變截面拋物線形高墩墩身施工測量工法摘要復習過程

1、變截面拋物線形高墩墩身施工測量工法一、前言隨著高速鐵路、高速公路的快速發(fā)展，我國橋梁建造技術的進步極快，橋梁 跨徑、墩身高度不斷提高，結構形式不斷創(chuàng)新，高速公路逐漸走入山區(qū)峽谷，必 然會出現(xiàn)高墩橋梁。由于高墩底面面積較小、墩身較高、柔性大，其施工精度相 對要求也較高，同時還要受到自然環(huán)境因素的影響，例如日照引起的溫差變形、 受風力作用偏位、施工機械振動等因素的影響都會引起墩軸線的彎曲和擺動，所以高墩的測量控制就顯得十分重要。長江路西巨山大橋，最大墩墩身高達80.2m且截面為拋物線形變截面，在全 國同類型橋梁中排名靠前。加上當?shù)靥鞖庾兓?，雨天、霧天、強光照天氣頻繁 變化，給測量工作帶來諸多不便

2、，常規(guī)的控制測量方法很難保證測量精度。 承建 該工程的山東棗建建設集團在施工過程中通過科技攻關，精確計算，采用高墩施工綜合法線形控制技術，即布設立體控制網(wǎng)、5800計算器、AUTOCAD軟件、豎向激光鉛直儀與全站儀配合使用的方案， 形成了變截面高墩施工獨特的線形控 制技術，獲得本公司“先進施工工法一等獎”。二、工法特點傳統(tǒng)的高墩墩身線形控制網(wǎng)主要采用導線網(wǎng)或者三角網(wǎng)，導線網(wǎng)其結構簡 單，被破壞后、不易恢復，而且精度偏低，三角網(wǎng)雖可滿足精度要求，但是由于 現(xiàn)場地形絕對高差有近100米，仰角過大，導致誤差加大，而且破壞后不易恢復。本工法采用的雙層立體四邊形控測網(wǎng)，既可減少儀器因仰角過大造成的誤 差

3、，也可保證控測網(wǎng)被破壞后可立即恢復，故采用雙層立體四邊形作為控測網(wǎng)。本工法采用多種先進設備、儀器相結合，系統(tǒng)、全面的進行施工測量線形控 制的方法，較好的解決了高墩軸線、線形控制的難題，方法簡單、易于操作，有 效的加快了施工進度且對質量、安全有更好的保證。三、適用范圍該工法技術精度完全滿足規(guī)范要求，有效的保證了工程質量，且操作簡單、 快捷，有利于加快施工進度，具有較好的經(jīng)濟、社會效益。可適用于各類復雜地 質條件下各種線形的高墩施工線形控制，具有廣泛的運用前景。四、工藝原理本工法首先是根據(jù)橋墩位置和高度合理布設雙層立體四邊形控制網(wǎng)，再用 5800編程計算器結合圖紙計算出拋物線形墩身每個高度相應的截

4、面尺寸及坐 標，最后使用豎向激光鉛直儀與全站儀結合放線實現(xiàn)控制線形的目的。五、施工工藝流程及操作要點1、工藝流程個結構機札川!曲恰；Id誦;!r 甘 JJp;1 ll ,1他 ad!-7111；彳更HL111 i/|LTll2、操作要點2.1控制測量技術2.1.1西巨山大橋平面及高程控制在高墩施工前，應在其施工范圍內(nèi)進行控制點導線布設，且應從以下幾個方 面考慮： 控制網(wǎng)布設按照一級導線網(wǎng)進行控制 控制網(wǎng)采用雙層立體四邊形控測網(wǎng) 定期對導線控制網(wǎng)進行復核，避免點位破壞、位移，造成測量精度問題。2.1.2橋中線定測墩臺定位之前首先確定橋中線精度，其精度按該橋的橋中線長度、橋梁跨數(shù)計算后取值，橋中線

5、中誤差12.64mm，橋中線相對中誤差1/27822。該橋跨過一 深溝，兩臺處到河床底面相對高差達 91.25m，其中河床底面至3號墩地面俯仰 角達55° 03',考慮到坡陡俯仰角大，橋中線定位時在中間設置 3個臨時轉點, 并把橋中線引向兩臺置咼點，設立方向控制如下圖橋中線轉點布置圖定位時，其距離、方向從西巨山大橋 ZD1控制點閉合到西巨山大橋 ZD2控 制點，閉合差:485- （ 155.698+132.358+121.647+75.295 =2mm 相對誤差： 0.002/485=1/242500（符合工程測量規(guī)范橋中線相對中誤差1/75000的要求）。2. 2高墩控測網(wǎng)

