專利名稱：鋼管格構墩現場安裝測量控制方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑工程的安裝測量控制方法，尤其涉及一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法。
背景技術：
國內目前在較高大橋鋼管格構墩現場安裝時一般采用“天頂法”，在施工底混凝土底板時，精確定出控制點位置，當施工到較高層數時，用垂直經緯儀，將垂直經緯儀設在底層，用光學對中設備將經緯儀的光學中心點對準控制樁的中心，然后，將經緯儀瞄準指向天頂(施工層)在施工層上的預留孔處設有可移動的玻璃十字板，調整玻璃板對準垂直經緯儀的十字中心點，此點即為施工時設定的控制點。當所有控制點投測完畢后，根據控制點定出各位置線。《鐵道建筑技術》2010年第9期，“干海子大橋鋼管格構墩現場安裝技術”一文對干海子大橋為交通部西部山區科技示范項目依托工程，大橋下部結構多為鋼管格構墩， 對鋼管格構墩的現場實際采取的安裝技術進行了總結。目前的方法受各種環境因素及人為操作的影響較大，放樣精度和作業效率低，并且測量人員和儀器在底層作業易受墜物傷害。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，有效消除了各種環境因素、人為操作及施工不當引起的墩身軸線偏差影響，具有很高的放樣精度和明顯的作業效率，滿足了格構墩柱與橫撐安裝施工的需要，測量人員和儀器不會受墜物傷害，非常具有實用性。本發明的技術方案是一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，鋼管格構墩由四根立柱鋼管組成，沿墩高每7-17m設置一道橫聯桁架，立柱鋼管之間每Um設置一道連接腹管，鋼管格構墩施工是按照事先在地面加工好的鋼管節段單元及橫聯桁架運至橋墩位現場進行安裝，所述鋼管節段單元由兩片縱向A型架鋼管與橫撐連接組成，安裝時鋼管節段單元的定位采用以“三維坐標控制法”為主，“雙軸線控制法”為輔的測量控制方法，所述“三維坐標控制法”具體步驟如下(1)測量控制時將測量控制指標分解到四根立柱鋼管上，首先測定出四根立柱鋼管(1)安裝節段的樁頂高程，高程位置確定采用幾何水準測量法與全站儀三角高程測量法相結合進行雙控，計算出各立柱鋼管柱頂的實測高程，并與設計的鋼管節段單元管頂高程進行對比，最后根據各立柱鋼管柱頂的實測平面高程與鋼管設計傾斜度分別計算出各待測立柱鋼管柱頂的平面中心坐標；(2)在各鋼管節段單元放樣前，安裝人員提前在立柱鋼管柱頂管口平面的軸心區域焊接水平定位板；在現場進行放樣控制時，根據已計算好的平面中心坐標通過數據換算按極坐標法進行施工放樣，前視扶鏡人員在立柱鋼管柱頂的水平定位板上立鏡，通過測站觀測人員的定位指揮，依次在四根立柱鋼管上測放出各待測點的準確中心位置；施工放樣完成后，儀器觀測人員重新返鏡觀測后視點，復核后視角度是否與放樣前配置的角度一致，
4復核無誤后方可提供定位調整數據，指導作業人員進行管口尺寸微量調校；所述“雙軸線控制法”指控制待測點位的垂直度與傾斜度，其通過定向控制待測立柱鋼管的縱、橫向控制軸線來實現，具體步驟如下(1)安裝前測量人員根據A型架鋼管管徑分中的原理提前在每片縱向A型架鋼管外壁上準確量測出鋼管樁的縱、橫向軸線點位置，通過定向彈墨線在鋼管外管壁上標定出縱、橫向控制軸線；(2)鋼管節段單元在安裝過程中，現場安裝人員均以三聯A型架鋼管為一組采用拉軸線的方法對鋼管節段單元進行軸心控制與偏差調整；當鋼管節段單元管壁上標定的縱、橫向控制軸線與縱、橫向軸線通線處于完全重合的狀態下，格構墩柱鋼管安裝單元的軸心滿足精確就位要求。