圓柱式墩柱模板垂直度控制方法

1、圓柱式墩柱模板垂直度控制方法摘要：本文從測(cè)量專業(yè)角度出發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)的圓柱式墩柱模板垂直度控制方法優(yōu) 缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并以長(zhǎng)福高速A3項(xiàng)目龍江特大橋工程為例，提出三點(diǎn)圓理論控 制圓柱式墩柱模板垂直度的新方法。關(guān)鍵詞：圓柱式墩柱；垂直度控制；三點(diǎn)圓1.引言隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，道路橋梁成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈， 圓柱式墩柱是現(xiàn)代化橋梁建設(shè)普遍采用的形式之一。本文從測(cè)量的角度出發(fā)，以 長(zhǎng)福高速A3項(xiàng)目龍江特大橋工程為例，分析傳統(tǒng)的圓柱式墩柱模板垂直度精度 控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上提出了三點(diǎn)圓理論控制垂直度的新方 法，進(jìn)一步提高了施工效率與工程質(zhì)量。本合同段位于福建省東部沿海福州轄

2、區(qū)的福清市龍山街道、海口鎮(zhèn)境內(nèi)。起 點(diǎn)K74+400與A2合同段相接，位于福清市陽(yáng)下街道北山隧道中，路線由北向南， 穿越北山隧道進(jìn)入龍山街道，建柏渡大橋，經(jīng)塘頭、先強(qiáng)，于龍山互通接清榮大 道（X177），經(jīng)柏渡，建龍江特大橋跨過(guò)福清市東部新區(qū)、龍江，經(jīng)?？阪?zhèn)桐嶼， 終于東嶠村龍江特大橋83#墩（樁號(hào)K80+485.5），全線包括柏渡大橋等龍江特大 橋共計(jì)4.5座。其中龍江特大橋全長(zhǎng)2869米，圓柱式墩柱共計(jì)336根，墩柱高度 最高在15m左右。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，橋墩墩身傾斜度必須滿足公路橋涵施技術(shù)規(guī) 范（JTG/TF50 2011）中相關(guān)內(nèi)容的規(guī)定，即墩柱傾斜度應(yīng)小于3%H（H為 墩柱高度），且垂

3、直度最大允許偏差不大于20mm。如果施工過(guò)程中測(cè)量控制不 到位，很容易超出規(guī)范要求，留下質(zhì)量隱患，因此對(duì)墩柱模板垂直度的測(cè)量控制 顯得十分重要。2.傳統(tǒng)圓柱體墩柱模板垂直度控制方法2. 1吊垂球法準(zhǔn)確測(cè)量放樣設(shè)計(jì)樁位中心坐標(biāo)，拼裝墩柱模板，在墩柱模板上口邊緣四周 吊垂球，用直鋼尺反復(fù)丈量垂球垂線距離模板上端和下端距離，再不斷調(diào)整纜風(fēng) 繩，直至模板各個(gè)方向的上下端與垂球垂線距離誤差在允許范圍內(nèi)即可。這種方法操作簡(jiǎn)單，效率高，但精度較低，只能粗略的判斷墩柱的垂直度， 在刮風(fēng)的天氣情況下，垂球受風(fēng)的影響會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)，這種方法就不能使用了。2. 2線路里程方向和偏距方向法首先在垂直于線路方向，緊貼墩柱上

4、口內(nèi)側(cè)模板，測(cè)出兩點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算兩點(diǎn) 坐標(biāo)的里程，比較兩點(diǎn)坐標(biāo)是否在同一里程上。如果兩點(diǎn)坐標(biāo)不在同一里程上， 就要對(duì)墩模板進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直到調(diào)整到同一里程上為止。沿著線路方向，用 上述同樣的方法比較兩點(diǎn)坐標(biāo)里程是否相差墩柱直徑晅離。如果相差不為直徑距 離，就要對(duì)墩柱模板進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到兩點(diǎn)里程相差墩柱直徑距離為止。將判斷 里程的程序編寫到CASIO fx 5800P計(jì)算器中，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用起來(lái)比較方使， 但是這種方法只能調(diào)整墩柱兩個(gè)方向的垂直度，存在一定的局限性，且效率不高。2. 3水平角法將全站儀架設(shè)在墩柱大約2倍墩柱高度距離處，整平儀器，望遠(yuǎn)鏡十字絲瞄 準(zhǔn)墩柱模板底端外邊緣，然后水平度盤制

5、動(dòng)鎖定，并將水平度盤置零，垂直向上 轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡至墩柱頂端（如果偏離，會(huì)發(fā)現(xiàn)十字絲不在墩柱模板的外邊緣），下 一步鎖定豎直度盤制動(dòng)，然后旋轉(zhuǎn)水平微動(dòng)螺旋使十字絲豎絲跟墩柱邊緣重合在 一起，查看水平角度變化(比如0度0分50秒，說(shuō)明墩柱模板沿儀器鏡頭正對(duì) 方向右偏50秒，負(fù)角度表示左偏)。然后調(diào)整模板直到水平角為0度0分0秒， 上述工作完成后，以墩柱為中心，將儀器用繞墩柱搬動(dòng)90度左右的位置，整平， 重復(fù)上述步驟，調(diào)整模板。這種方法能判斷析墩柱的垂直度，簡(jiǎn)單直觀，但隨著 墩柱高度的增加，天氣的影響，觀測(cè)誤差會(huì)增加。其次這種方法每次只能測(cè)出一 個(gè)方向的傾斜角度，如果受地勢(shì)影響，另一個(gè)方向不方便架設(shè)儀

