宋書昌

摘要 為提升橋梁的無(wú)接觸檢測(cè)精準(zhǔn)度，降低檢測(cè)誤差，對(duì)公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)研究。進(jìn)行橋墩垂直度目標(biāo)監(jiān)測(cè)，確定高墩橋梁立柱圓心檢測(cè)坐標(biāo)，估算垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度，采用吊線錘法實(shí)現(xiàn)公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)。實(shí)例分析結(jié)果表明：通過(guò)1號(hào)橋與2號(hào)橋的測(cè)試，得出的檢測(cè)差異值較為均等，均保持在0.3以下，表明檢測(cè)的效果相對(duì)較好，具有可靠性、一致性和實(shí)際的應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞 公路橋墩;垂直無(wú)接觸結(jié)構(gòu);橋梁建設(shè);高速公路

中圖分類號(hào) U443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）03-0138-03

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)高速公路建設(shè)趨于成熟，相關(guān)工程的修建與施工不再受到較多的限制。原本在特殊位置無(wú)法進(jìn)行建設(shè)的工程現(xiàn)如今也已成常態(tài)，出現(xiàn)了深埋、吊橋以及高架等公路工程[1]。為推動(dòng)部分地區(qū)的發(fā)展，迎合新形勢(shì)下運(yùn)輸?shù)男枨螅_展公路高墩橋的建設(shè)，橫跨距離較長(zhǎng)[2]。橋梁墩柱的垂直度是檢驗(yàn)橋梁施工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，研究高墩橋梁垂直度的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法對(duì)保障橋梁工程測(cè)量工作的順利進(jìn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

公路工程的快速發(fā)展下，橋梁中的高墩柱應(yīng)用廣泛，高墩橋梁的施工階段，對(duì)于橋體承壓斷面的設(shè)計(jì)需要十分注意，橋梁垂直度的把控影響到橋梁的受力情況，需要對(duì)橋梁墩柱的垂直度進(jìn)行檢測(cè)。傳統(tǒng)的橋梁墩柱垂直度檢測(cè)方法主要是通過(guò)坐標(biāo)法、垂線法、孤長(zhǎng)公式法、全站儀+直尺法等實(shí)現(xiàn)的，但這些常規(guī)方法僅能實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)部位的偏移特征檢測(cè)，難以展示橋梁整體中心軸線的空間線性，對(duì)于當(dāng)前高墩柱的垂直度測(cè)量已不再適用。

為避免對(duì)橋體造成損害，采用無(wú)接觸的形式確保最終檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定與可靠。對(duì)公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)進(jìn)行分析與研究，在較為真實(shí)的環(huán)境之下，獲取公路高墩橋梁的施工情況，結(jié)合所設(shè)計(jì)的檢測(cè)模式，采用無(wú)接觸的方式，通過(guò)垂直度的計(jì)算來(lái)獲取最終的檢測(cè)結(jié)果，提升整體檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與可靠性，進(jìn)而擴(kuò)大檢測(cè)的實(shí)際范圍，確保施工順利完成。通過(guò)公路高墩橋梁無(wú)接觸檢測(cè)方法的應(yīng)用，對(duì)于垂直度的檢測(cè)工期能夠大大縮減，測(cè)量人員的投入量也大大減少，大幅度降低了測(cè)量成本，且對(duì)于橋梁高墩柱的傾斜屬性等數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)清晰、詳細(xì)地展示。

1 公路高墩橋梁垂直度檢測(cè)的難點(diǎn)

