連續(xù)梁橋施工中的線形控制測量探討

羅秀林

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司，北京 100041）

1 引言

近年來，我國不斷加大橋梁等基礎(chǔ)工程的建設(shè)力度，同時(shí)，也對橋梁工程的施工質(zhì)量提出了更高的要求。連續(xù)梁橋由于有較強(qiáng)的跨越能力、結(jié)構(gòu)剛度以及抗震性能，且技術(shù)適應(yīng)性較好，維護(hù)管理難度較低，能夠適應(yīng)于多種工況條件下的橋梁工程施工，因此，得到了廣泛應(yīng)用。為提高連續(xù)梁橋的施工質(zhì)量，確保線形符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，必須高度重視施工控制測量問題。施工單位應(yīng)指派專業(yè)測量人員根據(jù)連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及線形控制要求合理選擇施工控制測量方法。測量人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范，確保測量數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確，以提高施工線形控制精度，為連續(xù)梁橋施工質(zhì)量的全面提升奠定良好的基礎(chǔ)。

2 連續(xù)梁橋線形控制測量的重要性分析

線形控制是連續(xù)梁橋工程施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全以及成橋線形均會(huì)產(chǎn)生較大的影響。而施工控制測量則是獲得連續(xù)梁橋幾何形狀、尺寸規(guī)格以及主梁和橋墩等部分是否存在位移變形情況的重要途徑[1]。因此，施工單位和測量技術(shù)人員應(yīng)高度重視施工控制測量，合理選擇測量技術(shù)方法，提高測量數(shù)據(jù)的精度，為施工線形控制提供可靠的測量數(shù)據(jù)。

3 連續(xù)梁橋施工線形控制研究

格庫鐵路省道303立交4號大橋連續(xù)梁位于2號~5號墩之間，跨度為32 m+48 m+32 m，工程區(qū)域地勢較為平坦。本文對該連續(xù)梁橋施工中的線形控制測量進(jìn)行分析。

3.1 布設(shè)施工控制網(wǎng)

3.1.1 布設(shè)平面施工控制網(wǎng)問題分析

在連續(xù)梁橋施工過程中，為準(zhǔn)確控制線形，首先，應(yīng)布設(shè)施工控制網(wǎng)。施工控制網(wǎng)主要包括高程控制網(wǎng)和平面控制網(wǎng)，均由多個(gè)測量控制點(diǎn)連接而成。其中，平面控制網(wǎng)主要是對連續(xù)梁橋支座以及橋墩等平面點(diǎn)位進(jìn)行精確定位測量。目前，在連續(xù)梁橋工程施工平面控制網(wǎng)布設(shè)中，多采用三角網(wǎng)等類型。但當(dāng)連續(xù)梁橋工程規(guī)模較大時(shí)，如單純采用三角網(wǎng)可能會(huì)造成控制網(wǎng)出現(xiàn)橫縱比例不合理問題，影響平面定位測量的精度，因此，在施工控制測量實(shí)踐中，應(yīng)綜合采用測角網(wǎng)及測邊網(wǎng)等技術(shù)方法[2]。同時(shí)，在布設(shè)連續(xù)梁橋施工控制網(wǎng)時(shí)，還應(yīng)充分考慮懸臂澆筑以及線形控制的要求，確保布網(wǎng)精度能夠滿足施工線形控制測量精度標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2 高程施工控制網(wǎng)布設(shè)分析

布設(shè)高程控制網(wǎng)的目的是對橋梁工程的高程變化進(jìn)行測量，并為放樣工作提供測量數(shù)據(jù)。在布設(shè)高程控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守橋梁工程施工控制測量要求，將精度控制在二等水準(zhǔn)測量水平。測量人員應(yīng)在連續(xù)梁橋兩側(cè)統(tǒng)一進(jìn)行高程控制測量水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)置，并利用已知高程點(diǎn)以及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，以確保精度符合要求。同時(shí)，應(yīng)在連續(xù)梁橋軸線上設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的施工水準(zhǔn)點(diǎn)，且復(fù)合水準(zhǔn)路線應(yīng)由施工水準(zhǔn)點(diǎn)與完成聯(lián)測的已知水準(zhǔn)點(diǎn)共同構(gòu)成。當(dāng)連續(xù)梁橋工程區(qū)域具備較好的地形條件時(shí)，則應(yīng)采用閉合水準(zhǔn)測量方式提高測量精度，并應(yīng)在施工過程中定期復(fù)測重要水準(zhǔn)點(diǎn)。在布設(shè)高程控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)連續(xù)梁橋的實(shí)際情況采用水準(zhǔn)測量或三角高程法等，并在高程控制網(wǎng)布設(shè)后進(jìn)行平差處理，確保高程精度達(dá)到施工控制測量標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3 建立平差系統(tǒng)問題分析

