梁海朋，崔成男，周成龍，劉曉東

（中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100088）

1 工程概況

我國高速公路網(wǎng)正在向山區(qū)蔓延，山區(qū)高速公路地形條件復(fù)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(guān)鍵點(diǎn)，如何實現(xiàn)對高墩進(jìn)行高效、精確的測量控制是保證高墩質(zhì)量及縮短整個工程工期的關(guān)鍵[1-2]。

渝湘高速公路復(fù)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(qū)東泉鎮(zhèn)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(xù)剛構(gòu)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(tǒng)的組成

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

圖1 自動化測量控制系統(tǒng)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(shè)并設(shè)站

將全站儀架設(shè)于已知控制點(diǎn)上，對中整平后，設(shè)站方式選擇“多個后視點(diǎn)”模式，其原理是測量一個或多個目標(biāo)點(diǎn)定向，后視點(diǎn)不少于3 個，設(shè)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(shè)站后自動計算設(shè)站殘差，查看設(shè)站精度是否滿足要求，不滿足重新設(shè)站[3-5]。

圖3 設(shè)站方式選擇示意圖

3.3 藍(lán)牙連接全站儀

用智能手機(jī)打開測量軟件App，點(diǎn)擊右上角藍(lán)牙圖標(biāo)，自動搜索全站儀藍(lán)牙，全站儀藍(lán)牙要處于打開模式，選擇對應(yīng)藍(lán)牙名稱點(diǎn)擊連接，連接成功后點(diǎn)擊測試，如全站儀可自動進(jìn)行測量即可進(jìn)行下一步測量作業(yè)。如圖4 所示。

圖4 連接全站儀示意圖

3.4 測量數(shù)據(jù)輸入及選擇

在圖紙中找出待放樣高墩對應(yīng)里程及尺寸數(shù)據(jù)，根據(jù)圖紙設(shè)計在軟件中選擇“斜交斜做”或“斜交正做”模式，將相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入軟件中，點(diǎn)擊“計算”，則可自動計算出待測點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)待測的選擇相應(yīng)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“小旗”標(biāo)志即可。如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)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(jié)段4.5 m，共計43 個節(jié)段。每個節(jié)段模板合完后均需對平面位置及豎直度進(jìn)行校正，首先將8 個棱鏡組分別置于模板頂?shù)? 個直圓點(diǎn)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(diǎn)擊軟件數(shù)據(jù)中“左前、右前、右后、左后”對應(yīng)數(shù)據(jù)的小旗標(biāo)志，點(diǎn)擊后帶馬達(dá)的全站儀自動捕捉棱鏡，并自動計算出相應(yīng)實測數(shù)據(jù)偏差，調(diào)整縱橋向只看“大小里程偏差”即可，通過對講機(jī)告知作業(yè)工人進(jìn)行調(diào)整至指定位置?？v橋向調(diào)整合格后，繼續(xù)測量橫橋向，同時觀測“棱鏡1、棱鏡8、棱鏡4、棱鏡5”，對應(yīng)數(shù)據(jù)“左前、左后、右前、右后”，數(shù)據(jù)偏差只看“向左幅、向右幅”即可。高程可同步測出，同時進(jìn)行調(diào)整。待模板全部調(diào)整合格后，進(jìn)行對8 個棱鏡數(shù)據(jù)復(fù)測，自動測量數(shù)據(jù)點(diǎn)擊“記錄按鈕”自動保存至手機(jī)，可直接輸出生產(chǎn)文件通過微信或QQ 發(fā)送至內(nèi)業(yè)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(tǒng)的垂準(zhǔn)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(biāo)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(qū)別有以下幾點(diǎn)。

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(cè)面坡比為60∶1，在模板頂升過程中可用水平尺調(diào)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(yīng)的數(shù)據(jù)，如測縱橋向豎直度，可選擇“左前、右前”或“左后、右后”的數(shù)據(jù)，觀測“棱鏡2、棱鏡3 或棱鏡6、棱鏡7”的數(shù)據(jù)。橫橋向選擇“左前、左后”或“右前、右后”的數(shù)據(jù)，觀測棱鏡“棱鏡1、棱鏡8 或棱鏡4、棱鏡5”。選擇對應(yīng)數(shù)據(jù)界面里的小旗標(biāo)志，自動觀測出的縱橫橋向偏差即為絕對數(shù)值度偏差。相應(yīng)豎直度測量數(shù)據(jù)可記錄至手機(jī)，測量完畢后輸出文件，發(fā)送至內(nèi)業(yè)人員處理存檔。

5 高程自動化測量控制工藝

全站儀設(shè)站時，測站點(diǎn)及后視點(diǎn)高程已知，“高程可被傳遞”，可與平面位置自動化測量設(shè)站同步采用“多個后視點(diǎn)”法進(jìn)行設(shè)站。進(jìn)行高程測量控制時，如圖5 所示，在“設(shè)計坐標(biāo)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(shù)值即為高程偏差，可根據(jù)偏差要求作業(yè)工人進(jìn)行模板調(diào)整，合格后進(jìn)行復(fù)測，相應(yīng)數(shù)據(jù)保存至手機(jī)，輸出文件發(fā)送至內(nèi)業(yè)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(cè)陽面和另一側(cè)背面之間形成溫差，出現(xiàn)不均勻膨脹，陽面就向陰面一側(cè)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(jìn)行避免或通過給立柱混凝土周邊加水及養(yǎng)護(hù)，安裝噴水設(shè)施，使混凝土立柱保持濕潤狀態(tài)，減少或消除日照對混凝土產(chǎn)生的溫度升高或溫差形成的不均勻膨脹。

2）測量時避免風(fēng)對測量精度的影響，應(yīng)在無風(fēng)或弱風(fēng)時進(jìn)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(jìn)行調(diào)整或施工碰撞。

7 結(jié)論

1）自動化測量控制技術(shù)的運(yùn)用，所有測量數(shù)據(jù)自動計算，自動通過藍(lán)牙傳輸至儀器，自動記錄，可避免人為向儀器輸入坐標(biāo)時出現(xiàn)的錯誤或數(shù)據(jù)記錄時出現(xiàn)的記錄錯誤，同時避免坐標(biāo)計算時出現(xiàn)的計算錯誤。

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

3）豎直度自動化測量技術(shù)解決了變截面高墩利用傳統(tǒng)垂準(zhǔn)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(shù)的運(yùn)用，數(shù)據(jù)自動計算自動傳輸，儀器自動尋找棱鏡進(jìn)行測量，避免了人為瞄準(zhǔn)棱鏡產(chǎn)生的照準(zhǔn)誤差，提高了測量精度，保證了施工質(zhì)量。

5）測量過程只需人為選擇數(shù)據(jù)，其他過程自動測量、自動計算，節(jié)約了大量測量時間，同時又能綜合指揮作業(yè)工人進(jìn)行操作，方便快捷，大幅度提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量。

6）減少了測量人員數(shù)量及垂準(zhǔn)儀等測量設(shè)備數(shù)量，節(jié)約了施工成本。