高速公路192 m高墩施工自動化測量控制技術

梁海朋，崔成男，周成龍，劉曉東

（中建鐵路投資建設集團有限公司，北京 100088）

1 工程概況

我國高速公路網正在向山區蔓延，山區高速公路地形條件復雜，峽谷縱橫，橋隧比大，施工測量控制也成了施工過程中的控制關鍵點，如何實現對高墩進行高效、精確的測量控制是保證高墩質量及縮短整個工程工期的關鍵[1-2]。

渝湘高速公路復線工程第二總包部承建的蘆溝河特大橋位于重慶市巴南區東泉鎮朝陽村，橫跨蘆溝河，為跨河橋，是第一座墩高超過190 m 的7 跨連續剛構橋。該橋為分離式橋梁，左線橋長2 148 m，右線橋長2 184 m，其中最高墩為左線7#墩，墩高192 m。

2 自動化測量控制系統的組成

為了保證192 m 高墩的測量精度及測量效率，特準備了一套專用的高墩自動化測量控制系統。該系統由1 臺帶馬達的全站儀、1 部智能手機、8 組棱鏡組成。高墩設計多為變截面墩身，且轉角處為圓弧，8 組棱鏡需放置每條邊的直圓點處。如圖1 所示。

圖1 自動化測量控制系統示意圖

3 平面位置自動化測量控制流程及工藝

3.1 控制流程

高速公路192 m 高墩施工自動化測量控制流程如圖2所示。

圖2 自動化測量控制流程

3.2 全站儀架設并設站

將全站儀架設于已知控制點上，對中整平后，設站方式選擇“多個后視點”模式，其原理是測量一個或多個目標點定向，后視點不少于3 個，設站方式選擇示意圖如圖3 所示。此種模式為全站儀定向模式精度最高的一種，設站后自動計算設站殘差，查看設站精度是否滿足要求，不滿足重新設站[3-5]。

圖3 設站方式選擇示意圖

3.3 藍牙連接全站儀

用智能手機打開測量軟件App，點擊右上角藍牙圖標，自動搜索全站儀藍牙，全站儀藍牙要處于打開模式，選擇對應藍牙名稱點擊連接，連接成功后點擊測試，如全站儀可自動進行測量即可進行下一步測量作業。如圖4 所示。

圖4 連接全站儀示意圖

3.4 測量數據輸入及選擇

在圖紙中找出待放樣高墩對應里程及尺寸數據，根據圖紙設計在軟件中選擇“斜交斜做”或“斜交正做”模式，將相應數據輸入軟件中，點擊“計算”，則可自動計算出待測點坐標，根據待測的選擇相應數據，點擊“小旗”標志即可。如圖5 所示。

圖5 數據輸入及選擇示意圖

3.5 自動化測量控制

以蘆溝河特大橋192 m 高墩為例，橋墩采用液壓爬模工藝施工，每個澆筑節段4.5 m，共計43 個節段。每個節段模板合完后均需對平面位置及豎直度進行校正，首先將8 個棱鏡組分別置于模板頂的8 個直圓點上（見圖1），校正縱橋向方向，則同時可觀測“棱鏡2、棱鏡3、棱鏡6、棱鏡7”，分別點擊軟件數據中“左前、右前、右后、左后”對應數據的小旗標志，點擊后帶馬達的全站儀自動捕捉棱鏡，并自動計算出相應實測數據偏差，調整縱橋向只看“大小里程偏差”即可，通過對講機告知作業工人進行調整至指定位置?？v橋向調整合格后，繼續測量橫橋向，同時觀測“棱鏡1、棱鏡8、棱鏡4、棱鏡5”，對應數據“左前、左后、右前、右后”，數據偏差只看“向左幅、向右幅”即可。高程可同步測出，同時進行調整。待模板全部調整合格后，進行對8 個棱鏡數據復測，自動測量數據點擊“記錄按鈕”自動保存至手機，可直接輸出生產文件通過微信或QQ 發送至內業處理人員存檔。自動化控制實景圖如圖6 所示。

