1.中交二公局第四工程工程有限公司 河南洛阳 471013;2.中交二公局第四工程工程有限公司 河南洛阳 471013
摘要：近年来，山区高速公路建设项目逐渐增多，受山区地形的限制，高墩桥梁也越来越多。由于桥梁高墩截面面积较小、墩身高、柔性大，其施工精度相对要求也较高。受区域自然环境因素影响，如日照引起的温差变形、风载造成的偏位、施工因素的不确定等都会引起墩轴线的弯曲和摆动。本文结合在建的云南省元蔓高速公路罕龙1号特大桥134米/125米高墩的控制测量，将施工中一些具体而有效的做法进行总结，通过具体的数据分析，为同类型施工提供一些参考。
关键词：高速公路 桥梁高墩 垂直度 测量控制。
1工程概况
元蔓高速公路是云南省“十三五”重点工程，罕龙1号特大桥是元蔓高速公路控制性工程。工程地点位于云南省红河县境内，该桥地处山岭重丘区，在V形河谷地带，为跨越山区菁沟而设。桥梁建设区斜坡较陡，谷底跨越罕龙河，河内常年流水，交通条件差。根据地质钻孔资料显示桥区位于第四系冲洪积层和残坡积层，地质条件较差。该地区属于红河干热河谷气候，常年多风、天气炎热干燥。
山谷底部至桥梁路面高差为150余米。桥梁整体位于直线段上，全长574m，双向四车道。桥梁自承台以上分幅设置，单幅桥宽12.50m，设计汽车荷载公路-I级，地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度7度。桥位立面图见图1。
图2 主墩平面布置图
罕龙1号特大桥主桥采用（100+180+100）米连续刚构，引桥为30.5米先简支后连续T梁。主墩墩身采用等截面双肢薄壁空心墩，高度为134m/125m，过渡墩采用变截面薄壁空心墩，主墩过渡墩高度为46m～63m。桥梁主墩及两侧过渡墩均采用液压自爬模施工工艺，其中主墩每施工节段高6m，过渡墩每施工节段高4.5m。主墩及过渡墩墩身下设承台和钻孔灌注桩施工工艺。桥位主墩平面布置图见图2。
2 影响高墩施工垂直度的因素分析
2.1 阳光照射引起的温差影响
高墩混凝土外立面在阳光的不均匀照射下，朝阳面和背阴面之间形成温差，出现不均匀的膨胀或收缩效应，阳面就会向阴面一侧倾斜，其幅度是随着日照温度的高低和温差大小而随时变化。工程所在地处于云南省南部干热河谷地带，夏季高温炎热，地面吸热后升温较快，空气波动大，对测量工作极为不利，仪器视场由于温差巨变使得照准精度难以控制，直接影响高墩的测量精度。
2.2风力对高墩测量的影响
山区施工不可避免的会出现不定时和随机方向的大风，阵风可达8级以上。风力是随机的、有强弱的变化，所以摆动也是无序的，在测量过程中对墩柱中心偏位与垂直度测量影响较大。实测结果表明，有风天气与无风天气相比对测量精度的影响约有10～15mm的偏差。该项误差直接影响高墩的测量精度。
2.3混凝土浇注施工时机械振动对垂直度的影响
在墩柱浇筑混凝土施工过程中，混凝土下料不均匀、振捣棒不对称振捣，或振动棒撞击模板一侧也会使模板倾斜，都会造成墩柱的垂直度偏差。
2.4模板对竖直度影响
墩柱模板4个方向受力不均匀，则会产生位置偏位、竖直度超限。每节混凝土浇注时，模板刚度稍有不足，在浇注下一节时，接缝处均易产生错台，影响墩身的竖直度。
2.5测量仪器、人员配置的影响
施工测量仪器的精度和测量人员的技术水平都会对墩身测量的精度造成影响。
3测量方案的选择
