拉錨式干船塢測(cè)量控制

葉永強(qiáng)，張宏利

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300450）

測(cè)量被譽(yù)為工程施工的眼睛，是將設(shè)計(jì)圖紙落實(shí)到實(shí)際的關(guān)鍵工序，更是有效反映設(shè)計(jì)意圖、促進(jìn)質(zhì)量提升的重要手段。精確的測(cè)量控制不僅可以避免不必要的返工、修補(bǔ)損失，更能夠通過(guò)實(shí)際的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析指導(dǎo)施工安排，合理配備機(jī)具，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約不必要的成本，增加效益。

1 工程概況

江蘇熔盛4#船塢位于江蘇如皋市長(zhǎng)青沙鎮(zhèn)東南端，毗鄰長(zhǎng)江。塢墻采用地連墻-拉錨式結(jié)構(gòu)，其上部為鋼筋混凝土廊道，下部為地連墻和襯砌混凝土。拉錨墻為PHC管樁錨碇結(jié)構(gòu)，2墻之間采用合金鋼拉桿相連，預(yù)施拉力形成總體拉錨結(jié)構(gòu)。塢室剖面，如圖1所示。拉錨結(jié)構(gòu)干船塢多采用此種形式。工程范圍內(nèi)地面平坦，土層均為第4紀(jì)長(zhǎng)江沖積層，自上而下土層類(lèi)型有：淤土、素填土、粉砂混粉土、粉土混粉砂、粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂夾粉土、粉細(xì)砂。工程所在地地下水位較高，受長(zhǎng)江潮汐影響，施工地質(zhì)松軟易滑動(dòng)，不利于首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)。

施工流程，如圖2所示。

圖1 4#船塢塢室剖面（單位/m）

2 工程測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)

一般干船塢兩側(cè)均設(shè)總組平臺(tái)進(jìn)場(chǎng)道路，船塢施工對(duì)地基擾動(dòng)較大，不利于首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)，為保證船塢施工過(guò)程中首級(jí)控制網(wǎng)的連續(xù)性，首先應(yīng)參考船廠建設(shè)規(guī)劃藍(lán)圖將首級(jí)控制網(wǎng)設(shè)置在相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)，可充分考慮原有防汛大堤等位置，原有防汛大堤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然沉降和土壓水壓平衡相對(duì)穩(wěn)定，可采用頂部打設(shè)腳手管混凝土澆筑平臺(tái)砌筑 （有條件的可打設(shè)PHC樁）；其次則要兼顧船塢首尾及兩側(cè)，形成以船塢為幾何中心的多邊形控制網(wǎng)；最后聯(lián)測(cè)業(yè)主交樁控制點(diǎn)及毗鄰施工區(qū)域控制點(diǎn) （許多施工情況下，船塢的配套工程如總組平臺(tái)、進(jìn)場(chǎng)道路、舾裝碼頭等由其他施工單位承建，聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)是為了保證工程順利銜接）。本工程首級(jí)控制網(wǎng)布置，如圖3所示。

加密控制點(diǎn)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣需要，進(jìn)行加密引測(cè)，采用極坐標(biāo)法檢核首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。由于船塢施工中地形復(fù)雜，測(cè)量放樣較易被土方、材料堆放等影響，獨(dú)立結(jié)構(gòu)體和精度要求不高的施工工序可采用后方交會(huì)法進(jìn)行測(cè)量放樣工作。

3 工程施工中的幾個(gè)關(guān)鍵因素

3.1 分段施工

由于船塢工程工序多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沿線較長(zhǎng)。為滿足施工工期要求、提高施工效率，地下連續(xù)墻、空箱（或稱(chēng)廊道）、錨錠、獨(dú)立軌道梁、隔滲墻等多采用分段施工。分段施工中要注意基線測(cè)設(shè)和定期復(fù)核，以確保各線型結(jié)構(gòu)的順直度；與此同時(shí)，要注意各結(jié)構(gòu)的斷面劃分，以避免銜接誤差，如地下連續(xù)墻分段施工中應(yīng)精確放樣各段銜接斷面位置以保證防滲接口的準(zhǔn)確閉合。在分段施工中最大的阻力來(lái)源于原有防汛大堤的阻斷，一般船塢工程均設(shè)于臨水側(cè)并構(gòu)筑臨時(shí)圍堰向水域延伸，多數(shù)施工工程不允許提前拆除防汛大堤，此時(shí)原有防汛大堤將船塢劃分為兩大部分，即防汛大堤背水側(cè)和防汛大堤臨水側(cè)，如圖4所示。

