节段预制箱梁悬挂拼装施工测量控制方法

李志++千海燕++彭文彬

摘要： 节段预制箱梁施工目前在国内应用越来越广泛，施工工艺日渐成熟，本文对短线匹配法节段预制箱梁悬挂拼装测量方法进行了介绍，重点说明了首节段箱梁定位测量方法。

Abstract： The construction of segmental precast box girder is widely used in China， and the construction technology is becoming more and more mature. This paper introduces the method of measuring the hanging and assembling of segmental precast box girder with short line matching method and focuses on the positioning method of the first section box beam.

关键词： 节段预制箱梁；悬挂拼装；测量

Key words： segmental precast box girder；hang assembly；measure

中图分类号：U445.46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0133-03

0 引言

节段预制拼装法（短线匹配法）一般分为节段预制和悬挂拼装两个阶段，该方法是指将混凝土预应力箱梁划分为若干个短节段，在进行空间坐标系转换后，依次在设置好的预制台座上固定的定型模板内浇筑完成。在箱梁架设安装时，利用架桥机将每跨节段全部悬挂，通过逐块进行节段箱梁胶拼、张拉体内预应力等工序，完成架设施工全过程，达到短线法快速施工的目的并通过测量精确控制确保成桥线形符合设计要求。

1 工程概况

桃花峪黄河大桥位于郑州和焦作市境内，是河南省规划的武陟至西峡高速跨越黄河的一座特大桥。该桥北侧大堤内引桥上部结构采用短线法预制拼装架设工艺施工，桥跨径布置由北往南依次为3×（6×50）+4×（50+4×51+50）m，双幅桥共7联42孔梁，单跨设13～14个节段，每联设6跨。桥梁总长为2116m，共分为1120个箱梁预制节段。主梁采用单箱单室截面，在箱梁底板水平设置，桥梁横坡采用箱梁斜置形成。箱梁为梁高3m的等高度梁。

按照设计的施工顺序，本桥以每一跨为架设单位，通过架桥机临时吊杆将全跨节段全部悬挂，精确定位首节段后，逐块进行胶拼，施工过程中全程对节段箱梁顶面监测点进行观测，及时纠偏，直至整跨胶拼完成，并张拉箱梁体内预应力，落梁于临时支座上，完成第一次体系转换。待完成一联简支箱梁拼装后，浇筑墩顶湿接缝，张拉其余预应力和体外束，拆除临时支座，将主梁支撑在永久支座上，从而实现第二次体系转换，完成施工。

短线法节段预制拼装施工在河南省尚属首次应用，无同类项目施工经验可借鉴的同时也让此项目备受关注，施工质量控制要求更高。

2 节段拼装测量概述

在进行箱梁节段拼装时，需要依据监控指令对每节段监测点的三维坐标进行监测和调整，将每13或者14个节段拼装成一孔箱梁，达到符合监控指令的拼装线形，监控指令架设坐标的计算依据是节段箱梁预制坐标竣工值，经过整体修正，确保两端墩顶节段的轴线和高程的精确，将整跨箱梁节段长度累积误差集中到最后一个节段到湿接缝解决。

本文以右幅第二跨为例，在第二十一联边跨116#～115#墩之间进行预制节段安装，共有14个节段箱梁。节段长度1.82m，2.5m，3.0m，3.5m，4.0m至4.5m不等。箱梁的节段编号及安装顺序为B7～B11、B5-2、B6-2、B5-0、B6-1、B5-1、B4、B2、B1，最后吊装B3。整跨箱梁节段吊装完成如图1所示。

箱梁节段拼装阶段质量控制的关键是线形控制问题，它直接决定了成桥的线形是否与设计相符，而线形控制主要依靠现场精确测量监测来实现。

3 箱梁节段拼装测量控制

为保证桥梁的整体性和连续性，拼装前应对墩顶高程、墩顶纵横轴线进行贯通测量，其合格后的成果亦可作为墩顶首节段箱梁梁端线、临时支座放样的依据。

3.1 箱梁首节段拼装测量

箱梁起始块（首节段）作为整孔拼装的基准节段，其定位精度直接影响到后续节段的拼装精度，在施工中我们按照里程、轴线、高程偏位不得大于5mm且相邻点位间误差方向保持一致的原则进行测量控制。本跨箱梁中B7节段为首节段，由于梁段在预制过程已在梁面固定位置埋设了六个控制点，并提供了六个控制点的理论拼装坐标，故只要通过测量调整使六个控制点准确就位，即整个节段可精确定位。节段箱梁顶面监测点布置如图2所示。

3.1.1 监测点独立坐標转换

箱梁节段拼装测量定位及线形控制的主要依据是监控指令，监控指令提供部分监测点坐标如表1所示。

因监控指令提供的坐标是施工大地坐标，首节段观测调整过程中仅仅依靠实测X、Y坐标差值无法直观判断出里程和轴线的偏位情况，调整时间过长且数据繁琐易出差错。在实际测量中我们采取独立坐标法来进行首节段定位，以该跨为例，首节段位于116#墩墩顶，将监控指令大地坐标转换为以116#墩墩中心为坐标原点，116#墩和115#墩墩中心连线方向为X轴增加方向的独立坐标，转换后独立坐标如表2所示。

