瀾滄江橋提籃鋼管拱安裝測量控制探討

何旭輝

摘要：瀾滄江大橋地處云貴高原西緣，橫斷山脈南段的滇西縱谷地帶，其鋼管拱肋施工采用二次豎轉(zhuǎn)方案，技術(shù)新穎復雜，施工難度大，測量精度要求高。文章闡述了瀾滄江橋提籃鋼管拱安裝測量施工工藝及鋼管拱安裝測量過程中的注意事項。

關(guān)鍵詞：瀾滄江橋；提籃鋼管拱；安裝測量；二次豎轉(zhuǎn)施工；橋梁工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：U448 文章編號：1009-2374（2015）10-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0910

瀾滄江橋鋼管拱肋施工采用二次豎轉(zhuǎn)方案（鋼管拱肋利用纜索吊機沿山體拼裝，完成后，先向上豎向轉(zhuǎn)體形成半跨拱肋，再向下豎向轉(zhuǎn)體合攏，向下轉(zhuǎn)體重達2500噸），技術(shù)新穎復雜，施工難度大，測量精度要求高，為保證高精度合攏及線形符合設計要求，鋼管拱的安裝測量尤顯重要。

1 工程概況

瀾滄江大橋地處云貴高原西緣，橫斷山脈南段的滇西縱谷地帶，山體高聳挺拔，地勢險峻，河谷深切，水流湍急。橋址處地面標高1175～2379m，相對高差約1204m，大理側(cè)橋臺位于瀾滄江左岸博南山坡，坡角約50°，瑞麗側(cè)橋臺位于瀾滄江右岸羅岷山陡崖之上，坡角約60°，該橋跨越瀾滄江，瀾滄江橋址附近呈“之”字型，橋址附近呈近東西向展布，河床相對

順直，與線位近正交，寬約82m，水深10余m （見圖1） 。

圖1 瀾滄江地勢圖

2 施工控制網(wǎng)

2.1 平面控制網(wǎng)

項目進場時已對控制網(wǎng)進行了復測及加密，測量精度滿足規(guī)范要求，鋼管拱安裝時又對控制網(wǎng)進行了復測，以保證控制網(wǎng)的精度能滿足鋼管拱的正確合攏?？刂凭W(wǎng)的復測采用B級GPS測量技術(shù)要求精度進行施測，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314-2001），通過采用隨機軟件HDS2003進行數(shù)據(jù)處理，所測結(jié)果滿足B級網(wǎng)要求。

2.2 高程控制網(wǎng)

由于大橋現(xiàn)場地勢險峻，水準點間相對高差大，所以采用三角高程的水準測量方法來保證高程精度。三角高程測量在兩兩水準點之間采用同時段對向觀測、雙組八測回的形式進行觀測，將水準點組成閉合環(huán)，觀測結(jié)束后進行了閉合差及其他二等水準精度指標驗算，滿足二等水準測量規(guī)范要求的環(huán)閉合差及附合路線閉合差≤4mm。

3 提籃拱安裝測量

3.1 瀾滄江大橋簡介

圖2 瀾滄江橋式布置圖

瀾滄江大橋全橋長528.1m，橋跨布置為32.75m+24.7m+24.7m+32.7m+4×32.7m+102m（拱上合并段）+4×32.7m+32.75m，主跨為342m上承式勁性骨架鋼筋混凝土拱橋。其中0～6號橋墩均為挖孔樁基礎(chǔ)，拱上立柱A、B、C、D（兩側(cè)對稱布置共8根）為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每個立柱由兩條斜腿及之間的撐桿組成空間結(jié)構(gòu)，斜腿的傾角度為6.8°，與拱肋內(nèi)傾角度保持一致，斜腿截面縱橋向按30∶1向下放坡；主跨為342m，矢高為82.416m，矢跨比為1/4.15，拱軸系數(shù)為m=3.4的懸鏈線拱，平面上為二次拋物線，每條拱肋為單個混凝土箱型截面，內(nèi)包勁性鋼骨架，組成提籃鋼箱拱形式（見圖2）。

