合肥包公大道高架橋施工測量定位控制技術(shù)分析

周 洋 （安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

包公大道西起二十埠河，東至龍興大道，全長約15.5km，紅線寬55～60m，規(guī)劃為城市快速路。橋梁工程包括11.7km 主線高架、三座互通立交（新海大道立交、橋頭集路立交、龍興大道立交）、鹿鳴山路人行天橋。本標(biāo)段為第三標(biāo)段，本標(biāo)段橋梁分別為：主線橋（K97+24～K110+54）、橋 頭 集 路 主 線 橋（NS3+77～NS12+67）、橋頭集路立交橋（WS、SW、SE、WN、NW、NE、ES、EN匝道）。其中主線高架橋梁共計(jì)12 聯(lián)，共長1330m；橋頭集路主線橋共計(jì)10聯(lián)，共長890m；橋頭集路立交橋共計(jì)31聯(lián)，共長2824m。

圖1 立交橋效果圖

其中，包公大道主線高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)段全寬25.75m（含花槽）,標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)主要跨徑為3x30m；局部跨越路口節(jié)點(diǎn)位置按需要設(shè)置大跨非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)。橋頭集路主線高架橋梁每聯(lián)橋梁均為變寬段,橋梁主要跨徑為4x30m；局部跨越路口節(jié)點(diǎn)位置按需要設(shè)置大跨非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)。橋頭集路立交橋，匝道橋共計(jì)有3 種標(biāo)準(zhǔn)寬度：9.75m（含花槽）、10.8m（含花槽）及11.05m（含花槽）。匝道橋跨徑結(jié)合平面線形及地面車行道位置布置。

2 測量難點(diǎn)

該項(xiàng)目地處安徽省合肥市肥東縣店埠鎮(zhèn)，是真正的縣中心區(qū)域，來往車輛多、行人多，再加上施工破壞較頻繁，導(dǎo)致測量控制的點(diǎn)位極難保存，通常不出一個(gè)月，就得重新布設(shè)新的點(diǎn)位，好多點(diǎn)位剛布設(shè)兩天就被破壞的事也是有的。

由于高架橋?yàn)槭姓こ?，地處鬧市中心，為減少對周邊居民影響，故而設(shè)置2.5m高的圍擋實(shí)行全封閉管理，再加上林立的墩柱，對于地面測量的視線影響很大，隨著工程周期的推進(jìn)，導(dǎo)改工作的進(jìn)行，通常情況下，點(diǎn)與點(diǎn)之間是無法做到通視的。

由于視線較差，在測量過程中多采用5m對中桿，而5m的對中桿由于其自身機(jī)理導(dǎo)致容易被損壞，稍微風(fēng)大點(diǎn)都可能把桿子吹彎，這樣勢必導(dǎo)致對中桿的精度受到影響，從而一定程度上影響測量工作的精準(zhǔn)性。

3 高架橋施工測量定位控制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 測量準(zhǔn)備

進(jìn)場后，與設(shè)計(jì)單位人員進(jìn)行交接樁工作，得到首級控制網(wǎng)，然后對測量儀器不在有效期內(nèi)的進(jìn)行鑒定，一般是一年一檢，最后使用鑒定后的儀器進(jìn)行加密網(wǎng)的布設(shè)，包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，平面控制測量的方法可以采用全站儀導(dǎo)線測量法，也可采用GPS 靜態(tài)觀測方法，高程采用四等及以上水準(zhǔn)測量方法，特殊點(diǎn)位可采用全站儀三角高程的方法來核對高程。

3.2 測量方法的選擇

通常情況下使用已知點(diǎn)建站方法，測站點(diǎn)與后視點(diǎn)的坐標(biāo)均為已知，此方法在長邊控制短邊的情況下，精度穩(wěn)定，但是易受視線遮擋影響。

其次可以使用后方交會(huì)方法，后方交會(huì)，顧名思義，是為測站點(diǎn)坐標(biāo)未知，通過兩個(gè)已知點(diǎn)作為后視，選擇一個(gè)通視的角度進(jìn)行架站，計(jì)算出測站點(diǎn)坐標(biāo)，然后建站成功的方法，此方法易受角度影響，精度不穩(wěn)定，但是不受視線遮擋影響。

