張世飛
(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司,重慶 401123)
目前,國內(nèi)擁有輕軌的城市(重慶、大連、上海等)普遍采用跨坐式簡支梁;其精調(diào)測量放樣的控制重點(diǎn)為支座定位,支座與梁體是分開的,安裝及調(diào)整較為簡單,只要支座定位準(zhǔn)確,梁體安裝精度就能得到保證。李小果對(duì)跨坐式單軌交通軌道梁架設(shè)調(diào)整測量[12]和跨坐式單軌交通軌道梁的生產(chǎn)和驗(yàn)收測量[13]進(jìn)行了研究;蘇明輝對(duì)PC軌道梁架設(shè)技術(shù)[14]及跨坐式單軌PC軌道梁架設(shè)方案及應(yīng)用[15]進(jìn)行了分析。這些文獻(xiàn)均針對(duì)的是跨坐式簡支PC梁的研究。蕪湖軌道交通二號(hào)線是國內(nèi)外首次采用跨坐式連續(xù)剛構(gòu)PC梁的軌道交通項(xiàng)目,其將多榀PC梁剛性連接為一個(gè)整體,梁體的安裝精度和平順性要求遠(yuǎn)大于跨坐式簡支PC梁,對(duì)施工測量提出了更高的要求。
結(jié)合蕪湖軌道交通二號(hào)線連續(xù)剛構(gòu)PC梁的測量放樣實(shí)踐,形成了一套自由設(shè)站控制網(wǎng)布設(shè)、自由設(shè)站放樣測量及軌道梁精調(diào)測量工裝的技術(shù)體系。
蕪湖軌道交通二號(hào)線工程全長15.787 km,架梁施工線路正線長10.9 km。工程包括7個(gè)車站、7個(gè)區(qū)間和1個(gè)基地;線路沿城市主干道中央分隔帶布置,區(qū)間墩高為8.9~23.8 m,其中跨線部分及附近個(gè)別墩高為16~23.8 m,車站墩高有13.15 m和13.40 m兩種。車輛基地為PHC管樁基礎(chǔ)加承臺(tái)結(jié)構(gòu),梁底與地面距離約1.635 m。區(qū)間和車站全部為高架橋梁。軌道梁結(jié)構(gòu)體系以連續(xù)剛構(gòu)體系和簡支體系為主,梁高2.3 m,梁寬僅為0.68 m。
自由設(shè)站控制網(wǎng)是基于智能型全站儀的自由設(shè)站邊角交會(huì)三維控制網(wǎng),通過在每個(gè)自由設(shè)站點(diǎn)對(duì)相鄰的前后各4個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行方向和距離觀測,且保證每個(gè)控制點(diǎn)均有3個(gè)通視的設(shè)站點(diǎn),利用相鄰測站和相隔測站間形成的邊角關(guān)系,將所有的控制點(diǎn)相互連接,構(gòu)成橫向和縱向閉合環(huán)(如圖1)。將所有的閉合環(huán)代入高級(jí)控制網(wǎng),經(jīng)過專業(yè)軟件嚴(yán)密平差計(jì)算,即可獲得每個(gè)控制點(diǎn)的精確平面坐標(biāo)。
圖1 自由設(shè)站控制網(wǎng)相鄰測站間橫向縱向閉合環(huán)
根據(jù)項(xiàng)目場地情況,在橋墩全部完工的里程段,選擇在橋墩同側(cè)布點(diǎn),如圖2所示。
圖2 橋墩同側(cè)布點(diǎn)法示意
按照規(guī)范要求,縱向60 m、橫向10~20 m布設(shè)1對(duì)控制點(diǎn),常規(guī)橋墩的墩間距為30 m左右,即隔墩埋設(shè)1對(duì)控制點(diǎn)即可滿足規(guī)范要求。
橋墩上的布點(diǎn)方法:在橋墩地面以上1 m處打孔,安裝預(yù)埋件,并用植筋膠固定,插入連接桿和棱鏡頭,即完成了1個(gè)控制點(diǎn)的埋設(shè),如圖3。
