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装配式桥梁一体化安装施工测量控制

时间:2024/6/7 8:31:53   作者:未知   来源:交通科技与管理   阅读:4   评论:0
内容摘要:焦新明(中交三航局第三工程有限公司,江苏 南京 210000)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...
焦新明
(中交三航局第三工程有限公司,江苏 南京 210000)
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,承台采用现场浇筑施工。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。

表1 装配式墩柱、盖梁参数统计表
类型 数量 长度/m 单件最大重量/t
预制墩柱 280根 4.57~10.08 40.6
预制盖梁 140个 11.575 81.4


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。

表2 三等三角形网的主要技术要求表
等级 测角中
误差/″ 测边相对
中误差 最弱边相对
中误差 测回数 三角形最大
闭合差/″
0.5″级仪器
三等 1.8 ≤1/150 000 ≤1/70 000 4 7


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。

表3 控制点坐标值中误差表
点名 Mx/mm My/mm Mp/mm 备注
JM01 0.00 0.00 0.00 起算点
JM02 0.29 0.43 0.52
JM03 0.05 0.42 0.42
JM04 0.57 0.57 0.81
JM05 0.35 0.52 0.63
JM06 0.40 0.46 0.61
JM07 0.21 0.43 0.48
JM08 0.23 0.48 0.53
JM09 0.42 0.80 0.90
JM10 0.25 0.18 0.31
JM11 0.07 0.16 0.17
JM12 0.23 0.36 0.43
JM13 0.17 0.01 0.17
JM14 0.05 0.16 0.17
JM15 0.00 0.00 0.00 起算点



图2 定位胎架构造图

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。

表4 定位胎架放样数据表
轴线方向 坐标值
左侧 右侧
横桥向 A=0 A=0
顺桥向 B=−3.55,−10.425 B=+3.55,+10.425


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。
平整度通过水准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.


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