空間測量及控制技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/王 冬 張 偉

□張 偉/天津第三市政公路工程有限公司。

空間測量及控制技術(shù)在工程中的應(yīng)用

□文/王 冬 張 偉

文章以實(shí)際工程為例，介紹了空間測量工藝，解析了施工測量技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法，確保施工階段各個(gè)工況下橋梁線型、應(yīng)變滿足設(shè)計(jì)要求。

空間測量；控制；主塔

1 工程概況

赤峰橋主塔采用獨(dú)斜塔形式，塔垂直高度64.963 m（至承臺頂面），塔身軸線與大地平面垂直交角為63°。塔身采用部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括其上部拉索錨固段。主塔為變截面，與承臺頂交面的截面尺寸為8.0m×6.0m(不含加厚楔形體)，塔頂水平面截面尺寸為4.0m×6.0m。塔頂部設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)圓形構(gòu)筑物。主梁采用鋼箱梁，內(nèi)部設(shè)置縱橫隔板，其上為帶U肋的正交異性橋面?？紤]到橋面拉索設(shè)置在鋼箱梁兩側(cè)，橫向?yàn)橹饕獋髁Ψ较颍诿繉鲀蓚?cè)橫橋向約9.5m范圍為鋼箱梁加強(qiáng)段，此范圍內(nèi)鋼箱梁頂、底板厚度為40 mm，橫隔板厚度為40mm；在局部區(qū)域頂?shù)装搴穸冗_(dá)到60mm。另外，為平衡支座的拉力作用，在橋梁邊墩及輔助墩處設(shè)有配重混凝土。

為控制好斜塔柱的穩(wěn)定性、傾斜角度和整體平面平整度，必須對其進(jìn)行空間測量。

2 測量技術(shù)措施的確定

2.1 配備高性能的測量儀器

為保證高精度的施工放樣，特別配置2套高性能的全站儀。全站儀具有雙軸補(bǔ)償功能并能自動進(jìn)行兩差改正。全站儀進(jìn)行三維坐標(biāo)法測量，主要是將全站儀通過強(qiáng)制對中裝置架設(shè)在固定的測站上，使儀器每次都同心同高，直接測出所測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

為消除曲率和大氣折光的影響，地球曲率半徑R取6371km，每次測量時(shí)儀器輸入實(shí)時(shí)折光系數(shù)，折光系數(shù)用實(shí)時(shí)差分法通過現(xiàn)場實(shí)測計(jì)算得出。為了達(dá)到精度要求，可采用幾個(gè)測回放樣。

2.2 建立高等級的測量控制網(wǎng)

為精確定位，建立主塔局部測量控制網(wǎng)，控制網(wǎng)為三等網(wǎng)，每個(gè)控制點(diǎn)即是平面控制點(diǎn)又是高程控制點(diǎn)，兩點(diǎn)合一。各控制點(diǎn)按變形觀測的要求埋設(shè)?？刂泣c(diǎn)上都設(shè)置強(qiáng)制對中觀測墩座。將全站儀通過強(qiáng)制對中裝置架設(shè)在固定的觀測座上，使儀器每次都保證同心、同高，減小測站誤差，利用全站儀的三維坐標(biāo)功能直接測出所測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。對建立的控制網(wǎng)定期進(jìn)行復(fù)測。

3 空間施工定位測量

3.1 主塔施工測量

1）勁性骨架定位測量

主塔勁性骨架為主塔施工定位的基礎(chǔ)，只有勁性骨架定位準(zhǔn)確后，相應(yīng)的鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力波紋管才能根據(jù)勁性骨架的位置來進(jìn)行定位。

在主塔施工時(shí)，勁性骨架的第1節(jié)已經(jīng)根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)在主塔承臺內(nèi)預(yù)埋，待承臺混凝土澆筑完成且養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后，進(jìn)行主塔第1節(jié)的施工。每次勁性骨架的安裝高度平均比每次將要施工的塔柱高度高1～2 m，以利于下一節(jié)勁性骨架的安裝；安裝第2節(jié)勁性骨架時(shí)，先將勁性骨架的現(xiàn)狀標(biāo)高測定，然后利用CAD將勁性骨架將此標(biāo)高的坐標(biāo)（施工預(yù)拋后）求出，在勁性骨架節(jié)與節(jié)之間設(shè)置定位連接鋼板，在定位鋼板上放出所求坐標(biāo)，將所要安裝的勁性骨架安裝定位。此方法有利于主塔定位，保證了主塔的施工準(zhǔn)確性，從而解決了主塔空間定位難度大的問題。

