高墩施工过程中现场监控技术的应用

焦恒见

摘 要：在建设山谷河沟地区的高墩大跨度桥梁时，为了保证高墩施工过程的顺利进行，同时高墩受力状态以及线性稳定性满足规范要求，在高墩施工过程中应用监控技术。详细论述了高墩施工过程中监控技术的作用以及主要内容，体现了监控技术在桥墩施工过程中的重要作用。

关键词：高墩施工;监控技术;监控内容;控制

中图分类号： U446 文献标识码：A

0 引言

随着国内经济的快速增长以及建设水平的提高，国内交通事业突飞猛进，桥梁建设也随之快速发展。一般公路以及铁路桥梁数量居多且形式多样，但是部分桥梁需要跨越沟壑纵横的地区，为了将桥墩置于平稳地段，首选高墩大跨度桥梁。由于高墩结构墩身高，横截面积较小且在高空作业施工，施工工艺相对复杂，很容易出现施工质量问题以及垂直度出现偏差[1]。高墩结构通常采用薄壁空心截面形式以增加桥墩自身的柔度，但是在一定程度上降低了高墩结构的稳定性[2]。为了保证高墩结构达到或接近设计时的线性和受力状态，提高高墩结构的施工质量与稳定性，在高墩结构的建设过程中加入现场监控环节，对高墩结构施工过程进行实时监测，依据数据分析并及时修正以达到设计目的[3-12]。

1 现场监控在高墩施工过程中的应用

桥梁的不断发展为人们的生活带来便利，但是随着桥梁形式的多样性，高墩大跨度桥梁以及高墩的形式也不断增多，建造过程中存在的问题也随之增多，监测与监控技术的应用不仅可以保证高墩施工质量以及精度，而且也可以为同类桥梁的建设提供建设经验，为桥梁的发展起到重要的作用。监控技术可以对施工过程中高墩的内力变化、温度变化、施工偏差以及稳定性进行实时的监控与控制，使高墩结构受力状态、施工偏差以及稳定性都能满足设计要求。施工期间布置的监测点也可以为桥梁后期竣工验收、运营以及维修等方面具有重要的工程意义。

2 监控技术对高墩施工的必要性

2.1 确保施工正常进行

监控技术的应用贯穿在整个桥梁的建设过程中，成为了桥梁施工过程中不可缺少的一部分，实时监控也是保证桥墩施工正常进行的可靠手段，实时监控可以及时发现施工过程中出现的问题并及时调整。尤其对于跨越沟谷地区的大跨度桥梁，由于桥墩设计比较高，施工难度较大，实时监控的应用可以很好的发现施工过程中存在的问题，及时解决。施工过程中实时监控可以提供大量的数据进行数值理论计算，确保施工进程的顺利推进。此外，结合监控数据结合有限元软件进行数值模拟，可以准确地模拟高墩结构施工过程中结构内力，高墩倾斜的角度以及稳定性，可以提前设置施工预案，在很大程度上减少了高墩施工意外的发生，同时保证了高墩结构的施工质量与稳定性，并符合设计要求中的美观标准。

2.2 对施工过程进行控制管理

难度大和施工工艺复杂是高墩结构施工的特点，在施工过程中需要技术人员不断地采集并分析数据，尤其是阶段性数据分析以及安全质量的分析。根据施工现场的要求，将现场各个监测测点落实到位。同时为了保证施工的顺利进行，应当对现场监控技术人员进行监控技术培训，了解监测技术的原理以及仪器的使用，可以及时对各个控制监测点进行数据分析，落实施工技术难点，并且在进行数据分析后可以结合现场实际施工情况提出切实可行的预防与解决方案，更加全面直观的控制施工过程中隐藏的施工隐患与问题，及时矫正，避免施工差错，从而缩短施工工期。

2.3 为其他桥梁工程提供施工经验

随着桥梁建造技术的不断发展与完善，桥梁建设的要求不再是单一的运输。安全、实用与美观成为现代化桥梁建造的多重要求。在桥梁的设计过程中，需要不断的创造新颖的结构和设计模型，施工建造工艺也随之更新，桥墩的建造形式也随着地形形式的增多而增多，增加了桥梁施工的难度。将监测与监控技术运用到桥梁及桥墩的施工过程中，获取桥梁整个建造过程中的全部数据，在为自身桥梁提供施工指导的同时也为其他同结构类型的桥梁提供施工经验与教训。数据的收集与分析为其他桥梁提出施工建议，使得桥梁的结构内力、线性以及桥墩的稳定性满足设计和规范的要求。结合桥梁监控数据，根据施工难易程度以及施工组织方案的不同，可以为现场提供匹配的解决方案，可以有效提高设计、施工以及运营的效率，从而节约时间。

3 高墩施工过程监控的主要内容

3.1 内力监控

高墩结构施工过程中的内力检测主要包括混凝土应力以及温度应力的监测与监控，明确各个施工阶段过程中混凝土应力和温度应力的变化，并根据现场实时监控数据对桥墩的内力情况进行分析，及时了解桥梁的内力分布，对比监控数据与理论分析计算结果，调整分析计算参数，控制施工质量与精度。通过监控数据的读取与分析，可以及时的发现施工阶段中结构的不利状态，发现问题出现的原因，提出相对应的解决方案。

目前，应用于监测桥梁应力应变的主要仪器有：智能弦振式应变传感器，监测桥梁内部温度的主要仪器有电阻式温度传感器，仪器构造如图1和图2所示。

智能弦振式应变传感器是利用振弦来进行测量的应变传感器，当被测结构的内部应力发生改变时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的變化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经过电缆传输至读数装置，即可测出被测结构内部的应变量，同时也可测出应变计埋设点的温度值。传感器结构简单，工作可靠，输出信号为标准的频率信号，非常方便计算处理。

电阻式温度传感器是利用已知电阻随温度变化特性的材料所制成的温度传感器。由于该温度传感器具有高精度、低漂移、适用范围宽以及适宜于高精密的应用，因此适用于长期埋设在水工结构物以及其他岩土工程结构物内或表面，测量结构物内部的或表面的温度。

3.2 施工过程线性监控

桥墩施工过程中的线性监控指对桥墩外部垂直度的监控与控制，包括施工过程中桥墩的偏移以及保证桥墩的稳定性，通过仪器测得的数据，结合有限元软件进行建模，分析不同偏移量下桥墩的稳定性安全系数，确定桥墩偏移与稳定性安全系数的限值，保证在施工过程中可以及时获取桥墩的偏位情况以及稳定性，当偏位以及稳定性接近限值时，应及时进行桥墩偏位控制。

进行桥墩线性监测的主要仪器有表面倾角仪，仪器构造如图3所示。

表面倾角仪是使用微电子机械系统研发生产的双轴倾角传感器作为敏感元件，结合智能芯片技术生产的固定式测量倾角的仪器。用以观测桥梁桥墩、建筑、铁路等结构相对于水平的双轴倾斜角度，适用于难以观测到的深层内部变形量，配合自动化系统可进行长期监测与监控。

4 结语

综上所述，随着高墩大跨度桥梁以及高墩结构形式的增多，高墩结构的施工难度也随之增大，高墩监控技术的应用不仅可以提高桥墩建设质量和精度，还可以为其他同类桥墩的建设提供施工经验，提高整个工程的建设速度，而且对桥梁工程使用寿命有着重要的作用。

参考文献：

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