6、器，則該方法也 會(huì)存在一定的局限性。3.長(zhǎng)福A3項(xiàng)目龍江特大橋工程墩柱模板垂直度控制方法3. 1兩點(diǎn)法利用橋梁附近已知控制點(diǎn)，將全站儀架設(shè)在適當(dāng)位置，整平設(shè)站定向后，在 墩柱上口模板內(nèi)邊緣上任意測(cè)量一點(diǎn)(該點(diǎn)最好與纜風(fēng)繩在一個(gè)方向)，計(jì)算這 一點(diǎn)與設(shè)計(jì)墩柱中心之間的距離，再在垂直于圓柱中心與這一點(diǎn)連線的模板內(nèi)邊 緣上再測(cè)量一點(diǎn)，以同樣的方法計(jì)算這一點(diǎn)與設(shè)計(jì)墩柱中心之間的距離，將這兩 點(diǎn)距離與墩柱設(shè)計(jì)半徑進(jìn)行比較，從而判斷墩柱整體的偏離方向及偏移距離并進(jìn) 行調(diào)整，直到這兩個(gè)點(diǎn)距離設(shè)計(jì)墩柱中心的距離與設(shè)計(jì)半徑基本相等，滿足設(shè)計(jì) 誤差要求即可。將計(jì)算距離的程序編寫到CASIO fx 5800P計(jì)算器

7、中，在施工現(xiàn) 場(chǎng)使用起來(lái)是十分方便的。3. 2三點(diǎn)圓法利用橋梁附近已知控制點(diǎn)，將全站儀架設(shè)在適當(dāng)位置，整平設(shè)站定向后，在 墩柱上口模板內(nèi)邊緣任意選取三個(gè)點(diǎn)(三點(diǎn)之間位置如圖1所示)，測(cè)出三點(diǎn)坐 標(biāo)，根據(jù)這三點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算圓心坐標(biāo)，與設(shè)計(jì)柱中心坐標(biāo)進(jìn)行比較，從而判斷墩柱 模板偏離的方向和偏移距離。原理：根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，不在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)可以構(gòu)成唯一一個(gè)圓。圓上 任意選取三點(diǎn)，連接任意兩點(diǎn)，形成了兩條弦，分別過(guò)兩條弦的中點(diǎn)做垂線，相 交于一點(diǎn)，此時(shí)的交點(diǎn)即為圓心，由圓心到圓上三點(diǎn)中任意一點(diǎn)的距離都是半徑 長(zhǎng)(如下圖1所示)，A、B、C為圓上任意三個(gè)點(diǎn)，O為圓心。圖1三點(diǎn)確定一個(gè)圓將三點(diǎn)圓”理論計(jì)算圓

8、心的程序編寫CASIO fx5800P計(jì)算器中，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用起來(lái)是 十分方便的。CASIO fx5800P計(jì)算器程序如下：Lbl 1?A： ?B： ?C： ?DPol (CA，D B)： JV0=J+360fJcos (J) * (I/2) +A9N： sin (J) * (I/2)+BfS： J+909M?K： ?LPol (K-C，L-D)： JV0fJ+360fJcos (J) * (I/2)+CfE： sin (J) * (I/2)+DfF： J+909Q“X=”：(Ntan (M) +F-S-E tan (Q) : (tan (M) -tan (Q) fX，“Y=: tan (Q)

9、 * (X E)+FfY，?O：?PPol (X O，Y P)： JJ + 360fJ： T= : JfT： T DMS，“I=”： I，Pol (XA，YB)： “R=: lfR，Gotol反復(fù)測(cè)量計(jì)算調(diào)整，直到實(shí)際墩柱中心與設(shè)計(jì)墩柱中心坐標(biāo)誤差滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求即可。三點(diǎn)圓垂直度控制方法與傳統(tǒng)方法比較4. 1.三點(diǎn)圓垂直度控制方法程序編到CASIO fx-5800P計(jì)算器中帶到現(xiàn)場(chǎng)使用，操作簡(jiǎn) 單，方便快捷。4. 2.三點(diǎn)圓法相對(duì)于兩點(diǎn)法，精度更高，可以從三個(gè)方向控制墩柱的垂直度，建議在施工過(guò)程中可以互相結(jié)合使用，相互校驗(yàn)，提高作業(yè)效率。4. 3.三點(diǎn)圓法還可以通過(guò)計(jì)算半徑檢測(cè)圓柱墩上口模板是查發(fā)生形變，例如實(shí)測(cè)三點(diǎn) 數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算R = 0.91m，而設(shè)計(jì)墩柱模板半徑為R = 0.90m，說(shuō)明上口模板相對(duì)變形量為lcm， 可以用這種方法判斷模板的變形量，指導(dǎo)施工，這是其他方法無(wú)法做到的。4.三點(diǎn)圓法可以一次性快速準(zhǔn)確判斷墩柱模板的偏離量和偏移方向，在保證高精度 控制的同時(shí)，加快了校模的速度，提高了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率。結(jié)語(yǔ)以上幾種垂直度控制方法都是以墩柱模板底部定位準(zhǔn)確為前提條件，在實(shí)際施工過(guò)程中， 可根據(jù)天氣，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，施工要求等合理選擇，也可以結(jié)合使用，確保墩柱垂直度滿足設(shè)計(jì) 規(guī)范要求。參考文獻(xiàn)：覃輝.CASlOfx-5800P編程計(jì)算器