高坎渾河大橋主塔施工測量控制

摘 要：針對(duì)高坎渾河大橋主塔測量精度要求高， 按照GPS靜態(tài)測量模式中C級(jí)技術(shù)要求進(jìn)行控制。變截面塔柱不同高程截面的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)的平面坐標(biāo)是不同，所以在施工測量放樣前先測出塔柱結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)的高程后方可精確算出該高程對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的平面坐標(biāo)。控制點(diǎn)高程采用全站儀三角高程傳遞。

關(guān)鍵詞：控制測量；施工平面控制；高程控制

中圖分類號(hào)：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-3362（2013）11-0189-02

1 工程概況

沈陽市四環(huán)快速路新建工程高坎渾河大橋位于沈陽市中心城區(qū)東側(cè)，大橋北岸連接棋盤山地區(qū)，南岸與東陵區(qū)相接，是一座橫跨渾河的景觀橋。主橋采用獨(dú)塔自錨式懸索橋構(gòu)造，橋跨布置為48+2×180+48=456m。主橋橋面凈寬42.5m，設(shè)計(jì)車速100km/h。主橋總體布置圖見圖1。

本橋主塔順橋向布置兩肢塔柱，為“火苗”形狀，隨著塔身高度上升，兩個(gè)塔柱截面不斷變化。主塔主要由下塔柱、塔梁固接段、上塔柱、塔頂裝飾段及上、下橫梁組成，其中下塔柱高8.540m（承臺(tái)頂至鋼箱梁底），為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，塔柱與加勁梁之間采用剛性固結(jié)聯(lián)結(jié)，在索塔中心線大、小樁號(hào)側(cè)各10.5m 范圍內(nèi)構(gòu)成高4.025m的塔梁固接段。上塔柱高60.084m，與塔頂裝飾段及上、下橫梁均為鋼包混凝土結(jié)構(gòu)。索塔塔高（自承臺(tái)頂往上至鞍罩頂）95.368m，兩肢塔柱自塔座處順橋向外傾，至高程88.250m處內(nèi)收，于主索鞍IP點(diǎn)下8.528m處匯合。承臺(tái)頂高程為56.250m，高出常水位2.80m。

單肢塔柱順橋向向外側(cè)（岸側(cè)）及內(nèi)側(cè)（索塔中心線側(cè)）高度方向輪廓線分別為變半徑圓弧。其中，外側(cè)圓弧半徑在高程88.250m以下為210.000m，以上為232.000m；內(nèi)側(cè)圓弧半徑高程88.250m以下為112.000m，以上為150.000m。索塔塔身采用外包鋼殼的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外包鋼殼兼混凝土澆注模板用；兩肢塔柱之間采用6道鋼拉桿進(jìn)行連接。首道鋼拉桿距梁面8.05m，各拉桿高度方向間距為8.00m。索塔一般構(gòu)造圖如圖2所示。

2 控制網(wǎng)復(fù)測與加密

遵循控制測量“由高級(jí)到低級(jí)，先整體后局部”的原則，首先對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，采用4臺(tái)Trimble5700 GPS接收機(jī)，按照GPS靜態(tài)測量模式中C級(jí)技術(shù)要求進(jìn)行，同步圖形之間的連接采用GPS網(wǎng)聯(lián)式，選用沈陽市首級(jí)平面控制網(wǎng)點(diǎn)GP45、GP46、GP47、GP48為起算點(diǎn)。

由于渾河寬只有400m左右，在渾河南北兩岸各設(shè)一個(gè)強(qiáng)制觀測墩GG01和GG03。進(jìn)行主塔施工測量控制，以及混凝土埋設(shè)點(diǎn)（GG02，GG10），能滿足測量精度要求。要求4個(gè)加密點(diǎn)各有兩個(gè)不同的后視點(diǎn)，以便測量時(shí)進(jìn)行檢核，防止加密點(diǎn)移動(dòng)還在使用，用GPS復(fù)測加密點(diǎn)，再采用全站儀測量他們的坐標(biāo)關(guān)系是否滿足規(guī)范要求。加密點(diǎn)布置圖見圖3。

水準(zhǔn)點(diǎn)加密點(diǎn)布設(shè)在控制加密點(diǎn)上，采用NA2光學(xué)水準(zhǔn)儀從GP46聯(lián)測到GP48上，采用雙程雙測站法進(jìn)行聯(lián)測。等級(jí)要求三等水準(zhǔn)測量。

3 塔柱施工

3.1 主塔數(shù)據(jù)計(jì)算

3.2 塔座

直接采用加密控制點(diǎn)（GG01），后視（GG03）精確放樣承臺(tái)面塔座設(shè)計(jì)邊框線，及塔座上頂面三維位置，以便綁扎鋼筋，完成后精確放樣出塔身預(yù)埋底座板、預(yù)埋鋼筋位置及其他預(yù)埋件位置，在混凝土澆筑前再行檢查預(yù)埋底座板位置，確保預(yù)埋底座板與塔身軸線高程一致。在混凝土澆筑過程中，檢查預(yù)埋底座板位置是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化及時(shí)調(diào)整。

3.3 鋼包混凝土塔身

變截面塔柱不同高程截面的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)的平面坐標(biāo)也不同，所以在施工測量放樣前必須先測出塔柱結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件每邊的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)或其他特征點(diǎn)的高程后方可精確算出該高程對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

