多跨連續鋼箱梁工程施工測量控制技術

張雙梅，吳紀東，崔亞新

(1.鄭州市市政工程總公司,河南 鄭州 450007；2.鄭州市市政工程勘測設計研究院，河南 鄭州 450046)

多跨連續鋼箱梁工程施工測量控制技術

張雙梅1，吳紀東1，崔亞新2

(1.鄭州市市政工程總公司,河南 鄭州 450007；2.鄭州市市政工程勘測設計研究院，河南 鄭州 450046)

城市立交橋建設經常跨越城市主干道及相關構筑物，為解決施工與交通的矛盾往往采用多跨鋼箱梁等結構形式的橋梁。鋼箱梁具有安裝速度快、施工跨度相對較大的特點，然而鋼箱梁整體結構較輕，且往往是分段安裝，其安裝精度控制要求較高，鋼箱梁安裝中的測量往往是決定橋梁線形的重要手段。介紹鄭州市北三環快速化工程Ⅱ標段工程鋼箱梁安裝工藝，并對鋼箱梁安裝的測量控制技術進行分析，為鋼箱梁安裝工程提供借鑒。

鋼箱梁；測量；安裝；基準點

1 工程簡介

鄭州市北三環快速化工程Ⅱ標段西起規劃路東側，經文化路、渠西路、渠東路、鶴壁路，路段全長約1 167 m。在跨文化路、東風渠、和鶴壁路處受場地限制，以鋼箱梁結構為主，分布在S線、N線主線橋及7個匝道（I、E、K3、K5、J6、L、M）上，共設計19聯鋼箱梁，總重約13 296 t。鋼箱梁全長2 075.16 m，鋼箱梁高度為1.3～2.6 m，寬度為7.8～20.8 m，臨時支架高度為6～21 m。

2 工程重、難點分析

該工程與多項現澆混凝土橋梁穿插設置，需制定合理的安裝順序和安裝方法。

鋼箱梁（N33～N36、S33～S36）架設在既有城市立交橋兩側，與既有城市橋梁有交叉，需做好交通疏導，確保道路行車安全。

處于文化路口兩側的上行、下行線匝道橋（L1、M1）線形復雜，K3、J6兩聯匝道橋跨越文化路，且位于交通繁忙路口，需制定嚴密的安裝方案，確保交通安全，同時保證匝道橋的整體線形。

K5匝道為跨線匝道橋，橫跨既有城市立交橋和該項目新建的主線橋，且線形為圓弧形，需與新建的主線橋安裝順序協調到位。

由于鋼箱梁兩支墩之間的距離較大，跨度越大，安裝時各分段的安裝精度要求較高，測量工作要求嚴格細致，對各過程的監控須嚴密。

3 鋼箱梁工程安裝工藝

該工程鋼箱梁安裝采用支架法安裝。通過起吊設備按各節段順序架設至臨時支架上，調整節段高程、平面線形及節段間距，確認無誤后，進行現場焊接，最終連成整體。

根據施工圖紙及現場實際考察，S33-S38、N33-N38聯主線及K3、J6、L、M、K5、E、I聯匝道處于文化路互通式立交、跨東風渠橋及上下橋匝道上，主線橋與現狀跨線橋、現狀跨線橋與匝道相互交錯，因此為保證鋼箱梁吊裝時汽車吊正常行駛與吊裝，合理安排主線鋼箱梁與匝道鋼箱梁的吊裝順序如下：

（1）完成主線S（N）33、S（N）35、S（N）36主線鋼箱梁的安裝；

（2）完成跨文化路S（N）34、跨東風渠橋S（N）38主線鋼箱梁的安裝；

（3）完成K5、K3、J6、L、M匝道鋼箱梁的安裝；

（4）完成上下橋匝道鋼箱梁的安裝。

考慮現場安裝方便性與結構安全性，主要將鋼箱梁劃分為兩個類型的節段：墩頂橫梁節段、主墩間橋面系節段。

現場進行節段吊裝時，首先吊裝墩頂橫梁節段，調整各個橫梁節段坐標位置，完成定位后與下部臨時支架固定（固定采用碼板焊接方式連接）。完成所有墩頂橫梁節段吊裝定位及固定施工后，吊裝各個主墩間橋面系節段，同時完成節段之間環縫焊接。

