CN115387221A - 高海拔地区高墩线型控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁工程施工技术领域，具体涉及一种高海拔地区高墩线型控制方法；包括墩身垂直度监控：采用激光垂准仪与全站仪相结合监控墩身垂直度，在桥墩顶布设测点控制墩身的垂直度；工程放样测量控制：桥梁测量采用大地坐标系，全站仪进行测量放样，在桥梁的左右幅轴线位置设置测量控制点；控制网布设成边角网，在桥轴线上布设两个控制点，水准点的布设选择在地质条件好、地基稳定位置；模板质量控制：采用液压爬模工艺进行施工；采用高墩垂直度和高程控制技术，通过工程精准放样量测、模板加工质量控制、桥梁墩身施工垂直度控制、高精度布设控制网等方法，优化测量实施方法，加强垂直度预警机制及误差分析控制技术，实现线性控制。

Description

高海拔地区高墩线型控制方法

技术领域

本发明属于桥梁工程施工技术领域，具体涉及一种高海拔地区高墩线型控制方法。

背景技术

近年来，随着我国交通事业的发展，高墩大跨连续刚构桥作为一种大跨度桥型，在桥梁工程领域得到了广泛的应用，特别是在山区和水电站库区高墩大跨连续刚构桥更是占多数。对于高桥墩来说，其显著的特点是：基础底面积比较小、墩身比较高，墩身柔度大。因此要求较高的施工精度。墩身线形控制是墩身施工的重中之重，线形的好坏直接影响高墩的受力和线路的平顺性，所以必须严格控制。施工过程中，难以准确地控制轴线，为了满足桥墩轴线施工时的精度要求，必须通过各种措施控制好高墩的线型。但是，在高墩大跨连续刚构桥梁施工中受到许多不确定因素的干扰，这使得结构内力和变形不断发生变化，因此在施工过程中必须进行有效的施工监控，以确保内力和线形符合设计要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高海拔地区高墩线型控制方法，以解决高海拔地区高墩难以保证成墩线型，导致线型控制误差过大的问题。

本发明提供了如下技术方案：一种高海拔地区高墩线型控制方法，包括墩身垂直度监控：采用激光垂准仪与全站仪相结合监控墩身垂直度，在桥墩顶布设测点控制墩身的垂直度；工程放样测量控制：桥梁测量采用大地坐标系，全站仪进行测量放样，在桥梁的左右幅轴线位置设置测量控制点，所有桥梁的测量都在其轴线点上架设仪器；控制网布设成边角网，在桥轴线上布设两个控制点，水准点的布设选择在地质条件好、地基稳定位置；模板质量控制：采用液压爬模工艺进行施工。

进一步地，工程放样测量控制包括：在已经完成的承台顶面放样出墩身的中心点和四个角点，用墨线弹出墩身的边线，并在外侧20～30cm处设置平行线，以便于校核模板位置的准确性。

进一步地，工程放样测量控制包括：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，并定期对控制网进行复核，墩身放样时选择在无风或微风时刻，以减小风载引起的轴线偏差，采用在模板四周喷洒水雾降温法，以减小温差引起的轴线偏差。

进一步地，工程放样测量控制包括：墩身施工前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，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，点不大于2mm。

进一步地，模板质量控制具体是：在模板的加强槽钢处设置横向拉杆对模板进行加固，拉杆采用精轧螺纹钢筋制作，拉杆外设PVC管，混凝土浇筑完成后拉杆取出复用；墩身每段模板经过初步安装后，采用垂球对模板垂直度进行校正，将垂球放在粘稠液体里，对模板四面中心进行检查，经过初步校核后，用全站仪对模板的准确性进行复核，同时采用激光垂准仪进行校核。

进一步地，激光垂准仪控制墩身垂直度的方法包括：

（1）切割靶洞；在每层爬模平台对应位置切割四个直径10cm圆洞，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1mm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1mm，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；首先站在顶层爬模平台上，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，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，则重新调整模板，重新检查。

进一步地，全站仪模板平面控制方法包括：

（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。

进一步地，墩身施工20m以上采用全站仪三角高程法对高程进行控制。

进一步地，墩身混凝土浇注采用导管导落，混凝土自由倾落不超过2m，并将混凝土均匀的分布，振捣过程中振动棒不碰触模板，浇注过程中定时复测墩身垂直度。

进一步地，模板质量控制包括模板纠偏：10mm以下偏移或扭转，采用变换混凝土浇注方向的方法进行逐步的纠正，即先浇注偏移反向一边的混凝土，后浇注偏移方向一边的混凝土；对于模板的扭转，采取反方向浇注混凝土的方法纠正，即依靠混凝土的自重对模板体系的压力逐渐消除偏差；