圖2 后方交會(huì)示意圖

3.3 樁基測量定位

樁基是高架橋最底層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是橋梁的支撐，樁基的類型有很多，大方向有沉入樁和摩擦樁，具體分類又有鋼管樁、灌注樁等，包公大道高架橋的樁基主要為鉆孔灌注樁。樁基測量定位是在打樁機(jī)到位前，通過GPS 的RTK 測量定位技術(shù)或者全站儀的直角坐標(biāo)法放樣技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的；具體做法是放樣出樁基的中心坐標(biāo)，然后埋設(shè)護(hù)筒并做好十字護(hù)樁，測量護(hù)筒頂標(biāo)高，作好記錄。

圖3 樁基定位現(xiàn)場圖

3.4 墊層、承臺(tái)測量定位

墊層是放在基礎(chǔ)的下面，為了減小地基的不均勻沉降，一般是100 毫米厚，周邊比承臺(tái)多出100mm；而承臺(tái)一般在樁基礎(chǔ)中使用，為了使上部荷載傳到基礎(chǔ)而基礎(chǔ)表面不被壓壞，就用承臺(tái)來減小壓力。

通常在墊層澆筑完成后，需要測量進(jìn)行墊層頂標(biāo)高復(fù)測及承臺(tái)底角點(diǎn)放樣，然后工人根據(jù)放樣的承臺(tái)底角點(diǎn)進(jìn)行立模、綁扎承臺(tái)鋼筋。根據(jù)公路與橋涵規(guī)范，承臺(tái)軸線偏位不超過1.5cm，頂面高程不超過2cm，所以這種精度下，我們一般采用全站儀進(jìn)行放樣和控制高程。

圖4 墊層及承臺(tái)底現(xiàn)場圖

3.5 承臺(tái)、墩柱測量定位

承臺(tái)澆筑完成后，我們測量需要在承臺(tái)混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，第一時(shí)間復(fù)測承臺(tái)頂標(biāo)高，防止施工帶來的測量誤差，及時(shí)調(diào)整后續(xù)控制高度；其次，我們也要將墩柱的底部立模點(diǎn)放樣出來，便于鋼模板施工。采用全站儀放樣和控制高程。

圖5 承臺(tái)頂及立模點(diǎn)現(xiàn)場圖

3.6 墩柱與墊石測量定位

墩柱施工的高度是通過鋼模板的高度來控制的，待施工到理論墩柱頂后，通過復(fù)測模板頂標(biāo)高，來復(fù)核墩柱是否已達(dá)到設(shè)計(jì)高程，在這一過程中，需要對鋼模板的四個(gè)角都要測量高程，先驗(yàn)證模板頂平整度，再驗(yàn)證鋼模垂直度，一般鋼模都是不平整外觀，測量垂直度可通過傳統(tǒng)方法，吊鉛垂來驗(yàn)證墩柱垂直度是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。在公路與橋涵規(guī)范中也說到，“對分節(jié)段施工的墩、臺(tái)身，其首節(jié)模板安裝的平面位置和垂直度應(yīng)嚴(yán)格控制。模板在安裝過程中應(yīng)通過測量監(jiān)控措施保證墩、合身的垂直度，并應(yīng)有防傾覆的臨時(shí)措施;對高墩且風(fēng)力較大地區(qū)的墩身模板，應(yīng)考慮其抗風(fēng)穩(wěn)定性。”可見墩柱垂直度的重要性。對于高架橋的垂直度，一般墩柱的高度不超過30m，垂直度要求小于等于H/1500 且不超過2cm。

