廈漳跨海大橋南汊主橋索塔鋼錨梁安裝施工及測(cè)量控制

徐長(zhǎng)燁

摘? 要：文章結(jié)合廈漳跨海大橋南汊主橋索塔鋼牛腿式鋼錨梁安裝施工測(cè)量實(shí)踐，詳細(xì)介紹了索塔鋼牛腿、鋼錨梁、索導(dǎo)管安裝施工的測(cè)量控制方法，以供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：鋼牛腿;鋼錨梁;安裝;測(cè)量

中圖分類號(hào)：U448? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）10-0115-04

Abstract： Based on the construction survey practice of cable tower steel cow leg steel anchor beam installation of the south branch main bridge of Xiamen-Zhangzhou Cross-sea Bridge， this paper introduces in detail the measurement and control methods of cable tower steel cow leg， steel anchor beam and cable guide pipe installation， which can be used as a reference for similar projects.

Keywords： steel corbel; steel anchor beam; installation; measurement

1 工程概況

廈漳跨海大橋南汊主橋?yàn)?35m+300m+135m雙塔雙索面鋼-混組合梁斜拉橋，索塔為H型C50海工混凝土結(jié)構(gòu)，總高為137m，分上、中、下塔柱與上、下橫梁五部分。上塔柱高45.5m，索塔錨固區(qū)標(biāo)高為97.395m～133.420m，斜拉索上端采用鋼錨梁作為錨固結(jié)構(gòu)，鋼錨梁采用高強(qiáng)螺栓栓接在鋼牛腿上，鋼牛腿、鋼錨梁安裝與上塔柱混凝土同步施工。

鋼錨梁由錨墊板、承壓板、主板、橫隔板、連接板及加勁肋等構(gòu)件組成。鋼錨梁及鋼牛腿采用Q345C鋼材，并進(jìn)行防腐處理。鋼錨梁采用整體結(jié)構(gòu)，即單根整體制作并吊裝。鋼錨梁端部支承在鋼牛腿上，鋼牛腿采用剪力釘與塔柱內(nèi)壁連接。索塔每對(duì)斜拉索的拉力通過(guò)錨墊板作用于鋼錨梁的兩端，分解成水平力和豎向力，其水平力由鋼錨梁承受，并由錨梁的縱向約束自由度自行調(diào)整而平衡，豎向力則通過(guò)承壓板傳遞到鋼牛腿上。為保證拉索錨固區(qū)塔柱截面在極限狀態(tài)下的承載能力，在斜拉索錨固區(qū)還配置了預(yù)應(yīng)力。

全橋共有44對(duì)鋼錨梁，上塔柱錨固區(qū)立面圖如圖1所示。鋼錨梁采用開口箱形斷面，尺寸為5200mm（長(zhǎng)）×600mm（高）×632mm（寬），腹板厚度為 36mm，頂板厚度為20mm。索塔鋼錨梁最大層距為3.5m，最小層距為2.4m。

2 安裝精度要求與施工測(cè)量控制難點(diǎn)

如表1所示，設(shè)計(jì)要求鋼錨梁安裝后，錨固點(diǎn)與索導(dǎo)管出口中心軸線偏位為±5mm，鋼牛腿、鋼錨梁梁底高程偏差為±5mm，四角高差為±2mm。由于鋼錨梁的豎向力通過(guò)牛腿上的四氟板傳遞到鋼牛腿上，同一對(duì)邊跨與中跨側(cè)斜拉索與塔柱豎向夾角不對(duì)稱，如果鋼牛腿四角高差超出設(shè)計(jì)要求，將會(huì)使鋼錨梁產(chǎn)生較大的扭矩。所以鋼錨梁施工測(cè)量控制的難點(diǎn)是保證鋼錨梁錨墊板中心線與索導(dǎo)管中心線按設(shè)計(jì)要求重合，鋼牛腿、鋼錨梁四角高差控制在±2mm范圍內(nèi)。

