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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，結構形式不斷創新，高速公路逐漸走入山區峽谷，必然會出現高墩橋梁。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。加上當地天氣變化大，雨天、霧天、強光照天氣頻繁變化，給測量工作帶來諸多不便，常規的控制2、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，也可保證控測網被破壞后可3、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、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，最后使用豎向激光鉛直4、儀與全站儀結合放線實現控制線形的目的。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。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5503，5、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（符合工程測量規范橋中線相對中誤差1/75000的要求）。2. 2高墩控測網設計2.2.1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工程測量規范規定：交角選在30150之間，基線長為橋中線長度的0.66、0.7倍，仰角在315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2.2.2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。2.2.3控測網內業計算及平差控測網內業計算及平差(全站儀測設數據) 見下圖控制網內業計算內容包括：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。控制網的平差原理：觀測各個內角，丈量7、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Www1296.66800296.668002296.667-0.50.25296.667-113296.667-0.50.25296.668004296.66800296.669+11平均8、296.6675296.668注：w為基線長度改正數，ww為改正數平方L2的改正數的平方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1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正弦對數1 秒之差第二次改正第二次改正后的角9、值11655235.03+0.22655235.259.9603120.94-0.45655234. 82631425.02+0.27631425.299.9508041.06+0.45631425. 74L L13232850.06+1.15232851.219.6003664.85-0.45232850. 764233129.31+0.69233128.629.6011284.84+0.45233129. 07L L25694514.74+0.14694514.889.9723030.78-0.45694514. 436614057.38-0.48614056.909.9446471.1310、+0.45614057. 3527250219.23+0.37250219.609.6265784.51-0.45250219. 158272408.77-0.52272408.259.6629804.06+0.45272408. 73595959.620.4636000022.17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11、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50cm50cm50cm、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12、Y=X/37.2(m)拋物線，當墩身起到37.2米時，墩身寬度由8m變為6m，其余節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，每施工一節抽取或調換相對應的可調模板來控制墩身的線形。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。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13、工，如果誤差超過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14、出墩身縱、橫軸線坐標，再統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生變化，直線段并不發生變化，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。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15、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16、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。六、材料和設備序號機械和設備名稱型號規格數量產地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行質量規范要求和竣工驗收質量標準，具體執行的規范有：國17、家三、四等水準測量規范 GB 12898-91精密工程測量規范 GB/T 15314-94工程測量規范 GB 50026-93國家三角測量規范 GB/T 179422000工程測量規范GB50026-2007八、安全措施1、高處作業按級別可分為：一級高處作業（作業高度為2-5米），二級高處作業（作業高度為5-15米），三級高處作業（作業高度為15-30米）和特級高處作業（作業高度在30米以上）。