節(jié)段預(yù)制箱梁懸掛拼裝施工測(cè)量控制方法

李志++千海燕++彭文彬

摘要： 節(jié)段預(yù)制箱梁施工目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，施工工藝日漸成熟，本文對(duì)短線匹配法節(jié)段預(yù)制箱梁懸掛拼裝測(cè)量方法進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)說(shuō)明了首節(jié)段箱梁定位測(cè)量方法。

Abstract： The construction of segmental precast box girder is widely used in China， and the construction technology is becoming more and more mature. This paper introduces the method of measuring the hanging and assembling of segmental precast box girder with short line matching method and focuses on the positioning method of the first section box beam.

關(guān)鍵詞： 節(jié)段預(yù)制箱梁；懸掛拼裝；測(cè)量

Key words： segmental precast box girder；hang assembly；measure

中圖分類號(hào)：U445.46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）12-0133-03

0 引言

節(jié)段預(yù)制拼裝法（短線匹配法）一般分為節(jié)段預(yù)制和懸掛拼裝兩個(gè)階段，該方法是指將混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁劃分為若干個(gè)短節(jié)段，在進(jìn)行空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后，依次在設(shè)置好的預(yù)制臺(tái)座上固定的定型模板內(nèi)澆筑完成。在箱梁架設(shè)安裝時(shí)，利用架橋機(jī)將每跨節(jié)段全部懸掛，通過(guò)逐塊進(jìn)行節(jié)段箱梁膠拼、張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力等工序，完成架設(shè)施工全過(guò)程，達(dá)到短線法快速施工的目的并通過(guò)測(cè)量精確控制確保成橋線形符合設(shè)計(jì)要求。

1 工程概況

桃花峪黃河大橋位于鄭州和焦作市境內(nèi)，是河南省規(guī)劃的武陟至西峽高速跨越黃河的一座特大橋。該橋北側(cè)大堤內(nèi)引橋上部結(jié)構(gòu)采用短線法預(yù)制拼裝架設(shè)工藝施工，橋跨徑布置由北往南依次為3×（6×50）+4×（50+4×51+50）m，雙幅橋共7聯(lián)42孔梁，單跨設(shè)13～14個(gè)節(jié)段，每聯(lián)設(shè)6跨。橋梁總長(zhǎng)為2116m，共分為1120個(gè)箱梁預(yù)制節(jié)段。主梁采用單箱單室截面，在箱梁底板水平設(shè)置，橋梁橫坡采用箱梁斜置形成。箱梁為梁高3m的等高度梁。

按照設(shè)計(jì)的施工順序，本橋以每一跨為架設(shè)單位，通過(guò)架橋機(jī)臨時(shí)吊桿將全跨節(jié)段全部懸掛，精確定位首節(jié)段后，逐塊進(jìn)行膠拼，施工過(guò)程中全程對(duì)節(jié)段箱梁頂面監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)糾偏，直至整跨膠拼完成，并張拉箱梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，落梁于臨時(shí)支座上，完成第一次體系轉(zhuǎn)換。待完成一聯(lián)簡(jiǎn)支箱梁拼裝后，澆筑墩頂濕接縫，張拉其余預(yù)應(yīng)力和體外束，拆除臨時(shí)支座，將主梁支撐在永久支座上，從而實(shí)現(xiàn)第二次體系轉(zhuǎn)換，完成施工。

短線法節(jié)段預(yù)制拼裝施工在河南省尚屬首次應(yīng)用，無(wú)同類項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)可借鑒的同時(shí)也讓此項(xiàng)目備受關(guān)注，施工質(zhì)量控制要求更高。

