官廳水庫特大橋沉井施工測量與控制

蔡偉

摘 要：結(jié)合官廳水庫特大橋的設(shè)計和施工特點，介紹了沉井施工過程中制作測量、下沉測量及糾偏，為實際施工測量提供有益的做法。

關(guān)鍵詞：沉井；測量；糾偏

1 工程概況

懷來縣城市道路工程（沙城‐東花園）官廳水庫特大橋主橋為鋼‐混組合梁單跨懸索橋，主纜跨度為（210+720+210）m。錨錠沉井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沉井平面分為16個井孔，縱橋向長度50m，橫橋向長度56m。沉井共包括6個節(jié)段，總高度33m。第一節(jié)為刃腳節(jié)段，總高度6m，刃腳高2.8m，刃腳踏面寬0.3m，井壁厚2.7m，隔墻厚1.5m；第二節(jié)、第三節(jié)，每個節(jié)段高度為5m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第四節(jié)、第五節(jié)每個節(jié)段高度為6m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第六節(jié)高度為5m，井壁厚1.7m。錨錠沉井井壁與隔墻間的倒角為1.5m×1.5m，隔墻與隔墻間的倒角為0.6m×0.6m。見圖1。

2 控制網(wǎng)建設(shè)

2.1 控制點的布設(shè)

根據(jù)官廳水庫特大橋施工情況，我項目部在設(shè)計院提供的CPI點的基礎(chǔ)上又設(shè)置了6個加密控制網(wǎng)點：QK1、QK2、QK4、QK5、QK6、QK7均為平面帶高程，經(jīng)復(fù)測控制網(wǎng)的精度滿足施工要求。加密點平面采用GPS靜態(tài)測量和導(dǎo)線測量相結(jié)合的方法實測，等級為平面三等，水準(zhǔn)采用二等高程測量?？刂泣c平面位置如圖2。

2.2 施工坐標(biāo)系統(tǒng)

沉井結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量點多，定位精度要求高。為了高精度、高效率及直觀地進行現(xiàn)場測量放樣工作，現(xiàn)將設(shè)計院提供的國家2000坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為橋梁施工獨立坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)仍為1985年國家高程基準(zhǔn)。

考慮到沉井段均為直線，根據(jù)現(xiàn)有圖紙建立沉井施工獨立坐標(biāo)系，以沉井小里程橫向刃腳中和沉井縱軸線交點為坐標(biāo)原點（0，0），縱橋向為X軸方向，大里程為正，橫橋向為Y軸，左線為負(fù)，右線為正。施工獨立坐標(biāo)系如圖3。

平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式：

3 沉井施工測量控制

3.1 沉井基礎(chǔ)開挖放線

采用GPS-RTK測量方法，先架設(shè)好基準(zhǔn)站，啟動基準(zhǔn)站，用流動站校核測量作業(yè)區(qū)內(nèi)一個已知控制點后，另一個控制點進行檢核，輸入已算好坐標(biāo)到手簿后放樣并打下木樁，最后點與點之間撒白灰線作為開挖依據(jù)。測量放樣工作完成后，再次到另外一個控制點（或附近的控制點）對平面和高程進行復(fù)核。開挖過程中采用普通水準(zhǔn)儀測設(shè)高程，根據(jù)設(shè)計高程計算出前視讀數(shù)來控制開挖底高程。

3.2 鋼模（刃腳）拼裝定位測量

鋼模（刃腳）拼裝時，因鋼模拼裝的平順性并考慮模板結(jié)構(gòu)尺寸驗收誤差為10mm，所以此工作采用全站儀坐標(biāo)放樣法。鋼模吊裝前在刃腳部位放樣出中軸線并將地面抄平，通過此點鋼模就位，同樣采用全站儀坐標(biāo)放樣法測出鋼模上口平面位置及高程，超出范圍的實地調(diào)整達到設(shè)計要求為拼裝完成。以上方法測設(shè)每塊模板拼裝。

3.3 模板驗收測量

沉井模板驗收測量主要采用全站儀、水準(zhǔn)儀及鋼尺結(jié)合方法控制，主要驗收項目有平面尺寸、井壁厚度、高差，中心偏移、平面扭轉(zhuǎn)角等，驗收標(biāo)準(zhǔn)如下表1。