由于船塢設(shè)計(jì)段上的大堤將成為進(jìn)出場(chǎng)的重要通道，不便布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)，為此大堤兩側(cè)施工將由不同的控制點(diǎn)進(jìn)行控制，這對(duì)要求精確銜接的部位貫通造成不小的麻煩，筆者認(rèn)為需考慮中間點(diǎn)進(jìn)行初次貫通放樣，在保證基線能夠順利銜接的前提下，確定兩側(cè)基線施工，并注意工程實(shí)體檢核以確保大堤拆除后能順利銜接。

圖2 施工流程

圖3 4#船塢首級(jí)控制網(wǎng)

圖4 原有防汛大堤

3.2 沉降、位移量的預(yù)留

船塢主要結(jié)構(gòu)體地基均采用樁基加固，沉降量一般不大。本工程測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，樁基加固結(jié)構(gòu)體沉降量最大處為12 mm，且多數(shù)為軌道部位，為保證門(mén)機(jī)安裝后能順利通行，建議軌道處結(jié)構(gòu)體不設(shè)預(yù)留沉降量，并于施工中嚴(yán)控頂標(biāo)高，嚴(yán)禁超高。塢室底板一般受塢室兩側(cè)土壓水壓作用，沉降量很小，為此也不需要預(yù)留沉降量，施工中重點(diǎn)控制地板下開(kāi)挖深度和反濾層厚度以免排水受阻造成底板上浮，船塢中最大沉降部位位于空箱與錨錠間地坪段，此部位沒(méi)有樁基加固且多為回填土區(qū),與回填質(zhì)量有著密切的關(guān)系，此處施工要嚴(yán)格控制回填土分層厚度及壓實(shí)度，建議整體預(yù)留30 mm沉降量，當(dāng)?shù)仄簩挾容^大時(shí)，可以中軸線為中心，人為設(shè)置1%兩側(cè)反水，以防中部沉降大于兩側(cè)，形成積水影響使用。

由于塢室內(nèi)大深度土方開(kāi)挖，船塢兩側(cè)塢墻位移是必然現(xiàn)象，如何預(yù)留位移量是我們迫切需要解決的問(wèn)題。船塢位移與地址條件、樁基施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)斷面及上部結(jié)構(gòu)、開(kāi)挖速率、下部底板形成有效支撐、前基面暴露時(shí)間等都有著密切關(guān)系。為此，在確定預(yù)留位移量前，應(yīng)充分參考臨近類(lèi)似工程的位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和上述相關(guān)條件。一般情況下，因支撐結(jié)構(gòu)不同，船塢工程中塢尾、塢首位移量較小，塢室中部位移量較大。圖5為本工程典型斷面位移曲線。

圖5 船塢典型斷面位移量曲線

以此經(jīng)驗(yàn)對(duì)于上部結(jié)構(gòu)可適當(dāng)放寬，中部區(qū)域預(yù)留位移量值，形成對(duì)稱(chēng)弧形結(jié)構(gòu)即“（）”；對(duì)于地下連續(xù)墻應(yīng)充分考慮地下施工的不確定性，做最大限度位移預(yù)留。此方法不僅可以消除局部位移過(guò)大造成塢室凈寬難以保證外，也有利于塢墻護(hù)壁施工（缺點(diǎn)是可能造成塢墻護(hù)壁混凝土用量增加）。

3.3 沉降位移觀測(cè)

沉降位移觀測(cè)能及時(shí)有效地提供工程實(shí)體趨勢(shì)，對(duì)施工安全和安排具有重要的指導(dǎo)意義，必須作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作實(shí)施。沉降位移觀測(cè)重點(diǎn)部位為塢墻、軌道梁和臨時(shí)圍堰，關(guān)鍵觀測(cè)時(shí)段為開(kāi)挖施工階段。