控制完墩柱頂高程，然后就需要對墩柱的頂部軸線位置進(jìn)行復(fù)測，其次是墊石的角點(diǎn)進(jìn)行放樣，方便工人綁扎墊石鋼筋，就目前國內(nèi)橋梁的施工工藝，基本都是將墊石與墩柱鋼筋一并綁扎再澆筑混凝土的。墊石角點(diǎn)放樣通過全站儀直接坐標(biāo)法控制，可通過綁扎豎向短鋼筋，貼雙面膠的形式，控制墊石頂高程。而墩柱頂部由于目前大多橋梁墩柱均設(shè)計(jì)為圓角，故而控制軸線更為準(zhǔn)確，其原理即為將墩柱軸線點(diǎn)外擴(kuò)3cm 到墩柱鋼模板上，以放樣的形式將外擴(kuò)軸線點(diǎn)做出來，可用石筆或涂改液標(biāo)記。做完標(biāo)記后，用鋼卷尺量取標(biāo)記點(diǎn)與模板內(nèi)側(cè)邊的距離，理論應(yīng)為3cm，否則，若超過1cm 差值就得進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整墩柱模板可通過手拉葫蘆的形式，對于垂直度的調(diào)整也可用手拉葫蘆調(diào)整。具體做法：用纜繩接手拉葫蘆與地壟連接，用于調(diào)整模板的垂直度，墩柱在墩頂設(shè)4 條纜繩，所有纜繩均對角布設(shè)。

3.7 支架預(yù)壓

盤扣式滿堂支架預(yù)壓施工，預(yù)壓目的：一是驗(yàn)證支架整體的穩(wěn)定性；二是消除支架非彈性變形和地基沉降；三是測量預(yù)壓時(shí)支架產(chǎn)生的彈性變形，根據(jù)測量結(jié)果對滿堂架進(jìn)行預(yù)拱度調(diào)整。

支架預(yù)壓流程如圖6。

圖6 支架預(yù)壓流程圖

加載時(shí)對稱等載預(yù)壓布置，防止支架偏壓失穩(wěn)。加載順序按混凝土澆筑的順序進(jìn)行，加載時(shí)分三次進(jìn)行，三次加載依次為單元內(nèi)預(yù)壓荷載值的60%、80%、100%。

支架監(jiān)測點(diǎn)：單跨共設(shè)置23 個(gè)點(diǎn)，每孔均分5個(gè)斷面間距，每個(gè)斷面設(shè)置5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（橫梁位置設(shè)置4 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)），觀測點(diǎn)貼上標(biāo)記，在單跨整體預(yù)壓前布設(shè)，并分別編號，具體位置如圖7所示。

圖7 支架監(jiān)測點(diǎn)布置平面圖

預(yù)壓前應(yīng)做好觀測點(diǎn)初始標(biāo)高值記錄，然后進(jìn)行加載，加載時(shí)要求按照施工順序和速度等效加載，加載的同時(shí)進(jìn)行沉降觀測，并做好記錄，每級加載完成后間隔12h 監(jiān)測支架各點(diǎn)沉降量，當(dāng)相鄰兩次監(jiān)測位移平均值之差小于2mm時(shí)，方可進(jìn)行后續(xù)加載。支架卸載6h 后，應(yīng)監(jiān)測記錄各監(jiān)測點(diǎn)位移量。

支架沉降監(jiān)測采用水準(zhǔn)儀，掛鋼尺進(jìn)行，測量精度應(yīng)符合三等水準(zhǔn)測量要求。支架平面位移采用全站儀進(jìn)行觀測。

支架預(yù)壓完成后，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算分析基礎(chǔ)沉降量和支架彈性變形量、非彈性變形量及平面位移量，評價(jià)支架安全性和確定立模標(biāo)高，形成支架預(yù)壓報(bào)告。根據(jù)實(shí)測的支架變形值，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)高，確定和調(diào)整梁底標(biāo)高。施工時(shí)采取預(yù)留預(yù)拱度控制，預(yù)拱量采用支架頂托進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)預(yù)拱度時(shí)，由水準(zhǔn)儀配合，精確測量。

3.8 現(xiàn)澆箱梁測量定位

現(xiàn)澆箱梁的測量定位，是建立在現(xiàn)澆箱梁底部原始地坪已做硬化處理的基礎(chǔ)上的，首先是用RTK 將現(xiàn)澆箱梁支架邊線放出來，通過測量支架搭設(shè)基礎(chǔ)的標(biāo)高來反推支架立桿高度。