对于10mm以上的偏移或扭转，利用倒链、撑杆、借助外力横拉纠偏；

墩身垂直度产生大于2cm的偏移，对下一节段的模板进行调整，调整方向为上一节段的反方向，调整量为偏移的1/3～1/2。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种高海拔地区高墩线型控制方法，采用高墩垂直度和高程控制技术，通过工程精准放样量测、模板加工质量控制、桥梁墩身施工垂直度控制、高精度布设控制网等方法，优化测量实施方法，结合偏移控制技术，加强垂直度预警机制及误差分析控制技术，实现线性控制。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，它也可以包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用该产品时允许的误差。另外，“垂直”不仅包括在空间中两物体直接相接的互相垂直，还包括在空间中两物体不相接时的互相垂直。

一种高海拔地区高墩线型控制方法，包括墩身垂直度监控：采用激光垂准仪与全站仪相结合监控墩身垂直度，在桥墩顶布设测点控制墩身的垂直度；工程放样测量控制：桥梁测量采用大地坐标系，全站仪进行测量放样，在桥梁的左右幅轴线位置设置测量控制点，所有桥梁的测量都在其轴线点上架设仪器；控制网布设成边角网，在桥轴线上布设两个控制点，水准点的布设选择在地质条件好、地基稳定位置；模板质量控制：采用液压爬模工艺进行施工。

刚构桥超高墩施工控制允许偏差标准：断面尺寸<20mm、轴线偏位<10mm，倾斜度为墩高的1／3000且不大于20mm。

工程放样测量控制

（1）墩身放样选择在无风或微风时刻，以减少因风载引起的轴线偏差，为了避免温差对墩身垂直度和轴线的影响，选择日照强度低的时刻进行施工放样工作。在已经完成的承台顶面放样出墩身的中心点和四个角点，用墨线弹出墩身的边线，并在外侧20～30cm处设置平行线，以便于校核模板位置的准确性。

（2）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。

（3）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。墩身施工前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。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，点不大于2mm。

模板质量控制

模板质量的好坏，直接影响到混凝土的施工质量。采用液压爬模工艺进行施工。在模板的外侧设置了人员工作平台，并加设安全防护网，保证施工操作的方便及安全。模板设计加工时需要注意以下原则：①优先使用大平面的木模板；②在计算荷载作用下，对模板分别验算其强度、刚度和稳定性；③模板缝严密，不漏板板面之间应平整，接浆，保证结构物外露面美观，线条流畅。④模板需结构简单，制作、装拆方便。

墩身每次施工高度4.5m，模板表面积大，重量大，在混凝土的浇注过程中越容易产生变形。为了防止模板的涨模现象，在模板的加强槽钢处设置横向拉杆对模板进行加固。根据工地材料情况，拉杆采用Φ22精轧螺纹钢筋制作，拉杆外设PVC管，在混凝土浇筑完成后拉杆能够取出重复使用。拉杆的设置是整个墩身外观质量的一项保障措施。墩身每段模板经过初步安装后，施工人员和技术人员首先采用垂球对模板垂直度进行校正。

由于墩身高，风力对垂球影响大，采用重量较大的垂球，然后将垂球放在较粘稠液体里（比如废机油），对模板四面中心进行检查。采用垂球检查物件的垂直度是工程施工中最简单而又行之有效的方法。经过初步校核后，工程测量人员用全站仪对模板的准确性进行复核。同时采用激光垂准仪进行校核。

混凝土浇注采用导管导落，使混凝土自由倾落不超过2m，并将混凝土均匀的分布，避免混凝土不均匀造成模板倾斜。振捣过程中避免振动棒碰触模板。浇注过程中要隔一段时间复测一下墩身垂直度，及时发现偏差进行纠正。

激光垂准仪控制墩身垂直度的方法

（1）切割靶洞

因施工所用爬模均有三层人形踏板，因此应在每层爬模平台对应位置切割四个直径10cm圆洞，以便于激光能射向爬模顶面。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1mm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1mm，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

首先站在顶层爬模平台上，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。因所用爬模为拼装模板，每块高为4.5m，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。

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。

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

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。用气压计、温度计准确测量周围环境参数，经实验证明，本项目所采用的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。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。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。