地面上的布點(diǎn)方法:首先利用取芯機(jī)在地面上鉆φ100的孔,埋設(shè)φ80的PVC管,管露出地面50 cm,用C25沙漿填充固定,PVC管中灌滿C25沙漿并埋設(shè)預(yù)埋件于管中央(預(yù)埋件盡量水平),待沙漿凝固后插入連接桿和棱鏡頭,即完成1個(gè)地面控制點(diǎn)的布設(shè);具體方法如圖4。
圖3 橋墩埋點(diǎn)
圖4 地面埋點(diǎn)
在橋墩尚未完工的里程段,選擇在橋墩兩側(cè)布設(shè)控制點(diǎn)(如圖5所示),可以有效避開橋墩施工對(duì)控制點(diǎn)的擾動(dòng)和遮擋;另外,未完工的橋墩有不同程度的沉降,控制點(diǎn)布設(shè)到墩上,會(huì)因橋墩沉降影響整個(gè)控制網(wǎng)的精度。此方法要求自由設(shè)站點(diǎn)必須架設(shè)在兩個(gè)橋墩中間處,才能保證觀測到前后各4個(gè)控制點(diǎn)??刂泣c(diǎn)的埋設(shè)方法與同側(cè)埋點(diǎn)方法相同。
圖5 橋墩兩側(cè)布點(diǎn)法示意
平面控制網(wǎng)平差后的精度及技術(shù)要求如表1。
表1 自由設(shè)站平面網(wǎng)測量技術(shù)要求
儀器配置情況如表2。
表2 儀器設(shè)備配置情況
(1)平面網(wǎng)觀測方法
自由設(shè)站控制網(wǎng)采用邊角交會(huì)法施測,附合到精密導(dǎo)線控制點(diǎn)上,每300~600 m聯(lián)測一個(gè)精密導(dǎo)線控制點(diǎn),自由設(shè)站至精密導(dǎo)線控制點(diǎn)的觀測邊長應(yīng)小于300 m。自由設(shè)站間距一般為120 m,測站內(nèi)觀測8個(gè)自由設(shè)站控制點(diǎn),最遠(yuǎn)觀測距離不應(yīng)大于180 m,每個(gè)控制點(diǎn)至少應(yīng)保證有3個(gè)自由設(shè)站對(duì)其進(jìn)行方向和距離觀測。布網(wǎng)及聯(lián)測形式如圖6所示。
圖6 自由設(shè)站控制網(wǎng)布網(wǎng)及聯(lián)測形式
采用全圓方向觀測法進(jìn)行觀測,觀測時(shí)必須滿足表3要求。
表3 自由設(shè)站平面網(wǎng)角度觀測技術(shù)要求
(2)高程網(wǎng)觀測方法
自由設(shè)站控制網(wǎng)高程網(wǎng)的測量方法如圖7所示,沿空心箭頭方向測量兩對(duì)自由設(shè)站點(diǎn),每個(gè)自由設(shè)站點(diǎn)都有兩個(gè)測站對(duì)其進(jìn)行觀測,每相鄰兩對(duì)自由設(shè)站點(diǎn)均構(gòu)成獨(dú)立的閉合環(huán)。
圖7 自由設(shè)站高程網(wǎng)布網(wǎng)形式
高程控制網(wǎng)的測量方法、精度指標(biāo)、使用儀器均按《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(GB/T12897—2006)中二等水準(zhǔn)網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,技術(shù)要求如表4。
表4 自由設(shè)站高程網(wǎng)觀測技術(shù)要求
注:L為往返測段、附合或環(huán)線的路線長度(km)。
自由設(shè)站控制網(wǎng)平差采用“中鐵四院工程測量數(shù)據(jù)平差軟件”進(jìn)行外業(yè)觀測數(shù)據(jù)精度檢核與網(wǎng)平差計(jì)算的精度評(píng)定,精度必須滿足表1及表4的精度要求。
(3)高程放樣方法
高程放樣采用不量儀器高和棱鏡高、多點(diǎn)后視的三角高程測量方法,如圖8。
圖8 三角高程上橋
