客運專線高橋墩施工中的幾種主要控制測量方法介紹
摘要：根據石太客運專線大中橋梁的施工經驗，探討了高橋墩施工中過程控制的方法，介紹了高橋墩施工中的注意事項，以咨借鑒。
關鍵詞：高橋墩、測量控制、監測、 施工工藝
石太客運專線管段內橋梁多數位于緩和曲線和圓曲線上。橋墩為薄壁空心雙線圓端形變截面空心墩、等截面空心墩及實體墩，高度多在30m以上，最大高度50m，墩孔跨式樣為24/32m雙線簡支箱梁。由于墩高、跨度較大，對施工測量控制提出了較高的要求。
一、平面控制測量
應對每座特大橋加密布設導線施工平面控制網，以保證橋梁平面控制測量的精度，為放樣工作創造有利條件。在曲線橋上，橋墩縱軸線位于曲線的切線方向上，橫軸線垂直于縱軸線。測設時，必須以線路左線為標準。按照左線坐標放出線路左線確定橋墩縱軸線后，以縱軸線為標準，分別順時針、逆時針旋轉90度，即為橋墩橫軸線。高墩中心定位測量采用三維坐標控制法。每墩施工前,先將全站儀架設于橋梁施工控制點上進行橋墩中心定位，采用直接測定四邊外模中心坐標,比較其計算坐標以確定水平位置及軸線偏移，指導模板調差。
二、高程控制測量
橋梁施工需在橋梁兩側布設水準點，每側至少布置兩個，且盡量靠近施工現場，以便高程傳遞與校核。自橋梁一端永久水準點開始，逐墩測量，最后閉合在另一端的永久水準點上，其高差閉合差限差為fh限≤±4√n㎜（n為測站點數）。水準點可布設在不同的高度，以便混凝土施工到不同的高度時使用。進行測量時，嚴格實行過程控制，定期聯測各墩施工面水準點和標高。當測設時因橋墩未完工而無法完成附和導線測量時，應按照閉合水準路線要求進行高程控制，并保證閉合限差滿足施工要求，嚴格禁止支水準測量。切記水準點要隨時進行復核，使用前后及每測回都要進行閉合。
當地形平坦，無較高制高點時，可采用全站儀進行高程測量。這種方法是用全站儀，在任意點架鏡子調平后，追蹤桿立于已知高程點HB，后視對中桿棱鏡，測出此時全站儀目鏡與對中桿棱鏡的高差V1值，再把對中桿立于待測點，測出待測點V2值，用已知高程減后視點V1值在加上待測點V2值，即為待測點高程HA。HA=HB- V1+ V2。全站儀測量高程不用測儀器高、棱鏡高，避免測儀器高、棱鏡高時誤差的累積，減少了誤差，而且操作方便。但要注意對地球曲率、折光差及溫差進行改正，且該法僅適用于仰角、俯角不大時的測設。
當仰角、俯角較大時，可采用水準儀將水準點引到橋墩下，利用鋼尺把標高引到施工部位的方法。拉尺時要注意因拉力和溫度差異引起的尺長改正。
施工時可結合現場實際情況采用水準儀、鋼尺和全站儀對每個循環進行反復校核，確保無誤。
三、垂直度控制測量
作為高橋墩結構,垂直度是影響其結構穩定性、承載力以及外觀質量的重要因素。因此,垂直度的控制測量是施工控制的主要內容。垂直度控制亦是墩身糾偏工作的主要依據。垂直度控制主要通過全站儀測放三維坐標法和激光鉛直儀法進行控測。
⑴全站儀施放三維坐標法
在每次澆注混凝土前，必須根據所立墩身模板的高度，并利用墩身坡度（外模為35:1，內模21～30m時為70:1，31～40m時為80:1，41m～50m時為90:1）計算出墩身縱、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,作到控制無誤。
⑵激光鉛直儀法
在澆注混凝土第一模塊之前，必須在承臺上準確放出墩身縱、橫軸線的位置。選擇墩身中心及距中心左、右、前、后各1m的點位，作為垂直度觀測點（見圖），并增設四個點作為護樁，以防控制點缺失。觀測時把激光鉛直儀安裝在9個點上，并在工作平臺上設激光接受靶，以顯示光斑并撲捉斑心。激光斑心連線即為橋墩縱、橫軸線。采用軸線引點對中進行墩身的豎直軸線傳遞，并且每隔2層要進行糾偏。這樣就通過激光鉛直儀將控制點準確的引到工作平臺上，簡化了繁瑣的測量工作，而且控制點設在墩身內部，受外界環境影響小，控制準確，可靠。施工過程要配有專人對墩身的垂直度進行連續觀測，并采用專用表格對觀測時間、記錄人、偏移量進行記錄，以便根據觀測數據及時對墩身模板進行調整，以防止墩身出現大的偏差和偏差累積。 [Page]
?、清N球法