作為優選，所述幾何水準測量方法是利用橋墩下的支水準點，水準儀和鋼尺把標高分段引到施測部位，所述全站儀三角高程測量法為正、倒鏡測量。作為優選，測量時間選擇在日照強度弱的時刻，在進行測量控制時及時根據施測時的室外溫度和氣壓值，校正儀器相關參數減弱環境因素引起的誤差；對鋼管格構墩柱進行軸心偏差調整控制時選擇在日照溫差較低的無風或微風時刻。作為優選，對鋼管格構墩柱進行軸心放樣控制時，導線控制點根據格構墩柱的分布特點定向劃分相應的施測范圍，檢測過程中控制點不跨區交叉使用。作為優選，在對立柱鋼管進行空間定位與調整時，采用拉尺丈量法分別對鋼管格構墩柱的小跨與大跨的結構尺寸進行鋼尺量距檢測與控制。作為優選，每半年進行一次對施工控制網復測，在對控制網進行復測時，與相鄰標段的控制點進行聯測。本發明的有益效果是通過以“三維坐標控制法”為主，“雙軸線控制法”為輔的測量控制方案，通過“三維坐標控制法”與“雙軸線控制法”的雙控檢測對高空定位安裝測量控制形成了相互校核和互補的局面，有效消除了各種環境因素、人為操作及施工不當引起的墩身軸線偏差影響。通過對驗收合格的鋼管格構墩柱進行混凝土澆筑完成前、后的軸心偏差對比檢測，其混凝土澆筑前鋼管柱的最大縱向偏差為4mm，最大橫向偏差為4mm ；混凝土澆筑完成后鋼管柱的最大縱向偏差為5mm，最大橫向偏差為4mm，檢測數據均滿足鋼管格構墩柱安裝施工的設計控制要求，具有很高的放樣精度和明顯的作業效率。另外測量人員和儀器不會受墜物傷害，非常具有實用性。
圖1是本發明格構墩鋼管柱縱、橫向控制軸線平面示意圖；圖2是本發明格構墩鋼管柱縱向控制軸線示意圖。其中1-立柱鋼管，2-腹管，3-立柱鋼管的縱向控制軸線，4-立柱鋼管的橫向控制軸線，5-橫聯桁架。
具體實施例方式作為本發明的一種實施方式，如圖1和圖2所示，一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，鋼管格構墩由四根立柱鋼管1組成，沿墩高每1 !設置一道橫聯桁架5，立柱鋼管之間每ail設置一道連接腹管2，鋼管格構墩施工是按照事先在地面加工好的鋼管節段單元及橫聯桁架5運至橋墩位現場進行安裝，所述鋼管節段單元由兩片縱向A型架鋼管與橫撐連接組成。 本發明使用的全站儀儀器型號為拓普康全站儀-GTS7501，其測角精度為1秒，測距精度士 Imm;水準儀型號為北京博飛DSB-I和天津歐波DS32H。在工程開工前，根據施工需要須提前對所投入的測量儀器經過西南交大測量檢測中心進行檢校和標定。
施工前先進行施工控制網加密布設，施工控制網是施工放樣和測量控制的基礎， 施工控制網數據的精確性直接決定放樣數據的真實性和準確性。在施工前，測量班根據現場地形條件和工程放樣的規模，對施工控制網方案進行了規劃和布設，其中平面控制網主要是對高度在90m以上的鋼管格構墩柱區域重新進行了控制導線點布設，即根據設計方提供的控制點在施工區域根據不同施工放樣要求在不同高程地面位置布設了加密閉合、附和導線控制網。對于水準測量控制網的布設，以四等水準測量網為基準，從大橋一端的永久水準點開始，按附合水準路線要求進行高程傳遞，并逐墩分區進行支水準點布設，最后附合在另一端的永久水準點上，其高差閉合差限差為fh限< 士6 V nmm(n為測站點數)。安裝時鋼管節段單元的定位采用以“三維坐標控制法”為主，“雙軸線控制法”為輔的測量控制方法，所述“三維坐標控制法”具體步驟如下(1)測量控制時將測量控制指標分解到四根立柱鋼管1上，首先測定出四根立柱鋼管1安裝節段的樁頂高程，高程位置確定采用幾何水準測量法與全站儀三角高程測量法相結合進行雙控，計算出各立柱鋼管1柱頂的實測高程，并與設計的鋼管節段單元管頂高程進行對比，最后根據各立柱鋼管1柱頂的實測平面高程與鋼管設計傾斜度分別計算出各待測立柱鋼管1柱頂的平面中心坐標；在本實施例中，作為優選，所述幾何水準測量方法是利用橋墩下的支水準點，水準儀和鋼尺把標高分段引到施測部位，所述全站儀三角高程測量法為正、倒鏡測量。