3 測(cè)量準(zhǔn)備與定位時(shí)段選擇

3.1 測(cè)量準(zhǔn)備

測(cè)量準(zhǔn)備工作主要包括加密控制網(wǎng)復(fù)測(cè)與上橫梁水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高引測(cè)。測(cè)控部在上塔柱施工前一個(gè)月已采用5臺(tái)天寶公司生產(chǎn)的SPS881型號(hào)GPS接收機(jī)對(duì)大橋加密控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)成果滿足國(guó)家C級(jí)網(wǎng)精度要求，并對(duì)其中的兩條GPS邊用TCA2003全站儀進(jìn)行了檢核，其邊長(zhǎng)不符值最大相差2.1mm。標(biāo)高引測(cè)時(shí)，先采用蘇一光DSZ2+FS1配合3m銦瓦尺按三等水準(zhǔn)精度要求引測(cè)至索塔承臺(tái)上，再采用100m檢定鋼尺配合兩臺(tái)水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程傳遞，將標(biāo)高引至上橫梁上，最后采用TCA2003全站儀三角高程法進(jìn)行校核，其校核結(jié)果相差2.0mm，取平均值作為上橫梁水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高最終值。

3.2 定位時(shí)段選擇

為減少日照溫差、風(fēng)力引起的振動(dòng)擺幅較大等對(duì)放樣定位點(diǎn)位影響，鋼錨梁安裝施工測(cè)量選擇在無(wú)日照影響、風(fēng)力較小和溫差較小的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，并報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后進(jìn)行。同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中，配備干濕溫度計(jì)和空盒氣壓表，根據(jù)實(shí)測(cè)環(huán)境溫度和大氣壓強(qiáng)適時(shí)進(jìn)行儀器溫度和大氣壓強(qiáng)改正，確保測(cè)量精度。

7月份-9月份上塔柱施工期間，施工區(qū)域白天溫度較高，鋼錨梁定位一般選擇凌晨2點(diǎn)至日出的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。

4 定位底座與鋼牛腿安裝

定位底座與鋼牛腿安裝直接影響鋼錨梁的安裝精度，索導(dǎo)管安裝定位精度又取決于鋼錨梁、鋼牛腿安裝定位精度，而鋼牛腿是直接坐落并栓接在鋼牛腿上的，因此定位底座的精確安裝是第一節(jié)鋼錨梁精確安裝的前提，即需嚴(yán)格控制定位底座的施工定位精度。在安裝前需細(xì)致檢查鋼牛腿進(jìn)場(chǎng)成品尺寸，并嚴(yán)格控制定位底座與首節(jié)鋼牛腿的高程精度，根據(jù)監(jiān)控單位下發(fā)的監(jiān)控聯(lián)系單要求的預(yù)抬量進(jìn)行精確測(cè)定。

定位底座施工前，先在上塔柱第24節(jié)段混凝土南、北兩側(cè)各預(yù)埋四塊工鋼，作為定位底座定位的基礎(chǔ)（定位平臺(tái)），待混凝土凝固后，再將定位底座底標(biāo)高標(biāo)示于工鋼上，在預(yù)埋工鋼上焊接兩塊水平工鋼，作為定位底座的定位平臺(tái)。當(dāng)南、北岸兩個(gè)定位底座的預(yù)埋工鋼頂四角高差調(diào)整在±2mm偏差范圍內(nèi)，即可開始安裝定位底座，如圖2所示。在制作安裝平臺(tái)時(shí)，需嚴(yán)格控制好平臺(tái)頂面標(biāo)高與四角高差，高程控制根據(jù)上橫梁的水準(zhǔn)點(diǎn)采用普通水準(zhǔn)儀法進(jìn)行精確測(cè)定。

在定位平臺(tái)制作完成并滿足要求后，再安裝定位底座。先將定位底座平面位置調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后，再用DSZ2普通水準(zhǔn)儀法測(cè)出每個(gè)定位底座的實(shí)際高程值與四角高差，即定位底座頂口特征點(diǎn)1-8號(hào)點(diǎn)，如圖3所示。需微調(diào)時(shí)，采用廠家提供的1mm、2mm和5mm的小鋼片（墊片）微調(diào)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，方可固定定位底座，安裝鋼牛腿。