2）模板測量復(fù)核

模板測量是主塔線形美觀的根本，由于主塔的定位是由勁性骨架來完成的，為了保證主塔施工線形美觀順滑，采用模板測量來控制主塔的線形且可以復(fù)核勁性骨架在施工過程中由于鋼筋的壓力變形，從而導(dǎo)致的主塔線形不順滑等問題。通過測量每一節(jié)主塔模板三維坐標(biāo)，利用CAD與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相比較，然后按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行模板微調(diào)，使得主塔坐標(biāo)的線形更加準(zhǔn)確，線形更加美觀順滑。

3）預(yù)埋索道管定位測量

當(dāng)主塔施工到錨固段時(shí)，預(yù)埋索道管的定位成為主塔施工的又一難點(diǎn)。由于預(yù)埋索道管每一節(jié)的質(zhì)量較大（0.5～1.0t），定位高度較高（標(biāo)高在 53～68m）且預(yù)埋索道管的定位準(zhǔn)確才能保證斜拉索的安裝順利，所以預(yù)埋索道管的定位安裝也是主塔施工的重點(diǎn)。主塔索道管安裝施工采用空間坐標(biāo)控制定位的方式進(jìn)行。索道管安裝之前，先于主塔勁性骨架上焊接索道管定位托架，利用空間坐標(biāo)放設(shè)托架位置，利用角鋼制作托架結(jié)構(gòu)，于索道管與托架連接位置設(shè)置開口鋼板，利用鋼板開口夾角對索道管傾斜角度、安裝方向進(jìn)行限位，通過復(fù)測開口點(diǎn)空間坐標(biāo)對索道管進(jìn)行精確定位。定位完成后利用角鋼對索道管進(jìn)行加固處理。

3.2 鋼箱梁安裝定位測量

赤峰橋鋼箱梁橋面為彎曲型鋼箱梁，其線形包括直線、圓曲線、緩和曲線，從而導(dǎo)致鋼箱梁的安裝測量定位為赤峰橋鋼箱梁的又一大難點(diǎn)。為了保證赤峰橋的鋼箱梁安裝準(zhǔn)確，提前在每片鋼箱梁上布置測量定位點(diǎn)，利用CAD算出測量定位點(diǎn)的空間坐標(biāo)。先進(jìn)行支座處鋼箱梁吊裝，再逐片安裝其他的鋼箱梁，這樣就達(dá)到了粗定位。然后用全站儀測量微調(diào)，進(jìn)行精定位，待定位完成后，采用兩點(diǎn)交匯法進(jìn)行復(fù)核測量。

4 施工控制觀測

4.1 主塔承臺沉降觀測

主塔在施工的過程中，隨著主塔的高度升高，其自重也在加大，主塔承臺的沉降觀測成為施工控制的重點(diǎn)，在主塔承臺混凝土澆筑之前，預(yù)先在承臺頂預(yù)埋6根銅棒，間距20m。待承臺混凝土澆筑完成并養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，進(jìn)行初始值測量，往后隨著主塔高度的增加進(jìn)行承臺沉降觀測。

4.2 施工臨時(shí)荷載下觀測

在鋼箱梁安裝的過程中，由于塔柱的施工平臺大部分需要搭設(shè)在鋼箱梁上，所以導(dǎo)致鋼箱梁的施工臨時(shí)荷載較大（2000～3000kN），為了使施工過程中鋼箱梁的變形在設(shè)計(jì)容許范圍內(nèi)，所以需要在施工過程中進(jìn)行鋼箱梁的沉降觀測。當(dāng)鋼箱梁安裝完畢后，在鋼箱梁（施工平臺的位置）處布置30個(gè)沉降觀測點(diǎn)，隨著施工荷載的增加（塔柱平臺的升高），進(jìn)行鋼箱梁的沉降觀測。

4.3 體系轉(zhuǎn)換時(shí)主塔及主梁應(yīng)變觀測

當(dāng)工程進(jìn)行到體系轉(zhuǎn)換階段時(shí)，為保證主塔及主梁在體系轉(zhuǎn)換過程中的應(yīng)力、應(yīng)變在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，主塔及主梁的變形觀測也是體系轉(zhuǎn)換的重要步驟。在主塔及主梁施工完畢后，預(yù)先在主塔和主梁上設(shè)置觀測點(diǎn)，隨著每對斜拉索的張拉，進(jìn)行主塔和主梁的觀測，從而達(dá)到控制主塔和主梁應(yīng)力、應(yīng)變的目的。

5 施工效果

通過對海河上的赤峰橋斜塔施工過程中的空間精密測量，確保了整個(gè)工程質(zhì)量和外形設(shè)計(jì)均達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。在空間精度測量工作中獲得了寶貴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)也標(biāo)志著我市在施工大型橋梁斜塔空間測量上了一個(gè)新臺階。

U446.2

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1008-3197（2011）03-30-01

2011-05-03

王 冬/男，1958年出生，高級工程師，天津市濱海市政建設(shè)發(fā)展有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□張 偉/天津第三市政公路工程有限公司。