2 節(jié)段拼裝測(cè)量概述

在進(jìn)行箱梁節(jié)段拼裝時(shí)，需要依據(jù)監(jiān)控指令對(duì)每節(jié)段監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，將每13或者14個(gè)節(jié)段拼裝成一孔箱梁，達(dá)到符合監(jiān)控指令的拼裝線形，監(jiān)控指令架設(shè)坐標(biāo)的計(jì)算依據(jù)是節(jié)段箱梁預(yù)制坐標(biāo)竣工值，經(jīng)過(guò)整體修正，確保兩端墩頂節(jié)段的軸線和高程的精確，將整跨箱梁節(jié)段長(zhǎng)度累積誤差集中到最后一個(gè)節(jié)段到濕接縫解決。

本文以右幅第二跨為例，在第二十一聯(lián)邊跨116#～115#墩之間進(jìn)行預(yù)制節(jié)段安裝，共有14個(gè)節(jié)段箱梁。節(jié)段長(zhǎng)度1.82m，2.5m，3.0m，3.5m，4.0m至4.5m不等。箱梁的節(jié)段編號(hào)及安裝順序?yàn)锽7～B11、B5-2、B6-2、B5-0、B6-1、B5-1、B4、B2、B1，最后吊裝B3。整跨箱梁節(jié)段吊裝完成如圖1所示。

箱梁節(jié)段拼裝階段質(zhì)量控制的關(guān)鍵是線形控制問(wèn)題，它直接決定了成橋的線形是否與設(shè)計(jì)相符，而線形控制主要依靠現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 箱梁節(jié)段拼裝測(cè)量控制

為保證橋梁的整體性和連續(xù)性，拼裝前應(yīng)對(duì)墩頂高程、墩頂縱橫軸線進(jìn)行貫通測(cè)量，其合格后的成果亦可作為墩頂首節(jié)段箱梁梁端線、臨時(shí)支座放樣的依據(jù)。

3.1 箱梁首節(jié)段拼裝測(cè)量

箱梁起始?jí)K（首節(jié)段）作為整孔拼裝的基準(zhǔn)節(jié)段，其定位精度直接影響到后續(xù)節(jié)段的拼裝精度，在施工中我們按照里程、軸線、高程偏位不得大于5mm且相鄰點(diǎn)位間誤差方向保持一致的原則進(jìn)行測(cè)量控制。本跨箱梁中B7節(jié)段為首節(jié)段，由于梁段在預(yù)制過(guò)程已在梁面固定位置埋設(shè)了六個(gè)控制點(diǎn)，并提供了六個(gè)控制點(diǎn)的理論拼裝坐標(biāo)，故只要通過(guò)測(cè)量調(diào)整使六個(gè)控制點(diǎn)準(zhǔn)確就位，即整個(gè)節(jié)段可精確定位。節(jié)段箱梁頂面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

3.1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)獨(dú)立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

箱梁節(jié)段拼裝測(cè)量定位及線形控制的主要依據(jù)是監(jiān)控指令，監(jiān)控指令提供部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)如表1所示。

因監(jiān)控指令提供的坐標(biāo)是施工大地坐標(biāo)，首節(jié)段觀測(cè)調(diào)整過(guò)程中僅僅依靠實(shí)測(cè)X、Y坐標(biāo)差值無(wú)法直觀判斷出里程和軸線的偏位情況，調(diào)整時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且數(shù)據(jù)繁瑣易出差錯(cuò)。在實(shí)際測(cè)量中我們采取獨(dú)立坐標(biāo)法來(lái)進(jìn)行首節(jié)段定位，以該跨為例，首節(jié)段位于116#墩墩頂，將監(jiān)控指令大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以116#墩墩中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，116#墩和115#墩墩中心連線方向?yàn)閄軸增加方向的獨(dú)立坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換后獨(dú)立坐標(biāo)如表2所示。