在研究公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)方法之前，需要明確公路高墩橋梁垂直度檢測(cè)的重難點(diǎn)，以便于在檢測(cè)方法設(shè)計(jì)中重點(diǎn)解決這些問題，實(shí)現(xiàn)高精度垂直度無(wú)接觸檢測(cè)。無(wú)接觸垂直度檢測(cè)的主要難點(diǎn)主要從兩個(gè)方面分析，一方面是選取控制點(diǎn)。橋梁高墩檢測(cè)時(shí)需要重視控制點(diǎn)的重要性，由于控制點(diǎn)通常受到施工的影響，在測(cè)量過(guò)程中不僅容易使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差，還易影響正常的施工進(jìn)度。因此在選取控制點(diǎn)時(shí)需要考慮各個(gè)施工項(xiàng)目的差異性，避免受到施工的影響。另一方面是檢測(cè)點(diǎn)的選取和布設(shè)。在進(jìn)行公路橋梁高墩柱施工時(shí)，需要在橋墩不同高度上的同一截面部位進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。為了使無(wú)接觸橋梁墩柱檢測(cè)更為快捷，可以考慮在橋墩施工中就選定一根豎向的鋼筋進(jìn)行布設(shè)，在一段施工段完成施工后，在相應(yīng)的位置直接布設(shè)好下一段施工段的檢測(cè)點(diǎn)。這種方式不僅可以保證各個(gè)施工段時(shí)橋梁墩柱的垂直度，且便于檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，避免重復(fù)規(guī)劃，大大降低了檢測(cè)的繁瑣程度，加快了施工的進(jìn)度。

2 公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)分析

2.1 橋墩垂直度目標(biāo)檢測(cè)

公路高墩橋梁在修建時(shí)候，對(duì)于垂直度的把控是存在一定難度的，需要將誤差控制在合理的范圍之內(nèi)，才能確保橋梁的正常應(yīng)用[3]。在施工中，將樁基設(shè)定的位置偏移至承臺(tái)側(cè)方，同時(shí)按照方案設(shè)計(jì)的位置與范圍，先控制基底的垂直度偏差。

通常情況下，高墩橋墩柱的高度大約在56 m，在施工時(shí)，模板和澆筑的混凝土無(wú)法均勻布置在墩柱之中，在兩根墩柱之間留存施工縫，結(jié)合施工的架設(shè)模板將橋梁的預(yù)留位置覆蓋，施工縫的主要作用是對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)墩柱承壓過(guò)大倒塌的問題。在施工縫的側(cè)上方安裝小型的監(jiān)控裝置，設(shè)定垂直度的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，一旦施工縫在高壓的作用下產(chǎn)生位移，施工人員可以及時(shí)捕捉到，并對(duì)其維護(hù)調(diào)整，避免橋梁墩柱發(fā)生斷裂問題，可以更加合理地控制建設(shè)檢測(cè)成本。

2.2 高墩橋梁立柱圓心檢測(cè)坐標(biāo)確定

在完成對(duì)橋墩垂直度目標(biāo)的監(jiān)測(cè)之后，確定高墩橋梁立柱圓心檢測(cè)坐標(biāo)。一般公路橋梁的高墩均是圓柱形的，且上下的寬度相同[4]。在墩柱上方立柱的中截面設(shè)定n個(gè)作用點(diǎn)，用來(lái)確定墩柱的周長(zhǎng)以及截面面積，得到一個(gè)平面的核心點(diǎn)坐標(biāo)以及高程距離，將得出的高程值與預(yù)估的高程值相對(duì)比，得出存在的無(wú)接觸差值，在核心點(diǎn)坐標(biāo)處劃歸得出的差異值，同時(shí)，利用最小二乘法計(jì)算出實(shí)際的高程平均值，具體如公式（1）所示：

（1）

公式（1）中：表示實(shí)際的高程平均值，表示測(cè)定損失值，表示垂直范圍。通過(guò)上述計(jì)算，得出實(shí)際的高程平均值，平均值為柱圓心的直徑，得到其半徑，便可以確定出相應(yīng)的檢測(cè)坐標(biāo)，為后續(xù)工程的施工奠定基礎(chǔ)。

