悬浇箱梁施工测量控制和线形监控重要性.doc

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悬浇箱梁施工测量控制和线形监控重要性

孙卓

一、工程测量的定义

工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用，是综合性的应用测绘科学与技术，要求计算理论严密，测量方法严密。

本文对工程测量进行了定义，按照工程建设进行的程序和工程种类进行具体阐述了工程测量在理论方法方面的发展，对几种常用的理论和方法进行了归纳和总结。

在工程建设的设计、施工和管理各阶段中进行测量工作的理论、方法和技术，称为工程测量。

工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用，是综合性的应用测绘科学与技术，它直接为工程建设服务的，它的服务和应用范围包括城建、地质、铁路、交通、房地产管理、水利电力、能源、航天和国防等各种工程建设部门。

1、按照工程建设的进行程序分类按工程建设的进行程序，工程测量可分为规划设计阶段的测量，施工兴建阶段的测量和竣工后的运营管理阶段的测量。

规划设计阶段的测量主要是提供地形资料。

取得地形资料的方法是，在所建立的控制测量的基础上进行地面测图或航空摄影测量。

施工兴建阶段的测量的主要任务是，按照设计要求在实地准确地标定建筑物各部分的平面位置和高程，作为施工与安装的依据。

一般也要求先建立施工控制网，然后根据工程的要求进行各种测量工作。

竣工后的营运管理阶段的测量，包括竣工测量以及为监视工程安全状况的变形观测与维修养护等测量工作。

2、按照工程测量所服务的工程种类分类按工程测量所服务的工程种类，也可分为建筑工程测量、线路测量、桥梁与隧道测量、矿山测量、城市测量和水利工程测量等。

此外，还将用于大型设备的高精度定位和变形观测称为高精度工程测量；将摄影测量技术应用于工程建设称为工程摄影测量；而将以电子全站仪或地面摄影仪为传感器在电子计算机支持下的测量系统称为3维工业测量。

无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析，也就是说，测量数据处理是工程测量的重要内容。

二、悬浇箱梁平面控制和高程控制

1、箱梁施工测量目标

（1）复核、建立符合精度的施工控制网。

（2）控制悬浇箱梁的平面位置，使待悬浇箱梁的中轴线符合设计桥轴线。

（3）控制悬浇箱梁的标高，使待悬浇箱梁顶面标高符合设计的纵向和横向坡度。

2、箱梁悬浇施工平面与高程控制网的建立和施测

通过对桥位勘测阶段所交付的平面控制点、高程控制点进行加密和联测，在大桥周围已建立起稳定且精度较高的控制网。

建立控制大桥施工的局部测量控制网，作为大桥施工测量放样和变形监测的相对基准，用于指导箱梁各块件的施工。

平面控制网是由业主提供的控制网并采用双站极坐标施测，进行精确放样并核查，定点后采直线或穿线微调。

高程控制网使用水准仪+悬挂钢尺的方法进行联测，选择无风或风小的时候施测，在最终的各标高控制点进行联测复核，以保证高程控制点的精度。

3、悬浇箱梁中线控制测量

为保证对向施工箱梁两个悬臂平面位置的准确对接，施工中采用经纬仪导线法控制每一块悬臂箱梁的平面位置。

根据挂篮结构和施工特点，待悬浇箱梁后端断面与已施工箱梁的前端紧密衔接。

实际施工中，我们只控制箱梁前端断面，根据该块箱梁在悬臂中的位置，由里程桩号计算其设计坐标，采用单测站极坐标方法分两次（第一次底板，第二次顶板）控制箱梁平面位置。

施工中采用两个局部平面控制点进行交叉复核，以避免产生误差。

4、悬浇箱梁高程控制测量

为保证对向施工的两个悬臂高程的合拢精度，施工中采用精密水准仪（在山区或地形复杂地区也可采用高精度全站仪三角高程）控制悬臂中每块箱梁施工的标高。

根据施工特点，箱梁标高主要控制悬浇箱梁的前端，按照待施工箱梁的里程桩号，分别查找箱梁前端断面底板和顶板的设计标高，再考虑设计要求的弹性挠度和预拱度以及挂篮的施工挠度，计算各点的施工标高。

然后以各自的局部控制点作为后视，用四等普通水准测量方法放样，用以指导悬臂箱梁的施工。

三、悬浇箱梁监控测量

1、监控的目的和意义

预应力混凝土连续梁桥，梁体为预应力混凝土连续箱梁，采用悬臂施工。

悬灌桥梁的形成要经过一个复杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，这就造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线形与内力不符合设计要求或在施工过程中结构的不安全。

在施工过程中，为保证合拢前悬臂端竖向挠度的偏差、主梁轴线的横向位移不超过容许范围、保证合拢后的桥面线形良好、保证在施工中主梁截面不出现过大的应力，必须对该桥主梁的挠度、应力等施工控制参数做出明确的规定，并在施工中加以有效的管理和控制，以确保该桥在施工过程中的安全，并保证在成桥后主梁线形符合设计要求。

对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线形、保证合拢段悬臂标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。

桥连续梁部分进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形及受力状态符合设计要求，主要控制内容为：