在墩身的四邊外模中心位置采用鋼絲、滑輪等吊掛垂球，釋放錘球至與上次澆注墩身的接縫相接觸，測量錘球長度及探出墩身的水平距離，與根據上次所澆注墩身砼高度及墩身坡度反算出的理論水平距離相比較，即可得知墩身垂直度的偏差情況。垂球的穩定與否,與垂線長度及垂球量重量很大關系, 50 m以下墩身宜采用5kg垂球比較適合。觀測時應該注意盡量采用穩定觀測或小幅擺動觀測。
四、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圓弧段發生變化，直板段并不發生變化，所以圓弧段和直板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,應立即調正或更換，確保模板接縫嚴密，保證砼澆注時不漏漿。
③注意混凝土澆筑順序,混凝土澆注時注意砼入模的順序,均勻布料，所以澆筑順序應注意調整，確保砼澆注過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。
⑵糾偏
模板出現偏差是必然的，高墩對垂直度要求非常嚴格，一旦產生偏差糾正非常困難，因此必須杜絕大的偏差出現，出現偏差要及時糾正。
①對于10 mm以下的偏移或扭轉,可采用變換混凝土澆筑方向的方法進行逐步的糾正,即先澆筑偏移反向一邊的混凝土,后澆筑偏移方向一邊的混凝土；對于模板的扭轉，應采取反方向澆筑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10 mm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。
總之，在施工中必須建立系統完善的技術復核制度，并在過程中嚴格執行，這是確保結構物精度控制的關鍵。在施工過程中必須要有專人采用全站儀、鉛直儀、水準儀等儀器堅持對墩身橫、縱軸線和墩身各部位截面尺寸進行反復檢測核對，并定期對儀器進行檢測校對。測量放樣中必須采用二人輪換制。采用偏角法和切線支距法進行坐標計算，并通過CAD制圖，查看坐標點位是否一致，結果確保無誤后方可采用進行測設，并必須保留詳細的放樣記錄，以備查尋。內、外業分別使用EXCEL及CASIO4800計算器編制坐標計算程序，簡化計算步驟，提高計算效率。
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關鍵詞：高橋墩、測量控制、監測、 施工工藝
石太客運專線管段內橋梁多數位于緩和曲線和圓曲線上。橋墩為薄壁空心雙線圓端形變截面空心墩、等截面空心墩及實體墩，高度多在30m以上，最大高度50m，墩孔跨式樣為24/32m雙線簡支箱梁。由于墩高、跨度較大，對施工測量控制提出了較高的要求。
一、平面控制測量
應對每座特大橋加密布設導線施工平面控制網，以保證橋梁平面控制測量的精度，為放樣工作創造有利條件。在曲線橋上，橋墩縱軸線位于曲線的切線方向上，橫軸線垂直于縱軸線。測設時，必須以線路左線為標準。按照左線坐標放出線路左線確定橋墩縱軸線后，以縱軸線為標準，分別順時針、逆時針旋轉90度，即為橋墩橫軸線。高墩中心定位測量采用三維坐標控制法。每墩施工前,先將全站儀架設于橋梁施工控制點上進行橋墩中心定位，采用直接測定四邊外模中心坐標,比較其計算坐標以確定水平位置及軸線偏移，指導模板調差。
二、高程控制測量
橋梁施工需在橋梁兩側布設水準點，每側至少布置兩個，且盡量靠近施工現場，以便高程傳遞與校核。自橋梁一端永久水準點開始，逐墩測量，最后閉合在另一端的永久水準點上，其高差閉合差限差為fh限≤±4√n㎜（n為測站點數）。水準點可布設在不同的高度，以便混凝土施工到不同的高度時使用。進行測量時，嚴格實行過程控制，定期聯測各墩施工面水準點和標高。當測設時因橋墩未完工而無法完成附和導線測量時，應按照閉合水準路線要求進行高程控制，并保證閉合限差滿足施工要求，嚴格禁止支水準測量。切記水準點要隨時進行復核，使用前后及每測回都要進行閉合。
當地形平坦，無較高制高點時，可采用全站儀進行高程測量。這種方法是用全站儀，在任意點架鏡子調平后，追蹤桿立于已知高程點HB，后視對中桿棱鏡，測出此時全站儀目鏡與對中桿棱鏡的高差V1值，再把對中桿立于待測點，測出待測點V2值，用已知高程減后視點V1值在加上待測點V2值，即為待測點高程HA。HA=HB- V1+ V2。全站儀測量高程不用測儀器高、棱鏡高，避免測儀器高、棱鏡高時誤差的累積，減少了誤差，而且操作方便。但要注意對地球曲率、折光差及溫差進行改正，且該法僅適用于仰角、俯角不大時的測設。