圖8中,B為橋下已經(jīng)聯(lián)測了二等水準(zhǔn)的自由設(shè)站點(diǎn)棱鏡,P為橋面水準(zhǔn)點(diǎn)(即放樣點(diǎn)),先觀測儀器中心至自由設(shè)站點(diǎn)棱鏡中心之間的高差Δh1,再觀測儀器中心至前視棱鏡中心之間的高差Δh2,此時(shí),自由設(shè)站點(diǎn)高程已經(jīng)換算到棱鏡中心,即后視棱鏡高為0,前視棱鏡高度為υ,可求得B點(diǎn)至P點(diǎn)間的高差ΔHBP,即
ΔHBP=Δh2-υ-Δh1
(1)
三角高程觀測技術(shù)要求如表5。
表5 三角高程測量技術(shù)要求
(1) 型鋼支座及預(yù)埋鋼筋的檢查驗(yàn)收
在完成自由設(shè)站建網(wǎng)后,首先對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確測量放樣,重點(diǎn)是對(duì)蓋梁上的型鋼臨時(shí)支撐進(jìn)行驗(yàn)收,對(duì)平面或高程不合限的臨時(shí)支撐進(jìn)行打磨或墊鋼板等處理,對(duì)支撐周圍預(yù)留的不規(guī)范鋼筋進(jìn)行調(diào)直或拉伸處理(如圖9)。
圖9 型鋼臨時(shí)支撐及預(yù)埋鋼筋
(2)軌道PC梁體驗(yàn)收
首先,實(shí)測軌道梁體兩端高度,并根據(jù)臨時(shí)支撐高度和梁體的實(shí)際高度來確定調(diào)高墊塊的高度,使得梁頂高程得到有效控制;其次,對(duì)PC梁長度進(jìn)行實(shí)測,比較梁體的實(shí)際長度和設(shè)計(jì)長度,在PC梁安裝時(shí)對(duì)梁端頭縱向里程進(jìn)行調(diào)整;還要根據(jù)軌道梁臨時(shí)支撐的平面偏位情況確定梁端的實(shí)際中心,并用墨線標(biāo)定,安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際中心進(jìn)行定位。
(3)PC梁中線放樣
根據(jù)支座和PC梁體的驗(yàn)收數(shù)據(jù),在蓋梁上放樣出梁體中線并用墨線標(biāo)定(如圖10),為梁體吊裝提供定位參考,待梁體初步定位和臨時(shí)固定后再進(jìn)行下一步的精調(diào)工作。
圖10 蓋梁上的梁中線
軌道PC梁不是單一的梁,它是一個(gè)梁軌結(jié)合體(既是梁又是軌道),且軌道梁的精調(diào)是最后一道工序,精調(diào)的精度將直接影響列車運(yùn)行安全和乘客的乘坐舒適度。根據(jù)《蕪湖跨座式單軌交通1號(hào)線、2號(hào)線一期工程施工及驗(yàn)收細(xì)則》的要求,軌道梁的安裝及驗(yàn)收精度如表6。
表6 軌道梁安裝完畢后公差
調(diào)梁工裝示意如圖11。
圖11 軌道梁精調(diào)工裝
調(diào)節(jié)螺栓1、2:將工裝設(shè)備固定在梁上,使圓形立柱與梁體側(cè)面緊貼。
橫梁與立柱:保持橫梁與立柱的垂直。
縱向水準(zhǔn)管:其作用是保證棱鏡1和棱鏡2在一個(gè)里程上。
棱鏡1、2、3及桿件:其作用是配合全站儀精確測量出軌道梁的平面及高程位置。其中,棱鏡3的桿件為可以伸縮擰緊的螺桿。
(1)精調(diào)
精調(diào)流程如圖12。
圖12 軌道梁精調(diào)流程
(2)儀器自由設(shè)站
儀器前后各后視一組自由設(shè)站點(diǎn),共后視4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行自由設(shè)站,4個(gè)點(diǎn)的后視邊長均在50 m以上,后視豎直角小于10°,并輸入溫度、氣壓、濕度等氣象改正參數(shù),設(shè)站后標(biāo)準(zhǔn)差小于1 mm為設(shè)站合格。同時(shí)復(fù)測上一榀軌道梁端頭,將本次測量數(shù)據(jù)和上次測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,誤差在1 mm以內(nèi)時(shí),認(rèn)為本次設(shè)站無誤,可繼續(xù)測量。
