工程測量在高架橋梁建設中的應用探析

趙書鑫

摘 要：市政高架橋梁施工中，工期緊、任務重、質量要求高、周圍障礙物多、地上地下管線復雜等都是影響測量放樣工作的精度和難度的重要因素，在施工中使用GPSRTK定位系統、全站儀、水準儀等測量儀器，針對導線水準點加密控制測量、高墩垂直度控制、梁板架設線形控制、墊石標高控制等重難點關鍵問題，采用科學合理的測量方法并應用到施工中，做到省時、精度高，更好地服務現場施工。

關鍵詞：高架橋梁；測量；應用

中圖分類號：U61 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）01-0091-03

1 市政高架橋梁施工測量特點

市政高架橋梁（高架橋梁效果圖詳見圖1）施工往往具有工期緊、任務重、對質量要求高、周圍障礙物多、地上地下管線復雜等特點，給測量工作帶來很大挑戰(zhàn)。若不能有效測量，則工程施工難以展開，工程質量更是無從談起。

需根據工程規(guī)模、特點、工期要求及周圍環(huán)境狀況，合理配置測量要素，協作施工人員、技術人員、統籌支配，以高精度、高標準為測量準則，充分利用時間，確保按期完成施工測量任務[1]。

測量工作根據內容分為內業(yè)計算和外業(yè)放樣工作。測量工作根據施工過程分為施工前導線水準點加密復測、施工中測量放樣、施工后監(jiān)控量測。

2GPS RTK定位系統在高架橋梁施工中的應用

GPS RTK定位系統具有測站不需要通視、觀測時間短、操作簡便、全天候作業(yè)等優(yōu)點。橋梁施工放樣中普遍采用全站儀前方交會法和距離交會法。GPS技術則不需要在通視的狀態(tài)下就可以完成，并且不會產生誤差的累積。相對于其他的放樣測量方法，GPS技術能夠高效、快速的完成測量和放樣任務。GPS定位系統和全站儀兩者互相配合，能更好地發(fā)揮各自優(yōu)缺點完成放樣工作。GPSRTK定位技術可以廣泛應用于前期征地拆遷、地上地下現有和新建管線拆改、橋梁工程的基礎工程的測量。

2.1 在前期征地拆遷中應用

在項目前期施工中，將道路和橋梁兩側紅線、急需開工、有指向意義的點位在現場醒目的標識出來（噴上紅噴漆），使項目部施工全體人員能很直觀清晰地看到哪些建筑物和管線需要遷移，遷移的方向和位置在哪，為項目施工安排提供定位[2]。

2.2 在橋梁基礎工程中的應用

根據基礎工程結構物的幾何圖形計算放樣坐標，計算圓形中心坐標，計算矩形四角坐標，存入GPS手簿，根據不同類型編好編號，避免重復編號和丟失。

2.3 GPS RTK定位技術在使用中的技巧總結

GPS定位系統更多使用功能需要在施工中不斷鉆研、學習中熟練運用。GPS定位系統在使用中有以下5點注意事項。

第一，進行新任務時，點校正的點要同一精度級別，并能覆蓋整個測區(qū)，幾何圖形要盡量接近正四邊形。計算后查看殘差是否滿足測量精度要求，如果殘差，超過1 cm，說明點與點的匹配有問題，需要更換已知點。

第二，基準站要架設在比較空曠的地方（比如多層房屋頂），根據標段實際情況可以劃分幾個測量區(qū)域，每個區(qū)域固定一個基準站位置，以保證精度。盡量保證基準站與流動站之間有很好的信號鏈接，避免周圍有障礙物遮擋信號傳輸，GPS測量儀器組成如圖2所示。

第三，流動站能收到4顆以上衛(wèi)星信號，也能和基準站鏈接上，但如果屏幕下方顯示 “浮動”不能固定到1 cm，這是由于衛(wèi)星的幾何分布不好，可以查看星空圖有的衛(wèi)星會重疊而影響流動站差分，此時精度很差。這種時間段比較短，稱為“間隔段”都是正常的，因為24顆衛(wèi)星分布在6個軌道上高速運行，在地面上接收信號難免會遇到衛(wèi)星重疊，過一段時間隨著衛(wèi)星的移動會逐漸恢復。

第四，在放樣中要提高注意力，細心觀察，手薄上單點定位的精度、與要放點位差值、水準氣泡需居中。單點定位的精度有時會增大而影響放樣精度，待單點定位精度達到1 cm后進行放樣。手扶對中桿要時刻保持居中避免出錯。

