橋梁雙向變坡高程測量

陳炎釗

(浙江省第一測繪院,浙江 杭州 310012)

?

橋梁雙向變坡高程測量

陳炎釗

(浙江省第一測繪院,浙江 杭州 310012)

一座橋梁施工時(shí)，需要施工放樣與復(fù)核檢測，平面與高程精度要求嚴(yán)格。不僅如此，在施工的設(shè)計(jì)圖上給出的數(shù)據(jù)往往是整體性的，如坡度、節(jié)點(diǎn)標(biāo)高(設(shè)計(jì)系統(tǒng)高程)、距離等，而具體放樣點(diǎn)的坐標(biāo)需要自己細(xì)化換算。在一座約100 m跨度的橋梁中，第一跨經(jīng)過一條小河，且小河與橋縱向成一定的角度(非垂直)，第二座橋墩平行于小河。橋墩在橋下坡，這樣就形成了雙向坡度。這種情況下，施工容易引起標(biāo)高差錯(cuò)，造成不必要的損失。為應(yīng)對這一問題，本文總結(jié)出較為完整有效的解決方案。

橋梁放樣；高程測量；雙向變坡；等比插值；復(fù)核測量

在地形圖中經(jīng)常可以看到河流與橋梁路面傾斜通過的案例。而高速公路路面要求平坦，坡度小，這樣設(shè)計(jì)施工將較為順利。在一些城市建設(shè)中，有些橋梁跨過較大的河流，如錢江六橋，跨度達(dá)數(shù)千米，僅跨河高程測量就是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程[1]。而引橋又有公路、小河等需要跨過，且往往與之不垂直交叉，如果在高速出口處的引橋發(fā)生這種情況，某一橋墩頂部就會(huì)出現(xiàn)雙向坡度，其施工放樣的復(fù)雜性就增加了，如果施工單位不重視，還可能會(huì)出現(xiàn)標(biāo)高粗差，引起不必要的損失。本文對某一實(shí)例進(jìn)行技術(shù)剖析，分析其要點(diǎn)，并提出了解決方案。

道路變坡通常指不同坡度值的斜坡連接，路面有縱坡橫坡之分，橋墩縱坡常見，而橫坡不多，尤其是隱含雙向坡度的更少。本例中原來是一個(gè)縱向固定坡度，由于橋墩與橋縱向不垂直,而蘊(yùn)含了另一橫向變坡[2]。

一、工程簡況

某支線橋?qū)?4.0 m，主橋長52.0 m，兩側(cè)引橋各長28.0 m。主橋梁水平，找平層微坡。引橋坡度1/10，坡頂端在主橋與引橋結(jié)合處，標(biāo)高為7.8 m，坡底端標(biāo)高5.0 m，南端引橋中部有寬約10 m的小河傾斜通過，至第二個(gè)橋墩與小河平行，而與橋主軸線成一定夾角。第二個(gè)橋墩至坡頂距離分別為18.0與15.0 m，橋墩頂部高程主軸線上標(biāo)注為6.15 m。圖1為引橋坡度標(biāo)高示意圖。

圖中標(biāo)高及高差以m為單位；構(gòu)件尺寸以mm為單位(后文各圖同)。

梁板厚度為350 mm,找平層80 mm，細(xì)瀝砼及次層80 mm，總計(jì)510 mm，墩凸250 mm。

圖1 引橋坡度標(biāo)高示意圖

因此變坡橋墩軸線交點(diǎn)的高程為：6.15 m-0.51 m+0.25 m=5.89 m。由于梁板是預(yù)制厚度固定，這個(gè)高程即為承臺(tái)澆筑完畢后的設(shè)計(jì)標(biāo)高，也是重點(diǎn)需要復(fù)核的標(biāo)高。

墩高程換算改正數(shù)dh=-0.26 m。由于是雙變坡，后續(xù)放樣需要精心準(zhǔn)備，細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)。

二、測量基準(zhǔn)

在放樣前，首先需對已知的起算數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，檢查標(biāo)高的基準(zhǔn)高程。一般情況下標(biāo)高是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)系統(tǒng)的高程。在工程設(shè)計(jì)中，不少施工控制網(wǎng)是獨(dú)立的，標(biāo)高是以一層地坪作為0起算的，而該點(diǎn)的城市高程系統(tǒng)高程值與0值之間有個(gè)換算常數(shù)h0。當(dāng)然也有h0=0.0的情況。

因此除檢測已知起算點(diǎn)外，還應(yīng)檢測h0值是否正確。一般精度為檢測誤差不超過±5.0 cm，需根據(jù)具體的工程施工測量規(guī)范確定。

目前，隨著衛(wèi)星定位測量等高科技手段在工程測量中的應(yīng)用，呈多網(wǎng)合一的趨勢，即勘察控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、復(fù)核及沉降控制網(wǎng)三網(wǎng)合而為一。由于城市道路及橋梁牽涉范圍較廣，往往是工程設(shè)計(jì)所采用的基準(zhǔn)系統(tǒng)與該城市控制網(wǎng)取得一致或進(jìn)行聯(lián)測[3]。