當仰角、俯角較大時，可采用水準儀將水準點引到橋墩下，利用鋼尺把標高引到施工部位的方法。拉尺時要注意因拉力和溫度差異引起的尺長改正。
施工時可結合現場實際情況采用水準儀、鋼尺和全站儀對每個循環進行反復校核，確保無誤。
三、垂直度控制測量
作為高橋墩結構,垂直度是影響其結構穩定性、承載力以及外觀質量的重要因素。因此,垂直度的控制測量是施工控制的主要內容。垂直度控制亦是墩身糾偏工作的主要依據。垂直度控制主要通過全站儀測放三維坐標法和激光鉛直儀法進行控測。
⑴全站儀施放三維坐標法
在每次澆注混凝土前，必須根據所立墩身模板的高度，并利用墩身坡度（外模為35:1，內模21～30m時為70:1，31～40m時為80:1，41m～50m時為90:1）計算出墩身縱、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,作到控制無誤。
⑵激光鉛直儀法
在澆注混凝土第一模塊之前，必須在承臺上準確放出墩身縱、橫軸線的位置。選擇墩身中心及距中心左、右、前、后各1m的點位，作為垂直度觀測點（見圖），并增設四個點作為護樁，以防控制點缺失。觀測時把激光鉛直儀安裝在9個點上，并在工作平臺上設激光接受靶，以顯示光斑并撲捉斑心。激光斑心連線即為橋墩縱、橫軸線。采用軸線引點對中進行墩身的豎直軸線傳遞，并且每隔2層要進行糾偏。這樣就通過激光鉛直儀將控制點準確的引到工作平臺上，簡化了繁瑣的測量工作，而且控制點設在墩身內部，受外界環境影響小，控制準確，可靠。施工過程要配有專人對墩身的垂直度進行連續觀測，并采用專用表格對觀測時間、記錄人、偏移量進行記錄，以便根據觀測數據及時對墩身模板進行調整，以防止墩身出現大的偏差和偏差累積。 [Page]
?、清N球法
在墩身的四邊外模中心位置采用鋼絲、滑輪等吊掛垂球，釋放錘球至與上次澆注墩身的接縫相接觸，測量錘球長度及探出墩身的水平距離，與根據上次所澆注墩身砼高度及墩身坡度反算出的理論水平距離相比較，即可得知墩身垂直度的偏差情況。垂球的穩定與否,與垂線長度及垂球量重量很大關系, 50 m以下墩身宜采用5kg垂球比較適合。觀測時應該注意盡量采用穩定觀測或小幅擺動觀測。
四、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圓弧段發生變化，直板段并不發生變化，所以圓弧段和直板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,應立即調正或更換，確保模板接縫嚴密，保證砼澆注時不漏漿。
③注意混凝土澆筑順序,混凝土澆注時注意砼入模的順序,均勻布料，所以澆筑順序應注意調整，確保砼澆注過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。
⑵糾偏
模板出現偏差是必然的，高墩對垂直度要求非常嚴格，一旦產生偏差糾正非常困難，因此必須杜絕大的偏差出現，出現偏差要及時糾正。
①對于10 mm以下的偏移或扭轉,可采用變換混凝土澆筑方向的方法進行逐步的糾正,即先澆筑偏移反向一邊的混凝土,后澆筑偏移方向一邊的混凝土；對于模板的扭轉，應采取反方向澆筑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10 mm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。
總之，在施工中必須建立系統完善的技術復核制度，并在過程中嚴格執行，這是確保結構物精度控制的關鍵。在施工過程中必須要有專人采用全站儀、鉛直儀、水準儀等儀器堅持對墩身橫、縱軸線和墩身各部位截面尺寸進行反復檢測核對，并定期對儀器進行檢測校對。測量放樣中必須采用二人輪換制。采用偏角法和切線支距法進行坐標計算，并通過CAD制圖，查看坐標點位是否一致，結果確保無誤后方可采用進行測設，并必須保留詳細的放樣記錄，以備查尋。內、外業分別使用EXCEL及CASIO4800計算器編制坐標計算程序，簡化計算步驟，提高計算效率。
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