由于桥梁建设区位于云南南部的干热河谷地带峡谷中，白天阳光光照度强烈，若采用激光垂准仪向上投点的方法控制高墩的施工垂直度，经反复测试后发现垂准仪的激光光斑在白天光照度强烈时光斑及其微弱、难以分辨，测量效率较低，且高墩施工中将仪器安置于墩柱下方难以保证测量人员和仪器的安全，故将采用激光垂准仪控制高墩施工垂直度的方法排除在外。
本工程建设区两侧山体较陡，谷底大部分为香蕉林地，每主墩承台处有相互靠近的四个空心墩，测量通视条件较差，给本项目的测量控制网选点及测量放样带来极大困难，结合具体地形条件及通视要求在本桥区采用独立坐标系统，控制点布设于两侧桥台附近稳定的山坡上且高于墩顶高度10～20m，每岸布设两个测量控制点，控制网平面系统采用大地多边形网按四等精度的GPS静态测量方法施测，高程系统采用全站仪三角高程法施测。
测量控制点均采用带有强制对中底盘的观测墩，强制对中观测墩采用混凝土浇筑一体成型，台高100～120cm，墩顶预埋不锈钢钢板，中间采用脚架通用螺栓连接全站仪。每次测量时无需携带脚架，只需将全站仪直接拧紧在观测墩螺栓上调平仪器即可。此方法可以极大提高仪器对中精度及在有风天气减少仪器晃动，提高测量观测精度。
3高墩测量控制方法及操作步骤
根据设计要求，高墩垂直度控制允许偏差为1/3000且不大于10mm。实际测量控制标准为：墩身断面尺寸±10mm，矩形截面4个角点的纵横轴线偏差为±10mm。
根据设计图纸线路坐标通过平面直角坐标变换公式将本桥区转至独立网坐标系下，即以桥轴线为坐标系X轴（里程桩号方向），垂直X轴且向右为Y轴方向（距中桩距离），高程系统采用原有高程值。通过坐标系转化后将测量控制点亦转至该独立坐标系下以方便现场测量放样。由于主墩轴线均平行或垂直于线路中桩方向，通过测量的三维坐标可直接显示出模板位置的偏差。此种方法可减少大量的现场计算及计算错误的发生，节省大量的现场测量计算时间，并提高测量效率。坐标系转换公式如下：
公式一：由实测坐标（X，Y）计算线路对应的里程桩号K、偏距L（距中桩距离）
K=（X-X0）cosC +（Y-Y0）sinC + K0
L=（Y-Y0）cosC -（X-X0）sinC
公式二：由线路里程桩号K、偏距L计算其对应的坐标（X，Y）
X=X0 +（K-K0）cosC - LsinC
Y=Y0 +（K-K0）sinC + LcosC
式中：K0--直线上某点的里程桩号（通过设计线路或设计图纸获得）；
（X0,Y0）--里程K0处对应的坐标（通过设计线路或设计图纸获得）；
C--直线前进方向坐标方位角（通过设计线路或设计图纸获得）。
每节段模板放样校核具体控制方法为：
承台施工完成后用徕卡TS02全站仪在承台顶实放左右幅双肢薄壁空心墩的纵、横轴线及支模四角的位置，然后尺量检查测量放样精度，几何尺寸符合设计要求后将各轴线及轮廓线弹上墨线作为施工控制钢筋保护层及支模的依据。前2节段模板采用塔吊吊装的方式拼合、拆模及提升模板。
空心墩钢筋施工采用掉线锤方法进行竖直度的控制，钢筋施工完成且经报验合格后，通过液压装置自动顶升外模至本次浇筑高度后初步通过吊线锤的方法检查外模的竖直度情况并进行微调使模板竖直度偏差控制在±20mm内，再通过全站仪精确放样模板4个角点及纵、横轴线的设计位置，根据现场反复微调使模板最终达到设计位置，通过尺量模板的几何尺寸达到允许要求后加固外模，再第二次吊线锤检查本节段模板与上节段混凝土的竖直度吻合情况（并每隔几个节段后将线锤调至墩底部检查整体竖直度情况），实测竖直度偏差小于允许偏差后安装内模及其他预埋件，内模定位采用尺量控制混凝土厚度，并保持内模与外模相互平行。全部完成后再采用全站仪实测外模4个角点的位置并与设计数据比对，合格后进行模板报验工序。