除了檢測已知點(diǎn)之間的高差，還需與其他兩個(gè)及以上已知點(diǎn)聯(lián)測，平面坐標(biāo)也需檢測。目前高程仍用常規(guī)水準(zhǔn)方法檢測，采用GPS高程檢測還有待進(jìn)一步研究[4]；平面除用常規(guī)方法檢測外，已開始應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行檢測[5]。對于較大的工程，如需對沉降進(jìn)行較長時(shí)間觀測，應(yīng)同時(shí)選擇至少兩個(gè)位置良好的沉降測量的起算點(diǎn)[6]。

三、變坡分析

設(shè)計(jì)給出了2#橋墩主軸線上的標(biāo)高為+6.15 m。該組配筋長度也是以此標(biāo)高給出的。如果不仔細(xì)分析則容易出錯(cuò)。事實(shí)上，由于該橋墩兩側(cè)距坡頂?shù)拈L度分別為15.0與18.0 m，因此標(biāo)高也是不同的，導(dǎo)致該組的配筋長度也是不同的，需要換算。

引橋坡高差為

7.80-5.00=2.80 m

2#橋墩左端高程為

7.80-(15.0÷28.0)×2.80=6.30 m

右端高程為

7.80-(18.0÷28.0)×2.80=6.00 m

兩端高差為

6.30-6.00=0.30 m

對于垂直寬度為18.0 m的橋梁，橫向兩端高差30.0 cm是必須要改正的。

橋墩蘊(yùn)含的橫向坡度如圖2所示。

圖2 蘊(yùn)含的橫向坡度示意圖

2#橋墩斜向總長度為

高度變化量可計(jì)算出：0.3×1.0÷18.25=0.016 m，即沿著墩子方向每隔1.0 m高差變化0.016 m。按照這個(gè)比例，2#墩的頂部任一點(diǎn)澆筑標(biāo)高均可算出，加入dh等改正數(shù)改正，可列表。按這個(gè)表的標(biāo)高值進(jìn)行放樣。當(dāng)然，預(yù)先購置的配筋，需扣除砼保護(hù)層厚度[7]和調(diào)整改正數(shù)dh等，即作相應(yīng)調(diào)整。

橋縱向坡度為2.80/28.00=1/10，即墩子本身橫向有坡度，同時(shí)還需考慮墩子在縱向的坡度1/10，且與橋坡度相一致。

四、測量要點(diǎn)

施工復(fù)核是一種結(jié)果檢測，但質(zhì)量控制在審圖時(shí)已經(jīng)開始，配筋與模板布置是較為關(guān)鍵的一步。在配筋布置完畢及模板固定后，進(jìn)行平高復(fù)核是一個(gè)重要的時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)問題還可以返工，損失不會(huì)太大且不會(huì)影響工程質(zhì)量[8]。有些大型工程建立施工數(shù)字化管理系統(tǒng)，是較為科學(xué)先進(jìn)的方法[9]。

如在小河邊的橋墩看上去像一堵砼墻，其變坡橋墩與河流不垂直，如圖3所示。既起到承重作用，也代替河側(cè)駁坎，但更長部分是由多個(gè)單樁組成的，在承臺(tái)下部入土。平面位置的放樣，在下部橋樁單樁的施工中已定位好。上部承臺(tái)施工，平面位置復(fù)測的主要目的是按規(guī)范要求再調(diào)整配筋與模板的位置精度。高程控制則需要用水準(zhǔn)儀從已知點(diǎn)直接引測(在附近有良好位置則可設(shè)過渡的固定點(diǎn)備用)，不宜從構(gòu)筑體自身底部往上傳遞，以免誤差累積。

圖3 變坡橋墩與河流示意圖

對于2#墩，可以在墩子兩側(cè)與中間這3點(diǎn)上插桿，用水準(zhǔn)測量引測標(biāo)高到3個(gè)位置上，并在桿上做標(biāo)記。用拉線來確定其余點(diǎn)的標(biāo)高，當(dāng)然也可以定出5點(diǎn)進(jìn)行拉線以控制砼澆筑頂部標(biāo)高。拉線后即可知配筋外的水泥保護(hù)層厚度是否符合規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，若影響質(zhì)量則再作調(diào)整。

五、復(fù)核測量

復(fù)核測量是對各工序進(jìn)行復(fù)核測量。廣義的復(fù)核測量包含內(nèi)容較多，如系統(tǒng)基準(zhǔn)復(fù)核，已知點(diǎn)復(fù)核，中樁復(fù)核，撥線基準(zhǔn)控制點(diǎn)復(fù)核，深度、高度復(fù)核等。復(fù)核結(jié)果及復(fù)核過程均需按規(guī)范要求進(jìn)行記錄存檔。橋梁與民用住宅建筑的復(fù)核內(nèi)容有些差異，但原則基本相同，以保證順利進(jìn)入下道工序。對于本例2#橋墩來說，需要復(fù)核測量的內(nèi)容主要包括：

