港珠澳大橋沉管預(yù)制端鋼殼測(cè)量技術(shù)

鄒正周，胡志遠(yuǎn)，季擁軍

港珠澳大橋沉管預(yù)制端鋼殼測(cè)量技術(shù)

鄒正周，胡志遠(yuǎn)，季擁軍

（中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州510300）

端鋼殼面板的平整度直接關(guān)系到GINA止水帶壓接后的止水效果及管節(jié)安裝軸向偏差。文章介紹了港珠澳大橋直線段沉管預(yù)制端鋼殼的安裝和測(cè)量方法，以及管節(jié)在預(yù)應(yīng)力張拉壓漿及頂升轉(zhuǎn)換完成后端鋼殼平整度的檢測(cè)方法。工程實(shí)踐表明，此方法切實(shí)可行。

沉管預(yù)制；端鋼殼；測(cè)量；平整度；檢測(cè)

1 概述

港珠澳大橋主體工程沉管隧道共有33個(gè)管節(jié)，采用工廠法分節(jié)段預(yù)制工藝，每個(gè)管節(jié)首尾兩端分別設(shè)置A、B型端鋼殼[1]。端鋼殼與管節(jié)混凝土連為一體并一次澆筑成型，為安裝GINA止水帶和OMEGA止水帶而設(shè)置，是管節(jié)重要的永久性鋼構(gòu)件之一。端鋼殼設(shè)計(jì)尺寸為650 mm× 280 mm的L形截面，呈環(huán)形布置，整體寬度37.95m，高度11.4 m。

管節(jié)在完成預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿及頂升轉(zhuǎn)換后，端鋼殼安裝GINA止水帶面板的平整度是否滿足要求是管節(jié)沉放后成功止水的關(guān)鍵。因此，端鋼殼安裝GINA止水帶面板的精調(diào)及平整度控制尤為重要。

2 端鋼殼制造及安裝

端鋼殼在專業(yè)的鋼構(gòu)件工廠分成14塊加工生產(chǎn)，然后組拼成10塊整體發(fā)運(yùn)至沉管預(yù)制廠[1]，在預(yù)制廠專業(yè)組裝平臺(tái)上組拼成7塊后轉(zhuǎn)運(yùn)到頂板鋼筋綁扎區(qū)進(jìn)行安裝及精調(diào)。完成精調(diào)的端鋼殼平整度應(yīng)符合表1的要求[2]。

表1 管節(jié)端鋼殼幾何及平整度要求Table1 Geometry and flatness requireMentsof end steelshell for tunnelsegments

安裝前，先通過全站儀極坐標(biāo)法在底模、側(cè)模及內(nèi)模頂面分別放出端鋼殼的安裝端線及特征點(diǎn)，以便端鋼殼的整體定位安裝。

3 端鋼殼精調(diào)

3.1 控制網(wǎng)的建立

端鋼殼精調(diào)的控制網(wǎng)采用沉管預(yù)制施工控制網(wǎng)，平面控制網(wǎng)采用GB 50026—2007《工程測(cè)量規(guī)范》中二等邊角網(wǎng)的技術(shù)要求，高程控制網(wǎng)采用GB/T 12897—2006《國家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中二等水準(zhǔn)的技術(shù)要求。

為減小儀器對(duì)中誤差，提高端鋼殼精調(diào)的測(cè)量精度，用于端鋼殼精調(diào)測(cè)量的控制點(diǎn)設(shè)置為強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩形式。

3.2 端鋼殼測(cè)點(diǎn)布置

為加強(qiáng)端鋼殼精度控制和管節(jié)間端鋼殼平整度對(duì)比分析，端鋼殼測(cè)點(diǎn)布置采用統(tǒng)一要求（圖1）。3.3端鋼殼精調(diào)

圖1 端鋼殼測(cè)點(diǎn)布置圖（50個(gè)測(cè)點(diǎn)）Fig.1 Layoutofmeasuring pointson end steelshell(50 points)

端鋼殼精調(diào)在端鋼殼拼裝焊接完成并檢測(cè)合格、端模安裝完成后進(jìn)行，精調(diào)應(yīng)選用測(cè)角和測(cè)距精度分別不低于1″和1mm+10-6D（D為測(cè)量距離）的全站儀。

