143.5 m高墩垂直度控制测量技术
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(中铁二十局集团二公司,云南昆明650200)
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Control Sarvey of the Verticality of a 1 43.5 m High Pier
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Liu Hongxuan Wang Zaiqing
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摘要 大跨度高墩桥梁垂直度控制,不仅是桥梁施工水平的重要标志,而且是评价桥梁施工
+ b: C8 K" o$ l# P质量的一项重要指标。本文详细介绍洛河特大桥143.5 in高墩施工过程中,利用全站仪和激光垂
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准仪对高墩垂直度的控制方法。
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关键词桥梁垂直度控制 测量
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1 工程概况
& \, k: P# \. D: q0 A7 s洛河特大桥位于陕西省洛川县境内,是西部大通
- J1 ?2 x' r4 n1 Q! T4 I道包(头)北(海)线陕西境内黄陵至延安段高速公路上
" D: f# [' q% g! N的一座特大型公路桥梁,桥梁位于半径1 700 in的曲
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线上,全长1 056 in,为亚洲第一高桥。其中主桥为“90
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in+3×160 in+90 m”预应力砼连续刚构,墩身为双薄
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壁空心墩;引桥分别是:黄陵岸为10×30 in预应力钢
6 i! G# Q6 K2 V# b2 h筋砼连续箱梁,延安岸为3×30 in预应力钢筋砼连续
- V2 u9 a4 U: [+ `箱梁。13#主墩墩身高度为143.5 m,且位于洛河主河
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道中,施工难度大,技术要求高,如何控制高墩的垂直
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度就成为控制施工质量的重中之重。
6 x0 j, n0 e; \, g% Q& ?% w2 方案选择
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由于13#墩采用液压翻模施工,施工平台始终高
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出墩身砼面0.6 m。平台四周设有吊架和安全网,不
& e/ x4 \$ Q5 g/ H能通视,且墩身处于常年流水的主河道中,无法布设十
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字方向控制点,常规的测量方法无法采用。经过多次
0 T5 Z) p$ ~% j/ o1 J论证,选用激光垂准仪和全站仪相结合的方法控制墩
3 R f3 T) d0 J) ^7 v身垂直度。
. H) ?" l& N0 c ?4 |3 测量方法
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3.1 控制标准
. ~( M$ v, d" ^# S1 X' n9 E收稿日期:2004—11—02
f& E& R! f7 c7 A; C第一作者简介:刘宏选(197l一),男,工程师,工学硕士,1995年7月毕业长
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安大学。
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刚构桥超高墩施工控制标准在现有施工规范中没
( \4 W7 s$ k/ D2 S: \5 _0 a1 c( L有明确规定,参照斜拉桥、悬索桥主塔验收允许偏差标
1 v+ L! {6 z/ T% }! Y, S8 T准:断面尺寸±20 mn'l、倾斜度为墩高的1/3 000且不
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大于30 mn'l。实际施工测量控制标准:断面尺寸±5
1 j3 Q' {9 h# L; B: kmm,矩形截面4个角点的纵横偏差值均不大于10 mn'l。
6 n `, T' M) ~, N6 ~3.2 控制网的布设
3 t( V" x a. c% u根据施工现场交桩情况,结合具体地形及通视条
. n( D+ c7 T9 i8 H r件,对全桥进行导线布控,控制网按现行《工程测量规
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范》(GB50026~93)中四等导线测设。
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布控点全部设为强制对中点。强制对中点为一钢
% [) n& N# N8 z2 G: I1 M筋砼小台体,高120 em,基座与方柱体一次浇注成型,
* g/ u; Q. j! R6 R方柱顶预埋5 into厚不锈钢板,板中央预埋一英制全
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站仪通用螺栓。每次测量时不需携带三角架腿,只需
$ g0 V# [1 a; M, q# H: ^4 {1 k5 [把仪器直接拧紧在螺栓上调平即可。
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强制对中点做为大桥测量控制点并需移交给业主
; E8 t4 n2 {5 v* f1 E" l5 R& P w做为运营期监测使用。因此,对中点的坐标需经过施
