長跨度變坡橋梁高程測量施工方案分析

李曉麗

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西晉中 030600)

橋梁工程廣泛存在于城市、野外的大型道路施工項目中，施工放樣是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為達到主橋路面平坦、無坡度，常常需要引橋進行輔助。一般而言，長度為200 m的長跨度主橋，需要引橋80 m～100 m，且施工的各個階段都離不開高程測量，尤其在環(huán)境特殊、施工設(shè)計圖紙相對復(fù)雜的情況中。本文此例大橋跨度長，兩側(cè)存在高程差，且橋墩與引橋方向不垂直，若沒有合理的高程測量施工方案，不但會損失人力物力，還存在橋梁質(zhì)量不達標(biāo)的風(fēng)險。為此，本文進行了深度的高程測量施工方案分析。

1 項目概況

某長跨度邊坡橋梁跨越長為120 m城內(nèi)河，主橋長為180 m，寬50 m，兩側(cè)引橋各80 m，分別與兩側(cè)城市主干道相接。主橋梁保持水平，引橋呈緩坡狀，與主橋結(jié)合處達到最高，且引橋存在橫向偏轉(zhuǎn)，其方向與橋墩不垂直，存在一定夾角。根據(jù)施工設(shè)計圖高程標(biāo)注，引橋橋墩直徑5.0 m，兩端對應(yīng)高程受傾斜影響而不同，其中心標(biāo)線位置為+8.50 m，細節(jié)標(biāo)高如圖1所示。根據(jù)《城市測量規(guī)范》和《精密工程測量規(guī)范》等多項規(guī)范要求，此項目應(yīng)按照一等水準(zhǔn)控制網(wǎng)要求進行施工，變坡橋墩更應(yīng)考慮梁板厚度影響，準(zhǔn)確放樣，確保誤差在施工要求范圍內(nèi)。

圖1 引橋結(jié)構(gòu)示意圖

為達到勘察控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和沉降控制網(wǎng)三網(wǎng)合一的效果，方便后期的復(fù)核和沉降觀測，對已知的起算數(shù)據(jù)進行了換算。本次將施工附近固定樁高程設(shè)為0.00 m，城市高程系統(tǒng)與工程高程系統(tǒng)之間相差換算常數(shù)h，得到引橋底端的高程為+4.0 m，引橋與主橋的結(jié)合處高程為+12 m，主橋橋面保持水平，其高程不變;另一端引橋情況類似，則不再贅述。

2 項目高程測量施工方案設(shè)計原則

項目采用大地四邊形控制法，在主橋、兩側(cè)引橋進行布設(shè)，形成多控制點、穩(wěn)定控制網(wǎng)，采用全站儀TC 2003進行高精度觀測，以同一時間段6測回要求進行觀測，確保觀測數(shù)據(jù)誤差保持在規(guī)范要求內(nèi)。對于長跨度邊坡橋梁高程測量施工而言，其方案設(shè)計必須遵照以下原則:

1)控制點分列兩側(cè)，且有備用點。城市橋梁對高程要求比較高，需要主橋橋面平整，引橋坡度穩(wěn)定。布設(shè)高程控制網(wǎng)時應(yīng)將控制點選擇在橋梁主體不受施工震動、施工車輛影響且地質(zhì)條件良好的位置，并且增加備用點，以免控制點破壞后影響整個控制網(wǎng)精度。此項目選取的控制點皆在施工區(qū)域外且每個控制點安放了坐標(biāo)樁，無論是采用RTK觀測，還是全站儀觀測，都能夠確?？刂泣c位置不會出現(xiàn)移動。此外，引橋部分環(huán)境較為復(fù)雜，為了后期檢驗和避免各類意外出現(xiàn)，布設(shè)了多個備用點。

2)先軸線后兩端，再細部。確定控制網(wǎng)后，需根據(jù)施工設(shè)計圖對橋梁的具體位置進行放樣。無論主橋還是引橋部分，都需要先放樣軸線，再放樣兩端，以中軸線位置確定橋墩主軸線位置。對于主橋梁部分而言，橋墩與橋梁方向保持垂直且橋梁平面無高差，可以橋墩主軸中心位置對其四周進行細部放樣;對于引橋而言，橋墩兩端高程數(shù)值不同，且與引橋橋面不垂直，需要嚴(yán)格按照施工設(shè)計圖標(biāo)高進行逐一放樣，而橋梁中軸線、承臺底部和頂部等部位高程的放樣都需要進行細部觀測，以多測全站儀觀測方式減小觀測誤差，得到最終位置。

3)定期沉降觀測與復(fù)核。在施工過程中，長跨度橋梁主體會因結(jié)構(gòu)內(nèi)力、材料應(yīng)力、彈性模量、收縮系數(shù)等外部條件影響而出現(xiàn)一定程度的沉降。為了更佳及時地觀測此類變化，應(yīng)對施工全過程進行沉降觀測跟蹤，預(yù)測沉降變化規(guī)律。橋墩部分的澆筑需做好橋墩頂部高程值變化和橋墩四周的位置移動;承臺底部和頂部配筋和混凝土的高程值變化觀測;橋板安裝后路面的位置高程變化觀測。一般而言，橋梁施工前期沉降比較明顯，但隨著施工材料的固化，沉降情況會逐漸降低，直至不再沉降。一旦超出沉降規(guī)律，則必須停止施工檢查原因。