3.4 沉井接高測量

按照施工流程，鋼殼完成后要進行沉井刃腳混凝土澆筑、抽墊施工、鋼沉井混凝土澆筑及第一次的接高施工。沉井接高過程全程測量控制，以保證接高質(zhì)量。沉井施工過程中測量各特征點的三維坐標(biāo)，以確定沉井的三維姿態(tài)，計算出沉井的偏位、傾斜度、扭角等狀態(tài)參數(shù)，通過沉井現(xiàn)有狀態(tài)各特征點的參數(shù)來計算待接高沉井的理論位置坐標(biāo)與高程。使用全站儀測量接高模板各對應(yīng)特征點的三維坐標(biāo)與計算理論三維坐標(biāo)進行比對，按照差值調(diào)整沉井模板，使其處于計算的理論位置。

首先我們在鋼殼總拼完成后測量出圖4點的底口H1及頂口H2標(biāo)高，然后計算出上下2點的高差△h1，以后沉井接高過程中測H2與H3的高差△h2，下沉過程中只測量頂口標(biāo)高就可計算出底口標(biāo)高H，根據(jù)底口標(biāo)高計算出沉井的傾斜度及沉井下沉量。底口標(biāo)高計算公式為H=H2-△h1或H=H3-（△h1+△h2）；下沉量計算公式為△H=H1-H；沉井高度h=△h1+△h2。

砼沉井采用鋼模板翻模法施工，后續(xù)接高測量控制過程中沉井高度傳遞和軸線傳遞方法與計算。軸線傳遞是第一次接高完成后在井壁做軸線點2#，第二次接高后根據(jù)2點垂直引點至沉井頂面2點，此時2點與實際軸線1#點就有一定的偏差（l），如圖5所示，其Y值（縱坐標(biāo)）計算如下：

3.5 沉井下沉控制測量

沉井的吸泥下沉過程，主要使用全站儀，測量基本按照1天2次，通過測量布置在沉井縱橫軸線方向上的4個主控點1、3、5、4及輔助測量點6、7、8、9測點的三維坐標(biāo)，來推算沉井的頂、底面平面位置及高程、沉井的下沉量、傾斜度、平面扭角等數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)并且做到及時上報，以此來指導(dǎo)沉井下沉施工。用測繩測出下沉過程中各隔倉及沉井外側(cè)泥面高度，用于掌握吸泥效果以及下沉進度，提供給現(xiàn)場作業(yè)人員確定糾偏措施。

沉井吸泥下沉過程中，測量員要隨時了解沉井在不同時間的位置和狀態(tài)，及時提交沉井的頂中心偏移、底中心偏移、刃角高程、扭角、傾斜等資料。扭角是通過直接測量沉井軸線的坐標(biāo)方位角同設(shè)計方位角進行比較得出；傾斜通過測量沉井軸線上4個點的相對高差換算得出，這樣可以推算出底中心點位置及傾斜度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)不斷調(diào)整吸泥措施，以使沉井下沉到設(shè)計標(biāo)高位。

相關(guān)計算公式：

（1）頂面結(jié)構(gòu)中心

沉井頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)是由同一軸線上的1、3和4、5點平均得出，取兩者平均值：X頂面結(jié)構(gòu)中心=（X1+X3）/2

Y頂面結(jié)構(gòu)中心=（Y1+Y3）/2

或 X頂面結(jié)構(gòu)中心=（X4+X5）/2

Y頂面結(jié)構(gòu)中心=（Y4+Y5）/2

（2）平面扭角

平面扭角通過直接測量沉井軸線的坐標(biāo)方位角同設(shè)計方位角進行比較得出，取兩軸線平均值：

1-3軸線 ɑ=tan-1（（Y3- Y1）/（X3- X1））-ɑ1-3設(shè)計

或5-4軸線 ɑ=tan-1（（Y4- Y5）/（X4- X5））-ɑ5-4設(shè)計

（3）傾斜角

傾斜角由頂面4個點的高差計算得出：

（4）底面結(jié)構(gòu)中心

底面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)由頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)、傾斜角和平面扭角計算得出。假設(shè)頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)為：（X0，Y0）；則底面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)為：

4 結(jié)語

本文主要闡述了沉井施工測量控制方法，充分展現(xiàn)了其測量原理和控制方法的實用性和有效性，該方法精度高、操作簡便，為沉井施工提供了不可或缺的硬件基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]周孟波.懸索橋手冊（精）[M].人民交通出版社，2003.

[2]朱海濤.橋梁工程實用測量[M].中國鐵道出版社，2004.