山区公路桥梁高墩柱施工垂直度控制

山区公路桥梁高墩柱施工垂直度控制
摘要：十三五规划将重大基础设施建设向中西部地区倾斜。

高速公路是山区交
通重要方式之一，但受山高谷深，高差大，地形、地质复杂等特点影响，致使高
速公路桥隧比较大，且桥梁多以高墩出现。

作为高墩重要评定指标之一的垂直度
的控制显得尤为重要，本文从影响墩柱垂直度的因素入手，结合几种常规墩柱垂
直度量测总结，为施工提供一定的实践参考。

关键词：桥梁；高墩；垂直度；测量
伴随我国经济发展，重大基础建设已由沿海发达地区转向中西部地区，而西
部属于多山地区，高速公路作为山区重要交通方式之一，在建设中占较大比例。

山区高速公路因所处地势地貌，具有山高谷深，高差大，地形、地质复杂等特点，桥隧比占的比例较高，部分地区高达70%以上。

较高的桥隧比下，桥梁多以高墩
形式出现，作为高墩重要指标之一的垂直度显得格外重要。

1、影响高墩垂直度主要因素
1.1初始几何缺陷与局部缺陷
对于高墩而言，初始缺陷和误差会随着施工偏差的不断积累和外部环境的而
增大。

这种缺陷必然对墩柱结构受力造成影响，相关分析表明局部缺陷会影响桥
墩稳定性和承载能力[1][2]。

实际施工中，存在模板自身的缺陷或者施工操作人员立模时造成的桥墩局部
偏差和缺陷的状况。

其主要体现在施工偏载和预埋对拉支撑筋的不同高度带来的
模板发生中线偏移和扭曲变形。

1.2风荷载
山区桥梁地形复杂,风速分布受局部地形的影响很大，特别是处于峡谷地段的
桥梁受风荷载作用更为明显。

随着公路桥梁桥墩高的不断增加，墩身迎风面的风速也不断增大，桥梁结构
将承受较大的静风和动风荷载，而墩身结构因高度的增加刚度相对变小，受水平
荷载的作用必然产生较大的水平位移，这加大施工中对墩柱垂直度的控制难度。

1.3温度效应
日照所引起的受光侧同背阴侧的温差，是影响垂直度测控精度的重要因素，[3-6]。

因温差造成的墩身中心偏移往往是不可忽视的，其偏移值的大小同结构物
的柔度系数和温差成正比，在温差较大的地区特别要予以足够的重视。

不仅如此，因墩柱截面尺寸决定这其柔性系数，所以不同截面的墩柱受温度影响也不尽相同，所以因温差效应带来的墩身轴线偏差也是不可忽视的。

1.4施工方案
高墩施工过程中施工平台的设置和工艺流程直接影响到施工偏载和施工误
差，因此对不同的施工方案要分情况分析。

滑模施工，墩柱垂直度主要受到提升系统和控制系统的影响，主要表现在千
斤顶的同步协调性。

同时，施工中混凝土浇筑的对称性和均匀性也是影响垂直度
的一个重要因素。

爬模施工，垂直度主要受到在安装中的控制，特别是模板对拉杆是否拉紧。

同时，泵管震动的影响也是需要考虑的因素之一。

翻模施工，翻模施工时上层模板支承在下层模板上，这要求桥墩断面一致性好，无局部突出物，并减少外伸预埋件。

对于高墩施工中混凝土泵送距离长的情况，翻模施工更易控制混凝土性能。

2、垂直度测量建议
墩柱竖直度的控制标准采用现行的《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
表1 墩、台身施工质量标准
2.1 铅锤线法
铅锤法是现场施工中垂直度控制最常见、最简单的一种。