由于施工控制網(wǎng)需要多次觀測，且測量結(jié)構(gòu)會(huì)受到多種因素的影響，因此，需建立平差系統(tǒng)，以確保其精度符合施工控制測量要求。目前，在施工控制測量中多采用間接平差法及有條件平差法等經(jīng)典平差方法。

3.2 連續(xù)梁施工線形控制中的測量要點(diǎn)

在連續(xù)梁橋施工過程中，連續(xù)梁平面以及縱向線形會(huì)在基礎(chǔ)沉降、施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度、荷載條件、結(jié)構(gòu)體系以及混凝土自身特性等影響因素的作用下出現(xiàn)變形，因此，必須通過施工控制測量準(zhǔn)確掌握變形量，以便采取相應(yīng)的控制措施，確保成橋線形符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)梁橋的施工線形控制測量的基礎(chǔ)是結(jié)合幾何結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測量，以確保實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間的誤差值在允許范圍內(nèi)。

3.2.1 主梁施工撓度測量

撓度是指連續(xù)梁橋主梁橫截面形心在外部荷載以及內(nèi)力作用的影響下向軸線垂直方向所產(chǎn)生的線位移，測量撓度是施工線形控制中的重要環(huán)節(jié)[3]。測量人員應(yīng)精確測定連續(xù)梁橋撓度變化情況以及變化極值，以確保橋梁合龍施工以及成橋線形精度。

3.2.2 主梁施工線形水平位移測量問題研究

對連續(xù)梁橋進(jìn)行水平位移測量，主要是對連續(xù)梁橋墩臺(tái)的水平位移以及主梁在橋梁軸線垂直方向上所產(chǎn)生的橫向位移量等進(jìn)行測量。在測量實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇導(dǎo)線測量、前方交會(huì)、三角測量以及基準(zhǔn)線法等測量方法，并選擇沿橋梁橫縱向方向上的最大實(shí)測位移值作為施工控制的分析基礎(chǔ)。在連續(xù)梁橋水平位移測量中，目前比較常用的有導(dǎo)線測量、前交會(huì)以及基準(zhǔn)線法等測量方法。

在采用前交會(huì)法對連續(xù)梁橋主梁水平位移進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)采用精度較高的測量儀器，且測回通常應(yīng)為6個(gè)。在測量時(shí)，應(yīng)根據(jù)交會(huì)邊長確定誤差允許范圍，例如，交會(huì)邊長約為100 m時(shí)，測定誤差應(yīng)控制在1 mm以內(nèi)。應(yīng)用前交會(huì)法施測時(shí)，初次觀測應(yīng)通過解析法對觀測點(diǎn)初始觀測值進(jìn)行解算。之后應(yīng)開展定期觀測工作，并對測點(diǎn)坐標(biāo)加以解算，解算方法也應(yīng)采取解析法，以便對初始值和后期觀測計(jì)算所得的坐標(biāo)值進(jìn)行對比分析，從而掌握測點(diǎn)橫縱坐標(biāo)的實(shí)際變化情況。在對位移值進(jìn)行測量分析時(shí)，也可以根據(jù)實(shí)際情況選擇微分法等計(jì)算方法，以簡化計(jì)算。