3 項目高程測量施工方案及技術(shù)難點

3.1 狹長控制網(wǎng)布設(shè)方案

為達到長跨度橋梁工程的放樣要求，采用了大地四邊形狹長控制網(wǎng)布設(shè)方案。主橋梁部分采用對稱式布設(shè)方法共選取了12個控制點;兩側(cè)引橋存在一定的偏轉(zhuǎn)，橋梁與橋體方向不垂直故各選取6個控制點，分引橋內(nèi)外兩側(cè)布設(shè)。整個控制網(wǎng)的布設(shè)有多個難點，主要包括:通視設(shè)計、往返觀測和外界干擾。

此項目的控制網(wǎng)分布于橋梁施工場地的兩側(cè)，會隨著施工的進行而被橋墩、橋板、橋體輔助設(shè)備遮擋，因此，采用了控制網(wǎng)中的每個點都至少與其他3個點保持通視的四邊網(wǎng)設(shè)計，有效地減少了施工干擾;采用了6測回觀測法和互換全站儀因瓦合金標(biāo)尺位置的反測法對控制點高程值進行了多測觀測，以其平均值為最終的高程結(jié)果，增強觀測結(jié)果的可靠性;采用早中晚三時段觀測法對外界的氣溫、壓強、風(fēng)向干擾進行了分析，明確了高程測量設(shè)備自身性能，消除了全站儀設(shè)備數(shù)值偏差的不足。以上三項措施使控制網(wǎng)精度達到較高水平，完全滿足橋梁施工要求。

3.2 主橋高程放樣與監(jiān)測方案

主橋路面平整，無坡度，整個路面高程保持在一個水平高度。對主橋體的高程放樣與監(jiān)測隨施工進行而進行，先觀測橋墩和承臺，再觀測橋板，最后得到主橋各點高程值。由于主橋?qū)匍L跨度大橋，施工時間跨度比較長，沉降變形情況不一，使得放樣與監(jiān)測難度變大，主要包括:承臺定位、橋板放樣和變形監(jiān)測。

此項目使用承臺將橋墩與樁連接在一起，以便在上端鋪設(shè)橋板，采用RTK方法進行高效、高精度觀測。通過在遠處設(shè)定基站，以RTK移動端進行實時觀測，以便對所有樁的位置進行高程定位，同時，在控制點進行承臺的高程值變化監(jiān)測;采用持續(xù)跟蹤的GPS定位方式為橋板搭建提供位置信息，以便更好地進行鋪設(shè);采用RTK法與全站儀觀測法相配合的方式進行橋梁涵洞、基頂、墩臺頂?shù)炔课坏母叱绦畔?，實時跟蹤主橋各個部位高程值變化。以RTK方法和全站儀結(jié)合的細部觀測方法能夠監(jiān)測到各個部位的高程變化信息，其觀測效果準(zhǔn)確、高效。

3.3 引橋細部高程測量方案

引橋的橋墩與橋面不垂直，且與橋面存在一定的夾角，其高程觀測難點在于橋墩的頂部各點的高程值不同，配筋及模板固定后需要進行高程核查。高程測量采用傳遞觀測方法，以已知點來確定未知點，并與設(shè)計圖進行比較，從而確定其誤差，整個過程的難點在于:傳遞過程誤差的控制。項目采用傳統(tǒng)拉線方法，先在橋段的中間位置插入標(biāo)桿固定，確定標(biāo)桿標(biāo)記位置坐標(biāo)，再以拉線方法確定平面各點的高程值，最后反復(fù)向上澆筑，使橋墩各點達到預(yù)定的高程放樣位置，若拉線后觀測到水泥保護層厚度不符合設(shè)計規(guī)范，則進行及時調(diào)整。每側(cè)引橋雖存在一個橋墩，但高程測量難度較大，觀測、復(fù)核工作量超過了主橋施工觀測量，需要精確的計算，否則，將會導(dǎo)致引橋與主橋結(jié)合處產(chǎn)生高程差，影響橋梁的整體質(zhì)量和使用壽命。

4 結(jié)語

本文以長跨度變坡橋梁為例，全面分析了高精水準(zhǔn)測量的原則、方案和技術(shù)難點，考慮了變坡橋梁的高程細節(jié)處理問題，完美地解決了長跨度變坡橋梁的放樣、觀測、復(fù)核工作。目前，高程測量技術(shù)還在推陳出新，GPS—RTK技術(shù)與CORS站的聯(lián)合使用為簡化二等及以上高程測量工作提供了新方向。因此，長跨度變坡橋梁的高程測量施工方案還有改進空間，值得更多的專家和學(xué)者進行關(guān)注。