1) 前期復(fù)核，包括基準(zhǔn)、已知點(diǎn)的復(fù)核；

2) 橋梁中軸線復(fù)核；

3) 橋樁定位復(fù)核與樁孔深度復(fù)核[10-11]；

4) 承臺(tái)底部標(biāo)高復(fù)核；

5) 承臺(tái)頂部配筋與砼的三維坐標(biāo)復(fù)核；

6) 雙向坡度復(fù)核；

7) 梁板安裝前，找平層的精確復(fù)核；

8) 上部路面分層鋪設(shè)時(shí)的多次復(fù)核。

復(fù)核測量除使用全站儀等設(shè)備的常規(guī)測量方法外，也可以采用GPS RTK方法進(jìn)行測量[12]，這是一種精度可靠、效率較高的方法，主要用于平面位置，而高程測定則要視工程所在地是否有良好的大地水準(zhǔn)精化面而定，否則不宜使用。

“橋梁墩臺(tái)、涵洞等建筑物的控制點(diǎn)；基底、基頂、墩臺(tái)頂建筑物豎向特殊變化部位的高程等，一定要采用換手復(fù)測(換人或更換方法)對工程部位點(diǎn)位的計(jì)算運(yùn)用不同的方法進(jìn)行檢算，或用同一種方法的控制點(diǎn)加以檢核，確認(rèn)無誤后，由項(xiàng)目部測量隊(duì)填寫測量技術(shù)交底交給施工隊(duì)技術(shù)人員，并辦理簽認(rèn)手續(xù)，做好施工記錄后，方能進(jìn)行下道工序施工”[13]。

工程竣工驗(yàn)收后，橋梁工程一般還需進(jìn)行較長周期的沉降觀測。沉降觀測也可以視為對工程設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)行地質(zhì)條件下的實(shí)際檢查驗(yàn)證[14-15]，也可以廣義地認(rèn)為是復(fù)核測量。

六、結(jié)束語

橋梁施工測量是較為常見的作業(yè)，國家、行業(yè)、地方有多種規(guī)范，可以參照執(zhí)行。如建設(shè)部的《城市測量規(guī)范》(CJJ 8—2011)、《精密工程測量規(guī)范》(GB/T 15314—1994)、《工程測量規(guī)范》(CB 50026—93)等。

針對具體的工程，施工測量任務(wù)應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)測量人員承擔(dān)；專業(yè)測量人員宜參與圖紙會(huì)審會(huì)議，詳細(xì)聽取專家意見建議，此外還需按施工工序與工程部位熟悉圖紙及各種數(shù)據(jù)，仔細(xì)分析研讀。在作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行先期的準(zhǔn)備工作，做到細(xì)致詳盡，落實(shí)到位。

[1] 魯立新.三角高程測量方法的幾點(diǎn)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010(35):91-91.

[2] 李明輝.關(guān)于雙向起坡的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011(28):71-72.

[3] 吳迪軍.橋梁工程測量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].測繪通報(bào),2016(1):1-5.

[4] 張潘,余代俊,張玉剛,等. GPS高程擬合方法研究及精度對比試驗(yàn)[J].測繪通報(bào), 2015(9):54-56.

[5] 廖超明,馬艷,潘元進(jìn),等.廣西區(qū)域現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)與應(yīng)變的GPS監(jiān)測分析[J].測繪學(xué)報(bào), 2015, 44(8):858-865.

[6] 陸立,胡曉麗,王春華.用時(shí)間序列分析法進(jìn)行建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)處理的研究[J].測繪科學(xué),2004,29(6):76-78.

[7] 住房城鄉(xiāng)建設(shè)部. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50010—2010[S].北京：建筑出版社，2010.

[8] 吳棟材,丁士俊,趙龍飛.江陰長江大橋南塔柱施工測量[J].測繪通報(bào),1998(3):21-24.

[9] 岳建平,劉軍.大型橋梁施工測量信息管理系統(tǒng)研制[J].測繪通報(bào)，2004(8):44-46.

[10] 易建華,姬翠翠,黃文學(xué).港珠澳大橋鋼管樁施工定位測量技術(shù)應(yīng)用[J].地理空間信息, 2014(5):134-136.

[11] 李若軍,董春暉,李立波. 深海承臺(tái)鋼套箱施工定位測量技術(shù) [J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2010(6)：35-38.

[12] 杜兵,歐陽效勇,任回興.新型GPS-RTK打樁船定位系統(tǒng)在蘇通大橋建設(shè)中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù), 2006(6):55-58.

[13] 百度文庫.施工復(fù)核測量內(nèi)部制度[EB/OL].[2015-12-01].http:∥wenku.baidu.com/view/dd9d1272b4daa 58da1114a1e.html.

[14] 許婭婭,雒應(yīng).測量學(xué)[M].北京:人民交通出版社,2002.

[15] 李青岳,陳永奇.工程測量學(xué)[M].北京:測繪出版社,1995.

Bridge Bidirectional Double Variable Slope Height Measurement

CHEN Yanzhao

2016-02-27；

2016-06-30

陳炎釗(1963—)，男，高級工程師，主要研究方向?yàn)楣こ虦y量。E-mail：hz_cyz@126.com

陳炎釗.橋梁雙向變坡高程測量[J].測繪通報(bào)，2016(11)：103-105.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0376.

P258

B

0494-0911(2016)11-0103-03