臨時支架現場布置位置（以跨文化路S34聯為例）如圖1所示。

圖1 主線S34聯支架立面布置圖

臨時支架現場布置形式采用格構式支架，如圖2所示。

圖2 主線S34聯單個臨時支架布置形式

4 鋼結構測量方案

作為施工的依據，在施工過程中進行的一系列測量工作，銜接和指導各工序的施工，它貫穿于整個鋼結構施工過程，是鋼結構施工的關鍵技術工作之一。通過高精度的測量和校正，使得鋼構件安裝到設計位置上，滿足絕對精度的要求，因此測量控制是保證鋼結構安裝質量以及工程進度的關鍵工序。

4.1 安裝測量控制的總則

（1）主測量員負責工程施工所需的全部施工測量放線工作及鋼結構安裝過程中的測量控制工作。

（2）工程開始前，由設計院提供現存基準點和測量點的標高和坐標。

（3）校測其基準點（線）的測量精度，并復核基準點資料和數據的準確性，向監理工程師書面反映。

（4）以測量基準點（線）為基準，按國家測繪標準和該工程施工精度要求，設定用于工程的控制網。

（5）施工基線、定位點、控制點和施工基準點的標樁，經測量后都要進行檢查，測量及定位點的精確度符合相關規程規定。

（6）負責保護好測量基準點、基準線和水準點及自行增設的控制網點，并提供通向網點的道路和防護欄桿。

（7）鋼結構安裝后，當在確定的每天的同一時間測量鋼結構的節點變形數據作為控制數據的依據，必要時應作適當修正。

4.2 測量的主要內容及重難點

4.2.1 測量的主要內容

（1）臨時支撐胎架的測量：需確定胎架的位置標高等。

（2）試壓沉降測量：在橋梁安裝之前，在胎架上放置配重試塊進行試壓，觀測地基的變化。

（3）橋位安裝測量：根據設計橋面曲線，確定鋼箱梁節段安裝的平面位置；根據設計預供度及豎曲線，確定各個支撐點的高程。

（4）胎架沉降監控：橋梁段安裝到位后，在此過程中對胎架的沉降進行監控，防止出現大的豎向位移。

（5）焊接時的測量：在焊接過程中，對于橋段的平曲位置（主要是焊接收縮）進行監控，以便于及時調整焊接工藝。

（6）卸載過程的測量：橋梁每個支點位置的卸載高度變化及各個控制點的標高變化。

（7）根據設計院提供的坐標點和高程控制點、鋼箱梁分段尺寸等，對支撐體系定位、標高及每一分節鋼箱梁定位軸線及標高，編制詳細的測量任務書，進行詳細的測量復核和定位。

4.2.2 測量重點以及難點

（1）鋼結構吊裝單元的吊裝定位決定了整個結構的安裝精度和施工質量，因此，如何進行吊裝定位也是該工程施工測量工作的重點。

（2）該工程中采用大量構件，吊裝單元地面拼裝及吊裝精度控制要求高。

（3）工程場地上工種多，交叉作業頻繁，受干擾多。

4.3 鋼箱梁安裝測量

4.3.1 橋段安裝軸線測量

橋段安裝時，測放兩條縱軸線，每條縱軸控制線上作出橫向軸線點，一條縱軸可測放于橋梁上，另一條縱軸線測放與拼裝胎架底部，作為鋼橋安裝過程中檢測控制點。拼裝前將胎架底部控制點用線墜引測至胎架上，過程中定期復測該控制點，以免胎架變形誤導施工。如果最初兩榀橋段安裝時胎架變形較小，可減少復測次數，但每榀橋段拼裝橋后至少復測兩次。

4.3.2 橋段安裝標高測量

鋼箱梁安裝前將高程控制點測量放線到穩定的橋墩上，可將水準儀架設在橋墩或臨時支架上，各個軸線交點控制標高，方法簡單易行。

4.3.3 胎架的測控

胎架的測量放線及控制：根據胎架平面布置圖，測放出每榀橋梁的胎架控制軸線，并根據預拱度來確定胎架的標高。

依據中心線和標高點反復調校，使得橋梁各個分段達到要求值。調校過程中需隨時檢測胎架上中心線是否發生位移，標高控制線是否有變化，這樣可以知道胎架的穩定性；每增加一個分段時，需再次檢測胎架的穩定性，并根據需要重新校正胎架。