第五，遇到信號傳輸不好時，可以利用直線放樣功能（兩點一線），省事省力。同時，要潛心研究手簿中其他小程序，在放樣中嘗試使用，逐步積累經驗。

3 施工前期測量工作

3.1 內業(yè)計算

內業(yè)計算工作非常重要，是施工中放樣的依據，需要施工前提前安排。主要工作是復核圖紙平曲線、縱曲線主要曲線要素，橋梁、路基路面各部位設計坐標、標高推算。內業(yè)計算采用兩種方法互相復核方法，即采用電腦中公路坐標計算軟件計算后，再用卡西歐5800計算器復核，兩種計算結果一致才能放心使用。

對橋梁樁基、承臺、墩柱、蓋梁、支座墊石設計標高的推算，根據經驗，應從油面頂路線設計線逐步向下推算至樁基底標高，不宜從底部往上推算。在以往的施工中，曾出現因蓋梁標高直接根據設計圖紙明示標高施工（復核標高時只復核了蓋梁和墩柱的相對設計高差），結果架梁之前蓋梁標高比設計標高高出1.0 m，只能返工處理，既浪費了經濟效益，也耽誤了工期，給工程質量帶來很大隱患。

將計算的平面和標高數據分別做成excel版存入電腦和存入測量儀器（GPS和全站儀），供放樣時直接調用，避免施工放樣時再計算出現差錯。

3.2 導線、水準點加密

隨著橋梁建設的工藝越來越復雜，建設規(guī)模和跨度不斷擴大，橋梁結構也出現了許多新穎的結構形式，橋面增高，建設周期也在不斷地拉長[3]。這些變化給橋梁建設前期的施工控制網點工作的建立帶來了新的挑戰(zhàn)。

導線點布設一般采用附和導線法，至少起始邊和終止邊分別有兩個點為設計院提供的點位，便于內業(yè)角度和距離附和差的計算。復測的附和導線中間部分應盡量包括設計院提供的高級控制點。主控制網宜全線貫通，統一平差，沿線各種工點平面控制網應聯系與主控制網上。

3.3 導線、水準點復測

平面加密控制點的精度應滿足一級導線網控制測量，導線全長相對閉合差應≤1/15 000，方位角閉合差為10，水準點加密的精度應符合四等水準要求。

方法一是采用GPS靜態(tài)測量。平面控制點是市政橋梁線形控制的基準點。設計院交樁的GPS點位之間不能通視，需要通過GPS靜態(tài)測量平差后使用。

方法二是采用全站儀附和導線測量。水準點加密控制測量采用DS3級水準儀配合紅白雙面尺進行。此方法在測量中，應注意在紅白雙面尺的下部墊一鐵墊，保證尺子底部的平穩(wěn)，扶尺的操作人員要確保尺子垂直，讀取上下絲數據后及時計算紅白尺子讀數偏差，若其大于2 mm，要重新讀數，這樣避免返工。

結構物逐步增高后，需要將水準點引測至橋面上以控制橋面標高和墊石標高。對此可以采用全站儀三角高程測量法和倒鋼尺法，兩種方法相互復核使用，待工程大面積進行到橋面施工后，要對橋面加密的水準點做一次閉合，以保證橋面水準點精度。

4 施工過程測量控制

高架橋梁施工測量重難點在高墩垂直度控制、架梁線形控制、支座墊石標高控制、現澆箱梁線形控制。

4.1 高墩垂直度控制

因墩身較高，需要多次翻模，這就需要避免多次翻模產生錯臺、傾斜的問題。在以往的施工中有出現因過程控制不嚴薄壁墩在墩中間出現墩柱傾斜過大現象，嚴重超出規(guī)范允許垂直度偏差（允許偏差為0.3%，且不大于20 mm），這類問題給項目部帶來的會是災難性的。采用傳統測量方法精度低，很難達到驗收標準，因此必須采用新技術、新手段，來滿足標準要求。要嚴格控制好承臺施工中墩柱預埋鋼筋的準確性，在承臺混凝土澆筑前放出墩身模板四角平面坐標，掛線加固好預埋鋼筋，避免在澆筑承臺混凝土過程中震動而移位，確保第一節(jié)墩柱垂直度和頂面四角坐標無誤。

以往通常采用從模頂向下吊垂球，測量垂直度，當墩柱高度大于20 m后，在風力作用下，擺動較大，精度不能達到要求，控制效果不理想。經過多次實踐，采用激光垂準儀與全站儀相結合的方法效果較好，且精度較好。