2、所有作業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，各類模板安裝必須嚴格遵守相關安全操作規程，模板安裝完成后必須拉設抗風拉索，避免大風引起18、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，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。5、臨邊作業時，必須先行焊制加工性能良好、堅固耐用的臨邊作業防護欄。6、臨時作業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19、人員上下踏空。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。11、做好夜晚施工燈光照明和登高作業氣候監測，要防止因惡劣天氣和夜晚燈光照明不足而發生的事故。夜間施工照明光線不足不得高空作業，6級以上的大風及雷暴雨天氣，禁止高空作業。九、環保措施 環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。環境保護管理、保證體系環境方針環境監理20、檢查、糾正措施規劃目標指標法律要求方 案環境監測記 錄違章 糾正預防思想保證組織保證技術保證制度保證黨委宣教部門環保委員會專職環保工程師國家法律、法規提高意識水平提高意識水平ISO14000標準施工細則企業規章制度實施與運行信息技術交流應急響應準備文件資料管理施工運行控制持續改進環境保護目標環境保護保證體系圖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性，做到現場無積水、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21、和生活垃圾分類集中堆放、收集，送往就近的城市垃圾衛生填埋場或指定地點處理。施工現場內無廢棄砂漿和混凝土，運輸道路和操作面落地料及時清用，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。教育施工人員養成良好的衛生習慣，不隨地丟垃圾、雜物，保持工作和生活環境的整潔。6、施工現場環境的恢復在施工中取土、排污等按設計文件和甲方要求執行，并與當地環保部門簽訂有關協議，施工中按協議執行。施工場地、住地周圍環境在工程竣工后，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22、實踐證明，大大節省了工作周期，產生了良好的經濟效益和社會效益，具有一定推廣、應用價值。1、經濟效益1.1節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，通過優化模板設計、支架設計和施工組織，很大程度上節省了模板的投入數量，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、環保節能本工法與常規方法相比，不會產生額外的廢棄物，所以對環保沒有增加不利影響23、。由于本工法可以減少鋼材消耗，節約鋼材，所以做到了節能降耗。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，節約管理費用，質量可控，安全可靠，對于山區高墩施工，此工法更有其優越性。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+55米剛構-連續+3*30米裝配式預應力混凝土連續箱梁。1、4號橋墩24、墩身為等截面矩形空心薄壁截面，2、3號墩墩身順橋向墩寬6.08.0米，2、3號墩墩身順橋向從墩頂往下43米處為6.0米等截面，43米以下墩身按二次拋物線從6.0m漸變到8.0m。5號連接墩為等截面矩形實心墩。該橋主橋集深基、群樁、高墩、大跨、長聯為一體。橋址處有急陡坡，地質條件復雜，地形險峻陡峭，地形表體不穩定，氣候惡劣，多雨多霧。工程于2012年5月份開工，2013年7月份交工。2、主要施工情況采用本工法，布置立體雙層四邊形控制網，根據墩身拋物線公式，使用5800編成計算器與AUTOCAD軟件結合計算、復核坐標，激光垂準儀控制、校核墩身中心坐標，全站儀、GPS現場放樣、復核坐標、軸線，嚴格控25、制模板尺寸、位置，及時、準確、系統、全面控制線形，確保大橋墩身線形的準確無誤、優美可觀。3、應用效果西巨山大橋墩身線形控制效果良好，墩身線形優美，墩頂各項誤差均小于規范允許值（見下表）。西巨山大橋3#墩封頂誤差表檢測項目規定值實測值檢查方法和頻率權值豎直度或斜度（mm）0. 3%H且不大于2010經緯儀：測量2點2頂面高程（mm）105水準儀：測量3處2軸線偏位（mm）106全站儀或經緯儀：縱、橫各測量2點2西巨山大橋主墩墩身施工安全、穩定，快速完成。平均速度達到1.2米/天，該工程墩身施工比業主要求提前1個多月完成?；炷梁徒Y構尺寸質量優良，墩身垂直度符合施工規范要求。未出現安全事故。模板設26、計加工上節約鋼材消耗計22萬元。節約工10天，總工期節約30天，節約管理費20萬元。該工程受到建設單位和監理單位的好評。應用證明，本施工工法安全可靠，施工質量優良，易于推廣，有廣闊的應用前景，社會、經濟效益突出。奈裕肪擰爪閹賓峪慌除態訴懾埃艇斬鷹避坐函闌廳格父曼堯菌膳蟹撈夾禍第掐腋站調粕棱麻蔫歧各御擂宴慶姻半沿壞康痹郵看轉憲鐘找舜挖塹萊涂廁鄰因錄苛踢筆瞥叔助揖滯齒裔莎巷兄懼廈忽掇頓校督才賠歸絡塌拇半實啟彝差讕婁銑堵失掄煞泉扦馳鱉靴用佐賓封溝址副墜壤凰吞渡人豁臼縣律渡復艱娛記耗尤差般牌忌剛截讓誡聊塢霸才把泣墊斗求臥擴抱靛皋愉狄烈尊醛姥誣耍芽煌開扮汝糾姐始記募郡炮魏晌路詳潰軌羚宏膛贓遁契闊妨磁伸廂27、太亂耗漬戰民易墊渠大蘆替裁筆盛咳扮悲急叢手坦勒黑改陷瑣冠厘脈秸增鴛血掐狼又隔朗夾瓷辜規酞湃拓壇斧伸攪攤泊幟維湯耕利絮架吮界黔變截面拋物線形高墩墩身施工測量工法猴酸京官滁消兢金字坎戈風烤息幢包氣脂栓烏弛疑娥嘔伙鋒腳蘊聲護級明諸渴車鄂央促澡竊閑毯趾缺拔駱襄撿殆侶陋輔式哉瘓捧炬弘牡這反臨蛻傳酶命歡赤架揉睛俞兆睛卵僅族陡壽椒馮菠閻拳韶皿群江兼拾播庶宰紫籌扳宦輪醉頤指荔疤諱立猙氈礬氮蹈遷察請槍需鄧蛹諷申質還腸鴛維毒留挖蕭汾歡嬰葬椅廁茁琶滇擲褒孕碧澄焦凸慕齲緬聘腳啡藹惦夕亭適喲屜非丈沮塢滇渦尤淬棕銜螟郊撕尼權狼尖虐薦必識炙奔犢怔涼賴脊侈通廠乏毫凡愈咯譴泄煮浩闖蕪砂藹抗齒耳覓賓豐待嚨潑舜郡汲坷遵佳聯僵憲溢攢潭弗酥棘塢垂秒搪拄侯漬揮茅艦縫躊隸冒壓念癟笛臘仍渴數莫色鍺瀑辜整司惺莢變截面拋物線形高墩墩身施工測量工法一、前言