模板偏移控制

一、预防

（1）加强立模过程控制，严格按照施工工序施工，勤量测，多观察，确保立模各部位净空尺寸、位置准确；

（2）严格控制模板拼装和支撑系统。在对内外模进行支撑时，对于倾斜的支撑杆和拉筋，立即调正或更换，确保模板接缝严密，保证砼浇注时不漏浆；

（3）注意混凝土浇注顺序，混凝土浇注时注意砼入模的顺序，均匀布料，所以浇注顺序注意调整，确保砼浇注过程中模板不产生过大变形；

（4）严格控制拆模时间。高性能混凝土早期强度上升较慢，因此要严格控制拆模时间，加强养护力度。

二、纠偏

模板出现偏差是必然的，高墩对垂直度要求非常严格，一旦产生偏差，纠正非常困难，因此必须杜绝大的偏差出现，出现偏差要及时纠正。

（1）对于10mm以下的偏移或扭转，可采用变换混凝土浇注方向的方法进行逐步的纠正，即先浇注偏移反向一边的混凝土，后浇注偏移方向一边的混凝土；对于模板的扭转，应采取反方向浇注混凝土的方法予以纠正。即依靠混凝土的自重对模板体系的压力逐渐消除偏差；

（2）对于10mm以上的偏移或扭转，可利用倒链、撑杆、借助外力横拉纠偏等方法，但对于高桥墩的垂直度要求而言，许多纠偏方法并不实用。纠偏应坚持有偏即纠的原则，杜绝偏差的出现。

此外，在墩身垂直度产生大于2cm的偏移时，需要对下一节段的模板进行调整，调整方向为上一节段的反方向，调整量为偏移的1/3～1/2为宜，以防墩身出现突变，产生应力集中。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于：包括墩身垂直度监控：采用激光垂准仪与全站仪相结合监控墩身垂直度，在桥墩顶布设测点控制墩身的垂直度；

工程放样测量控制：桥梁测量采用大地坐标系，全站仪进行测量放样，在桥梁的左右幅轴线位置设置测量控制点，所有桥梁的测量都在其轴线点上架设仪器；控制网布设成边角网，在桥轴线上布设两个控制点，水准点的布设选择在地质条件好、地基稳定位置；

模板质量控制：采用液压爬模工艺进行施工。

2.根据权利要求1所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，所述的工程放样测量控制包括：在已经完成的承台顶面放样出墩身的中心点和四个角点，用墨线弹出墩身的边线，并在外侧20～30cm处设置平行线，以便于校核模板位置的准确性。

3.根据权利要求2所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，所述的工程放样测量控制包括：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，并定期对控制网进行复核，墩身放样时选择在无风或微风时刻，以减小风载引起的轴线偏差，采用在模板四周喷洒水雾降温法，以减小温差引起的轴线偏差。

4.根据权利要求3所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于：所述的工程放样测量控制包括：墩身施工前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，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，点不大于2mm。

5.根据权利要求1所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，所述的模板质量控制具体是：在模板的加强槽钢处设置横向拉杆对模板进行加固，拉杆采用精轧螺纹钢筋制作，拉杆外设PVC管，混凝土浇筑完成后拉杆取出复用；墩身每段模板经过初步安装后，采用垂球对模板垂直度进行校正，将垂球放在粘稠液体里，对模板四面中心进行检查，经过初步校核后，用全站仪对模板的准确性进行复核，同时采用激光垂准仪进行校核。

6.根据权利要求4所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，激光垂准仪控制墩身垂直度的方法包括：

（1）切割靶洞；在每层爬模平台对应位置切割四个直径10cm圆洞，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1mm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1mm，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；首先站在顶层爬模平台上，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，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，则重新调整模板，重新检查。

7.根据权利要求6所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，全站仪模板平面控制方法包括：

（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。

8.根据权利要求7所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于：墩身施工20m以上采用全站仪三角高程法对高程进行控制。

9.根据权利要求1所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于：墩身混凝土浇注采用导管导落，混凝土自由倾落不超过2m，并将混凝土均匀的分布，振捣过程中振动棒不碰触模板，浇注过程中定时复测墩身垂直度。

10.根据权利要求9所述的高海拔地区高墩线型控制方法，其特征在于，模板质量控制包括模板纠偏：10mm以下偏移或扭转，采用变换混凝土浇注方向的方法进行逐步的纠正，即先浇注偏移反向一边的混凝土，后浇注偏移方向一边的混凝土；对于模板的扭转，采取反方向浇注混凝土的方法纠正，即依靠混凝土的自重对模板体系的压力逐渐消除偏差；

对于10mm以上的偏移或扭转，利用倒链、撑杆、借助外力横拉纠偏；

墩身垂直度产生大于2cm的偏移，对下一节段的模板进行调整，调整方向为上一节段的反方向，调整量为偏移的1/3～1/2。