杨利明

1 工程概况

允河特大桥位于闻喜—济源高速公路闻喜东镇—垣曲蒲掌段K67+712.1处,桥位地形极为开阔,河床平缓、河谷宽阔,主河槽宽约300 m,槽内以卵石为主,有常流水,河槽内分布多股细流蜿蜒并行;桥位处河沟坡度约2%。允河特大桥跨越允河阳店线和谭家村两条乡村公路,桥梁全长 2 166 m,前右角90°,上部结构采用54 m×40 m先简支后连续预应力混凝土T梁,下部结构采用钢筋混凝土矩形墩和空心薄壁墩,柱式台、钻孔灌注桩基础,最高墩高51.54 m。全桥平面位于直圆平曲线段上,R=3 500 m(右)。

2 方案选择

桥梁下部高型墩台身施工多采用液压滑模、机械翻模两种施工工艺,施工平台四周装有支撑托架,托架周边装有安全网,上下左右通视有难度,再加上施工进度的要求,各种施工条件的复杂性,使用常规的经纬仪支距法进行高墩测量已经不适用,采用全站仪或垂准仪单一进行控制又有一定的局限性。鉴于此种情况决定采用快速激光垂准仪和全站仪各单独测量与相互取长补短综合型测量等几种方法对墩身平面位置和墩身垂直度进行现场控制,效果更好。

3 测量方法

3.1 检验评定标准

高墩平面位置±10 mm,垂直度不大于0.3%且不超过20mm,实际已完工的高墩实体全部满足设计及规范要求。

3.2 采用激光垂准仪对在建高墩垂直度的测量控制

1)激光垂准仪介绍。苏州一光有限公司生产的JC100型激光垂准仪,是一种专用的铅直定位仪器。适用于高层建筑物等的铅直定位测量。其基本构造主要由半导体激光器、精密竖轴、发射望远镜、水准器、基座、激光电源及激光靶等部分组成。

2)垂直度计算依据。理论正确角度相对于基准面90°产生的公差百分比,也称为垂直度公差。

垂直度P=ΔL/H×100。

其中,ΔL为水平距离差值,m;H为墩身丈量高度,m。

3)具体方法。a.在承台顶上安置激光铅垂仪,利用激光器底端(全反射棱镜端)所发射的激光束进行对中,通过调节基座整平螺旋,使管水准器气泡严格居中。b.在上部施工预留孔处,放置接收靶。c.接通激光电源,启动激光器发射铅直激光束,使激光束会聚成红色耀目光斑,投射到接收靶上。d.移动接收靶,使靶心与红色光斑重合,固定接收靶,此时靶心位置即为轴线在上部的投测点。e.用水准仪抄平计算出墩身现时高度,确定H值。f.在施工(无论滑模或翻模)中,可在竖直面位置设置仪器(一般距离竖直面10 cm～50 cm之间),激光铅垂仪固定安置在轴线位置处并整平。进行投点时,在上部平台安置接收靶,仪器操作员打开激光电源,使激光束向上射出,直至接收靶上得到明显的接收光斑。在下部、上部用尺丈量激光点到竖直面的距离。根据上下激光点测量的距离差就可直接测出墩身施工中竖直面的偏差值,以提供施工人员调整施工模板位置,如图1所示。g.墩身垂直度的结果计算:

墩身垂直度P=ΔL/H×100=(L1-L2)/H×100。

3.3 利用全站仪对墩身平面位置的测量控制

1)准备工作。对原有导线控制网进行复测,合格后,按需要在视线开阔地对导线网进行加密,设置成永久导线控制点供测量使用,对全站仪及所配套的大小棱镜进行标定校核。

2)使用仪器简介。南京久测测绘技术集团生产的徕卡TC802全站仪,仪器参数:测程3 500 m,测距精度 2 mm,测角精度2″,放大倍率 30倍,具有目前世界上测距速度最快的特点,标准模式测距时间小于1 s,跟踪测距模式小于0.3 s,双光源同轴测距系统,红外和激光测距模式轻松切换。激光无棱镜测距测程大于170 m,单棱镜最大测程可大于10 000 m,通过LGO,用户可自定义数据下载格式,实现与计算机软件的无缝数据交换,仪器可以通过RS232电缆、USB接口电缆或蓝牙设备与计算机实现数据通信。