在鋼牛腿連續(xù)拼接安裝時(shí)，因上塔柱每節(jié)鋼牛腿采用連續(xù)高強(qiáng)螺栓對(duì)接連接，標(biāo)高誤差具有傳遞性和累積性，所以需精確控制定位底座的標(biāo)高。為了避免高程誤差值的傳遞累積，在施工過(guò)程中，定位底座頂標(biāo)高按監(jiān)控聯(lián)系單的要求降低5mm，同時(shí)嚴(yán)格控制小鋼片的墊平厚度。定位鋼牛腿時(shí)，先用DSZ2普通水準(zhǔn)儀法測(cè)出上一節(jié)鋼牛腿四角高差，在規(guī)范要求的±2mm偏差范圍內(nèi)時(shí)，方可進(jìn)行安裝下一節(jié)鋼牛腿。鋼牛腿調(diào)整時(shí)，先實(shí)測(cè)1-8號(hào)點(diǎn)平面位置，當(dāng)左右方向偏差較大時(shí)，松掉連接螺栓，采用手拉葫蘆帶動(dòng)鋼牛腿在上一節(jié)鋼牛腿頂面輕輕移動(dòng)，微調(diào)至設(shè)計(jì)平面位置為止。然后，再實(shí)測(cè)鋼牛腿1-8號(hào)點(diǎn)位的頂面高差值，滿足設(shè)計(jì)要求的±2mm偏差范圍內(nèi)時(shí)，方可固定鋼牛腿，進(jìn)行鋼錨梁安裝工作。這時(shí)，鋼牛腿連接螺栓已對(duì)接不上，鋼牛腿與鋼牛腿連接可采用背面焊接。澆筑前鋼牛腿報(bào)檢、檢查復(fù)核時(shí)，平面位置施測(cè)采用全站儀三維坐標(biāo)正倒鏡取平均值法進(jìn)行，標(biāo)高采用全站儀三角高程正倒鏡三測(cè)回取平均值法進(jìn)行，只要用全站儀測(cè)出1-8號(hào)點(diǎn)任意一個(gè)點(diǎn)位的絕對(duì)標(biāo)高，利用DSZ2普通水準(zhǔn)儀法實(shí)測(cè)的四角高差值就可計(jì)算出鋼牛腿1-8號(hào)點(diǎn)頂面高程值。鋼牛腿8個(gè)點(diǎn)位檢查完畢，采用鋼尺量距復(fù)核無(wú)誤后與勁性骨架連接、固定。定位底座與鋼牛腿安裝到位后示意圖見圖4、圖5所示。

5 鋼錨梁安裝

主塔鋼錨梁安裝主要控制測(cè)點(diǎn)平面示意圖見圖6所示，在安裝之前，先檢查鋼錨梁的進(jìn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)尺寸，再用墨線將鋼錨梁縱橫軸線標(biāo)示于鋼錨梁上，找出鋼錨梁頂口錨固中心點(diǎn)A、B，做好標(biāo)記。在安裝前，做到每對(duì)鋼錨梁對(duì)號(hào)入座，中、邊跨位置安裝正確，并做好南、北方向安裝標(biāo)識(shí)。

鋼牛腿按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)平面位置和高程精確測(cè)量定位固定后，安裝鋼牛腿上四氟板，涂抹潤(rùn)滑劑，用塔吊起吊鋼錨梁，將鋼錨梁四角上的高強(qiáng)螺栓預(yù)留孔（圓形）對(duì)準(zhǔn)鋼牛腿上預(yù)留孔（橢圓形）進(jìn)行粗調(diào)，再精確測(cè)定鋼錨梁錨固點(diǎn)A、B兩點(diǎn)，采用塔吊與手拉葫蘆相結(jié)合的方式進(jìn)行調(diào)整，受力點(diǎn)設(shè)在已施工且澆筑在混凝土中的鋼牛腿上。最后量測(cè)鋼錨梁縱橫軸線與所彈墨線偏差，檢查四角高差，合格后固定鋼錨梁，安裝連接螺栓。

鋼錨梁安裝定位關(guān)鍵是控制中心軸線、高程及平整度，保證主塔中心線與鋼錨梁結(jié)構(gòu)中心軸線重合，鋼錨梁平面位置及高程符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，這就對(duì)鋼牛腿的安裝質(zhì)量提出了更高的要求。鋼錨梁就位固定后，需將鋼牛腿、鋼錨梁平面位置與高程進(jìn)行復(fù)測(cè)，避免鋼錨梁安裝時(shí)，鋼牛腿發(fā)生位移、跑位等情況。