" V3 h+ q4 G# c: B, w4 ]工单位、监控单位、测量监理、项目总监办测量班4级
3 R' @) @- p( T9 b% K& }+ e: ]测量复核确认。在相对固定的观测时间段,采用不同
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的人、不同的仪器换手复测,做到准确无误、万无一失。
% [( D4 t9 f, @1 b误差标准控制在△ ≤2 rain、△y≤2 mm以内。
+ }4 M- W7 I* a9 ^. [6 U; I7 a3.3 激光垂准仪的选择
0 ~/ L# q% m: [ T5 M: \- [8 ~采用苏光有限公司生产的DZJ2激光垂准仪,配有
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木制三角架,人工调平,激光束向下对中。主要技术参
2 `+ e7 E5 k; q& O( l8 S数为:
" S3 c4 ]- d3 S' d; z3 A, `5 _向上一测回垂准测量标准偏差1/45 000;
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激光有效射程白天≥100 ITI,夜间t>250 m。
/ k* \/ @/ O8 x3.4 激光垂准仪对中点设置
' U. M4 y1 L7 w& Z5 [$ k6 d9 Q$ s13#墩位于洛河主河道中,常年水位高出承台顶
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% b5 i# J3 s3 S2 H, W58 铁道勘察 2004年第6期
; @& m* M; i1 ]: s, `( e; q4 m面3.0 m,承台顶面无法设置激光垂准仪对中点。采
1 Q) C8 A: v8 h e9 I( J6 T3 {3 S取的措施是:在墩身8.5 m高处预埋钢板(施工吊桥桥
9 T# [( e$ Q; I* h+ q% E ?面高8.0 m),在薄壁空心墩四周设置一个宽1.5 m的
( M6 b6 e! R. D( s; D0 [' |刚性平台做为施工测量平台。
; x; _9 ~, } N1 b: W9 c) k* n在每个空心墩四角沿纵横方向距墩身50 em设置
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8个点(因吊架距墩身60 em宽,定为50 em是避免吊
( M& }/ p. U9 p1 _, E$ x5 e架遮挡视线),该8个点高于平台0.5 m,且不受扰动。
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控制点设在厚20 mln的钢板上并冲刻成十字丝,13}}
$ ^0 G8 }! t* |! Z2 a7 |墩4个空心墩共32个控制点。
5 e9 l; |5 O- P3 g该32个控制点利用已建成的洛河大桥施工控制
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网,依线路中心设汁坐标计算出32个控制点的坐标,
) p- W5 E" w, b$ f0 d; q点位经洛河特大桥施工监控单位和测量监理用不同的
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仪器、不同的人员分别换手复狈0,结果一致后交底于施
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工队,做为墩身施工时控制横截面4个角点平面位置
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的依据。
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3.5 激光垂准仪检查模板4个角点的方法
: r6 ]. Z2 \3 o' M(1)在液压翻模平台顶面人行步板上对应位置切
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割一个20 em×20 em的方洞(网格激光靶尺寸为20
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em×20 em),并把激光靶安装于此洞上。在钢板平台
! @. l. k' u: P3 r: s上架立角架,安装垂准仪,打开向下发射激光束按钮,
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对中后精确调平垂准仪。关闭向下发射按钮,打开向
: ^' n% c& Y+ f0 a上发射激光束按钮,调节物镜焦距,使激光束在靶标上
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形成一个直径1 mln的光点,在靶标表面光点中心做
3 M0 z1 v0 X5 \9 o& X3 s" S标记,任意水平转动垂准仪,看多次光点中心偏差是否
) u3 N( @" H0 ^8 O) l. [超过1 mln,若超过则重新调整垂准仪,直至光点中心
' d# a: L) w, f+ M偏差不超过1 mln,此时激光束竖直线即为该控制点的
% S8 g9 ~ @- n6 k$ L7 X3 v垂直方向线。
8 R* Q+ A' N8 \/ f" F(2)站在外吊架上,从模板角上沿模板内边缘的延
) E6 y* f) O+ n0 Z) o长线拉钢卷尺,把激光靶中心十字线的一条线与钢卷
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尺的50 em刻度线重合,扶平激光靶,使激光靶平面与
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模板顶处于同一水平面内,用另一把钢卷尺丈量激光
4 a, ^! R6 y' l9 W: t% [/ O点距50 em刻度线的距离并记录。
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(3)依次测量每个空心墩8个点的偏差值,依据标
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准判定模板4个角点平面位置是否合格,若有一个点
