龙口水库大桥高墩施工竖直度控制方法的应用探讨

刘杨 田桂涛 安平

摘 要：桥梁高墩竖直度控制，不仅是桥梁施工水平的重要标志，而且是评价桥梁施工质量的一项重要指标。本文结合龙口水库大桥桥梁高墩施工的实际经验和具体情况进行探讨与总结。

关键词：高墩；竖直度；控制

1.工程简介

龙口水库大桥所在区域沟壑纵横，地势起伏变化较大，因此桥梁高墩较多，最大墩高为5#-2墩（32.058m）。龙口水库大桥共有墩柱27根，其中15m以上高墩柱24根，占总数的88%。分别位于2#-10#墩位。

墩柱共计27个，其中圆形墩柱21个（直径1.6m），方形墩柱6个（1.8m×1.8m）。

2.高墩垂直度施工影响因素

影响高墩施工精度的因素可分为自然因素和人为因素两类，自然因素主要指风载、太阳辐射及升温、降温造成的温差热胀冷缩效应；人为因素主要指施工过程中工人的操作不当等，以及材料、施工设备等的不对称放置从而对墩身产生不对称荷载，致使墩身产生挠曲变形，从而使墩身轴线发生偏差，影响墩身的施工质量。

2.1 风载引起的墩身轴线偏差分析

当墩身较高时，整个墩身结构的刚度相对就变得较小，当结构承受水平方向的外力时将会引起过大的水平位移，从而对墩身的施工精度产生较大的影响。

2.2 日照温差作用引起的墩身轴线偏差分析

因本桥高墩施工大部分集中在夏季，且当地早晚温差大，气温变化快，由于日照引起的墩身朝阳面与背阴面的温差，造成的墩身中心偏移值不容忽视。偏移值的大小与结构物的柔度系数和温差成正比，墩身结构的截面尺寸直接决定着其柔度系数，必须对日照温差效应给予足够重视。

2.3 人为因素引起的墩身轴线偏差

主要是由于施工偏载以及预埋对拉支撑筋的不同高等因素使得模板发生中线的偏移和扭转变形，并且这种偏移和扭转会随墩身高度的增加而加剧，发展到一定程度势必影响施工质量，影响后续的架桥施工，甚至导致梁板无法正常吊装架设。

3.方案选定

根据公路工程技术规范规定，墩身验收允许偏差标准：断面尺寸±20mm，轴线偏位<10mm，竖直度为墩高的0.3%且不大于20mm。

因墩身较高，采用传统测量方法精度低，很难达到验收标准，因此必须采用新技术、新手段，来满足标准要求。

经过多方探讨学习发现，采用激光垂准仪与全站仪相结合的方法较为常用，且精度较好。因此本桥也采用此方法来控制高墩墩身施工。

4.测量实施方法

4.1 控制网的布设

在桥梁施工前期对控制网进行加密复核，桥址位置采用四边形网布设方式，方便施工及校核，并定期对控制网进行复核，防止点位出现偏差而未被发现。

在墩身附近不易被破坏且干扰较小处埋设水准点，并定期复核。

所采用全站仪、目标棱镜、水准仪、水准标尺均应经过权威部门检定合格后方能使用。

墩身放样时选择在无风或微风时刻，以减小因风载引起的轴线偏差；为了避开日照温差效应引起的墩身弯曲变形，应选择在日照强度低的时刻如清晨6：00～8：00或傍晚17：00～19：00，也可采用在模板四周喷洒水雾降温法以减小由日照温差引起的轴线偏差。

4.2 墩身控制

（1）在承台绑扎钢筋完成后用全站仪测放出墩身点位，以便于墩身预埋筋的位置准确。

（2）墩身施工前应在承台顶面用水泥钉将墩身角点位置定于承台上，并用不同点位架设全站仪进行复核，确保无误后方能立模施工。

（3）在承台上沿墩身纵横方向标出墩身角点外延0.5m的8个点位位置，并用钻机钻孔打入钢筋后锚固，多点测放复核精确定位后在钢筋头上切十字丝或在钢筋头上砸点，点不应大于2mm。点位经施工单位经过”测量双检制”检验后报请总监办进行再次复核，确保无误后交由作业班组进行现场施工控制。