2.3 垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度估算

在完成對(duì)高墩橋梁立柱圓心檢測(cè)坐標(biāo)的確定后，估算垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度。測(cè)定公路高墩橋梁的測(cè)角、測(cè)距精度。利用上述的柱點(diǎn)以及檢測(cè)坐標(biāo)，可以推算出無(wú)接觸檢測(cè)的測(cè)定站點(diǎn)距離，結(jié)合距離偏差以及上述的高程差值，進(jìn)一步確定垂直無(wú)接觸的檢測(cè)范圍[5-6]。結(jié)合實(shí)際的檢測(cè)環(huán)境，設(shè)立具體的檢測(cè)目標(biāo)，在同一個(gè)立柱點(diǎn)上，對(duì)不同傾斜角、相位角、斜距角得出的檢測(cè)數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比與驗(yàn)證，得出誤差最小的一角，設(shè)定為核心預(yù)估精度角，根據(jù)誤差傳播定律，可以將垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度的估算差值縮小在合理的范圍之內(nèi)。對(duì)于橋梁的無(wú)接觸檢測(cè)結(jié)果具備一定的科學(xué)性以及可靠性，確定實(shí)際的測(cè)角、測(cè)距精度，在檢測(cè)目標(biāo)的引導(dǎo)之下，結(jié)合所確定的目標(biāo)檢測(cè)范圍，進(jìn)行可視均等計(jì)算，最終完成對(duì)垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度的核驗(yàn)與估算。

2.4 吊線錘法實(shí)現(xiàn)公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)

在完成對(duì)垂直度無(wú)接觸檢測(cè)精度的估算后，采用吊線錘法實(shí)現(xiàn)公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)[7]。在橋梁墩柱側(cè)方的模板四周分別懸掛一定重量的錘球使其與風(fēng)繩的作用方向保持一致，結(jié)合墩柱底部的網(wǎng)格數(shù)板設(shè)備，獲取水平的位移距離，并形成垂直度的作用結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示。

根據(jù)圖1，可以了解到對(duì)應(yīng)的垂直度作用結(jié)構(gòu)。在合理的誤差范圍之內(nèi)，計(jì)算出實(shí)際的墩柱承壓差值，并在計(jì)算的過(guò)程中，排除掉不合格的公路橋梁墩柱，得出的檢測(cè)數(shù)值便是最為可靠的公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸檢測(cè)結(jié)果值。

3 實(shí)例分析

3.1 P高速公路高墩橋梁施工檢測(cè)現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

P高速公路位于我國(guó)四川省，全長(zhǎng)68 km，公路在修建的過(guò)程中，存在較多的分支路口，在轉(zhuǎn)彎處也多為丘陵地形，橋梁架設(shè)量大，目前為止，修建的小橋梁數(shù)量大致為21座左右，同時(shí)，橋梁的里程數(shù)值也達(dá)到12.8 km。在這些橋梁中，高墩橋梁占約12座，支撐墩柱的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到3 200余根。P高速公路高墩橋梁的日常檢測(cè)效果相對(duì)較差，造成這一現(xiàn)狀的主要原因?yàn)樵谛藿ǖ倪^(guò)程中，對(duì)于橋梁的垂直度無(wú)法更好地控制。公路高墩橋梁垂直度的控制通常都具有固定的范圍，在不同的修建范圍之內(nèi)，得出的檢測(cè)結(jié)果也存在較大的差異。而P高速公路高墩橋梁的檢測(cè)現(xiàn)狀也存在上述的問題。在施工時(shí)，未遵循無(wú)接觸的規(guī)則，對(duì)于高墩橋梁的本體造成損壞，這在一定程度上也拉低了工程的進(jìn)度，相關(guān)的施工人員需要對(duì)橋體進(jìn)行修補(bǔ)，再完成相應(yīng)的檢測(cè)工作。所以，存在較多的外部因素以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，使得P高速公路高墩橋梁的施工檢測(cè)處于十分不穩(wěn)定的狀況之下，給后續(xù)的發(fā)展造成不同程度的消極影響。