通过钢丝、滑轮等
吊挂垂线，在模板每立好一层，在模板四面各吊线一次，再通过尺子，多次多段
测量不同点来确定垂直度。

建议墩柱（身）施工一定高度后采用重铅锤线法，即采用定做3～5kg铅锤，吊线采用2～5mm钢丝。

现场可以随时采用此法，但注意应在风力较小情况下采
用此法。

2.2 全站仪法
此法在模板立好后，通过墩身纵横轴线来检查模板实际纵横轴线是否与吻合，墩柱每隔6-8米高要用全站仪测量一次。

除了定期复测量控制点外，测量方法和使用的控点也对控制垂直度存在影响。

建议采用后方交会和固定点放站等方法进行测量时，务必用“长边控制短边”减少
误差，若“短边控制长边”则误差增大。

而且固定墩柱（身）必须固定控制点，减
少不同点间存在误差。

图1 全站仪测量示意图
2.3激光垂准仪法
激光铅垂仪是指借助仪器中安置的高灵敏度水准管或水银盘反射系统，将激
光束引至铅垂方向用于进行竖向准直的一种工程测量仪器。

垂准仪器一般精度为
为1/40000、1/50000、1/100000等几种，其可以发出两条垂直激光，一条向上、另一条向下。

因仪器的费用及此法易受环境影响，在雨后或大雾天气影响更明显，建议其
在无法使用常规方法的时候采用此法或待天气满足测量条件下观测。

同时在测量
的时候建议在工作平台上架设激光垂准仪，将控制点因到工作平台上，以此来简
化测量过程。

3、施工控制
高墩施工为复杂的高空作业，其垂直度控制必须从全局角度考虑，具体建议：（1）施工前的准备工作要到位，从测量控制点的布设到模板系统的准入。

控制点的布设要同桥梁轴线紧密联系，尽量在轴线上布设控制点。

模板的定
制要优先选择大面积模板，且各类参数指标符合要求。

在施工阶段模板必须支撑
稳固，确保水平状态。

（2）加强施工前技术交底和安全教育工作，减少因操作不规范带来的施工
偏载、模板损坏、控制点破坏等影响。

测量人员应由专业测量人员操作，不易频
繁更换测量人员。

进而减少施工中因人为因素带来的施工偏载和机械仪器操作的
影响。

（3）针对不同的施工方案要结合施工方案的自身特点，在主要控处加强管理。

上述三种施工方法均要注重底膜或下层模板的控制，其为上一层模板的“基础”，基础的准确性决定上一层是否会将累计误差增大。

（4）要保证模板拼装和临时支撑的稳固，建议采用钢管做临时支撑。

（5）在日照强烈的天气要间断地向墩身喷水，从而降低日温差带来轴线的
偏差。

同时，混凝土浇筑时避开高温期间，测量数据同样在温差较小的时间段进行收集采集。

（6）注重不同方法的结合使用，如：墩柱（身）首节（层）模板安装前及过程中，用水准仪进行抄平安装。

第二层及以上使用水平管进行抄平，安装完成后使用铅垂线进行垂直度校正。

最后使用全站仪法进行复核轴线，存在偏差使用千斤顶进行调整。

参考文献：
[1]何畅，向中富.具有初始缺陷的高桥墩非线性稳定分析[J]．重庆交通学院学报，2003，22(3)：14-17。

[2]王晓峰，秦荣，刘光焰.考虑初始缺陷的结构非线性屈曲承载力分析[J]．江苏建筑，2009，(2)：28-29。

[3]常吴罡．温度对高大薄壁桥墩垂直度的影响分析[J]．山西建筑，2007，33(29)：326—327。

[4]简方梁，吴定俊．高墩日照温差效应耦合场分析[J]．结构工程师，2009，25(1)：45—50。

[5]何义斌．混凝土空心高墩温度效应研究[J]．铁道学报与工程学报，2007，4(2)：63—66。

[6]王宗林，张巍，徐亮.温度及垂直度对薄壁高墩连续刚构桥稳定性影响的研究[J]．公路，2007，(6)：48-51。

[7]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.北京：人民交通出版社2011。

[8]宋嘉.超高墩垂直度控制技术与限值研究[D].重庆：重庆交通大学，2012。