前面提到船塢結(jié)構(gòu)沉降量不大，沉降位移可采取四等導(dǎo)線閉合法進(jìn)行觀測(cè)，并結(jié)合沉降速率調(diào)整觀測(cè)周期。進(jìn)行結(jié)構(gòu)沉降觀測(cè)時(shí)要密切關(guān)注地坪沉降情況，如出現(xiàn)大面積快速沉降則應(yīng)分析原因，在后續(xù)工作中采取相應(yīng)措施。

位移觀測(cè)要貫穿于工程施工全過(guò)程直至工程交工驗(yàn)收，尤其在塢室土方開(kāi)挖及鄰近臨時(shí)圍堰開(kāi)挖過(guò)程中要加密觀測(cè)頻率，建議邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)單位進(jìn)行深層位移監(jiān)測(cè)，以防因地連墻施工質(zhì)量缺陷造成底部變形過(guò)大和臨時(shí)圍堰形成管涌危險(xiǎn)。結(jié)構(gòu)表層位移建議采用“兩角一邊法”水平位移監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。具體為在船塢兩側(cè)每塊空箱頂中部設(shè)立位移監(jiān)測(cè)點(diǎn) （設(shè)立于空箱中部是為避免空箱兩側(cè)擋墻及軌道梁施工影響），采用2″精度全站儀定期進(jìn)行觀測(cè)。結(jié)構(gòu)布置，如圖6所示。

圖6 船塢水平位移監(jiān)測(cè)布設(shè)

A點(diǎn)為布設(shè)于船塢后方總組平臺(tái)穩(wěn)定處的站點(diǎn)，B、C兩點(diǎn)為穩(wěn)定的船塢外圍定向點(diǎn)，D點(diǎn)為某一水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)初始觀測(cè)得出∠α1、∠β1，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中可測(cè)得∠α2、∠β2及AD間距離S，由此可以計(jì)算得出角度變化量 Δα=（α1-α2）、Δβ=（β1-β2），則D點(diǎn)水平位移量計(jì)算公式為：

式中：ρ″=206 265。

此方法理論上|Δα|=|Δβ|，如果實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)兩者差距較大時(shí)，則應(yīng)分析原因，一是觀測(cè)是否進(jìn)行有錯(cuò)誤，二是儀器和觀測(cè)目標(biāo)是否有移動(dòng)，查明原因后應(yīng)重新測(cè)量。此方法較之常用的“小角法”監(jiān)測(cè)精度高約1.4倍，有利于提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)施工情況和位移速率確定觀測(cè)頻率。

3.4 塢口大理石鑲砌

大理石安裝是船塢工程中精度要求最高，施工難度最大的一項(xiàng)工程。大理石貼面由若干大理石縱橫向砌筑于塢口迎水側(cè)，是塢門(mén)與船塢的接觸面，大理石迎水面的平整度、順直度直接關(guān)系到塢門(mén)的止水效果。

對(duì)塢口大理石鑲砌采用三線法進(jìn)行控制即迎水面上下（或前后）側(cè)設(shè)安裝線、鄰近混凝土面設(shè)置檢核線，具體方法如下：

（1）平面測(cè)量控制：在大理石迎水立面底部放樣設(shè)計(jì)位置線的兩端和中間3點(diǎn)。采用極坐標(biāo)法放樣，放樣3次（3次儀器高）。若有差異則取3點(diǎn)組成三角形的幾何中心為最后點(diǎn)，然后利用后方交會(huì)方法檢核此點(diǎn)，采用同樣方法放樣其他2點(diǎn)。為保證其直線度再利用J2光學(xué)經(jīng)緯儀支站于中點(diǎn)，檢驗(yàn)3點(diǎn)直線度K，確保K≤1／35 334。