6 索導(dǎo)管安裝

待鋼牛腿安裝到位并固定后，開始索導(dǎo)管安裝。索導(dǎo)管進(jìn)場(chǎng)后，嚴(yán)格檢查索導(dǎo)管進(jìn)場(chǎng)成品尺寸、下料長(zhǎng)度、內(nèi)徑、壁厚等參數(shù)，并分類編號(hào)，中、邊跨側(cè)做好明顯標(biāo)識(shí)，并對(duì)號(hào)安裝。索導(dǎo)管安裝時(shí)，嚴(yán)格做到索導(dǎo)管上口與鋼牛腿預(yù)留孔對(duì)齊焊接，下口中心與設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)重合，平面、標(biāo)高定位誤差控制在±5mm以內(nèi)。

索導(dǎo)管與鋼牛腿預(yù)留孔對(duì)接后，暫不焊接，采用手拉葫蘆與松緊螺桿粗略定位索導(dǎo)管。采用鋼尺分中法先找出索導(dǎo)管下口中心，做好明顯標(biāo)志。然后采用全站儀三角高程正倒鏡取平均值法對(duì)索導(dǎo)管下口中心進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，保證索導(dǎo)管切線豎直角按設(shè)計(jì)要求重合;再采用全站儀三維坐標(biāo)正倒鏡取平均值法進(jìn)行平面調(diào)整，確保鋼錨梁錨墊板中心線與索導(dǎo)管中心線按設(shè)計(jì)要求重合。

定位完成后，將索導(dǎo)管上口與鋼牛腿預(yù)留孔全圓焊接，固定索導(dǎo)管，用5mm厚鋼板封堵索導(dǎo)管下口，并用膠帶纏結(jié)牢固，防止混凝土澆筑時(shí)水泥漿進(jìn)入索導(dǎo)管。索導(dǎo)管安裝到位后圖片如圖7所示。

7 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

（1）鋼牛腿與鋼牛腿連接采用栓接，當(dāng)鋼牛腿變形很大時(shí)，平面位置（左右方向）很難調(diào)整，只有通過(guò)墊小鋼片調(diào)整，因?yàn)樗ń勇菽概c螺栓孔只有±1mm空隙。而改用背面焊接時(shí)，平面位置偏差就很容易調(diào)整，不用墊小鋼片，只需平移即可，鋼牛腿平面位置、頂面標(biāo)高能得到保證。

（2）鋼牛腿、鋼錨梁與索導(dǎo)管位于索塔中心線處，設(shè)站控制點(diǎn)的位置對(duì)測(cè)量的通視條件很重要，條件允許的話，測(cè)站控制點(diǎn)盡量布設(shè)于大橋中軸線附近的高處。對(duì)于不能直接測(cè)定的測(cè)點(diǎn)，可根據(jù)已測(cè)定的點(diǎn)與不能直接測(cè)定點(diǎn)的相對(duì)幾何關(guān)系，用邊長(zhǎng)交會(huì)法檢查定位。

（3）鋼牛腿精調(diào)就位后，焊接平聯(lián)系，加固鋼牛腿，及時(shí)安裝鋼錨梁、索導(dǎo)管，使鋼牛腿、鋼錨梁、索導(dǎo)管與索塔框架結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，防止外力變形、跑位。

（4）鋼牛腿平面位置、頂面標(biāo)高、四角高差嚴(yán)格精調(diào)到位，是確保鋼錨梁安裝質(zhì)量的基本保證，也為下一節(jié)鋼牛腿定位提供了一個(gè)很好的拼裝平臺(tái)。

8 結(jié)束語(yǔ)

在鋼錨梁安裝施工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)每道工序的嚴(yán)格控制檢查，44對(duì)鋼錨梁安裝最大軸線偏差6mm，平均軸線偏差3.1mm;最大高程誤差為+8mm，平均高程偏差為+3.9mm;四角高差合格率為100%。實(shí)現(xiàn)了預(yù)期安裝控制目標(biāo)，也為今后類似橋梁施工提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

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