烏石北江大橋主塔測量控制技術(shù)

鄢生全

(廣東長大公路工程有限公司第一分公司，廣東廣州 511431)

1 工程簡介

烏石北江特大橋主塔為H形，由下塔柱、中塔柱、上塔柱、下橫梁、上橫梁組成。94號(hào)塔柱承臺(tái)以上總高為111.68 m，95號(hào)塔柱承臺(tái)以上總高為108.20 m。兩塔柱橫向凈距37.20 m，塔柱采用空心四邊形截面(順橋向美觀，有部分圓端凸出)，順橋向全寬7.5 m，橫橋向上、中塔柱寬3.5 m，下塔柱寬5.0 m。

2 測量基點(diǎn)和測量儀器

因全橋的施工測量控制點(diǎn)離河岸較近，控制點(diǎn)可以設(shè)置在兩岸，以控制主塔精確施工。為保證測量控制的準(zhǔn)確性，在塔柱施工前對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，并在以后的塔柱施工過程中保證控制基點(diǎn)的穩(wěn)定性，如有破壞、位移、沉降發(fā)生，及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)和復(fù)測，從而充分地保證了橋塔局部測量系統(tǒng)的控制與全橋測量系統(tǒng)的統(tǒng)一。全橋所用測量儀器萊卡TCA2003全站儀1臺(tái)，萊卡NA2水準(zhǔn)儀2臺(tái)，50 m鋼尺2把。

1)施工測量坐標(biāo)系的選擇。由于T12合同段烏石北江特大橋主橋及南引橋處于直線橋段，為便于施工測量放樣數(shù)據(jù)計(jì)算和放樣結(jié)果的檢核，擬在直線段橋使用施工局部坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系以T12合同段橋軸線里程增加的方向?yàn)閄軸的正向，垂直于X軸左手系為Y軸正向。在曲線段橋則采用西安80坐標(biāo)系坐標(biāo)。高程系統(tǒng)均采用1985年國家高程系統(tǒng)。

2)控制點(diǎn)的施測。二級(jí)平面加密控制網(wǎng)，采用GPS靜態(tài)測量的方法進(jìn)行觀測，成果換算成西安80坐標(biāo)系的坐標(biāo)，再通過以下公式轉(zhuǎn)換成T12標(biāo)局部控制網(wǎng)中的坐標(biāo)。

設(shè)X，Y為西安80坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，X′，Y′為T12標(biāo)段局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，則兩套坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為:

3 塔柱各節(jié)段位置復(fù)核

塔柱每節(jié)段施工完畢后要對(duì)其位置進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核位置主要是塔柱四邊邊線和八個(gè)角點(diǎn)位置，復(fù)核采用全站儀三維坐標(biāo)法進(jìn)行。

上塔柱骨架緊接下塔柱骨架焊接，檢查方法是可考慮下塔柱的勁性骨架檢查方法，但由于骨架頂一般都高出施工作業(yè)平臺(tái)很多且屬于高空作業(yè)，危險(xiǎn)性較大，另一方面塔柱本身傾斜度不大，所以勁性骨架可采用吊垂球的方式進(jìn)行安裝和檢查。

橫梁以上部分為上塔柱，塔柱縱橋向7.5 m，塔柱橫橋向?qū)挾?.5 m。塔柱外模板的施工測量按照下塔柱施工測量方案進(jìn)行，在模板頂口A，B，C，D 4個(gè)角點(diǎn)位置采用全站儀三維坐標(biāo)測量，由所測得的高程根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙算出對(duì)應(yīng)高程點(diǎn)位的平面設(shè)計(jì)坐標(biāo)，與實(shí)測坐標(biāo)比較并進(jìn)行調(diào)整，直到模板平面位置符合設(shè)計(jì)要求為止。上一節(jié)水泥澆筑完畢之后，按照檢查模板的方法對(duì)其進(jìn)行竣工測量，以竣工測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)下一節(jié)模板的安裝及調(diào)整，防止出現(xiàn)折線。

4 索道管的精密定位

斜拉橋斜拉索套筒的施工，是斜拉橋施工中位置精度要求很高的一項(xiàng)工作，因此套筒的測量定位，必須有一個(gè)好的測量方法。

首先在套筒制造時(shí)，要求事先在套筒出口的正上方點(diǎn)焊一個(gè)以后在塔柱能夠擺放小型對(duì)中桿的沖眼，以方便套筒在索塔測設(shè)位置的正確性檢測;除此之外，還要在套筒的正下方標(biāo)志出套筒在索塔勁性骨架上的兩個(gè)支撐點(diǎn)的位置，以方便日后套筒在勁性骨架上的安裝定位。

在套筒測量定位前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中給出的斜拉索角度，計(jì)算出套筒正下方在勁性骨架上前后兩個(gè)支撐點(diǎn)和套筒出口正上方點(diǎn)的三維坐標(biāo)，作為套筒測量放樣和套筒安裝位置是否正確檢測的依據(jù)。

