桥梁高墩施工控制测量方法研究

李刚

摘要：本文对影响高墩墩轴弯曲和摆动的因素进行了分析，提出对策，并对采取对策后的精度分析作了介绍。

关键词：高墩分层投点测量精度

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

1、前言

如今，公路高架桥不断增多,桥墩施工难度不断增大。对于高桥墩来说,基础底面积小、墩身高，墩身柔度大施工精度要求高,是其显著的特点,施工时轴线很难准确控制。在施工过程中受到日照引起的温差、大气作用、机械振动及施工偏载等因素的影响,墩身的轴线就会发生弯曲和摆动,通常情况,这种弯曲和摆动幅度常常大于墩身施工精度,所以,必须采取有力措施消除之,以确保达到桥墩轴线的施工精度要求。

2、贵都三标高墩柱工程概况

贵都高速公路三合同段全标段高墩10根 , 分布于地形复杂的深沟之中,全线最高墩高达66m（四方坡1号高架桥2号墩）。如图1、图2为薄壁空心墩：

3、高墩柱施工精度要求

高耸构筑物一般设计新颖,技术复杂,施工精度往往高于现行规范的规定。高墩施工精度要求按照表1。

表 1

桥墩垂直度 0.3%H,且不大于20mm

轴线点平面位置精度 ±10mm

节段间错台 ±3mm

高程精度 ±10mm

4、施工中对高墩施工测量控制影响的主要因素

4.1、阳光照射的温差

在日光照射下,高墩的向阳面和背阴面温差较大,阴阳两面存在不均匀膨胀,使高墩向背阴面弯曲。冶金系统曾就该问题对百米以上的高烟囱进行了研究测试,测试结果如表2。

表 2

钢筋混凝土烟囱 建筑高度/m 测试高度/m 实测温差/℃ 实测轴线与铅垂线的偏离值/mm

某烟厂 100 100 20 60

某电厂 210 100 10 28.6

某电厂 210 98.82 6.2 25

从表2中的数据可见，日光照射温差引起的弯曲，对高墩等施工影响很大，且随温差增大而增大。

4.2、 大气作用、机械振动和施工偏载

高墩存在一定的柔度，在风力、施工工作面机械振动以及施工偏载的作用下，施工平台会在一定范围内缓慢摆动，且这种摆动对高墩竖向轴线定位测量工作影响很大。根据施工时的试验研究，以及某钢筋混凝土塔的研究情况(表3)看，在不利情况下, 大气作用、机械振动及施工偏载对高墩施工的影响要比温差的影响大得多。

5、针对高墩测量的影响因素, 控制测量时采取的措施

5.1、时间段选择

在正常情况下，测量时间在早晨7: 00—9: 00或下午5: 00—6: 30最佳，可以有效地避开阳光照射的温差对立柱造成的偏移，但风力的影响是无法避免的，这个时间段不一定无风或风小，同样对测量有影响, 测量精度无法保证。无风或弱风情况下，早晨7:00—9: 00或下午5: 00—6:30测量时间是可以选择的，但施工过程中，测量可能是随时要发生的，局限固定的测量控制时段就会出现施工等待测量现象，造成窝工现象，影响施工进度。

5.2、墩柱养生

墩柱周边加水及养生无风或风弱有太阳照射时，通过给墩柱砼周边加水及养生，安装喷水设施，使砼墩柱保持湿润状态，减少或消除日照对砼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控制测量。

5.3、振捣方法

砼浇注过程中，两台振捣棒振捣时，应同时对称振捣，严禁振捣棒撞击钢模板，以避免钢模板因受外力振动而偏移。

6、桥梁导线控制网和水准控制网布设及要求

6.1、 导线控制网的布设在高墩柱施工前，应在其施工范围内布设导线控制网,从以下几个方面考虑:

(1) 控制网布设按照一级导线网进行控制；

(2) 控制网应和两侧接线相连接；

(3) 定期对控制网进行复核, 避免产生位移、沉降未被发现, 造成质量问题；

(4) 控制网采用四边形网和三角形网，同时在桥梁两侧中线位置处布设控制点；

6.2、水准控制网的布设从以下几个方面控制:

(1) 控制网布设按照四等水准网进行；

(2) 控制网应和设计单位提供的水准点进行联测,不少于两个；

(3) 定期对控制网进行复核，避免产生位移、沉降未被发现,造成质量问题。

7、高墩施工控制测量方法

7.1、分层投点测量定位

高桥墩施工应从两个方面控制其施工精度: 一是保证墩身的铅直，二是保证两次浇注混凝土墩身的共轴性。对此，采用分层投点测量定位能取得好的效果。

7.2、分层投点的基本思想

在空心墩内部相隔一定高度搭建测量平台, 在测量条件较好时，将埋设于地面的桥墩中心点逐层向上传递，用来控制桥墩的铅直精度。在施工过程中，从最靠近施工作业面的测量平台向作业面设置铅垂线，指导模板提升和定位，这样,即使在墩身弯曲和摆动很大的情况下，由于测量平台随机作业面一起“运动”，二者的相对位置变化很小, 故可大大削弱墩身弯曲和摆动对施工精度的影响，确保相邻两次灌筑的混凝土墩身的共轴性。

7.3、投点方法

投点一般选在阴天或早晨没日光，且风速小于4m/s的情况下进行，所用的仪器为垂准仪。

在施工过程中，测量平台常因处于“运动”状态而偏离铅垂线位置，因此，从测量平台向施工作业面设置铅垂线，最好利用置平范围大的自动置平垂准仪，采用这种垂准仪不仅作业速度快，而且精度高。

7.4、分层投点精度分析

7.4.1测量平台上设置桥墩轴点的精度

测量平台上的桥墩轴点，其精度受垂准仪相对精度my和设点精度ms 的影响。假定分层投点的距离为d，则桥墩轴点的设置精度为:

7.4.2最上层测量平台处桥墩轴线位置精度

在有利条件下投点，当高度为100m左右时，摆动幅度一般不超过20mm。设最上层测量平台距地面的高度为H，摆动幅度为A，从地面到最上层测量平台的投点次数n= H/d，墩轴线相对铅垂线的偏角a=arcsin(A/H )。假定墩身的摆动幅度与高度成正比, 则最上层测量平台处桥墩轴线的位置精度为:

7.4.3从最上层测量平台控制墩身施工精度

在最不利的情况下，假定设置在最上层测量平台上的墩中心点因墩身弯曲和摆动偏离设计位置的最大距离为L,最上层平台到施工作业面的距离为h，则从最上层测量平台控制墩身施工的精度为:

表6 列出了当H=100m，ms=±1.5mm，my= 1/10000时m3与L、h的关系，从中可以看出，在一定距离范围内，即使在最不利的情况下，利用最上层测量平台来控制施工，也可以满足施工精度要求。

7.4.4标高传递

当桥墩标高精度要求高时, 利用EDM三角高程测量来传递标高往往达不到精度要求。我们认为简单实用的方法, 是用经过检定的50～100m 钢尺配合水准仪来传递标高, 不需要对钢尺进行温度改正, 因为钢尺与钢筋混凝土的线膨胀系数实际上相差无几。

8、注意事项

（1）测量控制时应选择一个时间相对固定，气温相对恒定的时间段来测量，数据才有可比性。

（2）激光垂准仪对空气湿度较为敏感，在雨后或大雾天最好不要用激光垂准仪测量。

（3）墩身施工垂直度要求高，模板的调整比较费时间，用垂准仪控制比较方便且可以连续监控，通过几次循环后再用全站仪进行精确复核即确保了垂直度又保证了施工进度要求。

（4）仪器每个月应进行定期的效验，确保其准确。

9、结束语

在一般高速公路桥梁的施工中, 对墩轴的温差弯曲和摆动都忽略不计, 但墩高超过一定高度后，墩轴的变形量已达到不可忽视的地步，这是我们在高墩施工中应该而且是必须考虑的问题。

参考文献：

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[4]李月光.张振宇.山区高架桥高墩施工技术.公路交通技术,2005，

[5]方正龙.王志坚.高墩施工的精度控制[J].铁道建筑,1998,(6)

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