6、設計2.2.1選擇布置控測網(wǎng)高墩控測網(wǎng)布置中，設置有共同邊的雙層立體四邊形控測網(wǎng)（見下圖） ，設 計等級為三級。GB50026-2007工程測量規(guī)范規(guī)定：交角選在30150°之間，基線長為橋中線長度的0.60.7倍，仰角在3°15°之間最佳。根據(jù)上述要求 在遠離2#墩滑坡體且不易被破壞的地方選點，埋設混凝土包鐵樁（埋深80 cm）。雙層立體四邊形控制網(wǎng)222控測網(wǎng)測設測設控制網(wǎng)時，使用瑞士萊卡 TC1800全站儀和日本賓得SMT888-3G GPS 進行校核控制測量，以提高控測網(wǎng)的精度。2.2.3控測網(wǎng)內(nèi)業(yè)計算及平差控測網(wǎng)內(nèi)業(yè)計算及平差（全站儀測設數(shù)據(jù)）見下圖控制

7、網(wǎng)內(nèi)業(yè)計算內(nèi)容包括：進行角度閉合差計算及分配，根據(jù)連接角及導線 轉折角計算導線各邊的方位角，根據(jù)已知點坐標，已知邊長及導線各邊的坐標方 位角計算未知點的坐標，進行坐標增量閉合差計算及分配，計算導線點最終坐標?？刂凭W(wǎng)的平差原理：觀測各個內(nèi)角，丈量基線的邊長和基線的方位角，三角形內(nèi)角和經(jīng)過調整后應等于180°,中心點水平角之和經(jīng)過調整后應等于360 °,角號角度觀測值第一次改正第一次改正后 的角值正弦對 數(shù)正弦 對數(shù)1秒之差第二 次改 正第二次改正后 的角值由某基線經(jīng)過推算各邊邊長后，推回到該基線時應相等。 閉合差（以L L網(wǎng)為例）.已知B 1、B 2、LL1、LL2角度觀測值

8、，確定允許閉合差，經(jīng)計算，允許閉合差=0.679 >0.48，根據(jù)菲列羅公式，算得 LL網(wǎng)測角中誤差為0.187<1.8滿足三級網(wǎng)控制要求）?；€評定（以基線L2為例，如下表所示）編號正測WWw反測Www1296.66800296.668002296.667-0.50.25296.667-113296.667-0.50.25296.668004296.66800296.669+11平均296.6675296.668注：w為基線長度改正數(shù)，WW為改正數(shù)平方L2的改正數(shù)的平方ww為2.5，根據(jù)白塞爾公式，其中誤差為m= 土Vww/（n-1）=0.598mm，相對誤差為：m/L=1 /

9、496420（符合 GB50026-2007 工程測 量規(guī)范基線相對中誤差1/20000的要求）。 閉合差的分配（以LL網(wǎng)為例）：= 0 3+ 9 4+Kc+KB= / 1 + / 2+Z 3+Z 4+ / 5+Z 6+Z 7+Z 8-360° =-0.46。由于各角觀測精度相同，將工B平均分配到各個角度中，具體計算結果，見 表1 O 邊長閉合差調整（第二次角度改正），計算結果見表101165° 52' 35.03+0.2265° 52' 35.259.9603120.94-0.4565° 52' 34. 8263° 1

10、4' 25.02+0.27 63° 14' 25.29 9.9508041.06+0.4563° 14' 25. 74L L1323° 28' 50.06+ 1.15 23° 28' 51.219.6003664.85-0.4523° 28' 50. 76423° 31' 29.31+0.69 23° 31 ' 28.62 9.6011284.84+0.4523° 31' 29.07L L2569° 45' 14.74+0.1

11、4 69° 45' 14.889.9723030.78-0.4569° 45' 14.43661° 40' 57.38-0.4861° 40' 56.90 9.9446471.13+0.4561° 40' 57. 3562725° 02' 19.23+0.37 25° 02' 19.60 9.6265784.51-0.4525° 02' 19. 15827° 24' 08.77-0.52 27° 24' 08.25