3.1.2 箱梁首節(jié)段偏位調(diào)整

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后，利用徠卡全站儀參考線放樣程序，建立以116#和115#右幅墩中心為基準(zhǔn)點(diǎn)的基線，通過(guò)儀器實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)獨(dú)立坐標(biāo)來(lái)對(duì)比，若B7節(jié)段X坐標(biāo)差值為正，代表箱梁里程偏向115#墩側(cè)，需要向116#墩方向調(diào)整里程；若B7節(jié)段Y坐標(biāo)差值為正，代表箱梁軸線偏向前進(jìn)方向右側(cè)，需要向前進(jìn)方向左側(cè)調(diào)整。獨(dú)立坐標(biāo)可非常直觀的判斷出節(jié)段箱梁如何在里程、軸線方向進(jìn)行調(diào)整。并且轉(zhuǎn)換后的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)值也較小，計(jì)算差值更簡(jiǎn)單，實(shí)際測(cè)量過(guò)程中不易出錯(cuò)。

3.1.3 箱梁首節(jié)段輔助定位方法

對(duì)于本文為例的116#～115#墩跨箱梁架設(shè)來(lái)說(shuō)，首節(jié)段定位亦可用以下方法輔助快速定位，首先，如圖2所示，依據(jù)監(jiān)控指令該跨箱梁B7節(jié)段FR、FL兩點(diǎn)理論大地坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)已架設(shè)完成117#～116#墩跨箱梁B7節(jié)段FL、FR兩點(diǎn)實(shí)測(cè)竣工大地坐標(biāo)可計(jì)算出2個(gè)距離值，在箱梁懸掛就位后，全站儀實(shí)施精確調(diào)整首節(jié)段之前，可利用鋼卷尺量取墩頂兩個(gè)節(jié)段對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的距離進(jìn)行里程粗定位，實(shí)踐表明，粗定位的精度可達(dá)3mm內(nèi)，大大加快了定位效率。

在進(jìn)行首節(jié)段平面位置精確定位時(shí)，采用水準(zhǔn)儀同步對(duì)節(jié)段頂面監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行測(cè)量，并同時(shí)調(diào)整至設(shè)計(jì)要求精度。

3.2 箱梁其他節(jié)段拼裝測(cè)量

本文所述單跨箱梁共分為14個(gè)節(jié)段，故后續(xù)節(jié)段拼裝測(cè)量主要講述B8節(jié)段測(cè)量，其余節(jié)段拼裝測(cè)量與B8節(jié)段相同。

3.2.1 箱梁后續(xù)節(jié)段拼裝誤差調(diào)整思路

將首節(jié)段箱梁精確定位并臨時(shí)固定后，及時(shí)采集首節(jié)段監(jiān)測(cè)點(diǎn)竣工數(shù)據(jù)，監(jiān)控方依據(jù)竣工數(shù)據(jù)分析預(yù)判下一節(jié)段箱梁線形發(fā)展趨勢(shì)，在節(jié)段線形誤差超出允許偏差時(shí)，依據(jù)監(jiān)控指令，通過(guò)在相鄰節(jié)段拼接面增加不同厚度的環(huán)氧樹(shù)脂墊片、調(diào)整拼接面上墊片鋪墊的位置，使梁段向有利方向偏移，從而達(dá)到調(diào)整的目的。如節(jié)段箱梁前端高程偏高，出現(xiàn)抬頭趨勢(shì)，則在該節(jié)段待拼接面箱梁頂板處粘貼環(huán)氧樹(shù)脂墊片，將箱梁頂板拼接縫隙變大，對(duì)箱梁線形發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行調(diào)整。墊片的設(shè)置既可調(diào)整高程，也可調(diào)整軸線，可消除因預(yù)制、拼裝時(shí)誤差造成的整孔線形偏差，用于調(diào)整的環(huán)氧墊片厚度2至5mm為宜。

3.2.2 箱梁后續(xù)節(jié)段拼裝測(cè)量

在B8節(jié)段與B7節(jié)段膠拼前，梁體應(yīng)進(jìn)行試拼，試拼時(shí)需觀測(cè)B8節(jié)段頂面監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，檢查是否有較大線形偏差出現(xiàn)，否則應(yīng)及時(shí)查明原因方可進(jìn)入下道工序。試拼合格、對(duì)B8節(jié)段與B7節(jié)段膠拼后，張拉兩節(jié)段間臨時(shí)錨固預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力張拉后及時(shí)對(duì)本次安裝的節(jié)段和前個(gè)節(jié)段的箱梁頂面監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集，用以觀察梁體在安裝及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉的過(guò)程中所發(fā)生的變化，以便及時(shí)對(duì)后續(xù)節(jié)段的拼裝作出相應(yīng)的調(diào)整，保證全橋線形符合設(shè)計(jì)要求。