(2)在各鋼管節段單元放樣前，安裝人員提前在立柱鋼管1柱頂管口平面的軸心區域焊接水平定位板；在現場進行放樣控制時，根據已計算好的平面中心坐標通過數據換算按極坐標法進行施工放樣，前視扶鏡人員在立柱鋼管1柱頂的水平定位板上立鏡，通過測站觀測人員的定位指揮，依次在四根立柱鋼管1上測放出各待測點的準確中心位置；施工放樣完成后，儀器觀測人員重新返鏡觀測后視點，復核后視角度是否與放樣前配置的角度一致，復核無誤后方可提供定位調整數據，指導作業人員進行管口尺寸微量調校。一般情況下，各待測點能直接進行極坐標放樣，個別情況下因上下行走轉梯、操作平臺及施工設備等影響視線通視時，可通過調整棱鏡桿長度，或在局部范圍內采用偏距測量等輔助方法解決待測點的放樣問題。所述“雙軸線控制法”指控制待測點位的垂直度與傾斜度，其通過定向控制待測立柱鋼管的縱、橫向控制軸線3、4來實現，具體步驟如下(1)安裝前測量人員根據A型架鋼管管徑分中的原理提前在每片縱向A型架鋼管外壁上準確量測出鋼管樁的縱、橫向軸線點位置，通過定向彈墨線在鋼管外管壁上標定出縱、橫向控制軸線3、4。(2)鋼管節段單元在安裝過程中，現場安裝人員均以三聯A型架鋼管為一組采用拉軸線的方法對鋼管節段單元進行軸心控制與偏差調整；當鋼管節段單元管壁上標定的縱、橫向控制軸線3、4與縱、橫向軸線通線處于完全重合的狀態下，格構墩柱鋼管安裝單元的軸心滿足精確就位要求，同時也表明鋼管格構墩柱的垂直度與傾斜度滿足設計要求。各鋼管節段單元在高空定位安裝的實施階段，采用以上測量控制方法能滿足鋼管格構墩柱的安裝精度和施工需要，但實施過程中也發現了一些影響鋼管樁柱安裝精度的不利因素，主要有以下兩種1.環境因素影響環境因素的影響主要是指風載、太陽輻射位差造成結構不對稱變形。由于缺少日照溫差對鋼管格構墩安裝精度方面的具體影響參數，分別選擇在不同時段，不同日照溫差的條件下對已檢測合格的20#墩第五節段鋼管柱(墩高約60米)進行對比檢測檢測結果顯示，偏差值的大小與結構物的柔度系數和溫差成正比，在上午10點鐘以前日照強度相對較弱時對鋼管進行檢測其軸心偏差值等控制要素相對穩定，變化較小。而在上午10點鐘至下午16點鐘這期間的日照強度較強時進行檢測，受溫差的影響，其鋼管柱的軸心偏差值比較明顯。檢測數據見表一《鋼管格構墩柱在不同日照溫度條件下的軸心偏差值對比檢測表》。表一鋼管格構墩柱在不同日照溫度條件下的軸心偏差值對比檢測表
權利要求
1.一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于鋼管格構墩由四根立柱鋼管組成，沿墩高每7-17m設置一道橫聯桁架，立柱鋼管之間每Um設置一道連接腹管，鋼管格構墩施工是按已加工好的鋼管節段單元及橫聯桁架運至橋墩位現場進行安裝，所述鋼管節段單元由兩片縱向A型架鋼管與橫撐連接組成，安裝時鋼管節段單元的定位采用以“三維坐標控制法”為主，“雙軸線控制法”為輔的測量控制方法，所述“三維坐標控制法”步驟包括(1)測量控制時將測量控制指標分解到四根立柱鋼管上，首先測定出四根立柱鋼管安裝節段的樁頂高程，高程位置確定采用幾何水準測量法與全站儀三角高程測量法相結合進行雙控，計算出各立柱鋼管柱頂的實測高程，并與設計的鋼管節段單元管頂高程進行對比， 