直線段管節(jié)端鋼殼精調(diào)時(shí)，在沉管預(yù)制施工控制網(wǎng)坐標(biāo)系下設(shè)站完成后對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)用全站儀極坐標(biāo)法測(cè)量，并根據(jù)式（1）及測(cè)量結(jié)果計(jì)算每個(gè)測(cè)點(diǎn)的調(diào)節(jié)量，指揮現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整。

式中:x為端鋼殼測(cè)點(diǎn)的理論端面坐標(biāo)；x0為端鋼殼底面的設(shè)計(jì)端面坐標(biāo)；Δx為端鋼殼頂面相對(duì)于底面的長(zhǎng)度增量；h為端鋼殼測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)高程；h0為端鋼殼底面設(shè)計(jì)高程。

在測(cè)量及調(diào)整過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng):

1）為防止混凝土澆筑引起端鋼殼變形，端鋼殼頂部可在長(zhǎng)度增量的基礎(chǔ)上向管內(nèi)預(yù)收3 mm，其余高程部位按照線性內(nèi)插的方法處理。

2）為防止混凝土澆筑引起端鋼殼變形，精調(diào)過程中的偏差應(yīng)取偏向管內(nèi)2～3mm。

3）在精調(diào)及混凝土澆筑過程中，應(yīng)盡量采取“固定人員、固定儀器、固定測(cè)站、固定方法”的原則對(duì)端鋼殼進(jìn)行測(cè)量。

4）受全站儀信號(hào)強(qiáng)度的影響，端鋼殼上粘貼的反射片尺寸不宜小于30mm×30mm。

5）全站儀設(shè)站位置盡量位于管節(jié)橫截面的中部，防止測(cè)量過程中的角度過大；當(dāng)測(cè)量偏角較大時(shí)，可在測(cè)點(diǎn)前方設(shè)站進(jìn)行復(fù)測(cè)。

6）混凝土澆筑期間，特別是在管節(jié)上倒角及頂板澆筑時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)端鋼殼的監(jiān)測(cè)。當(dāng)與精調(diào)完成后的變化量超過3mm時(shí)，應(yīng)組織進(jìn)行調(diào)整。

7）混凝土澆筑期間監(jiān)測(cè)端鋼殼的變形量時(shí)，Δx不應(yīng)再考慮預(yù)收量，且計(jì)算出的偏差值仍應(yīng)偏向管內(nèi)，否則應(yīng)組織調(diào)整。

8）當(dāng)對(duì)1個(gè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整后，應(yīng)及時(shí)對(duì)該點(diǎn)相鄰2m范圍內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。

9）當(dāng)受視線通視影響需搬站進(jìn)行其他點(diǎn)位的測(cè)量時(shí)，應(yīng)找共同點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量比對(duì)，其x坐標(biāo)較差應(yīng)在2mm內(nèi)。

4 端鋼殼平整度檢測(cè)

端鋼殼平整度檢測(cè)應(yīng)在管節(jié)預(yù)應(yīng)力張拉壓漿及頂升轉(zhuǎn)換后進(jìn)行，要求面板不平整度≤5mm[2]。

端鋼殼平整度檢測(cè)的操作方法如下:

1）在沉管預(yù)制施工控制網(wǎng)坐標(biāo)系下，采用全站儀對(duì)端鋼殼的50個(gè)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)測(cè)。

2）對(duì)50個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)按式（2）、式（3）、式（4）計(jì)算出端鋼殼的擬合面[3]。

3）根據(jù)擬合參數(shù)按照式（5）、式（6）、式（7）計(jì)算出測(cè)點(diǎn)到擬合面的距離（即平整度）及端鋼殼端面的豎向和水平向偏角。

式中:A=b（2）；B=b（3）；C=-1；D=b（1）。

5 工程應(yīng)用

在港珠澳大橋主體工程沉管預(yù)制中，現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格按照上述方法對(duì)端鋼殼的制作、拼接、安裝、測(cè)量、監(jiān)測(cè)及檢測(cè)等工序進(jìn)行控制。通過對(duì)已完成張拉及壓漿后的7個(gè)管節(jié)共14個(gè)端鋼殼的面板平整度進(jìn)行檢測(cè)分析，平整度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 端鋼殼平整度分析數(shù)據(jù)表Table2 Data of analysisof flatnessof end steelshells