主梁线形、受力。

2、监控原则和方法

施工监控包括两个方面的内容：

梁的变形控制和内力控制，变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作；内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力，尤其是合拢时间的控制，使其不致过大而偏于不安全或在施工过程中造成主梁的破坏。

梁部结构采用的悬臂施工方法属于典型的自架设施工方法，由于在施工过程中的已成结构（悬臂阶段）状态是无法事后调整的或可调整的余地很小。

针对主梁的结构和施工特点，梁部的施工监控一般采用预测控制法。

预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶段形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。

由于预测状态与实际状态间有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环，直到施工完成并获得和设计相符合的结构状态。

3、监控体系

施工体系

张拉预应力

挂篮前移（下阶段钢筋）

施工现场

设计体系

设计计算

设计指定参数

砼容重、弹模

块件重量、尺寸

施工荷载

偶然荷载

现场测试体系

实时测量体系

应力测量

线形测量

温度

时间

主梁线形

物理测量

力学测量

施工控制预测计算

施工控制实时计算

施工控制计算体系

计算核对

实测值

现场测试参数

参数识别、修正

施工控制计算参数

施工控制计算值

比较

修正量计算

分析

发布施工控制指令

下阶段施工资料：

立模标高预告及挂篮变形量预测

4、线形监测

4.1、线形控制流程

从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是悬浇梁施工的一个周期，每个周期中有关施工控制的步骤如下：

（1）按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，由施工单位测量定位后的挂篮标高，并向控制小组提供挂篮的定位测量结果；

（2）立模板、绑扎钢筋；

（3）浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定位标高，墩顶的水平位移，报施工控制小组；

（4）施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；

（5）浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立测点与梁底标高的关系，提供给施工控制小组；

（6）按相应规范检查断面尺寸，提供给施工控制小组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况；

（7）张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点，并提供施工控制小组；

（8）施工控制小组分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值和应力、温度等测量结果计算、预报下一施工周期的挂篮定位标高。

工作程序的关键是：

每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环作出预报。

4.2、位移点的布设

挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据，悬臂连续梁桥线形监测断面应设在每一阶段的端部。

布置0＃块件的高程测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测基准点。

悬浇阶段每个监测断面上布置两个对称的高程观测点，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形，标高测点用Φ16圆钢，圆钢筋顶部磨平，露出顶板2～3，并用红油漆作为标记。

测点布置原则：

①尽量靠近腹板；②测点离梁段端部10；③不妨碍施工及挂篮的行走、固定等；④易于保护；⑤尽量使测量工作减少，如立一次仪器即可以测试全部测点的高程，最好设置在挂篮内侧，这样也可以减少转仪器引起的误差。

4.3、观测时间与项目

为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行，每个施工阶段的变形测试时间根据施工阶段的进度来定。

在整个施工过程中主要观测内容包括：

（1）每阶段混凝土浇筑前的高程测量；

（2）每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程测量；

（3）每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程测量；

（4）每阶段挂篮行走后的高程测量；

（5）拆除挂篮后、边（中）跨合拢前的高程测量；

（6）最终成桥前的高程测试。

5、悬臂阶段测量工作内容

从挂篮前行至本号梁块预应力张拉完毕为一个施工阶段,在每个施工阶段需完成的工作如下。

5.1、挂篮定位

根据监控方提供的立模标高进行挂篮定位,定位底模前端标高及顶板标高。

此时需要设置的测点如下，如图1及图2所示。

（1）顶板钢筋头测点，距离该梁块前端10cm，在浇筑该块混凝土前埋设即可。

（2）挂篮底模梁块前端测点，不用设置钢筋头，直接布置在模板上。

（3）挂篮底模钢筋头测点，尽量靠近该梁块底模前端，钢筋头长度10cm左右。

注：

由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量，为消除其他因素影响，在定位时，在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个，在定位时需要测量测点2（底模前端模板）与测点3（底模前端钢筋头）的标高差，在浇筑混凝土后及张拉预应力后可仅对测点3（底模前端钢筋头）进行测量，利用标高差换算测点2（底模前端模板）的标高。

图1每阶段测点布置侧立面图

图2每阶段测点布置正立面图

挂篮定位时需测量的内容如下：

（1）测点2（底模前端模板）的标高，使其满足监控方标高预报文件中的底板立模标高；

（2）顶板立模标高，为底板立模标高＋梁高；

（3）所有已施工梁段顶板钢筋头测点标高；

（4）测点3（底模前端钢筋头测点）标高，并计算出每侧底模前端钢筋头测点（测点3）与测点2（底模前端模板）的标高差。

5.2、浇筑混凝土时

检查挂篮定位标高，确保标高无误后再开始浇筑混凝土；

5.3、混凝土养护期间

混凝土养护期间需测量内容如下：

（1）所有已施工梁段顶板钢筋头测点（测点1）标高；

（2）底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；

5.4、预应力张拉后

预应力张拉后需测量内容如下：

（1）所有已施工梁段顶板钢筋头测点（测点1）标高；

（2）底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；

6、线形监控流程

悬臂连续梁桥自适应施工控制流程图如图3所示

前期结构计算分析

预告变位和立模标高

施工

测量

误差分析

修改计算参数

结构计算