裝配式橋梁一體化安裝施工測量控制

焦新明

摘要 裝配式橋梁一體化安裝施工測量控制精度，直接影響安裝質量。文章通過測量控制網優化、建立三角形網、設置強制對中觀測墩，來減弱控制點誤差。編制程序轉換施工坐標系，控制定位胎架，從而保證墩柱軸線和柱間距滿足精度要求。另外，采用高精度測量儀器進行點位放樣、垂直度及墩頂高程控制等措施保證了安裝精度。對控制方法，測量精度、誤差進行分析總結，以供類似工程項目參考。

關鍵詞 裝配式；三角形網；定位胎架；施工坐標系

中圖分類號 U445.4文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0056-03

0 引言

裝配式橋梁利于標準化、機械化、工廠化施工。預制完成后運輸至現場吊裝拼接施工，具有施工周期短、對周邊環境影響小等優點，相比其他工藝有著絕對的優勢，被越來越廣泛地應用。

裝配式橋梁一體化安裝精度要求較高，中交三航局承建的阜溧高速公路橫涇河特大橋，在安裝施工測量控制中，通過控制網優化、變換坐標系、采取高精度測量儀器等措施保證了項目的順利實施。

1 工程概況

阜溧高速公路建湖至興化段，地處里下河洼地平原地區，區域內湖蕩星羅棋布、圩田眾多、河道縱橫交錯，地面高程在0.5～3 m之間。橫涇河特大橋跨越臨興河、梁山河、橫涇河、二級公路X303、橋梁結構上部結構共29聯，全長3 829.6 m，橋梁角度90 °/120 °/135 °。

橋梁平面位于右偏半徑R=3 100 m圓曲線上，平曲線上各墩軸線均徑向布置，斜墩為橋墩徑向布置后再旋轉至相應角度。蓋梁頂面、底面保持水平，通過墊石高度的變化形成橋面橫坡，墩柱為1.4 m柱徑，下接啞鈴型承臺，采用1.2 m和1.5 m樁基。

全橋采用裝配式部分預應力混凝土連續箱梁或簡支箱梁，第9～23聯（33#～102#墩）采用下部墩身及蓋梁采用預制裝配結構，蓋梁及墩柱預制完成后運輸至現場吊裝拼接施工，橋梁樁基采用鉆孔灌注樁，承臺采用現場澆筑施工。一體化架橋機見圖1。

2 重難點分析

第9～23聯采用全預制裝配式施工，墩柱吊裝是該橋施工的關鍵工序之一，設計拼裝精度：墩柱軸線與設計位置偏差不得大于5 mm；墩柱垂直度不得大于H/1500，且不大于5 mm；墩頂高程允許偏差±10 mm；相鄰墩臺、柱間距允許偏差±5 mm。墩柱軸線、垂直度是控制的重點，若超出限值，蓋梁就無法正常安裝[1]。墩柱、蓋梁詳細參數見表1。

3 施工測量控制

3.1 控制網的布設

因柱間距允許偏差為±5 mm，柱中心點位允許偏差為≈3.54 mm，根據現場條件，控制網平均邊長約為250 m，推算求得最弱相鄰點邊長相對中誤差為1/70 000。在復測原控制網的基礎上，根據施工需要適當加密、優化并建立滿足精度要求的施工測量控制網。沿線路走向布設三角形網，宜布設為近似等邊三角形，內角不小于30 °，按照三等三角形網進行觀測，采用嚴密平差計算方法（可采用科傻、四院平差、南方平差易等軟件）。三角形網的優點是點位分布均勻、各點之間互相牽制、圖形強度較高。三等三角形網的主要技術要求見表2。

一個三角形網的必要數據是4個，選取三角形網的首末兩個控制點（JM01、JM15）作為起算點（兩點的縱橫坐標為4個）。將兩個起算點納入全線高等級GNSS網中進行靜態測量，選取3個均勻分布的首級點約束平差，基于“一點一方向”平差解算，保證建網精度的情況下建立獨立的平面基準。

得到平面坐標作為三角形網平差計算的起算數據。三角形網中的角度和邊長全部觀測，角度和邊長均作為三角形網中的觀測量參與平差計算，這樣整體線形滿足設計要求，三角形網的內符合精度也得到保證。

根據“忽略不計原則”，總的誤差M=3.54 mm，由控制點誤差m1，放樣誤差m2，兩種誤差引起，當m1等于或者小于m2的1/3時，則m1對總的誤差M的影響可以忽略不計。

可知：m2=3m1

由誤差傳播定律得：

（1）

可得出控制點允許中誤差：

；

該控制網沿線路布設成三角形網，均勻分布平均邊長約為250 m，為減少儀器對中誤差，控制點全部設置為強制對中觀測墩，采用徠卡TS60全站儀多測回測角程序，按照三等三角形網要求進行觀測。多測回測角程序是建立高等級三角形網、導線（網）以及大型構筑物和建筑物變形監測網時的主要觀測手段，主要特點有基本可以消除觀測誤差，限差設置靈活、自動觀測、后處理完善規范等[2]。

實測坐標值誤差統計見表3?？梢钥闯?，最弱點為JM09點位中誤差為Mx=0.42 mm，My=0.80 mm，Mp=

0.90 mm，小于允許中誤差m1，可看出控制點均滿足施工測量定位精度要求。

3.2 墩柱軸線控制

每個墩柱在承臺上預埋豎向錨固鋼筋18根，直徑為32 mm的螺紋鋼，伸出承臺34 cm；墩柱頂部預留豎向18根蓋梁錨固筋，直徑為32 mm的螺紋鋼，伸出墩柱130 cm。墩柱錨固筋與蓋梁錨固筋上下對應，在同一垂直投影線上。