12、9.6629804.06+0.4527° 24' 08. 7359° 59' 59.620.46 360° 0' 0022.17表1控測網(wǎng)閉合差調整及邊長計算 繪制控測網(wǎng)根據(jù)平差后的控測網(wǎng)和各墩臺在控測網(wǎng)中位置，很據(jù)坐標法，利用5800編程計算器和AUTOCAD軟件，可計算出各墩臺的坐標，進行放樣控制。2.3線形控制技術2.3.1激光鉛直儀的使用技術使用激光鉛直儀前要對其進行檢驗，最簡單的方法是在已立70m高塔吊上搭設平臺進行，在平臺頂上用儀器自帶接收靶作為接收靶，整平儀器，打開開關，水平轉動儀器，以90為間隔依次旋轉一周，每次將光斑中心標

13、記在接收靶上， 如果四個點重合，即表明儀器光束豎直，否則取四個標記點的中央位置再標記一 次，作為校正儀器的照準點，橋墩實體段施工完工后，在橋墩兩圓心位置設置底 端50cmx 50cmx 50cm、頂端20cmx 20cmX 20cm的砼樁，預埋鋼筋頭，利用控 制網(wǎng)和護樁精確定出兩圓心點位，然后用鋼板制作一個鐵箱，保證圓心點在施工 時不被墜物破壞，施工控制時將鉛直儀安置在兩圓心上， 對鉛錘儀進行嚴格的整 平和對中激光鉛直儀發(fā)射出的光束即為橋墩的圓心點。2.3.2收坡技術西巨山大橋2、3號墩，墩身都為80.2m，橋墩變寬段采用 丫=X 2/37.22(m) 拋物線，當墩身起到37.2米時，墩身寬度

14、由8m變?yōu)?m,其余節(jié)段變成直線段 等截面矩形空心墩(下圖)，根據(jù)墩身的線形曲線公式計算出各個高度段對應的截面寬度（以墩身高度20m時為例，下圖），再加工相對應的液壓自爬式翻模，每施工一節(jié)抽取或調換 相對應的可調模板來控制墩身的線形。X=*8269.282Y=*8916.391X=*8262.493Y=*8914.68535*3535*3535*35 35*350uzzy.08054U70080 LAX=*8271.090Y=*8909.193cX=*8264.302Y=*8907.487此圖為二號墩墩身卜米時斷面示意圖2.3.3全站儀和激光鉛直儀的配合使用技術墩身施工時，每升高9m,用全站儀

15、對鉛直儀進行一次校核，具體步驟為：先由控制網(wǎng)定出墩身的縱橫方向點1、2、3、4,橋墩截面測點布置如下 圖所示。A1B335*35X35*35435*35X35*35zD2C 由激光鉛直儀定出兩圓心，檢查圓心到以上 4個點的尺寸。 比較由兩種方法定出的圓心，如誤差在土 3mm之內(nèi)，以全站儀為準，調整鉛直儀后施工，如果誤差超過土 3mm,檢查原因，直到誤差允許后再進行施工。2.3.4墩柱軸線偏位和墩柱中心水平位移的測量控制墩柱軸線偏位和墩柱中心水平位移的測量在確定墩柱中心后，每日上午7：008: 30利用全站儀和導線控制網(wǎng)根據(jù)墩柱中心設計的設計坐標進行放樣，確定墩柱中心的“理論位置”。對比墩柱中心

16、“實際位置”和“理論位置”可以測量 出墩柱軸線偏位和墩柱中心水平位移。 同時，全站儀采用棱鏡確定點位，在高空 施工時由于風力等外界荷載的影響， 棱鏡隨墩柱一起擺動，一臺儀器無法準確控 制點位。此時，應當采用兩臺全站儀同時觀測，采用交會法確定墩柱中心位置。在每次澆注混凝土前，必須根據(jù)所立墩身模板的高度，并利用墩身線形公式 計算出墩身縱、橫軸線坐標，再統(tǒng)一外放到墩身外模板上。利用鋼板尺量出理論 距離和實放距離的差值，即可反推出墩身的垂直度的變化，以便及時對墩身偏差 進行調整。這樣既可較好地控制墩身的垂直度，又可較好地控制墩身的幾何尺寸， 同時定期采用全站儀在導線控制點上進行墩身位置復核，做到控制無