在測定連續(xù)梁橋位的橫向位移時(shí)，也可以采用基準(zhǔn)線法，并可以通過測小角等方法對主梁縱向位移進(jìn)行測量。在應(yīng)用導(dǎo)線測量法對連續(xù)梁橋主梁進(jìn)行位移測量時(shí)，應(yīng)先將基點(diǎn)分別布設(shè)在連續(xù)梁橋縱向方向的兩側(cè)橋臺(tái)上，且在各橋墩均應(yīng)設(shè)置1個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，并連接監(jiān)測點(diǎn)，以完成導(dǎo)線布設(shè)。這種導(dǎo)線布設(shè)方式能夠?yàn)槭┕み^程中的復(fù)測創(chuàng)造便利條件。

導(dǎo)線測量法一般適用于長度較長且跨度較大的連續(xù)梁橋主梁線形控制測量；而當(dāng)連續(xù)梁橋受客觀條件限制必須在不穩(wěn)定條件設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，或觀測點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)，則應(yīng)采用交會(huì)測量法。此外，測量人員還應(yīng)根據(jù)連續(xù)梁橋的具體橋型選擇相應(yīng)的測量方法，例如，測小角以及基準(zhǔn)線法主要適用于直線橋的控制測量中，導(dǎo)線測量法以及三角測量法等則一般用于曲線橋的位移測量中。

3.2.3 連續(xù)梁橋施工懸臂控制測量

連續(xù)梁橋的主梁線形會(huì)受到混凝土材料特性、徐變收縮以及環(huán)境溫濕度等因素的影響，因此，為精確控制成橋線形，應(yīng)對立模標(biāo)高進(jìn)行準(zhǔn)確測定。同時(shí)，如連續(xù)梁橋采用的是掛籃施工方式時(shí)，測量人員還應(yīng)加強(qiáng)對掛籃變形的控制測量，以便準(zhǔn)確掌握掛籃在預(yù)壓前后的實(shí)際高程變化，了解掛籃變形與壓力變化之間的客觀規(guī)律，從而為連續(xù)梁橋主梁施工過程中各梁段變形測量控制提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

3.2.4 連續(xù)梁橋施工中軸線控制測量

中軸線定位測量是連續(xù)梁橋施工線形控制測量中的重要環(huán)節(jié)。在測量連續(xù)梁橋中線時(shí)，應(yīng)在梁頂面設(shè)置測點(diǎn)，并根據(jù)連續(xù)梁橋施工的實(shí)際情況采用交會(huì)放樣測量法、全站儀測量法、極坐標(biāo)法等方法進(jìn)行定位測量。

其中，全站儀測量法主要是利用全站儀測定連續(xù)梁橋的中軸線坐標(biāo)。應(yīng)用該方法時(shí)，應(yīng)注意坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，以獲得施工控制網(wǎng)中的中軸線坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而為放樣工作提供可靠的參考依據(jù)。該方法的測量操作較為便捷，能夠快速、高效地獲得定位數(shù)據(jù)。目前，在連續(xù)梁橋的中軸線測量工作中，以全站儀為基礎(chǔ)的極坐標(biāo)三維放樣測量法由于能夠同時(shí)完成測距、測角工作，并可以自動(dòng)完成測量數(shù)據(jù)的計(jì)算和記錄，因此，該方法在測定中軸線坐標(biāo)以及對連續(xù)梁橋翼緣板進(jìn)行邊緣點(diǎn)坐標(biāo)采集時(shí)均得到了廣泛應(yīng)用。

交會(huì)放樣法是連續(xù)梁橋施工線形控制測量中常用的方法之一，主要包括前后交會(huì)以及極坐標(biāo)等方法。在連續(xù)梁橋的放樣測量中，由于放樣點(diǎn)以及控制點(diǎn)坐標(biāo)均為已知數(shù)據(jù)，因此，僅需對放樣角度進(jìn)行測量計(jì)算。測量實(shí)踐中測量人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇前方角度交會(huì)或距離交會(huì)等前方交會(huì)法。當(dāng)待測點(diǎn)位處于不利位置，無法直接進(jìn)行測量距地時(shí)，應(yīng)選擇角度前交會(huì)法進(jìn)行測量。在交會(huì)角達(dá)到約90°時(shí)，所有方向上所產(chǎn)生的誤差值較為接近，但在交會(huì)角約為30°或120°時(shí)，會(huì)使圖形測準(zhǔn)條件下降，所以，在施測時(shí)應(yīng)將交會(huì)角控制在30°~120°，從而確保測量放樣精度能夠符合施工控制測量要求。