全站儀測量結果和激光垂直儀測量結果有一定的偏差，若偏差不超過2 mm，則可進行下道工序。若偏差超過2 mm，則應重新測量、校準，直至符合標準要求。

模板安裝后的測量復核是關鍵。設專人負責檢查校核，保證模板4個角點累計偏差不超過5 mm，測量復核點用紅色防水筆標志于模板頂，用卷尺量其到相鄰距離作為調整的依據。對模板的斜拉桿、對拉桿、模板外側斜撐嚴格檢查，確保加固到位。

4.2 架梁線形控制

梁板架設前，應在蓋梁和支座墊石上把梁板中心線、兩側邊線、前端橫線分別彈出。在梁板預制場將梁板按照順序編號，做好方向和位置標記，并按照施工架設順序裝梁，提前丈量梁板長度、寬度、高度等結構尺寸是否符合設計要求，避免架梁過程中發(fā)現梁板尺寸不適，造成梁板架設不上，耽誤工期又費事，梁板端部彈出中心線[4]。

在架設過程中，應至少有兩名技術人員分別在梁板兩頭控制指揮落梁的位置，注意查看梁板底部與支座是否完全密貼，及時鏟除梁板底部砼殘余和雜物。

梁板架設前應及時測量梁頂面中心標高，與設計對比，保證偏差在允許范圍內，以保證橋面鋪裝厚度。

4.3 支座墊石標高控制

支座墊石標高誤差控制效果關系到梁板架設和橋面標高，重要性不言而喻，要控制好墩柱頂、蓋梁頂標高，這是施工中最容易出錯的地方。標高的過程控制以水準儀為主。

蓋梁頂水準點引測標高控制采用全站儀三角高程為主，水準儀倒掛鋼尺校核為輔的方法進行。這樣可以將測量結果控制在2 mm，如超過2 mm應查找原因。

水準儀倒掛鋼尺法是置水準儀于所測高墩附近5～50 m處（水準儀能看清楚鋼尺數值為準），采用50 m或100 m鋼尺倒置，鋼尺0刻度對準墩頂模板，使鋼尺垂直向下配重約10 kg，水準儀直接讀取鋼尺讀數，墩頂標高=儀器高+鋼尺讀數。

在支座墊石混凝土澆筑過程中架設水準儀于蓋梁上，在收面過程中，測取支座墊石四角和中心實測標高，與設計標高對比，高于設計的多余混凝土應剔除，低于設計的應添加混凝土，直至達到設計高程為止。

4.4 現澆箱梁施工測量

4.4.1 支架搭設和預壓

根據現澆箱梁的線形特征，計算出箱梁投影線的縱軸線及邊線，再將平面坐標點投影到地面，放出設計箱梁控制線作為搭設滿堂支架的依據。根據箱梁控制線測出鋼管支撐的平面位置，一般每10～20 m一個點位，曲線梁測量樁應加密。

整平壓實支架地基，確保壓實度達到90%以上，然后鋪設20 cm厚C20混凝土整平，振搗密實，按照設計要求開挖排水溝。

預壓采用質量為1.2倍梁重的沙袋預壓或鋼材配載。預壓時注意進行均勻預壓，防止出現偏載，導致支架發(fā)生偏壓造成支架傾覆。通過預壓得出彈性變形和塑性變形。底模板頂高程=設計高程+支架的彈性變形。

4.4.2 現澆箱梁模板搭設

嚴格控制梁底標高，鋼管支架頂托的高度應根據梁底模標高來確定。由所放樣點位對應的設計箱梁底標高反推出支架頂標高，從而控制模板頂標高。待模板鋪設完成后，重新放樣箱梁底板邊線坐標，測設標高，對不符合要求的點坐相應調整。放樣點位需提前計算好，在現場帶上卡西歐5800型計算器，根據需要加密點位，保證線形圓順平滑。

5 結語

測量工作中內外業(yè)要遵循復核制度，內業(yè)測量即采用兩種不同計算方法分別對比計算結果，外業(yè)測量即可采用兩種測量方法、兩種測量儀器或換手測量。通過在工作中注意總結工作方法，在保證滿足測量規(guī)范和設計精度要求的情況下，提高測量效率，在施工中不因測量放線耽誤施工進度，達到工時減少、質量可控取得了顯著效果，提高了項目整體管理水平，為類似項目施工積累了寶貴可借鑒經驗。

參考文獻

[1] 王天佐.建筑工程測量[M].北京：清華大學出版社，2020.

[2] 覃輝，馬超，朱茂棟.土木工程測量[M].上海：同濟大學出版社， 2019.

[3] 李少元，梁建昌.工程測量[M].北京：機械工業(yè)出版社，2020.

[4] 李章樹，劉蒙蒙，趙立.工程測量學[M].北京：化學工業(yè)出版社， 2019.