為保證預埋鋼筋的位置準確及預制墩柱安裝時相對位置的精確性，根據相對尺寸在工廠定制了定位胎架，誤差≤±1 mm。定位胎架采用10 mm的鋼板制作，上下兩層中間通過筋板連接固定，預埋鋼筋孔為36 mm無縫鋼管，胎架內徑1 070 mm，外徑1 470 mm，高200 mm，定位胎架構造見圖2。承臺施工時，控制好胎架的軸線和平整度就能保證預埋鋼筋準確。

每個橋墩建立一個坐標系，將控制點的測量坐標系轉換成以墩中為原點的施工坐標系，其中墩中切線為A方向，順時針90 °為B方向，切線方位角為旋轉角。33#～102#墩橋梁角度為90 °，因此4個墩柱的走向方位角與A方向一致。每個墩中心坐標和走向方位角由線路設計參數計算得到。測量坐標轉換施工坐標見公式（2）?？蓪⒐骄幦胗嬎闫髦蟹奖悻F場使用。

（2）

以卡西歐fx?5 800p計算器為例測量坐標轉換施工坐標系程序：

程序名

設置角度單位與數值格式

坐標系原點坐標X、Y和旋轉角

需轉換的測量坐標X（輸入0結束程序）

程序返回到開始

需轉換的測量坐標Y

施工坐標縱坐標計算

施工坐標橫坐標計算

施工坐標A

施工坐標B

程序返回

結束程序

全站儀以施工坐標系設站及定向，放樣出1條橫向軸線，2條縱向軸線，胎架依據軸線固定，并安裝預留鋼筋。胎架放樣數據見表4。承臺澆筑后，定位胎架與模板一同拆除。

全站儀盤左放樣點位誤差分析：點位誤差m主要來源是測角誤差和測距誤差，其影響分別為·D和a+b·D。其中，mβ——儀器的測角誤差；ρ=206 265；a——儀器測距的固定誤差；b——比例誤差系數；D——距離。

（3）

放樣最大距離取儀器至測量點D=150 m計算，TS60全站儀測角精度mα=0.5″，精密測距精度為0.6 mm+

1 ppm，則點位中誤差m=±0.91 mm，滿足放樣點位的精度要求，觀測時應先將氣壓、溫度預輸入儀器中，儀器自動進行改正。

平整度通過水準儀觀測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，此處不再贅述[3]。

3.3 垂直度及高程控制

墩柱吊裝后進行垂直度控制，全站儀或者經緯儀與墩柱大致成90 °架設。儀器豎絲與墩柱頂部邊緣相切，縱向轉動儀器望遠鏡觀測墩柱底部，用鋼直尺與柱面緊貼垂直放置，前后慢移，豎絲與尺面刻度重合，刻度最小時讀數，用讀數除以墩高得到垂直度。

垂直度小于H/1 500且不大于5 mm不需要調整，若大于限值需調整限位千斤頂，滿足要求后灌漿固定。先待底部砂漿達到20 MPa強度后，拆除千斤頂，進行C100高強度無收縮水泥灌漿料施工。套筒或金屬波紋管內灌漿料強度符合設計要求，并應大于35 MPa后進行下一道工序。

墩頂高程控制，使用水準儀倒尺法測量，用式（4）進行計算：

墩頂高程=儀器高+前視讀數 （4）

高墩柱可使用三角高程法進行控制。按式（5）計算：

（5）

式中，HA——水準點高程；DAB——水平距離；αAB——垂直角；iA——儀器高；υB——棱鏡高；fAB——球氣改正數。

三角高程測量時注意事項：①保證前后視距相等；②有足夠的視線高度；③成像清晰穩定時觀測；④要進行對向觀測。

最后，使用定位胎架模擬蓋梁檢驗墩柱之間的相對關系，保證蓋梁的順利安裝。

綜上所述，裝配式橋梁施工中，預埋主筋的軸線、垂直度和墩柱間距等環節都要準確無誤，才能滿足最終的安裝精度。同時墩柱運輸至現場應進行全面檢測，主要包括墩高，墩底預留孔位間距、孔徑、孔深，保證能與承臺預埋的主筋吻合。墩頂檢測預留主筋的間距、長度，另外主筋與對應的預留孔應在同一軸線上，這樣才能保證后期蓋梁的順利安裝[4]。

4 結語

該工程采用高精度測量控制網，設置強制對中觀測墩消除了儀器對中誤差，利用定位胎架預埋主筋，保證了墩柱和蓋梁的安裝精準度，在施工中都取得了良好的效果。

隨著我國基礎建設的迅猛發展，大型橋梁工程增多，新的結構和新的施工方法被廣泛采用，對施工測量提出了新的更高要求。測量工作保證施工工程質量是一項極為重要的工作，測量人員必須充分了解工程設計和施工工藝的特點和要求，與設計、施工人員緊密配合，選用正確適用的方法進行測量控制，以確保施工、安裝精度。

參考文獻

[1]公路勘測規范： JTG C10—2007[S].北京：人民交通出版社， 2007.

[2]工程測量標準： GB 50026—2020[S].北京：中國計劃出版社， 2020.

[3]覃輝， 馬德富， 熊友誼.測量學（第2版）[M].北京：中國建筑工藝出版社， 2013.

[4]武漢大學測繪學院測量平差學科組.誤差理論與測量平差基礎[M].武漢：武漢大學出版社， 2003.