計(jì)算公式為：

式中：ρ=206 265；а觀=（n1+n2+n3）/3，n1、n2、n3為 3次測(cè)量角度，其中（а觀-180°）單位為s。

滿足要求后，在1端點(diǎn)設(shè)站、1端點(diǎn)定向，每間隔10 m放置布線點(diǎn)，用鉛筆標(biāo)識(shí)。然后依然在中點(diǎn)設(shè)站，檢核布線點(diǎn)的直線度要求同上，對(duì)不符合要求的點(diǎn)進(jìn)行校正。隨后用墨線將布線點(diǎn)連接，并把布線點(diǎn)用油漆標(biāo)識(shí)，以防止墨線浸水或摩擦消失而無(wú)法使用致使再次布線。用同樣方法放樣門(mén)檻上的校核線，（可根據(jù)實(shí)際情況確定校核線距安裝線距離）并用墨線標(biāo)識(shí)。隨后，在后澆帶焊接三角支架（間隔10 m與下口布線點(diǎn)對(duì)應(yīng)，支架頂距大理石安裝頂面20 mm），用同樣的方法在支架上進(jìn)行標(biāo)識(shí)，最后用鋼鋸刻畫(huà)，在施工中分段掛線，并在安裝過(guò)程中通過(guò)水平靠尺和鋼尺檢核其南側(cè)邊線到校核線的相對(duì)距離，消除某部位上口掛線因外部因素移動(dòng)造成的偏差。

（2）立面測(cè)量控制：首先通過(guò)橫向迎水立面已經(jīng)設(shè)立的控制線、校核線利用J2光學(xué)經(jīng)緯儀將其反畫(huà)到泵房墻體，然后在2處縱向大理石的塢內(nèi)側(cè)后澆帶上焊接三角架，采用前述方法在三角架上刻畫(huà)標(biāo)識(shí)。在施工中分段對(duì)拉鉗絲固定以減小風(fēng)的影響。其中，縱向焊接的三角架在焊接過(guò)程中應(yīng)先在上部掛線，保持與大理石10 cm的距離，這樣可以通過(guò)其相對(duì)距離控制大理石內(nèi)側(cè)順直度。由于立面高度較大，掛線受外界因素影響較大，建議在立面安裝時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

3.5 鄰近工程銜接及軌道梁施工

在船塢施工中與其他單位進(jìn)行工程銜接不可避免，尤其是軌道銜接最為關(guān)鍵，除前文中提到的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)外，應(yīng)對(duì)與其他施工工程銜接區(qū)域的工程實(shí)體進(jìn)行高程、軸線測(cè)量，避免因施工錯(cuò)誤造成工程停滯。本工程中，就曾出現(xiàn)后總組平臺(tái)軌道梁基礎(chǔ)施工錯(cuò)誤，高程低于設(shè)計(jì)30 mm，通過(guò)及時(shí)向業(yè)主反映調(diào)整施工結(jié)構(gòu)得以順利銜接。

獨(dú)立軌道梁一般遠(yuǎn)離開(kāi)挖斷面位移量較小，可1次性澆筑成型?？障浼板^錠上部軌道梁受位移因素影響，一般待位移穩(wěn)定后采用2次澆筑成型。在軌道螺栓預(yù)埋過(guò)程中，要充分考慮持續(xù)位移因素，建議將對(duì)應(yīng)螺栓間距放寬5 mm，以便在后期軌道安裝時(shí)留有調(diào)整量。由于各部位位移情況不同，各條軌道安裝應(yīng)采取成對(duì)凈距控制，在滿足規(guī)范順直度、凈距要求范圍內(nèi)可進(jìn)行逐段安放，不宜為求全線零誤差而對(duì)可調(diào)部位進(jìn)行螺栓切除重置。這樣不僅降低了螺栓的抗拔力，也易造成軌道基礎(chǔ)偏心受壓，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。高程控制方面要作到全線閉合，建議軌道槽底適當(dāng)降低，以避免因施工偏差造成軌道墊板下填充膠泥量不足而進(jìn)行2次鑿除損失，軌道墊板鋪設(shè)后應(yīng)逐段塊進(jìn)行復(fù)測(cè)，以免因墊板加工質(zhì)量問(wèn)題造成局部高程超限進(jìn)而加大周邊螺栓的上拔應(yīng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

船塢施工中由于地質(zhì)條件、施工工序、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、自然氣象等不確定性因素對(duì)工程質(zhì)量影響較大，因此測(cè)量控制要充分考慮可能發(fā)生的不利情況，提前做好預(yù)留監(jiān)測(cè)工作，以高度的責(zé)任心和冗余觀測(cè)，最大限度地消除各項(xiàng)隱患。