對應(yīng)位置切割八個20cm*20cm的方洞，以便于激光能射向翻模頂面（網(wǎng)格激光靶尺寸為20cm*20cm）。

在承臺上架立角架，安裝垂準(zhǔn)儀，打開向下發(fā)射激光束按鈕，對中點(diǎn)位后精確調(diào)平垂準(zhǔn)儀。關(guān)閉向下發(fā)射按鈕，打開向上發(fā)射激光束按鈕，調(diào)節(jié)物鏡焦距，使激光束在靶標(biāo)上形成一個直徑1 mm的光點(diǎn)，在靶標(biāo)表面光點(diǎn)中心做標(biāo)記，任意水平轉(zhuǎn)動垂準(zhǔn)儀，看多次光點(diǎn)中心偏差是否超過1 mm，若超過則重新調(diào)整垂準(zhǔn)儀，直至光點(diǎn)中心偏差不超過1mm，此時激光束豎直線即為該控制點(diǎn)的垂直方向線。

（2）模板檢測校正

首先站在頂層翻模平臺上，從模板角上沿模板內(nèi)邊緣的延長線拉鋼卷尺，把激光靶中心十字線的一條線與鋼卷尺的50cm刻度線重合，扶平激光靶，使激光靶平面與模板頂處于同一水平面內(nèi)，用另一把鋼卷尺丈量激光點(diǎn)距50cm刻度線的距離并記錄。依次測量墩身4個點(diǎn)的偏差值，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定模板4個角點(diǎn)平面位置是否合格，若有一個點(diǎn)偏差值超過標(biāo)準(zhǔn)，則需重新調(diào)整模板，重新檢查。

因所用翻模為拼裝模板，每塊高為2.25m，為了保證每層模板拼裝的平整性，應(yīng)對所施工的4.5m段的兩層模板平整度進(jìn)行檢驗(yàn)，防止出現(xiàn)模板拼裝錯臺。

4.4 全站儀模板平面控制方法

（1）采用全站儀檢查模板上口4個角點(diǎn)平面位置。置前視棱鏡于模板上口角點(diǎn)上精確對中，測出實(shí)測角點(diǎn)坐標(biāo)，并求出△X、△Y。

（2）在CAD中成圖，把所測結(jié)果換算成點(diǎn)位相對墩身縱橫方向偏移距離，與垂準(zhǔn)儀所測結(jié)果相對照來判斷模板安裝是否符合要求。

（3）測量結(jié)果

全站儀測量結(jié)果和激光垂準(zhǔn)儀測量結(jié)果有一定的偏差，經(jīng)多次檢查對比，偏差值為2mm。若兩者所測結(jié)果相吻合，則可進(jìn)行下道工序，若偏差超過2mm，則應(yīng)重新測量、校準(zhǔn)，直至符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5 全站儀模板高程控制方法

當(dāng)墩身施工超過20m，不采用水準(zhǔn)高程傳遞法進(jìn)行高程控制，而是采用全站儀三角高程法對高程進(jìn)行控制。

（1）經(jīng)現(xiàn)場大量實(shí)驗(yàn)證明在清晨6：00～8：00或傍晚5：00～7：00進(jìn)行測量，可避免大氣波動引起的對中誤差，以提高對中精度。

（2）用氣壓計、溫度計準(zhǔn)確測量周圍環(huán)境參數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本標(biāo)段所采用徠卡TC1201全站儀自帶三角高程改正公式在參數(shù)設(shè)置正確的情況下三角高程測量精度可達(dá)到5mm，滿足施工要求。

（3）為防止對中誤差，目標(biāo)對中桿在1.2m處測量每邊模板至少兩個點(diǎn)位，把對中桿升值1.6m處再次測量，兩次結(jié)果相對照若無偏差或偏差很小，則結(jié)果可信，若偏差過大，則應(yīng)重新測量。

（4）采用兩個控制點(diǎn)架設(shè)儀器對高程進(jìn)行控制校核，兩次測量結(jié)果應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.其他注意事項(xiàng)

5.1 混凝土澆筑時應(yīng)在墩身四周均勻澆筑，振搗棒振搗時應(yīng)避免與模板相碰撞。材料堆放也應(yīng)基本對稱堆放。

5.2 模板翻升作業(yè)時對拉M22螺桿應(yīng)水平預(yù)埋，防止模板傾斜。

5.3 塔吊吊運(yùn)施工用具及材料時應(yīng)避免與模板發(fā)生碰撞。

6.結(jié)語

經(jīng)上級各部門檢查，本橋高墩施工豎直度控制良好。以垂準(zhǔn)儀控制為主，全站儀控制為輔的辦法控制高墩施工，既大大減少了測量對施工周期的影響，加快了施工進(jìn)度，又能減少測量人員和全站儀數(shù)量，降低了施工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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