隨著電子測距儀等測量儀器的廣泛應(yīng)用，在連續(xù)梁橋施工軸線控制測量中，可以通過邊長交會(huì)等方法直接進(jìn)行測量放樣。測量人員應(yīng)首先對其中2條邊進(jìn)行定位測量，之后再以此為依據(jù)測定待定點(diǎn)坐標(biāo)。為進(jìn)一步提供測量精度，在測量實(shí)踐中一般選擇三邊以及四邊交會(huì)等測量方法，以獲得更為精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。由于距離交會(huì)法的原理較為簡明且易于理解操作，因此，在連續(xù)梁橋中軸線施工線形控制測量實(shí)踐中的應(yīng)用較為普遍。

3.3 連續(xù)梁橋施工橋墩沉降控制測量問題研究

在連續(xù)梁橋施工中，如橋墩出現(xiàn)不均勻沉降，不僅會(huì)影響成橋線形，還會(huì)對橋梁整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此，應(yīng)加強(qiáng)對連續(xù)梁橋墩臺(tái)結(jié)構(gòu)垂直水平位移的測量等，以便及時(shí)掌握變形情況，并采取相應(yīng)的控制措施。

3.3.1 布設(shè)沉降監(jiān)測網(wǎng)問題分析

在布設(shè)沉降變形監(jiān)測網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定工作基點(diǎn)以及水準(zhǔn)基點(diǎn)位置，并合理配置相應(yīng)的測量儀器設(shè)備。其中，沉降觀測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)于橋軸線方向的兩側(cè)，測點(diǎn)應(yīng)分布均勻。水準(zhǔn)點(diǎn)則應(yīng)設(shè)置在場地外，且應(yīng)與場地保持適當(dāng)間距。水準(zhǔn)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置主點(diǎn)1個(gè)及輔助點(diǎn)2個(gè)。在施測時(shí)，應(yīng)先結(jié)合基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，并通過高差校驗(yàn)方式保證水準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定。測量精度應(yīng)達(dá)到二等水準(zhǔn)測量水平。在布設(shè)高程基準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)沿連續(xù)梁橋走向均勻布設(shè)，測定間距應(yīng)控制在200 m以內(nèi)，以便形成閉合連續(xù)水準(zhǔn)環(huán)，為沉降觀測創(chuàng)造有利條件。如連續(xù)梁橋存在較高橋墩，應(yīng)適當(dāng)增加水準(zhǔn)輔助點(diǎn)的設(shè)置，以提高測量精度。

3.3.2 沉降觀測數(shù)據(jù)處理問題分析

在對連續(xù)梁橋橋墩進(jìn)行沉降變形測量時(shí)，由于監(jiān)測網(wǎng)中的測點(diǎn)既有固定不動(dòng)的，同時(shí)，也有發(fā)生位移的，在施工過程中難以事先確定測點(diǎn)的實(shí)際穩(wěn)定性，因此，為準(zhǔn)確測定橋墩沉降變形情況，在施測時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對監(jiān)測網(wǎng)中所有測點(diǎn)穩(wěn)定性的觀察，定期進(jìn)行復(fù)測，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，以確定各測點(diǎn)穩(wěn)定性。在平差處理中，簡易平差是比較常用的處理方法[4]。

4 結(jié)語

連續(xù)梁橋是現(xiàn)代橋梁工程中常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式，對施工線形控制有著較高要求。為了提高連續(xù)梁橋線形控制精度，施工單位以及測量技術(shù)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)施工控制測量問題的重要性，合理選擇施工控制測量技術(shù)方法，在連續(xù)梁橋的主梁及橋墩等施工中精確測定相關(guān)數(shù)據(jù)，為連續(xù)梁橋的施工線形控制提供準(zhǔn)確可靠參考依據(jù)，從而促進(jìn)我國橋梁工程施工質(zhì)量的全面提升。