3.2 豎轉(zhuǎn)施工

瀾滄江大橋受環(huán)境條件影響，并考慮到施工工期及施工安全風險，采用二次豎轉(zhuǎn)施工工藝。該方案在兩座山間順山體安裝施工支架，利用纜索吊機在支架上拼裝拱肋，設置牽引索，將上部分拱扳起，完成半跨拱肋連接，再向下豎轉(zhuǎn)，合攏。其豎向轉(zhuǎn)體下放重量達2500噸，鋼管拱肋二次豎轉(zhuǎn)方案變高空為支架上安裝，降低了施工風險，保證了施工質(zhì)量。大理岸中間鉸以上部分拱肋向上轉(zhuǎn)體65°→安裝大理岸中間轉(zhuǎn)鉸處連接鋼管形成半跨拱肋，完成大理岸拱肋一次轉(zhuǎn)體→牽引索繼續(xù)工作開始大理岸拱肋二次轉(zhuǎn)體，半跨拱肋整體向下轉(zhuǎn)體40°停止→保山岸中間鉸以上部分拱肋向上轉(zhuǎn)體58°→安裝保山岸中間轉(zhuǎn)鉸處連接鋼管形成半跨拱肋，完成保山岸拱肋一次轉(zhuǎn)體→牽引索繼續(xù)工作開始保山岸拱肋二次轉(zhuǎn)體，半跨拱肋整體向下轉(zhuǎn)體65°停止→大理岸半跨拱肋繼續(xù)向下轉(zhuǎn)體25°→調(diào)整拱肋線型，安裝合攏段，完成拱肋豎轉(zhuǎn)（見圖3）。

圖3 二次豎轉(zhuǎn)立面布置圖

3.3 拱鉸鉸座的安裝測量

拱鉸的鉸軸線安裝后必須同岸兩鉸軸線位于同一條直線上，且與橋軸線垂直，鉸座底板的同側(cè)相對高程不得大于1mm，兩岸的拱腳誤差不大于10mm；利用TCA1800全站儀位于橋軸線控制點上，采用坐標法在拱座預埋鐵板上放樣出鉸座的縱橫十字線，四測回，并于鉸軸橫向（即轉(zhuǎn)軸中心線）沿長線上放樣出兩個臨時點位，再將全站儀移至臨時點位上，貫穿轉(zhuǎn)軸中心線，保證轉(zhuǎn)軸中心線各點位在一條直線上，如有差值，則適當調(diào)整個別點位，待鉸座軸線標志點與放樣點位重合后進行位置固定，再進行高程測量，調(diào)整拱鉸的底座高度，直至同側(cè)兩鉸座的上、下邊高程符合設計要求后，再次檢查鉸座軸線標志與放樣點位的重合情況，在平面、高程均滿足要求后進行焊接固定。

3.4 拱肋骨架的安裝測量

拱肋鋼管安裝測量利用三維坐標定位，通過軸線貫通保證橫向位置的精確，采用TCA1800精密全站儀置儀于控制點，利用全站儀的測距和測角系統(tǒng)，精確測量出主拱肋站點三維空間坐標，與設計坐標比較，得出差值，利用主拱肋吊裝系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行調(diào)整。重復測量工作，直至差值滿足設計規(guī)范要求。拱肋弦管在一節(jié)段4根鋼管間的平聯(lián)及腹桿均連接，精確定位并形成了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系以后再行焊接，以免焊件受熱變形，增大節(jié)段各部尺寸誤差，降低安裝精度。

3.5 中間鉸的定位測量

中間鉸位置見二次豎轉(zhuǎn)立面布置圖，鉸軸處于山體峭壁之上，無合適的近觀測點可設置，為保證精度擬采用縱坐標結(jié)合橋軸線貫通，配合檢定鋼尺量距的方式進行位置的確定，具體測量方法為：將TCA1800全站儀置于軸線控制點上，通過全站儀的坐標功能放樣出對岸兩中間鉸軸線連線的點，位于拱肋連接系上，觀測四測回；再利用水平儀確定出中間鉸軸線連線的高程，在拱肋合適的位置上設置小鋼絲通過放樣出的軸線連線點位，設置收緊裝置并在兩端收緊，使軸線連線及高程與設計一致；最后通過橋軸線的貫通測量，在小鋼絲上標定出橋軸線點標志，利用檢定鋼尺量距確定中間鉸的平面位置。

3.6 豎轉(zhuǎn)合攏測量

拱肋勁性骨架沿山體拼裝完成后，安裝好豎轉(zhuǎn)牽引索、下放索、中間轉(zhuǎn)鉸處（3#墩和6#臺）的拉壓連接桿及豎轉(zhuǎn)千斤頂、泵站等豎轉(zhuǎn)設備，安裝好1#和2#墩之間的對拉系統(tǒng)并分級進行張拉，依次啟動兩岸牽引千斤頂，通過牽引索分別將兩岸中間轉(zhuǎn)鉸上部分拱肋勁性骨架扳起，完成中間轉(zhuǎn)鉸處鋼管連接后，完成一次豎向轉(zhuǎn)體施工。合攏前的測量，通過測量就位后的拱肋前端坐標及每節(jié)段標志點的坐標與監(jiān)控數(shù)據(jù)進行比照，同時以軸線貫通的方式檢核拱肋前端的橫向位置，及時提供數(shù)據(jù)，供監(jiān)控單位計算，線型調(diào)整；合攏前進行拱段變形觀測，作一次全天候的觀測量距并測量兩側(cè)拱肋高差值，計算出日照變形量，繪制日照、溫度變形曲線表。

