装配式桥梁一体化安装施工测量控制

焦新明

摘要 装配式桥梁一体化安装施工测量控制精度，直接影响安装质量。文章通过测量控制网优化、建立三角形网、设置强制对中观测墩，来减弱控制点误差。编制程序转换施工坐标系，控制定位胎架，从而保证墩柱轴线和柱间距满足精度要求。另外，采用高精度测量仪器进行点位放样、垂直度及墩顶高程控制等措施保证了安装精度。对控制方法，测量精度、误差进行分析总结，以供类似工程项目参考。

关键词 装配式；三角形网；定位胎架；施工坐标系

中图分类号 U445.4文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0056-03

0 引言

装配式桥梁利于标准化、机械化、工厂化施工。预制完成后运输至现场吊装拼接施工，具有施工周期短、对周边环境影响小等优点，相比其他工艺有着绝对的优势，被越来越广泛地应用。

装配式桥梁一体化安装精度要求较高，中交三航局承建的阜溧高速公路横泾河特大桥，在安装施工测量控制中，通过控制网优化、变换坐标系、采取高精度测量仪器等措施保证了项目的顺利实施。

1 工程概况

阜溧高速公路建湖至兴化段，地处里下河洼地平原地区，区域内湖荡星罗棋布、圩田众多、河道纵横交错，地面高程在0.5～3 m之间。横泾河特大桥跨越临兴河、梁山河、横泾河、二级公路X303、桥梁结构上部结构共29联，全长3 829.6 m，桥梁角度90 °/120 °/135 °。

桥梁平面位于右偏半径R=3 100 m圆曲线上，平曲线上各墩轴线均径向布置，斜墩为桥墩径向布置后再旋转至相应角度。盖梁顶面、底面保持水平，通过垫石高度的变化形成桥面横坡，墩柱为1.4 m柱径，下接哑铃型承台，采用1.2 m和1.5 m桩基。

全桥采用装配式部分预应力混凝土连续箱梁或简支箱梁，第9～23联（33#～102#墩）采用下部墩身及盖梁采用预制装配结构，盖梁及墩柱预制完成后运输至现场吊装拼接施工，桥梁桩基采用钻孔灌注桩，承臺采用现场浇筑施工。一体化架桥机见图1。

2 重难点分析

第9～23联采用全预制装配式施工，墩柱吊装是该桥施工的关键工序之一，设计拼装精度：墩柱轴线与设计位置偏差不得大于5 mm；墩柱垂直度不得大于H/1500，且不大于5 mm；墩顶高程允许偏差±10 mm；相邻墩台、柱间距允许偏差±5 mm。墩柱轴线、垂直度是控制的重点，若超出限值，盖梁就无法正常安装[1]。墩柱、盖梁详细参数见表1。

3 施工测量控制

3.1 控制网的布设

因柱间距允许偏差为±5 mm，柱中心点位允许偏差为≈3.54 mm，根据现场条件，控制网平均边长约为250 m，推算求得最弱相邻点边长相对中误差为1/70 000。在复测原控制网的基础上，根据施工需要适当加密、优化并建立满足精度要求的施工测量控制网。沿线路走向布设三角形网，宜布设为近似等边三角形，内角不小于30 °，按照三等三角形网进行观测，采用严密平差计算方法（可采用科傻、四院平差、南方平差易等软件）。三角形网的优点是点位分布均匀、各点之间互相牵制、图形强度较高。三等三角形网的主要技术要求见表2。

一个三角形网的必要数据是4个，选取三角形网的首末两个控制点（JM01、JM15）作为起算点（两点的纵横坐标为4个）。将两个起算点纳入全线高等级GNSS网中进行静态测量，选取3个均匀分布的首级点约束平差，基于“一点一方向”平差解算，保证建网精度的情况下建立独立的平面基准。

得到平面坐标作为三角形网平差计算的起算数据。三角形网中的角度和边长全部观测，角度和边长均作为三角形网中的观测量参与平差计算，这样整体线形满足设计要求，三角形网的内符合精度也得到保证。

根据“忽略不计原则”，总的误差M=3.54 mm，由控制点误差m1，放样误差m2，两种误差引起，当m1等于或者小于m2的1/3时，则m1对总的误差M的影响可以忽略不计。

可知：m2=3m1

由误差传播定律得：

（1）

可得出控制点允许中误差：

；

该控制网沿线路布设成三角形网，均匀分布平均边长约为250 m，为减少仪器对中误差，控制点全部设置为强制对中观测墩，采用徕卡TS60全站仪多测回测角程序，按照三等三角形网要求进行观测。多测回测角程序是建立高等级三角形网、导线（网）以及大型构筑物和建筑物变形监测网时的主要观测手段，主要特点有基本可以消除观测误差，限差设置灵活、自动观测、后处理完善规范等[2]。

实测坐标值误差统计见表3。可以看出，最弱点为JM09点位中误差为Mx=0.42 mm，My=0.80 mm，Mp=

0.90 mm，小于允许中误差m1，可看出控制点均满足施工测量定位精度要求。

3.2 墩柱轴线控制

每个墩柱在承台上预埋竖向锚固钢筋18根，直径为32 mm的螺纹钢，伸出承台34 cm；墩柱顶部预留竖向18根盖梁锚固筋，直径为32 mm的螺纹钢，伸出墩柱130 cm。墩柱锚固筋与盖梁锚固筋上下对应，在同一垂直投影线上。