圖6 自動化控制實景圖

4 豎直度自動化測量控制工藝

192 m 高墩墩身為變截面，變截面墩身豎直度控制利用傳統的垂準儀的控制方法控制困難，且精度無法保證。需將待測斷面絕對坐標化，利用絕對豎直度控制變截面墩身，精度更高且操作方便。192 m 高墩變截面墩身豎直度自動化測量控制工藝同平面位置自動化測量控制工藝相類似，主要區別有以下幾點。

1）因192 m 高墩墩身為變截面，變截面墩身豎直度測量位置需保持在同一水平截面，換截面需重新測量高程，等截面墩身可直接測量任意位置。

2）192 m 高墩墩身側面坡比為60∶1，在模板頂升過程中可用水平尺調平模板頂面，測量墩頂豎直度及模板豎直度校正時，頂面高差的略微變化可忽略不計。

3）選擇軟件計算對應的數據，如測縱橋向豎直度，可選擇“左前、右前”或“左后、右后”的數據，觀測“棱鏡2、棱鏡3 或棱鏡6、棱鏡7”的數據。橫橋向選擇“左前、左后”或“右前、右后”的數據，觀測棱鏡“棱鏡1、棱鏡8 或棱鏡4、棱鏡5”。選擇對應數據界面里的小旗標志，自動觀測出的縱橫橋向偏差即為絕對數值度偏差。相應豎直度測量數據可記錄至手機，測量完畢后輸出文件，發送至內業人員處理存檔。

5 高程自動化測量控制工藝

全站儀設站時，測站點及后視點高程已知，“高程可被傳遞”，可與平面位置自動化測量設站同步采用“多個后視點”法進行設站。進行高程測量控制時，如圖5 所示，在“設計坐標Z”中將待測位置高程輸入，自動測量計算后顯示的“填或挖”數值即為高程偏差，可根據偏差要求作業工人進行模板調整，合格后進行復測，相應數據保存至手機，輸出文件發送至內業人員存檔。

6 192 m高墩施工自動化測量控制注意事項

1）測量時避免光照對測量精度的影響，光照對變截面超高薄壁空心墩豎直度測量的精度影響較大，高墩柱已成型的混凝土立柱在陽光照射下，一側陽面和另一側背面之間形成溫差，出現不均勻膨脹，陽面就向陰面一側傾斜，其幅度是隨著日照溫度高低和溫差大小而變化；可選擇清晨或傍晚進行避免或通過給立柱混凝土周邊加水及養護，安裝噴水設施，使混凝土立柱保持濕潤狀態，減少或消除日照對混凝土產生的溫度升高或溫差形成的不均勻膨脹。

2）測量時避免風對測量精度的影響，應在無風或弱風時進行觀測。

3）測量時避免人為因素對測量精度的影響，觀測時儀器旁除觀測者外禁止其他人靠近儀器，模板校正固定后禁止私自進行調整或施工碰撞。

7 結論

1）自動化測量控制技術的運用，所有測量數據自動計算，自動通過藍牙傳輸至儀器，自動記錄，可避免人為向儀器輸入坐標時出現的錯誤或數據記錄時出現的記錄錯誤，同時避免坐標計算時出現的計算錯誤。

2）平面位置自動化測量技術可同時自動觀測多個棱鏡，能對整墩位置偏差進行綜合判定，便于作業人員進行模板調整。

3）豎直度自動化測量技術解決了變截面高墩利用傳統垂準儀方法測量困難且無法保證精度的難題。

4）自動化測量控制技術的運用，數據自動計算自動傳輸，儀器自動尋找棱鏡進行測量，避免了人為瞄準棱鏡產生的照準誤差，提高了測量精度，保證了施工質量。

5）測量過程只需人為選擇數據，其他過程自動測量、自動計算，節約了大量測量時間，同時又能綜合指揮作業工人進行操作，方便快捷，大幅度提高了施工效率，保證了施工質量。

6）減少了測量人員數量及垂準儀等測量設備數量，節約了施工成本。