在整跨節(jié)段箱梁全面膠拼完成后，張拉箱梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力張拉后及時(shí)對(duì)梁面監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，因監(jiān)控指令所提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)的工況為節(jié)段全部拼裝完畢、尚未張拉預(yù)應(yīng)力束時(shí)的狀態(tài)。故重點(diǎn)要保證墩頂處兩個(gè)梁端節(jié)段的軸線偏位和頂面高程，對(duì)于張拉后跨中梁體起拱高程可適當(dāng)關(guān)注。

3.2.3 箱梁體系轉(zhuǎn)換測(cè)量

整跨節(jié)段箱梁預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，需要將簡(jiǎn)支梁完全落于墩頂臨時(shí)支座上，完成第一次體系轉(zhuǎn)換。落梁過(guò)程中需要對(duì)首尾兩個(gè)梁端節(jié)段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止因臨時(shí)支座砂桶壓縮變形不一致引起箱梁傾斜、軸線偏位等情況，而節(jié)段拼裝架橋機(jī)具備整機(jī)頂升、橫移、下落功能，落梁過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)墩頂節(jié)段標(biāo)高、軸線等的精確控制，有助于線形控制符合監(jiān)控指令和設(shè)計(jì)要求。在箱梁落梁結(jié)束后，拆除懸掛箱梁吊桿，并及時(shí)對(duì)整跨節(jié)段箱梁監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

4 節(jié)段箱梁拼裝監(jiān)控測(cè)量

節(jié)段箱梁拼裝施工過(guò)程中監(jiān)控測(cè)量的實(shí)施貫穿節(jié)段拼裝施工全過(guò)程，從首節(jié)段定位后開(kāi)始，至整跨節(jié)段箱梁完成，需要對(duì)節(jié)段頂面監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)以供分析，要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的狀態(tài)分別為：

①各節(jié)段拼裝完成后對(duì)本次拼裝節(jié)段和前2次拼裝節(jié)段監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；

②整跨節(jié)段箱梁拼裝完成后；

③整跨節(jié)段箱梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉完成后；

④架橋機(jī)設(shè)備卸載后（落梁后）；

⑤整聯(lián)箱梁體外索預(yù)應(yīng)力張拉完成后；

⑥整聯(lián)濕接縫完成施工，體系轉(zhuǎn)換完成后。

在節(jié)段箱梁懸掛拼裝過(guò)程中，影響成橋線形的因素主要有：節(jié)段箱梁斷面尺寸誤差、節(jié)段箱梁自重偏差、張拉預(yù)應(yīng)力的實(shí)際效果、拼接縫處理、安裝誤差、施工荷載影響等，而監(jiān)控測(cè)量的目的就是在拼裝過(guò)程中及時(shí)對(duì)節(jié)段觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)判線形發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)超出允許范圍的誤差提出糾偏調(diào)整和補(bǔ)救措施，不斷重復(fù)這一過(guò)程直至完成全跨節(jié)段懸拼工作，確保成橋線形符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

節(jié)段預(yù)制拼裝法具有施工生產(chǎn)流水化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化等特點(diǎn)，其施工周期短、對(duì)環(huán)境交通影響小、施工質(zhì)量可控，是未來(lái)橋梁施工發(fā)展的方向。線形控制是節(jié)段預(yù)制拼裝法的關(guān)鍵技術(shù)，隨著線形控制技術(shù)在不斷的實(shí)踐中日趨完善，短線法施工在我國(guó)橋梁建設(shè)中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

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