3.1.2 箱梁首节段偏位调整

坐标转换完成后，利用徕卡全站仪参考线放样程序，建立以116#和115#右幅墩中心为基准点的基线，通过仪器实测监测点独立坐标来对比，若B7节段X坐标差值为正，代表箱梁里程偏向115#墩侧，需要向116#墩方向调整里程；若B7节段Y坐标差值为正，代表箱梁轴线偏向前进方向右侧，需要向前进方向左侧调整。独立坐标可非常直观的判断出节段箱梁如何在里程、轴线方向进行调整。并且转换后的独立坐标数值也较小，计算差值更简单，实际测量过程中不易出错。

3.1.3 箱梁首节段辅助定位方法

对于本文为例的116#～115#墩跨箱梁架设来说，首节段定位亦可用以下方法辅助快速定位，首先，如图2所示，依据监控指令该跨箱梁B7节段FR、FL两点理论大地坐标，对应已架设完成117#～116#墩跨箱梁B7节段FL、FR两点实测竣工大地坐标可计算出2个距离值，在箱梁悬挂就位后，全站仪实施精确调整首节段之前，可利用钢卷尺量取墩顶两个节段对应点位的距离进行里程粗定位，实践表明，粗定位的精度可达3mm内，大大加快了定位效率。

在进行首节段平面位置精确定位时，采用水准仪同步对节段顶面监测点高程进行测量，并同时调整至设计要求精度。

3.2 箱梁其他节段拼装测量

本文所述单跨箱梁共分為14个节段，故后续节段拼装测量主要讲述B8节段测量，其余节段拼装测量与B8节段相同。

3.2.1 箱梁后续节段拼装误差调整思路

将首节段箱梁精确定位并临时固定后，及时采集首节段监测点竣工数据，监控方依据竣工数据分析预判下一节段箱梁线形发展趋势，在节段线形误差超出允许偏差时，依据监控指令，通过在相邻节段拼接面增加不同厚度的环氧树脂垫片、调整拼接面上垫片铺垫的位置，使梁段向有利方向偏移，从而达到调整的目的。如节段箱梁前端高程偏高，出现抬头趋势，则在该节段待拼接面箱梁顶板处粘贴环氧树脂垫片，将箱梁顶板拼接缝隙变大，对箱梁线形发展趋势进行调整。垫片的设置既可调整高程，也可调整轴线，可消除因预制、拼装时误差造成的整孔线形偏差，用于调整的环氧垫片厚度2至5mm为宜。

3.2.2 箱梁后续节段拼装测量

在B8节段与B7节段胶拼前，梁体应进行试拼，试拼时需观测B8节段顶面监测点三维坐标，检查是否有较大线形偏差出现，否则应及时查明原因方可进入下道工序。试拼合格、对B8节段与B7节段胶拼后，张拉两节段间临时锚固预应力，预应力张拉后及时对本次安装的节段和前个节段的箱梁顶面监控点进行三维坐标数据采集，用以观察梁体在安装及临时预应力张拉的过程中所发生的变化，以便及时对后续节段的拼装作出相应的调整，保证全桥线形符合设计要求。

在整跨节段箱梁全面胶拼完成后，张拉箱梁体内预应力，预应力张拉后及时对梁面监测点进行观测，因监控指令所提供监测点三维坐标的工况为节段全部拼装完毕、尚未张拉预应力束时的状态。故重点要保证墩顶处两个梁端节段的轴线偏位和顶面高程，对于张拉后跨中梁体起拱高程可适当关注。

3.2.3 箱梁体系转换测量

整跨节段箱梁预应力张拉完毕后，需要将简支梁完全落于墩顶临时支座上，完成第一次体系转换。落梁过程中需要对首尾两个梁端节段进行实时监测，防止因临时支座砂桶压缩变形不一致引起箱梁倾斜、轴线偏位等情况，而节段拼装架桥机具备整机顶升、横移、下落功能，落梁过程中可实现墩顶节段标高、轴线等的精确控制，有助于线形控制符合监控指令和设计要求。在箱梁落梁结束后，拆除悬挂箱梁吊杆，并及时对整跨节段箱梁监测点进行测量。

4 节段箱梁拼装监控测量

节段箱梁拼装施工过程中监控测量的实施贯穿节段拼装施工全过程，从首节段定位后开始，至整跨节段箱梁完成，需要对节段顶面监测点数据进行监测，记录测量数据以供分析，要进行监测的状态分别为：

①各节段拼装完成后对本次拼装节段和前2次拼装节段监控点进行测量；

②整跨节段箱梁拼装完成后；

③整跨节段箱梁体内预应力张拉完成后；

④架桥机设备卸载后（落梁后）；

⑤整联箱梁体外索预应力张拉完成后；

⑥整联湿接缝完成施工，体系转换完成后。

在节段箱梁悬挂拼装过程中，影响成桥线形的因素主要有：节段箱梁断面尺寸误差、节段箱梁自重偏差、张拉预应力的实际效果、拼接缝处理、安装误差、施工荷载影响等，而监控测量的目的就是在拼装过程中及时对节段观测数据进行分析和预判线形发展趋势，针对超出允许范围的误差提出纠偏调整和补救措施，不断重复这一过程直至完成全跨节段悬拼工作，确保成桥线形符合设计要求。

5 结语

节段预制拼装法具有施工生产流水化、标准化、工厂化等特点，其施工周期短、对环境交通影响小、施工质量可控，是未来桥梁施工发展的方向。线形控制是节段预制拼装法的关键技术，随着线形控制技术在不断的实践中日趋完善，短线法施工在我国桥梁建设中的应用将越来越广泛。

参考文献：

[1]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]桃花峪黄河大桥土建五标节段预制箱梁架设施工方案[Z].

[3]李波，李周沛.节段预制拼装桥梁耐久性设计要点研究[J].华东公路，2016（06）.