3.2 P高速公路高墩橋梁檢測(cè)實(shí)證

經(jīng)過(guò)對(duì)P高速公路高墩橋梁檢測(cè)現(xiàn)狀的分析與研究，進(jìn)行具體的測(cè)定。利用專業(yè)的設(shè)備與裝置，獲取工程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，匯總整合后，結(jié)合設(shè)計(jì)施工的需求，對(duì)高墩橋梁的遷移量進(jìn)行測(cè)算，具體如公式（2）所示：

（2）

公式（2）中：表示高墩橋梁的遷移量，表示變化測(cè)定距離，表示平移距離值，表示滑動(dòng)距離值，通過(guò)上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的高墩橋梁遷移量。根據(jù)遷移量，劃定具體的檢測(cè)遷移范圍，結(jié)合所設(shè)定的高差，獲取具體的傾斜方位角。核查傾斜方位角是否與橋梁的側(cè)向傾斜角保持2∶1的關(guān)系，如果存在差異，則需要重新設(shè)定推算。

在上述基礎(chǔ)上，在高墩橋梁的后方增加對(duì)應(yīng)的數(shù)量的支撐立柱，利用混凝土以及鋼筋固定，依據(jù)上述的比例，調(diào)整傾斜角和方位角，經(jīng)過(guò)測(cè)定，結(jié)合得出的數(shù)據(jù)計(jì)算垂直度與豎直度之間的檢測(cè)差異值，具體如公式（3）所示：

（3）

公式（3）中：F表示檢測(cè)差異值，表示橋墩總距離，表示調(diào)整距離，表示允許偏差。通過(guò)上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的檢測(cè)差異值，對(duì)不同的墩柱進(jìn)行測(cè)定與分析，根據(jù)最終得出的檢測(cè)差異值，進(jìn)行具體分析，如表1所示。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，完成對(duì)P高速公路高墩橋梁檢測(cè)結(jié)果的分析與研究。通過(guò)1號(hào)橋與2號(hào)橋的測(cè)試，最終得出的檢測(cè)差異值較為均等，均保持在0.3以下，表明檢測(cè)的效果相對(duì)較好，具有可靠性和一致性，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)分析得知，公路高墩橋梁的檢測(cè)需要在垂直的條件下進(jìn)行，并采用無(wú)接觸的形式來(lái)完善結(jié)果，這樣可以確保檢測(cè)工作控制在合理范圍之內(nèi)，也可以降低對(duì)橋梁本體的損壞程度，最大限度上降低檢測(cè)工作中出現(xiàn)的誤差與異常，提升檢測(cè)結(jié)果的可靠性，對(duì)于施工的執(zhí)行也具有一定的積極影響，為后續(xù)的相關(guān)公路高墩橋的垂直度檢測(cè)提供理論借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]朱亞飛，徐澤平.公路橋梁高墩偏位檢測(cè)與加固方案研究[J].交通世界，2021（Z2）：165-166.

[2]方華坤，龐旗旗.高墩施工技術(shù)在高速公路橋梁施工中的運(yùn)用分析[J].綠色環(huán)保建材，2021（2）：97-98.

[3]祁朝相.公路橋梁高墩偏位檢測(cè)與加固方案[J].北方交通，2020（5）：32-35.

[4]田春?jiǎn)T.高速公路橋梁高墩施工技術(shù)的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2020（4）：84-87+177.

[5]舒樂，李沖.高速公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸快速檢測(cè)技術(shù)研究[J].交通世界，2019（36）：78-79.

[6]華開成，龍毅.基于泊松構(gòu)網(wǎng)的高速公路高墩橋軸線偏位檢測(cè)方法研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019（7）：160-162.

[7]丁克良，劉明亮，劉亞杰，等.高速公路高墩橋梁垂直度無(wú)接觸快速檢測(cè)方法與精度分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2019（6）：121-125.