/ M2 b+ Q- a0 v' f9 W! p8 t) K偏差值超过标准,则需重新调整模板,重新检查。
" C6 W: S2 F6 H(4)全站仪测量结果和激光垂准仪测量结果有一
! h, W; w+ q& E: q+ U) g% `/ d
定的偏差,经多次检查对比,偏差值为2 ilm,因此激光
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垂准仪检查控制标准确定为8 mln。
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3.6 全站仪检查模板方法
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(1)全站仪检查模板上口4个角点平面位置。置
! b, }2 ~# d; q6 o$ O
棱镜于模板上口角点上,测出实测坐标,求出△Y、△y
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值,依 、l,轴与纵横桥轴线夹角,把测量结果换算成
1 }5 O; ]0 T1 B5 @( C! T
纵横向偏差值,依标准判定模板安装是否合格。
) U9 M" N8 U' @(2)对照全站仪、激光垂准仪检查结果,两者检查
# |' b& ]. { k
结果相符,则可以判定模板安装合格,可以进入下道工
% u" i4 W5 ]6 Z6 r3 u* l8 d: W序施工,若两者差值超过2 mln则分别重新检查。
2 u4 X8 U$ ]& d6 x3.7 控制结果
4 k! d+ A3 ^: ^2 `洛河特大桥主墩墩身施工已结束,墩身的竣:[测
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量结果显示:128 m高的12}}墩墩身横向偏差为4 mln,
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纵向偏差为3 mm;143.5 m高的13#墩墩身横向偏差
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为5 mln,纵向偏差为1 mln,达到l『施工规范要求。
' m* q c' I7 G# h5 m; w5 Q) J4 施工体会
& k) I: ^7 E! }
(1)由于墩身高达143.5 m,受气温、风力的影响,
0 R2 T9 h& J* c+ N5 C墩身会来回微微摆动,因此测量控制应选择一个时间
# p9 S" z; z0 p* T; N& f# a相对固定、气温相对恒定的时间段来测量,这样测量出
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来的数据才有可比性。建议选择: 晨6:30~8:30,下
; j! ?. p+ m4 {1 u3 Z午4:00~6:30。
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(2)激光垂准仪对空气中的湿度较为敏感,在雨后
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或大雾天最好不要使用激光垂准仪进行测量。
5 g4 ~; g# y) t: z) t" W. j# j(3)墩身开始施工时,两种方法同时使用,经过10
$ N& U0 [1 N: n余次的检查对比,找出两种仪器的偏差值,为后续施工
. m' Q7 l9 l: U3 p测量结果对比提供依据。
, W+ ^/ y4 H k$ G& ]2 n7 S(4)全站仪检查简单方便,但价格昂贵,一个项目
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分部工程较多,无法固定一台仪器和一班人员专门测
$ p- ^2 Q) u# c$ q- U. O* P量墩身;若全站仪撤走,模板调整没有参照物,可能需
6 ?; z$ p4 |/ N2 S* ]% y% `多次检查、多次调整才能合格,这将大大制约施工进
6 t o |) k/ [, K. ?度,增加测量人员的劳动强度。激光垂准仪价格便宜,
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而且仅需2个人即可检查,因此,使用垂准仪检查既方
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便又快捷。每施工10 m高用两种方法同时检查校核
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一次。
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(5)垂准仪检查应由专门的测量人员操作,一旦人
+ J' D8 y2 |3 ~* A$ b* ^员确定,不宜频繁更换。
/ \2 u! E! \# \. A" t(6)爱惜仪器,妥善保管,轻拿轻放,避免碰撞,减
% ~. {# c' w9 H* B4 ^少仪器误差,提高测量精度。
. x# b8 g( L* S$ x* B/ @5 结束语
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经施工监控单位、测量监理、总监办测量班、质检
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站测量人员多次随机抽查,我部高墩施工横截面平面
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位置偏差全部合格,最大不超过5 rain,受到各方好评,
! c9 h: K( g+ [3 k$ ^- J+ J此种控制办法被其它标段广泛采纳。以垂准仪控制为
# `& K% v3 m2 K2 c' }+ {主,全站仪控制为辅的办法控制高墩施工,既大大减少
s" w" q2 d# N# l1 v" D1 L
了测量对施工周期的影响,加快了施工进度,又能减少
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了测量人员和全站仪数量,降低了施工成本,提高了经
, a- `5 d8 E9 G% v5 E) U5 v' `济效益
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