为保证预埋钢筋的位置准确及预制墩柱安装时相对位置的精确性，根据相对尺寸在工厂定制了定位胎架，误差≤±1 mm。定位胎架采用10 mm的钢板制作，上下两层中间通过筋板连接固定，预埋钢筋孔为36 mm无缝钢管，胎架内径1 070 mm，外径1 470 mm，高200 mm，定位胎架构造见图2。承台施工时，控制好胎架的轴线和平整度就能保证预埋钢筋准确。

每个桥墩建立一个坐标系，将控制点的测量坐标系转换成以墩中为原点的施工坐标系，其中墩中切线为A方向，顺时针90 °为B方向，切线方位角为旋转角。33#～102#墩桥梁角度为90 °，因此4个墩柱的走向方位角与A方向一致。每个墩中心坐标和走向方位角由线路设计参数计算得到。测量坐标转换施工坐标见公式（2）。可将公式编入计算器中方便现场使用。

（2）

以卡西欧fx?5 800p计算器为例测量坐标转换施工坐标系程序：

程序名

设置角度单位与数值格式

坐标系原点坐标X、Y和旋转角

需转换的测量坐标X（输入0结束程序）

程序返回到开始

需转换的测量坐标Y

施工坐标纵坐标计算

施工坐标横坐标计算

施工坐标A

施工坐标B

程序返回

结束程序

全站仪以施工坐标系设站及定向，放样出1条横向轴线，2条纵向轴线，胎架依据轴线固定，并安装预留钢筋。胎架放样数据见表4。承台浇筑后，定位胎架与模板一同拆除。

全站仪盘左放样点位误差分析：点位误差m主要来源是测角误差和测距误差，其影响分别为·D和a+b·D。其中，mβ——仪器的测角误差；ρ=206 265；a——仪器测距的固定误差；b——比例误差系数；D——距离。

（3）

放样最大距离取仪器至测量点D=150 m计算，TS60全站仪测角精度mα=0.5″，精密测距精度为0.6 mm+

1 ppm，则点位中误差m=±0.91 mm，满足放样点位的精度要求，观测时应先将气压、温度预输入仪器中，仪器自动进行改正。

平整度通过水準仪观测四角高程就可以控制，四角高差控制在小于1 mm完全可以做到，此处不再赘述[3]。

3.3 垂直度及高程控制

墩柱吊装后进行垂直度控制，全站仪或者经纬仪与墩柱大致成90 °架设。仪器竖丝与墩柱顶部边缘相切，纵向转动仪器望远镜观测墩柱底部，用钢直尺与柱面紧贴垂直放置，前后慢移，竖丝与尺面刻度重合，刻度最小时读数，用读数除以墩高得到垂直度。

垂直度小于H/1 500且不大于5 mm不需要调整，若大于限值需调整限位千斤顶，满足要求后灌浆固定。先待底部砂浆达到20 MPa强度后，拆除千斤顶，进行C100高强度无收缩水泥灌浆料施工。套筒或金属波纹管内灌浆料强度符合设计要求，并应大于35 MPa后进行下一道工序。

墩顶高程控制，使用水准仪倒尺法测量，用式（4）进行计算：

墩顶高程=仪器高+前视读数 （4）

高墩柱可使用三角高程法进行控制。按式（5）计算：

（5）

式中，HA——水准点高程；DAB——水平距离；αAB——垂直角；iA——仪器高；υB——棱镜高；fAB——球气改正数。

三角高程测量时注意事项：①保证前后视距相等；②有足够的视线高度；③成像清晰稳定时观测；④要进行对向观测。

最后，使用定位胎架模拟盖梁检验墩柱之间的相对关系，保证盖梁的顺利安装。

综上所述，装配式桥梁施工中，预埋主筋的轴线、垂直度和墩柱间距等环节都要准确无误，才能满足最终的安装精度。同时墩柱运输至现场应进行全面检测，主要包括墩高，墩底预留孔位间距、孔径、孔深，保证能与承台预埋的主筋吻合。墩顶检测预留主筋的间距、长度，另外主筋与对应的预留孔应在同一轴线上，这样才能保证后期盖梁的顺利安装[4]。

4 结语

该工程采用高精度测量控制网，设置强制对中观测墩消除了仪器对中误差，利用定位胎架预埋主筋，保证了墩柱和盖梁的安装精准度，在施工中都取得了良好的效果。

随着我国基础建设的迅猛发展，大型桥梁工程增多，新的结构和新的施工方法被广泛采用，对施工测量提出了新的更高要求。测量工作保证施工工程质量是一项极为重要的工作，测量人员必须充分了解工程设计和施工工艺的特点和要求，与设计、施工人员紧密配合，选用正确适用的方法进行测量控制，以确保施工、安装精度。

参考文献

[1]公路勘测规范： JTG C10—2007[S].北京：人民交通出版社， 2007.

[2]工程测量标准： GB 50026—2020[S].北京：中国计划出版社， 2020.

[3]覃辉， 马德富， 熊友谊.测量学（第2版）[M].北京：中国建筑工艺出版社， 2013.

[4]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉：武汉大学出版社， 2003.