17、誤。3、高墩偏移控制及糾偏措施3.1模板偏移控制（1）加強立模過程控制，嚴格按照施工工序施工，勤量測，多觀察，確保立 模各部位凈空尺寸、位置準確。因為墩身施工中只有拋物線段發(fā)生變化， 直線段 并不發(fā)生變化，所以拋物線段和直線段相交處尤其需要注意。（2）嚴格控制模板拼裝和支撐系統(tǒng)。 在對內(nèi)外模進行支撐時，對于傾斜的支 撐桿和拉筋，應立即調正或更換，確保模板接縫嚴密，保證混凝土澆注時不漏漿。（3）注意混凝土澆注順序，混凝土澆注時注意混凝土入模的順序， 均勻布料， 所以澆注順序應注意調整，確?；炷翝沧⑦^程中模板不產(chǎn)生過大變形。（4）嚴格控制拆模時間，高性能混凝土早期強度上升較慢， 因此要嚴格控制

18、拆模時間，加強養(yǎng)護力度。3.2糾偏措施（1）對于10mm以下的偏移或扭轉，可采用變換混凝土澆注方向的方法進行 逐步的糾正，即先澆注偏移反向一邊的混凝土，后澆注偏移方向一邊的混凝土； 對于模板的扭轉，應采取反方向澆注混凝土的方法予以糾正， 即依靠混凝土的自 重對模板體系的壓力逐漸消除偏差。（2）對于10mm以上的偏移或扭轉，可利用倒鏈、撐桿、借助外力橫拉糾偏 等方法，但對于高橋墩的垂直度要求而言，許多糾偏方法并不實用。糾偏應堅持有偏即糾的原則，杜絕偏差的出現(xiàn)。六、材料和設備序號機械和設備名稱型號規(guī)格數(shù)量產(chǎn)地1:豎向激光垂準儀DZJ-300A1臺:、k. 國產(chǎn)2萊卡全站儀TC18001臺瑞士3賓得

19、GPSSMT888-3G1臺日本4南方全站儀NTS-362R1臺:國產(chǎn):5卡西歐FX-5800P58001臺1日本6AUTOCAD07版1套美國7棱鏡AY01A12套日本8對中桿NLS152套國產(chǎn)9對中桿支架GSR232套國產(chǎn)10經(jīng)緯儀DT-02C1臺：國產(chǎn):11水準儀DS301臺國產(chǎn)七、質量控制本工法質量標準必須達到國家現(xiàn)行質量規(guī)范要求和竣工驗收質量標準， 具體 執(zhí)行的規(guī)范有：國家三、四等水準測量規(guī)范 GB 12898-91精密工程測量規(guī)范 GB/T 15314-94工程測量規(guī)范 GB 50026-93國家三角測量規(guī)范 GB/T 179422000工程測量規(guī)范 GB50026-2007八、安

20、全措施1、高處作業(yè)按級別可分為：一級高處作業(yè)（作業(yè)高度為2-5 米），二級高處作業(yè)（作業(yè)高度為 5-15 米），三級高處作業(yè)（作業(yè)高度為 15-30 米）和特級高 處作業(yè)（作業(yè)高度在 30 米以上）。2、所有作業(yè)人員正確佩戴安全帽、安全帶、防滑鞋等安全防護用品。3、模板安裝時起吊設備操作手必須聽從指揮人員指令作業(yè)， 各類模板安裝 必須嚴格遵守相關安全操作規(guī)程， 模板安裝完成后必須拉設抗風拉索， 避免大風 引起倒塌、傾斜事故。4、遇到大風等惡劣天氣必須終止一切高墩施工作業(yè)， 人員撤離至地面安全 處避讓，待大風解除后先檢查各項安全設施， 確認無不安全因素存在后方可開始 正常作業(yè)。5、臨邊作業(yè)時，

21、必須先行焊制加工性能良好、 堅固耐用的臨邊作業(yè)防護欄。6、臨時作業(yè)工作面必須滿足所工作條件的要求， 并在周邊有相應安全防護 及其它保障人身安全、設備安全的措施。7、腳手架搭設必須使用標準建材及符合分項工程施工要求應力設計進行搭 建，防范違規(guī)材料、無搭設設計進行搭建。8、臨時通道承載力、臨邊防護、設備、人機安全等必須通過各項安全要求 后方可啟用，無法保證施工安全的臨時通道堅決不允許投入使用。9、搭設好上下樓梯，設置防護欄，防止操作人員上下踏空。10、掛好安全網(wǎng)，操作人員要戴好安全帽系好保險帶方允許作業(yè)。11、做好夜晚施工燈光照明和登高作業(yè)氣候監(jiān)測，要防止因惡劣天氣和夜6級以上晚燈光照明不足而發(fā)生