3)具体方法。等截面矩形墩及变截面墩的测量控制:a.在准备放样的墩周围,找一个放样面和后视点全视线好的导线控制点把全站仪架好,仪器整平开始后视,注意后视导线点上要用三角架形后视镜,后视工作必须非常认真进行,后视工作完成后,常规即可开始墩身放样,但在这里还有一个重要环节,就是考虑了测量人员的安全性和测量的可行性,必须更换小棱镜同时注意棱镜系数的转换,需要测量高程的还需调整前视棱镜高度。注:小棱镜小巧便于携带和操作。b.上述工作完成后开始在现场进行内业计算,计算的方法很多,但本人推荐从曲线要素表开始计算,即走大线原则,将来整个桥梁整体性好,最终目的算出墩身顶面的四角设计大地坐标,如图2所示的a,b,c,d四点待用。c.待测量人员到达需测量面时开始放样,测量员一手抓住钢筋另一手拿小棱镜立于已经支好的墩模,如图2所示的a,b,c,d四角进行测量校核,认真比对实测坐标和设计坐标的差值,利用大地坐标的方向特点对模板进行调整直到合格,依照已有施工经验X坐标和Y坐标差值均在2 mm内即可,对于混凝土实体平面位置的检测与上同理(采用翻模施工的应每板校核一次,采用滑模浇筑的应至少2 m校核一次),工作一直到墩身施工结束。

3.4 两种仪器相互补充型测量控制

利用全站仪对墩身平面位置控制和利用激光垂准仪对墩身垂直度控制具有关联性和互补性,如:当激光垂准仪进行墩身垂直度因不定原因上下视线受阻时,垂直度的控制可改为由测量人员拿小棱镜对墩身进行a,b,c,d四角校核,通过实测坐标和设计坐标的对比控制从而达到垂直度控制目的。当气候条件差或因其他原因,利用全站仪对墩身平面位置测量控制有困难时,可利用垂准仪不受气候条件,光线条件影响的特点,在墩身下方承台上绕着墩身四边架设四次仪器并通过简单计算从需要施工的高度反算出各边应有的尺寸,从而达到墩身平面位置的放样目的。当假定全站仪或垂准仪其一因不明原因出现了仪器系统误差(测量人员不易察觉)给施工控制埋下潜在危险时,利用全站仪和垂准仪的配合并定期利用实体对两种仪器进行相互校核完全可以解决因仪器误差造成的测量事故发生。

4 施工体会和建议

1)利用全站仪和垂准仪进行的测量工作是专业性很强的一项工作,各项目部应给予高度重视,配备专业的、有责任心和一定施工经验的测量人员,在工作中积极配合测量人员并提供各种测量条件,确保墩台身的顺利放样。

2)由于测量工作的特殊性,在测量工作中建议:测量时间应选择上午早出早归,下午晚出晚归,避开诸多测量不利因素,测量人员应具备手勤、眼勤、腿勤不怕困难勇于攀登的精神,测量工作应遵循多看、多算、多想、多比对的原则。

3)全站仪和垂准仪都是价格昂贵仪器,敏感度极高,建议仪器的保管、使用应由专门的测量人员进行并不宜频繁更换人员,爱惜仪器,妥善保管,轻拿轻放,避免摔打、碰撞,减少仪器误差。

5 结语

任何大桥高墩的平面位置和垂直度测量控制都是摆在施工单位、监理单位、业主面前的难题,经过对允河特大桥高墩的实体控制,已完工的墩台经上级测量部门检查全部满足设计和规范要求。此后该测量方法经总监办推广到了其他标段也很成功,所以高墩施工控制我极力推荐垂准仪和全站仪(配小棱镜)相互配合取长补短进行综合控制的办法最适用,会给高型墩台施工带来方便并会避免重大的测量事故发生。

[1]GTG F80,1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[2]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[3]钟孝顺,聂 让.测量学[M].北京:人民交通出版社,2007.