變截面拋物線形高墩墩身施工測量工法

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螅晏?、霧天、強光照天氣頻繁變化，給測量工作帶來諸多不便，常規(guī)

2、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、 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主要采用導線網或者三角網，導線網其結構簡單，被破壞后、不易恢復，而且精度偏低，三角網雖可滿足精度要求，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，既可減少儀器因仰角過大造成的誤差，也可保

3、證控測網被破壞后可立即恢復，故采用雙層立體四邊形作為控測網。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，具有較好的經濟、社會效益?？蛇m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橋墩位置和高度合理布設雙層立體四邊形控制網，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面尺寸及坐標，最

4、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2、操作要點2.1 控制測量技術西巨山大橋平面及高程控制在高墩施工前，應在其施工范圍內進行控制點導線布設，且應從以下幾個方面考慮：控制網布設按照一級導線網進行控制控制網采用雙層立體四邊形控測網定期對導線控制網進行復核，避免點位破壞、位移，造成測量精度問題。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

5、，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高點，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 高墩控測網設計選擇布置控測網高墩控測網布置中，設置有共同邊的雙層立體四邊形控測網（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 30 150之間，基線長為橋中

6、線長度的0.6 0.7 倍，仰角在 3 15之間最佳。根據上述要求在遠離 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控測網測設測設控制網時，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，以提高控測網的精度?？販y網內業(yè)計算及平差控測網內業(yè)計算及平差 (全站儀測設數(shù)據 ) 見下圖控制網內業(yè)計算內容包括：進行角度閉合差計算及分配，根據連接角及導線轉折角計算導線各邊的方位角，根據已知點坐標，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的平差原理：

7、觀測各個內角，丈量基線的邊長和基線的方位角，三角形內角和經過調整后應等于180，中心點水平角之和經過調整后應等于360，由某基線經過推算各邊邊長后，推回到該基線時應相等。閉合差(以L L 網為例).已知 1、2、LL1 、 LL2 角度觀測值，確定允許閉合差，經計算，允許閉合差 =0.6790.48，根據菲列羅公式，算得LL 網測角中誤差為0.1871.8(滿足三級網控制要求 )?；€評定 (以基線 L2 為例，如下表所示 )編號正測WWw反測Www1296.66800296.668002296.667-0.50.25296.667-113296.667-0.50.25296.66800429

8、6.66800296.669+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，根據白塞爾公式，其中誤差為m= ww/(n-1)=0.598mm ，相對誤差為： m/L=1/ 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 網為例 )：=3+ 4+Kc+KB= 1+ 2+3+4+ 5+ 6+7+8-360=-0.46。由于各角觀測精度相同，將 平均分配到各個角度中，具體計算結果，見表 1。邊長閉合差調整 (第二次角度改正 ) ，計算結果見表

9、1正弦第二第一次第一次改正后正弦對對數(shù)第二次改正后角號角度觀測值次改改正的角值數(shù)1 秒的角值正之差11655235.03+0 . 226552 35. 259.9603120. 94-0. 456552 34. 82631425.02+0.276314 25.299.9508041.06+0.456314 25. 74L L13232850.06+1.152328 51.219.6003664.85-0.452328 50. 764233129.31+0.692331 28.629.6011284.84+0.452331 29. 07L L25694514.74+0.146945 14.889

10、.9723030.78-0.456945 14. 436614057.38-0.486140 56.909.9446471.13+0.456140 57. 3527250219.23+0.372502 19.609.6265784.51-0.452502 19. 158272408.77-0.522724 08.259.6629804.06+0.452724 08. 735959 59.620.46360 00022.17表 1控測網閉合差調整及邊長計算繪制控測網根據平差后的控測網和各墩臺在控測網中位置，很據坐標法，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

11、樣控制。2.3 線形控制技術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 50cm50cm 50cm、頂端 20cm20cm20cm 的砼樁，預埋鋼筋頭，利用控制網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

12、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。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Y=X 2/37.22(m)拋物線，當墩身起到 37.2 米時，墩身寬度由 8m 變?yōu)?6m，其余節(jié)段變成直線段等截面矩形空心墩（下圖），根據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。NX=*8269.282X=*8262.493Y=*8916.391Y=*8914.685ABm224.708m35*3535*35228

13、.35*3535*3550D 8054080C8X=*8264.302X=*8271.090700Y=*8909.193Y=*8907.487此圖為二號墩墩身二十米時斷面示意圖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，用全站儀對鉛直儀進行一次校核，具體步驟為：先由控制網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。A1B35*3535*353435*35 35*35DC2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 3mm 之內，以全站儀為準，調整鉛直儀后施工，如果誤差超過 3mm，檢查原因，直到誤差允許后再進行施工

14、。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根據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“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

15、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

16、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

17、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)量產地1豎向激光垂準儀DZJ-300A1 臺國產2萊卡全站儀TC18001 臺瑞士3賓得 GPSSMT888-3G1 臺日本4南方全站儀NTS-362R1 臺國產5卡西歐 FX-5800P58001 臺日本6AUTOCAD07 版1 套美國7棱鏡AY01A12 套日本8對中桿NLS152 套國產9對中桿支架GSR232 套國產10經緯儀DT-02C1 臺國產11水準儀DS301 臺國產七、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

18、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 17942 2000工程測量規(guī)范 GB50026-2007八、安全措施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

19、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，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

20、空。10、掛好安全網，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晚燈光照明不足而發(fā)生的事故。夜間施工照明光線不足不得高空作業(yè)，6 級以上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)劃檢查、糾正措施方違章記

21、環(huán)境方針糾正環(huán)境監(jiān)理目標指標法律要求案預防錄環(huán)境監(jiān)測思想保證組織保證技術保證制度保證黨委宣教部門環(huán)保委員會專職環(huán)保工程師國家法律、法規(guī)提高意識水平提高意識水平ISO14000 標準施企業(yè)規(guī)章制度工細則實施與運行信息技術交流文件資料管理施工運行控制應急響應準備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

22、填埋場或指定地點處理。施工現(xiàn)場內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，產生了良好的經濟效益和

23、社會效益，具有一定推廣、應用價值。1、經濟效益1.1 節(jié)約成本由于每塊模板都是根據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，且精確度難以保證，采用本工法，正常情況半個小時就可以完成，根據本工程應用情況統(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。起點樁號為 K0+554，終點樁號為 K1+046，橋梁全長 485m。橋梁孔徑布置為55+3*95