4高墩测量控制时应采取的措施
4.1测量时间的选择
在正常情况下，高墩测量时间应选日出之前和日落之后或阴天进行，综合考虑本地的气候条件，在早晨9：00之前或下午17：00之后天气条件最佳，可以有效地避开阳光照射的温差对墩柱造成的偏移。同时应尽量避免大风天气测量，合理调节施工与测量放样的时间，选取最有利的时间进行测量。以保证高墩的测量精度。
4.2合理调配测量仪器、人员
用于施工控制测量的仪器必须经省级测绘产品检测站检定合格并定期进行检校，以满足高墩柱测量精度要求。测量人员也应有高墩柱的相关测量工作经验，能胜任现场测量工作要求。
为了保证测量精度的均匀性，现场测量放样应采取固定观测人员和测量仪器设备及固定使用测量控制点位，避免来回更换测量人员及仪器设备造成测量精度的随机变化。
测量放样数据应经过两人以上独立核算，确认数据准确无误后方可用于现场放样工作。
4.3墩柱的养护
无风或弱风有太阳照射时，通过给墩柱混凝土进行洒水或喷淋养护，减少或消除日照对混凝土产生的温度升高或温差形成的不均匀膨胀。这样可以在不受测量时间段的影响下完成墩柱的测量控制。
4.4模板固定
模板调校合格后各对拉杆及螺旋应紧固牢靠，防止混凝土浇注时发生模板倾斜现象。混凝土浇注面比模板顶面降低10cm作业，可有效避免接缝错台的发生。
4.5混凝土施工中对称振捣
混凝土浇注施工中，下料应分层对称进行，振捣棒在振捣时应同时对称振捣，严禁振捣棒撞击模板，以避免模板因受混凝土偏压及外力振动而发生偏移。
4.6控制网定期复核
应组织测量人员定期（每半年）对控制网进行复核，避免点位位移产生质量问题。控制网复测应采用相同的测量技术标准和施测路线，每次大雨过后对控制网进行局部或整体的复测，及时消除可能出现的塌陷、位移、偏位对控制点的影响。
5高墩垂直度控制结论
目前，本项目8个高墩施工任务均已顺利完成，各墩柱施工竖直度控制情况见表1。通过对各墩柱现场实测及与第三方监测单位实测数据对比分析，各墩柱竖直度偏差最大为9.5mm，最小为4.1mm，倾斜度最大为1:13889，最小为1:32683，均小于1:3000且小于20mm的规范要求，施工精度均优于设计要求。
6结束语
桥梁高墩施工精度是大桥的关键和难点，高墩测量控制的好坏直接关系到整个工程的进展和质量，因此工程测量工作作为贯穿始终的重要环节，是工程质量的重要保证。为了保证工程测量成果的准确性，必须建立质保体系，严格按照国家工程测量规范和工程要求的相应等级进行测量，合理组织测量人员，配备精良的仪器设备，在满足测量精度的基础上积极为工程服务。
参考文献：
[1] 张拥军，翟翠允，高速公路高墩施工测量控制方法探讨[J]， 福州：福建建筑，2007:21-23.
[2] 徐万鹏，郑风华，影响高墩施工精度的原因及对策[J]，北京：铁道建筑技术，1999：35-37.
[3] 《工程测量规范》GB50026-2007[S]，北京：中国计划出版社，2008.
论文作者:陈亚辉1,徐仁智2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/15
标签：测量论文; 精度论文; 模板论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 偏差论文; 工程论文; 《防护工程》2019年第1期论文;