（4）墩身20m以下时可采用传统方式吊垂球与全站仪测量模板角点相结合的方法进行模板校正。吊线下垂球重量不应小于5kg，且应在无风天气进行。

（5）20m以下墩身高程控制采用水准仪高程传递与全站仪相结合的方式进行。水准高程传递应采用闭合水准线路的形式，所用钢尺必须经仪器检验部门检定后使用，同时施工中应避免出现钢尺的弯折。三角高程测量应准确量取仪器高与觇标高，且使用经过气象部门检定后的气压计及温度计对仪器球气差改正参数进行设置。精确测量每边模板顶面高程，每边应至少测量2个点，保证顶面水平。用两个不同控制点对高程进行控制，以便复核。

4.3 激光垂准仪控制墩身垂直度的方法

（1）切割靶洞

因高墩施工采用多次浇筑，所用翻模均有三层人形踏板，因此应在每层翻模平台对应位置切割八个20cm*20cm的方洞，以便于激光能射向翻模顶面（网格激光靶尺寸为20cm*20cm）。

在承台上架立角架，安装垂准仪，打开向下发射激光束按钮，对中点位后精确调平垂准仪。关闭向下发射按钮，打开向上发射激光束按钮，调节物镜焦距，使激光束在靶标上形成一个直径1 mm的光点，在靶标表面光点中心做标记，任意水平转动垂准仪，看多次光点中心偏差是否超过1 mm，若超过则重新调整垂准仪，直至光点中心偏差不超过1mm，此时激光束竖直线即为该控制点的垂直方向线。

（2）模板检测校正

首先站在顶层翻模平台上，从模板角上沿模板内边缘的延长线拉钢卷尺，把激光靶中心十字线的一条线与钢卷尺的50cm刻度线重合，扶平激光靶，使激光靶平面与模板顶处于同一水平面内，用另一把钢卷尺丈量激光点距50cm刻度线的距离并记录。依次测量墩身4个点的偏差值，依据标准判定模板4个角点平面位置是否合格，若有一个点偏差值超过标准，则需重新调整模板，重新检查。

因所用翻模为拼装模板，每块高为2.25m，为了保证每层模板拼装的平整性，应对所施工的4.5m段的两层模板平整度进行检验，防止出现模板拼装错台。

4.4 全站仪模板平面控制方法

（1）采用全站仪检查模板上口4个角点平面位置。置前视棱镜于模板上口角点上精确对中，测出实测角点坐标，并求出△X、△Y。

（2）在CAD中成图，把所测结果换算成点位相对墩身纵横方向偏移距离，与垂准仪所测结果相对照来判断模板安装是否符合要求。

（3）测量结果

全站仪测量结果和激光垂准仪测量结果有一定的偏差，经多次检查对比，偏差值为2mm。若两者所测结果相吻合，则可进行下道工序，若偏差超过2mm，则应重新测量、校准，直至符合标准要求。

4.5 全站仪模板高程控制方法

当墩身施工超过20m，不采用水准高程传递法进行高程控制，而是采用全站仪三角高程法对高程进行控制。

（1）经现场大量实验证明在清晨6：00～8：00或傍晚5：00～7：00进行测量，可避免大气波动引起的对中误差，以提高对中精度。

（2）用气压计、温度计准确测量周围环境参数，经实验证明，本标段所采用徕卡TC1201全站仪自带三角高程改正公式在参数设置正确的情况下三角高程测量精度可达到5mm，满足施工要求。

（3）为防止对中误差，目标对中杆在1.2m处测量每边模板至少两个点位，把对中杆升值1.6m处再次测量，两次结果相对照若无偏差或偏差很小，则结果可信，若偏差过大，则应重新测量。

（4）采用两个控制点架设仪器对高程进行控制校核，两次测量结果应满足标准要求。

5.其他注意事项

5.1 混凝土浇筑时应在墩身四周均匀浇筑，振捣棒振捣时应避免与模板相碰撞。材料堆放也应基本对称堆放。

5.2 模板翻升作业时对拉M22螺杆应水平预埋，防止模板倾斜。

5.3 塔吊吊运施工用具及材料时应避免与模板发生碰撞。

6.结语

经上级各部门检查，本桥高墩施工竖直度控制良好。以垂准仪控制为主，全站仪控制为辅的办法控制高墩施工，既大大减少了测量对施工周期的影响，加快了施工进度，又能减少测量人员和全站仪数量，降低了施工成本，提高了经济效益。

参考文献

[1]王京元.水泥混凝土桥沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析和结构设计方法.大连理工大学.

[2]常卫、黎增丰、凌子如.混凝土桥面铺装病害与设计和施工的关系浅析.公路