22、的事故。夜間施工照明光線不足不得高空作業(yè)， 的大風及雷暴雨天氣，禁止高空作業(yè)。九、環(huán)保措施環(huán)境保護主要技術措施及方案1、施工噪音污染的防治大型施工機械盡量布置在遠離居民區(qū)的地方， 采用低噪聲設備，并采取消聲 減振等措施，減小噪音的影響。噪音大的施工機械盡量避免夜間施工， 自備發(fā)電 機作隔音處理。2、控制施工揚塵的措施對施工場地和便道用灑水車定時灑水， 達到防塵目的，施工住地采用清潔能 源，同時進行綠化。環(huán)境保護管理、保證體系規(guī)劃環(huán)境方針法律要求環(huán)境監(jiān)理環(huán)境監(jiān)測環(huán)境保護保證體系圖3、施工及生活廢水的治理在開工前完成工地排水和廢水處理設施的建設， 并保證工地排水和廢水處理 設施在整個施工過程的有效

23、性，做到現(xiàn)場無積水、排水不堵塞、水質達標。4、施工廢氣的治理 在施工過程中采用先進的施工設備，配備大功率且排污量小的進口機械設 備，減少大氣污染。5、施工及生活固體污染物的治理生產(chǎn)和生活垃圾分類集中堆放、 收集，送往就近的城市垃圾衛(wèi)生填埋場或指 定地點處理。 施工現(xiàn)場內(nèi)無廢棄砂漿和混凝土， 運輸?shù)缆泛筒僮髅媛涞亓霞皶r清 用，砂漿、混凝土倒運時應采取防撒落措施。 對可再利用的廢棄物盡量回收利用， 各類垃圾要及時清掃、清運，不得隨意傾倒，每班清掃、每日清運。教育施工人 員養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習慣，不隨地丟垃圾、雜物，保持工作和生活環(huán)境的整潔。6、施工現(xiàn)場環(huán)境的恢復在施工中取土、 排污等按設計文件和甲方要

24、求執(zhí)行， 并與當?shù)丨h(huán)保部門簽訂 有關協(xié)議，施工中按協(xié)議執(zhí)行。施工場地、住地周圍環(huán)境在工程竣工后， 拆除所有構筑物， 清除垃圾和雜物， 將表面攤平，原來是耕地的則在表面覆蓋熟土，恢復為耕地。十、效益分析 通過工程實踐證明，大大節(jié)省了工作周期，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益， 具有一定推廣、應用價值。1、經(jīng)濟效益1.1 節(jié)約成本由于每塊模板都是根據(jù)墩身相應高度精準計算變截面尺寸定制得到， 通過優(yōu) 化模板設計、 支架設計和施工組織， 很大程度上節(jié)省了模板的投入數(shù)量， 做到了 支架和模板用量少，施工速度快。1.2 加快進度常規(guī)方法放樣一次一個墩身相應高度的截面尺寸需要至少 3 個小時，且精確 度難以保

25、證，采用本工法， 正常情況半個小時就可以完成， 根據(jù)本工程應用情況 統(tǒng)計，以施工 100 米高墩為例，一般工期要 6.5 個月，采用本工法則工期至少可以縮短 1 個月。2、環(huán)保節(jié)能本工法與常規(guī)方法相比， 不會產(chǎn)生額外的廢棄物， 所以對環(huán)保沒有增加不利 影響。由于本工法可以減少鋼材消耗，節(jié)約鋼材，所以做到了節(jié)能降耗。3、社會效益 高墩一般為控制工期的部位，所以墩身工期的縮短直接帶來總工期的縮短， 本工法方法簡單，便于操作，安全性高，有利于減少對施工人員的傷害，節(jié)約管 理費用，質量可控，安全可靠，對于山區(qū)高墩施工，此工法更有其優(yōu)越性。本工 法在長江路合同段施工中取得了良好的效果，社會經(jīng)濟效益非常明顯。 十一、應用實例1、工程概況西巨山大橋位于長江路 K0+800 處，座落在山東省棗莊市薛城區(qū)西巨山村。 起