圖8 支架搭設(shè)平面示意圖

除卻準(zhǔn)備工作的測量，現(xiàn)澆箱梁第一步就是搭設(shè)底模板，底模板搭設(shè)完成后，通過測量控制底模板高程和箱梁底邊線。包公大道項(xiàng)目主線現(xiàn)澆箱梁是魚腹板式設(shè)計(jì)，底角點(diǎn)為圓角設(shè)計(jì)，故而我們在控制現(xiàn)澆箱梁底部時(shí)，并不是以角點(diǎn)控制，而是以魚腹板的起弧點(diǎn)來控制平面位置、底模板高程和翼板底高程。具體可見圖9。

圖9 現(xiàn)澆梁測量點(diǎn)布置圖

現(xiàn)澆箱梁底板、箱室板與腹板澆筑完成后，進(jìn)行頂板鋼筋綁扎作業(yè)，在此過程，我們需要測量控制翼板邊線與頂板高程，翼板邊線使用全站儀放樣，釘釘子來標(biāo)記的形式完成；頂板的高程控制需要通過綁扎短鋼筋，貼雙面膠的形式來完成，采用水準(zhǔn)儀控制頂板高程，待標(biāo)高控制好后，在短鋼筋貼雙面膠處焊接橫筋，用金屬管套在橫筋處，澆筑混凝土?xí)r，用方木架在兩根金屬管上，通過推動(dòng)方木來對頂板混凝土進(jìn)行找平。

3.9 鋼箱梁測量定位

包公大道高架橋橋梁工程，是由現(xiàn)澆箱梁和鋼箱梁共同組成的。對于鋼箱梁，測量定位的精確度尤其重要，鋼結(jié)構(gòu)一旦出廠，其形狀、厚度、大小均已定型，除了鋪裝層10cm 左右的厚度，基本無調(diào)節(jié)空間。

在鋼箱梁吊裝前，我們根據(jù)圖紙預(yù)拱度設(shè)置，調(diào)整鋼箱梁設(shè)計(jì)標(biāo)高，根據(jù)鋼箱梁廠家所給鋼箱梁節(jié)段圖紙，計(jì)算出相應(yīng)測控點(diǎn)處平面位置坐標(biāo)與高程，檢查全站儀性能。吊裝完成后，吊鉤未松鉤前，及時(shí)對鋼箱梁測控點(diǎn)處三維坐標(biāo)進(jìn)行測量，使用油壓千斤頂調(diào)整鋼箱梁平面位置及高程，直至達(dá)到設(shè)計(jì)位置與設(shè)計(jì)高程。此處測量方法優(yōu)選已知點(diǎn)建站，因?yàn)殇撓淞壕纫蟾?，而全站儀后方交會(huì)的精度相對而言要差些。另外，長邊控制短邊、雙絲卡鏡都是必不可少的條件。

4 結(jié)語

包公大道高架橋，共有樁基762 根、承臺(tái)226 個(gè)、墩臺(tái)223 個(gè)，施工結(jié)構(gòu)多，測量任務(wù)多，包公大道主線橋共有3 聯(lián)等寬現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（第五十三聯(lián)及第五十七聯(lián)寬度均為25m、第五十八聯(lián)橋?qū)挒?4.5m），4 聯(lián)變寬現(xiàn)澆梁預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。橋頭集路主線橋共有6 聯(lián)變寬現(xiàn)澆梁預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁按整幅布置，梁板寬度多變，故而其施工測量定位至關(guān)重要。通過對該高架橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和難度分析，針對交通量大，圍擋遮擋以及點(diǎn)位破壞嚴(yán)重的問題，采用簡易腳架架設(shè)5m 對中桿的控制技術(shù)和建立樓頂強(qiáng)制對中墩的方法，從根本上提升了高架橋的測量精度，并且測量流程靈活、快速，為橋梁工程的快速施工贏得了大量的時(shí)間，為工程的施工進(jìn)度提供了保障。