為了提高端鋼殼面板平整度的可信度，避免由于50個(gè)測(cè)點(diǎn)布置的不合理而導(dǎo)致端鋼殼平整度擬合出現(xiàn)局部失真的情況，在E9、E11、E13管節(jié)檢測(cè)時(shí)又增加如下措施:

1）在兩個(gè)相鄰的檢測(cè)點(diǎn)中間加密，將檢測(cè)點(diǎn)數(shù)由50個(gè)加密到96個(gè)，如圖2所示。

2）分別用96和50個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，并檢驗(yàn)端鋼殼2套數(shù)據(jù)的平整度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

3）采用50個(gè)測(cè)點(diǎn)的擬合參數(shù)按式（5）對(duì)96個(gè)點(diǎn)的平整度進(jìn)行重新計(jì)算，再次檢驗(yàn)端鋼殼的平整度是否滿足設(shè)計(jì)要求，其計(jì)算及比較結(jié)果如表3所示。

通過表2、表3的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和已沉放安裝的E1—E19管節(jié)的實(shí)際情況分析，管節(jié)間GINA止水帶的壓接止水效果均很好，表明上述關(guān)于端鋼殼拼接、安裝、精調(diào)、測(cè)量及平整度分析檢測(cè)的方法是正確的。

圖2 端鋼殼測(cè)點(diǎn)布置圖（96個(gè)測(cè)點(diǎn)）Fig.2 Layoutofmeasuring pointson end steelshell(96 points)

表3 端鋼殼平整度分析數(shù)據(jù)比較表Table3 CoMparison ofanalyticaldata of flatnessof end steelshell

從表2的數(shù)據(jù)中可以看出，在后續(xù)施工中應(yīng)加強(qiáng)管節(jié)頂推監(jiān)測(cè)，提高頂推行程的一致性，以便匹配澆筑時(shí)減小端鋼殼的水平向偏角，繼續(xù)提高端鋼殼的安裝及測(cè)量精度。

6 結(jié)語

本文給出的沉管預(yù)制端鋼殼測(cè)量方法是切實(shí)可行的，實(shí)踐結(jié)果表明，該技術(shù)能夠?qū)⒍虽摎っ姘遄罱K的平整度控制在5 mm以內(nèi)，滿足GINA止水帶壓接后的止水要求。

[1]張文森，黃文慧.大型沉管端鋼殼施工工藝比選[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（7）:96-99.

ZHANGWen-sen,HUANGWen-hui.Selection of steel shell construction technologies in large immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015,35(7):96-99.

[2]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳大橋主體工程島隧工程施工圖設(shè)計(jì):管節(jié)接頭、節(jié)段接頭施工圖[R].2012.

CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnelprojectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:construction drawing of socket joint and segment joint[R]. 2012.

[3]中交股份聯(lián)合體港珠澳大橋島隧項(xiàng)目部.關(guān)于沉管端鋼殼空間姿態(tài)測(cè)量的規(guī)定[R].2013.

Project Management for Island&Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.Provisions on the immersed tube end steel shell spaceattitudemeasurement[R].2013.

Technology for measurement of prefabricated end steel shell for immersed tunnel segments for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

ZOU Zheng-zhou,HU Zhi-yuan,JIYong-jun
（No.2EngineeringCo.,Ltd.ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China）

The flatness of end steel shell affects directly the waterproofness of GINA water stops and the axial deviation of installed immersed tunnel section.The paper describes the installation and measuringmethods for the prefabricated end steel shells for the linear section of the immersed tunnel sections for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge and the testingmethod to check the flatness of the end steel shells after the grouting and lifting is complete.The practice proves that the methods described are feasible and practicable.

prefabrication of immersed tunnel segment;end steel shell;survey;flatness;testing

U655.531；U459.5

A

2095-7874（2016）07-0001-04

10.7640/zggw js201607001

2016-05-30

鄒正周（1977—），男，湖北天門人，高級(jí)工程師，測(cè)量工程專業(yè)。E-mail:294701592@qq.com