最后根據各立柱鋼管柱頂的實測平面高程與鋼管設計傾斜度分別計算出各待測立柱鋼管柱頂的平面中心坐標；(2)在各鋼管節段單元放樣前，安裝人員提前在立柱鋼管柱頂管口平面的軸心區域焊接水平定位板；在現場進行放樣控制時，根據已計算好的平面中心坐標通過數據換算按極坐標法進行施工放樣，前視扶鏡人員在立柱鋼管柱頂的水平定位板上立鏡，通過測站觀測人員的定位指揮，依次在四根立柱鋼管上測放出各待測點的準確中心位置；施工放樣完成后，儀器觀測人員重新返鏡觀測后視點，復核后視角度是否與放樣前配置的角度一致，復核無誤后方可提供定位調整數據，指導作業人員進行管口尺寸微量調校；所述“雙軸線控制法”指控制待測點位的垂直度與傾斜度，其通過定向控制待測立柱鋼管的縱、橫向控制軸線來實現，其步驟包括(1)安裝前測量人員根據A型架鋼管管徑分中的原理提前在每片縱向A型架鋼管外壁上準確量測出鋼管樁的縱、橫向軸線點位置，通過定向彈墨線在鋼管外管壁上標定出縱、橫向控制軸線；(2)鋼管節段單元在安裝過程中，現場安裝人員均以三聯A型架鋼管為一組采用拉軸線的方法對鋼管節段單元進行軸心控制與偏差調整；當鋼管節段單元管壁上標定的縱、橫向控制軸線與縱、橫向軸線通線處于完全重合的狀態下，格構墩柱鋼管安裝單元的軸心滿足精確就位要求。
2.根據權利要求1所述的鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于所述幾何水準測量方法是利用橋墩下的支水準點、水準儀和鋼尺把標高分段引到施測部位，所述全站儀三角高程測量法為正、倒鏡測量。
3.根據權利要求1或2所述的鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于測量時間選擇在日照強度弱的時刻，在進行測量控制時及時根據施測時的室外溫度和氣壓值， 校正儀器相關參數減弱環境因素引起的誤差；對鋼管格構墩柱進行軸心偏差調整控制時選擇在日照溫差較低的無風或微風時刻。
4.根據權利要求3所述的鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于對鋼管格構墩柱進行軸心放樣控制時，導線控制點根據格構墩柱的分布特點定向劃分相應的施測范圍，檢測過程中控制點防止跨區交叉使用。
5.根據權利要求4所述的鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于在對立柱鋼管進行空間定位與調整時，采用拉尺丈量法分別對鋼管格構墩柱的小跨與大跨的結構尺寸進行鋼尺量距檢測與控制。
6.根據權利要求5所述的鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，其特征在于每半年進行一次對施工控制網復測，在對控制網進行復測時，與相鄰標段的控制點進行聯測。
全文摘要
本發明公開了一種鋼管格構墩現場安裝測量控制方法，鋼管格構墩由四根立柱鋼管組成，沿墩高設置橫聯桁架，立柱鋼管之間設置連接腹管，鋼管格構墩按事先加工好的鋼管節段單元及橫聯桁架運至橋墩位現場進行安裝，所述鋼管節段單元由兩片縱向A型架鋼管與橫撐連接組成，安裝時鋼管節段單元定位采用以“三維坐標控制法”為主，“雙軸線控制法”為輔的測量控制方法。本發明有效消除了環境因素、人為操作及施工不當引起的墩身軸線偏差，具有高放樣精度和作業效率，滿足了格構墩柱與橫撐安裝施工的需要，測量人員和儀器不會受墜物傷害，具有實用性。
文檔編號E01D19/02GK102251476SQ201110097959
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者李文軍, 李治強, 武旭升, 羅國峰, 董鳳杰 申請人:中鐵二十三局集團第三工程有限公司