4 安裝測量注意事項

4.1 拱肋坐標計算

拱肋安裝時主要是坐標定位，如坐標不準確，那就無法正確合攏了。因瀾滄江大橋是二次豎轉(zhuǎn)，給坐標計算帶來了一定的難度，既要考慮懸鏈線方程，又要考慮坐標系的轉(zhuǎn)換。為了保證坐標的準確性要做到多重校核，首先在EXCEL編程序來計算拱肋坐標，計算完展點到CAD中，看展完圖形是否符合要求，然后在CAD中用三維坐標立體的方式來畫拱肋安裝的二次豎轉(zhuǎn)施工圖，將計算的拱肋坐標展到畫好的施工圖中，看點位是否全部吻合。

4.2 觀測點布設

瀾滄江大橋是二次豎轉(zhuǎn)施工，當豎向轉(zhuǎn)體下放重量達2500噸，整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力在豎轉(zhuǎn)過程進行劇烈改變和調(diào)整，結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生沉降，向后有變位移影響，為了保證豎轉(zhuǎn)施工的科學性和安全性，布設一系列位移觀測點，以便對結(jié)構(gòu)物進行控制。

鋼管拱的拱座及中間鉸都應設置位移觀測點，在豎轉(zhuǎn)施工開始前，對觀測點施測，獲得一個初始值，然后在豎轉(zhuǎn)施工過程中分別讀取各自狀態(tài)下的觀測值，求出變化量。主拱肋：在豎轉(zhuǎn)施工前，對主拱肋的1L/8、1L/4、3L/8、1L/2、5L/8、3L/4、7L/8處點作為豎轉(zhuǎn)觀測點，用于觀測主拱肋在豎轉(zhuǎn)過程中的線形、偏位等。以上觀測點為方便觀測可采用在觀測點位置貼設反射片，方便觀測。對合攏段截面上下游位置，須錨固點架設全棱鏡，便于全角度觀測。

4.3 測量時間

因鋼管拱受日照及豎拼自重等環(huán)境因素影響，其變形較大，拱的精測定位嚴格按照監(jiān)控要求在日照前進行，測量時間最遲不超過上午10∶00；該橋位處風速經(jīng)常較大，宜避開大風時間進行觀測。

5 安全防護

本橋主體結(jié)構(gòu)復雜，作業(yè)面距江面高差270多m，峽谷內(nèi)風速大（最大10級），高空作業(yè)多，安全防護是重中之重。

6 測量精度分析

本橋采用TCA1800精密性全站儀，其標稱精度為1mm+1ppm，根據(jù)國家授權(quán)單位鑒定后，其鑒定結(jié)果為md=±0.93mm，ma=±0.81″，可滿足鋼管拱安裝平面位置精度要求，此處重點說高程精度分析。

由于地勢險峻，不能采用水準測量，高程測量采用單向三角高程觀測，測站A點到觀測點B的高差公式為：

hab=D×tanα+ia-vb+f

式中：

D——測站點A到觀測點B的水平距離

α——測站點到觀測點豎直角

ia——測站點A的儀器高

vb——觀測點B的目標高

f——球氣差

對上式全微分并轉(zhuǎn)化中誤差關(guān)系式得：

式中：

md——距離測量中誤差

ma——豎直角測量中誤差

mia——儀器高測量中誤差

mib——目標高測量中誤差

mf——球氣差改正中誤差

=206265

控制點至拱肋觀測點最遠邊長為300m，最大角度約為30°，采用標稱精度為1mm+1ppm全站儀來進行測量。用鋼卷尺測量儀器高和目標高時取mia=mib=±1mm，mf=±3.0mm，把以上各值代入中誤碼差公式得mh=±1.8mm，該精度滿足設計要求。

7 結(jié)語

瀾滄江橋鋼管拱二次豎轉(zhuǎn)施工，在中國尚屬首例，無任何經(jīng)驗可鑒，只有在施工過程中堅持技術(shù)先進性、科學合理性、經(jīng)濟適用性相結(jié)合及實事求是的原則，合理安排施工順序，突出重點、突破難點，認真施工，嚴謹測量，才能保證鋼管拱的順利合攏。

（責任編輯：陳 倩）