在錨管測量定位時(shí)，首先在勁性骨架上精確放樣出錨管支撐點(diǎn)的設(shè)計(jì)位置C，D兩點(diǎn)，并事先用小鋼尺在要安裝的錨管上自出口端底部點(diǎn)F向上量出L1，L2的距離，并在錨管上也標(biāo)注出這兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)C，D，然后把錨管放置在這兩個(gè)支撐點(diǎn)上，使預(yù)先設(shè)置的錨管支撐點(diǎn)標(biāo)志與放樣出的支撐點(diǎn)位置重合，這樣就把這個(gè)套筒安裝到位，并把該錨管焊接在勁性骨架上。這兩個(gè)支撐點(diǎn)的平面位置放樣，擬采用徠卡TCA2003全站儀坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法進(jìn)行;高程位置的放樣，擬采用一臺(tái)水準(zhǔn)儀配合全站儀天頂距直接測量方法，把控制點(diǎn)的高程，傳遞到勁性骨架上，輔以懸吊鋼尺法進(jìn)行檢查。最后，測量該套筒出口正上方標(biāo)志點(diǎn)E的三維坐標(biāo)，若與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值在允許范圍內(nèi)，則定位完畢，否則，應(yīng)調(diào)整該套筒，直到滿足要求為止。索塔上套筒的測量放樣和位置檢測，同樣受日照方向、溫度變化和風(fēng)力的影響，因此套筒的放樣和檢查應(yīng)該選擇風(fēng)小、溫度穩(wěn)定和日出之前的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

5 錨管定位精度分析

根據(jù)JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范，索導(dǎo)管錨固點(diǎn)空間位置的三維允許偏差為±10 mm。取兩倍中誤差為極限誤差，則錨固點(diǎn)三維坐標(biāo)定位中誤差的要求高達(dá)±5 mm。

1)平面定位精度分析。錨管平面定位誤差包括橫橋向定位誤差m橫和縱橋向定位誤差m縱兩部分。橫橋向定位誤差m橫主要受控制點(diǎn)的誤差m控、錨管上小沖眼的標(biāo)志對(duì)中誤差m標(biāo)、全站儀測角誤差m角、儀器的對(duì)中誤差m對(duì)、儀器的整平精度引起的投點(diǎn)誤差m投的影響，可按下式計(jì)算錨管橫橋向定位最低精度:

其中，取m控= ±1 mm，m標(biāo)= ±1 mm，m對(duì)= ±1 mm，儀器的測角誤差(采用TCA2003全站儀，mα為全站儀測角中誤差 0.5″，ρ=206 265″，S 取最長距離 300 m)，儀器的整平精度引起的m投的值為(mτ為儀器整平精度，取2″，S為投點(diǎn)高度，取極限值100 m)。

錨管縱橋向定位誤差m縱主要受m控，m對(duì)，錨管上小沖眼的標(biāo)志m焊，全站儀測距誤差m距的影響。取m焊=±1 mm;儀器的測距誤差為m距=ma+b×S，ma為測距固定誤差±1 mm，b為測距比例誤差±1 ppm，S為測距長度，取極限值300 m，則m距=1+0.3=1.3 mm。故錨管縱橋向定位的最低精度為:

因此錨管的平面定位誤差為:

2)高程定位精度分析。高程精度分析選取最不利的懸掛鋼尺法。該方法是將高程從水準(zhǔn)控制點(diǎn)傳遞到定位點(diǎn)上，根據(jù)懸掛鋼尺水準(zhǔn)測量點(diǎn)位精度估算公式，可估算定位點(diǎn)的高程中誤差為:

其中，mc為水準(zhǔn)控制點(diǎn)的高程中誤差，取mc=±2 mm;m1，m2分別為精密水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺和鋼尺上的讀數(shù)誤差，取m1=m2=±1 mm;m3為鋼尺本身的長度誤差，取±2.5 mm;m4為塔上水準(zhǔn)儀傳遞高程的誤差，取±1 mm;則求得mh=±3.6 mm，滿足規(guī)范±5 mm的定位精度要求。

由上述分析可知，此錨管定位方法在X，Y，Z三個(gè)方向上均能夠滿足±5 mm的定位精度要求。

6 結(jié)語

烏石北江特大橋主塔高度達(dá)到111.68 m，通過對(duì)主塔測量控制的研究，并針對(duì)誤差進(jìn)行分析，保證了大橋的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了大橋主塔的順利封頂。

［1］ 倪 勇.廣州珠江黃埔大橋斜拉橋主塔施工測量［J］.世界橋梁，2007(4):25-27.

［2］ 倪 勇.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主塔索道管精密定位測量［J］.橋梁建設(shè)，2007(6):1-5.

［3］ 吳偉鋒，梁雄宇.李渡長江大橋主塔斜拉索套管測量定位技術(shù)［J］.華南港工，2007(3):35-38.