4.3.4 鋼箱梁測控點布置

鋼箱梁測控點布置見表1。

表1 鋼箱梁測量控制點布設位置

在每榀分段組裝完成后，對所有觀測點進行第一次標高觀測，并做好詳細記錄，等到橋梁卸載后，進行第二次標高觀測，與第一次記錄進行比較，測定橋梁的變形情況。

4.3.5 針對鋼箱梁特點設置的測控點及測量方法

針對鋼箱梁特點設置的測控點及測量方法見表2。

表2 測控點布設位置及方法

4.4 鋼結構安裝誤差消除措施

4.4.1 誤差來源及危害分析

在正常情況下鋼結構安裝誤差來源于:構件在吊裝過程中因自重產生的變形、因日照溫差造成的縮脹變形、因焊接產生收縮變形。結構由局部到整體形成的安裝過程中，若不采取相應措施，對累積誤差加以減小、消除，將會給結構帶來嚴重的質量隱患。

4.4.2 鋼結構安裝誤差消除具體辦法

針對以上分析，消除安裝誤差，應當從安裝工藝和施工測控兩方面采取以下措施:

（1）安裝過程中，構件采取合理保護措施。

由于在安裝過程中，細長、超重構件較多，構件因抵抗變形的剛度較弱，會在自身重力的影響下，發生不同程度的變形。為此，構件在運輸、倒運、安裝過程中，應采取合理保護措施，如布設合理吊點，局部采取加強抵抗變形措施等，來減小自重變形，防止給安裝帶來不便。

（2）在構件測控時，節點定位實施反三維空間變形。

鋼構件在安裝過程中，因日照溫差、焊接會使細長桿件在長度方向有顯著伸縮變形，從而影響結構的安裝精度。因此，在上一安裝單元安裝結束后，通過觀測其變形規律，結合具體變形條件，總結其變形量和變形方向，在下一構件定位測控時，對其定位軸線實施反向預偏，即節點定位實施反三維空間變形，以消除安裝誤差的累積。

（3）將對構件焊前焊后及施工過程中不間斷測量控制，觀測結果做好記錄，上報監理單位，為下道工序做好準備。

4.5 測量中注意事項

（1）鋼結構安裝時測量人員要做好對儀器的保護；

（2）測量人員要隨時做好控制點的保護、恢復、標識；

（3）每個安裝過程必須固定測量人員和測量儀器，不得隨便更換施測人員和測量器具，以保證測量數據相對準確；

（4）施測過程的每個環節都應精心操作，對中要準確，測角應采用復測法，后視應選長邊，切忌以短邊定長邊。遵循“先整體后局部，高精度控制低精度”的工作程序；

（5）無論是經緯儀的平面測量，還是水準儀的高程測量，每次測量操作都要進行閉合檢查，確保測量無誤時方可進行下一步工作；

（6）測量數據要有專人記錄，數據處理要保證至少經過兩人計算、復核，堅持測量、計算步步有校核的工作方法；

（7）選用合理的儀器和科學的施測方法，并正確使用和精心愛護儀器，每次測量完畢，首先要對儀器進行檢查，具備裝箱條件方可裝進儀器箱，并檢查儀器的電池和備用電池的電量，保證儀器隨時有足夠的電量可以使用。

5 結 語

該工程鋼箱梁在工程施工中，嚴格進行工程測量，保證了工程竣工后文化路等大型鋼箱梁橋安裝高度及平面為雙曲面結構的復雜線形滿足通車安全要求，工程質量達到了標準要求。鋼箱梁施工中的測量應注意以下幾個方面：

（1）鋼箱梁安裝應從橋墩開始，安裝前應對橋墩、支座等作業面進行測量，滿足安裝精度要求；

（2）鋼箱梁的安裝分縱、橫兩個方向，應注意拼裝時的線形控制；

（3）應加強合攏段的線形及撓度控制。

[1]JTG/TF20-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2]CJJ 2-2008，城市橋梁施工及質量驗收規范[S].

U445

B

1009-7716（2016）12-0120-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.035

2016-08-25

張雙梅（1972-），女，河南鄭州人，高級工程師，從事市政道路、橋梁、隧道、給排水工程的施工技術管理工作。