具體測量方法是：在T0、T3-1節(jié)段放樣過程中，用全站儀采用三角高程差分法將控制點(diǎn)高程傳遞到塔柱控制點(diǎn)上，建立塔柱體的幾何數(shù)學(xué)模型，將全站儀安置在穩(wěn)定的控制點(diǎn)上（GG01或GG03），后視另一控制點(diǎn)（GG03或GG01），然后測量塔柱結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件每邊的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)或其他特征點(diǎn)，測得此點(diǎn)的X、Y、Z初始坐標(biāo)，再與建立塔柱體的幾何數(shù)學(xué)模型按實(shí)測高程Z根據(jù)上面公式（3）、公式（4），反算該高程斷面點(diǎn)的平面坐標(biāo)進(jìn)行比較，逐步趨近調(diào)整到理論位置，并做出標(biāo)志，完成立模前的施工放樣工作。見圖4。

在其余節(jié)段無需放樣，直接在已有的塔柱上立上口模板，先查看上下兩塊鋼模對(duì)接情況。確保鋼模順直，沒有錯(cuò)臺(tái)。再進(jìn)行定位上口鋼模的測量。模板上口的定位方法也是用全站儀采用三角高程差分法將控制點(diǎn)高程傳遞到塔柱控制點(diǎn)上，再用水平儀先精確測出角點(diǎn)或特征點(diǎn)的高程，根據(jù)上述公式（3）、公式（4）（在絕對(duì)高程88.25m以下）、公式（5）、公式（6）（在絕對(duì)高程88.25m以上）計(jì)算出該高程面的平面坐標(biāo)，在控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀采用坐標(biāo)法進(jìn)行精確定位，在模板檢查和調(diào)整過程中必須保證模板接縫的平順，模板與模板之間無明顯錯(cuò)臺(tái)，模板調(diào)整后進(jìn)行固定，保證焊接不跑模。

模板一般檢查時(shí)間：在沈陽4～7月份，白天風(fēng)和日光對(duì)測量影響比較大，為了消除天氣對(duì)測量的影響我們采用晚上19：00開始吊裝模板，進(jìn)行對(duì)位，測量時(shí)間大概在晚上22：00～凌晨4：00。在白天時(shí)間陰天風(fēng)力較小時(shí)，對(duì)測量影響較小，也可以對(duì)模板吊裝及對(duì)位。

塔柱在沒有日照、風(fēng)力、外力及溫度均衡時(shí)，各高程面軸線保持一致，但在施工中搶時(shí)間，在白天需要定位時(shí)，采用實(shí)時(shí)改正的方法。在每節(jié)塔柱施工完畢，在日出前風(fēng)力小溫度較低的時(shí)候做好每節(jié)段竣工測量，并在每節(jié)段塔柱上貼反射膜，測量其坐標(biāo)，在施工模板檢查放樣時(shí)，測量鄰近節(jié)段塔柱反射膜中心的坐標(biāo)，利用兩次測量坐標(biāo)差對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，當(dāng)變化值≤5mm時(shí)，可以不進(jìn)行改正。

3.4 三角高程傳遞

隨著塔柱高度的提升，逐漸把控制點(diǎn)高程采用全站儀三角高程傳遞到第2、4、6道橫梁上。三角高程傳遞時(shí)，采用同一臺(tái)儀器，同一個(gè)棱鏡，棱鏡高度不變，這樣消除棱鏡高度不一致的影響，儀器I角的誤差。具體測量方法：先把全站儀擺設(shè)到儀器1點(diǎn)上，測GG01點(diǎn)高程，得H1，再把同棱鏡拿到橫梁上，測得高程H2，再把全站儀架設(shè)到儀器2點(diǎn)上，測橫梁H2′，再測GG01點(diǎn)H1分。同樣步驟測兩測一次，取平均計(jì)算得出橫梁上布置點(diǎn)高程。見圖5。

3.5 塔柱鋼橫梁控制

鋼橫梁與主塔柱連接段在工廠加工成整體，必須嚴(yán)格控制此段主塔柱處的軸線及高程位置，具體測量方法是：用全站儀采用三角高程差分法將控制點(diǎn)高程傳遞到相鄰塔柱控制點(diǎn)上，用水平儀測出并調(diào)整到設(shè)計(jì)高程，使南北兩塔柱高程在同一平面上，及鋼橫梁與主塔柱連接段處鋼橫梁高程在同一平面。在強(qiáng)制觀測墩GG01（GG03）觀測，后視對(duì)岸固定觀測墩GG03（GG01），精確調(diào)整南北塔柱軸線偏位，及鋼橫梁與主塔柱連接段處鋼橫梁的軸線位置，使橫梁軸線和主塔柱軸線在同一條直線上。

4 放樣精度分析

三維坐標(biāo)放樣的精度分析全站儀進(jìn)行坐標(biāo)放樣，影響放樣點(diǎn)位精度的主要誤差來源包括儀器安置在測站上的對(duì)中誤差m儀、測設(shè)方位角的測角誤差ma、測距誤差ms、放樣點(diǎn)標(biāo)定的誤差m標(biāo)、量取儀器高的誤差m儀高以及量取棱鏡高m棱等。

三維坐標(biāo)放樣，其平面坐標(biāo)能滿足施工要求，MZ計(jì)算中，m放取得是1mm，m儀取2mm， m棱鏡取2mm，鋼卷尺量取儀器高和棱鏡高時(shí)精度差點(diǎn)。我方不用直接測出高程，采用差分法，消除m儀和m棱，這樣Mz=2.21mm。滿足精度要求。

5 結(jié)語

獨(dú)塔自錨式懸索橋構(gòu)造中塔柱施工是整個(gè)工程施工的關(guān)鍵。所以施工時(shí)，非常準(zhǔn)確把下部構(gòu)造物和塔柱的設(shè)計(jì)位置、形狀、高程在地面上標(biāo)定出來。

參考文獻(xiàn)

[1] 孔祥元.控制測量學(xué)[M].武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，1996.

[2] 中國有色金屬工業(yè)總公司.GB 50026-93 工程測量規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2001.