(3)測量梁體垂直度和平面位置
由測量棱鏡1、棱鏡2的坐標(biāo)計(jì)算出其里程與偏距,通過兩個(gè)棱鏡的偏距計(jì)算出梁體垂直度,梁體側(cè)面垂直度小于5 mm為合格。通過兩個(gè)棱鏡的偏距加上梁體的參數(shù)確定梁體中線的平面位置,中線偏差在0~2 mm為合格(如圖13)。
圖13 軌道梁精調(diào)工裝精調(diào)參數(shù)
(4)梁體高程測量
測量棱鏡3的高程及平面坐標(biāo),計(jì)算出其里程、偏距和梁頂設(shè)計(jì)高程,通過與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的對(duì)比得出梁的高程調(diào)整值;通過里程和偏距還可以計(jì)算出梁頂平面位置,進(jìn)而對(duì)1、2號(hào)棱鏡測量出的平面位置進(jìn)行復(fù)核,相互驗(yàn)證。每個(gè)斷面檢查3個(gè)點(diǎn),與上榀梁端頭較差小于1.5 mm為合格。
(5)貫通復(fù)核檢查
通過精調(diào),軌道梁兩端的平面和高程位置均滿足規(guī)范要求。使用拉桿將梁體固定,最后再貫通測量相鄰每榀軌道梁的平面和高程位置,2 h后再進(jìn)行二次微調(diào),直到滿足規(guī)范后方可澆筑混凝土。
(1)硬件合格:同一套測量標(biāo)志在同一點(diǎn)重復(fù)安裝,或者兩套測量標(biāo)志在同一點(diǎn)安裝的空間位置偏差小于±0.5 mm,分解到X、Y方向的重復(fù)安裝偏差不大于±0.4 mm、Z方向的重復(fù)安裝偏差不大于±0.2 mm;
(2)抗干擾能力強(qiáng):自由設(shè)站屬于多點(diǎn)后視,抵消了單個(gè)棱鏡或單個(gè)連接件由于制作工藝或安裝不規(guī)范引起的誤差;測站前后各120 m的多個(gè)棱鏡可以抵消局部小氣候、地面熱浪、設(shè)備振動(dòng)等引起的誤差;自由設(shè)站可靈活有效地避開危險(xiǎn)源和干擾源,從而大大提高建站精度。
(3)放樣更加安全快捷:由于使用了軌道梁精調(diào)工裝,可有效避開梁體和機(jī)械設(shè)備的遮擋,大大提高軌道梁的精調(diào)效率;一次測量就能得到梁體的垂直度、高程、中線偏移等數(shù)據(jù),減輕了測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;測量人員也不用在2.3 m高、0.68 m寬的梁體上來回測量,保證了測量人員的安全。
自由設(shè)站測量與常規(guī)測量建站精度對(duì)比如表7。
表7 自由設(shè)站測量與常規(guī)測量建站精度對(duì)比
由表7可以看出,自由設(shè)站測量建站質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)均高于常規(guī)測量,尤其是方位角標(biāo)準(zhǔn)差減小了28.6″,以放樣距離100 m為例,放樣坐標(biāo)誤差就會(huì)減小0.013 9 m。綜合考慮自由設(shè)站的建站質(zhì)量、放樣方便性及復(fù)核條件等因素,自由設(shè)站均高于常規(guī)設(shè)站,能更好地提高建站質(zhì)量,從而提高梁體的安裝精度,保證線路的平順性。
自由設(shè)站放樣測量定位精度能夠滿足軌道交通PC梁精調(diào)施工要求,且效率高、安全性高,具有控制點(diǎn)密度大、儀器架設(shè)位置靈活多變、后視選擇性多等特點(diǎn),適合在城市道路、隧道及地下工程中使用;且其建站精度高,網(wǎng)形合理,能充分保證線路的平順性,從而提高行車舒適度,也適用于測量精度要求較高的橋梁架設(shè)和軌道精調(diào)安裝等工程。