特大斜拉橋塔柱索道管定位安裝技術(shù)

羅元元 閆榮剛 吳春 雷鐘平

【摘 ? ?要】：針對(duì)斜拉橋主塔索道管定位時(shí)間長、精度低的問題，在清溪口大橋工程中，將傳統(tǒng)的定位測量調(diào)整為放樣定位，直接放樣索道管固定點(diǎn)，再定位中心點(diǎn)；同時(shí)采用“三點(diǎn)定位法”進(jìn)行索道管定位，將固定點(diǎn)、上下中心點(diǎn)同時(shí)放樣出來，再進(jìn)行中心點(diǎn)對(duì)正，施工中減少了校正次數(shù)。施工結(jié)果表明，該方法不僅大大提高了索道管的放樣精度，也顯著提高了施工效率。

【關(guān)鍵詞】：特大斜拉橋；索道管；定位；塔柱

【中圖分類號(hào)】：U448.27【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號(hào)】：1008-3197（2023）02-16-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.02.004

Positioning and Installation Technology of Stay-Cable Tube in Tower Column of Extra-large Cable-stayed Bridge

LUO Yuanyuan， YAN Ronggang， WU Chunlei， ZHONG Ping

（China Construction Bridge Co. Ltd.， Chongqing 402200，China）

【Abstract】：Focusing on long time and low accuracy in the positioning of the cableway pipe of the main tower of the cable-stayed bridge， the paper uses the Qingxikou Bridge Project as example， adjusts the traditional positioning survey to lofting positioning through technical innovation， positioning is to set out the fixed points of the stay-cable tube directly， and then locate the center point. At the same time， the "three-point positioning method" is innovatively used to locate the stay-cable tube， the fixed point， upper and lower center points are set out at the same time， and then the center point is aligned， which reduces the number of corrections during construction. The construction results show that： it not only greatly improves the lofting accuracy of the cableway pipe， but also significantly improves the construction efficiency.

【Key words】：extra-large cable-stayed bridge; cableway pipe; positioning; tower column

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展，斜拉橋以優(yōu)越的跨越能力、優(yōu)美的造型、良好的景觀效果而備受青睞。但斜拉橋施工難度大，對(duì)預(yù)埋件的埋設(shè)精度要求較高；特別是由于直接關(guān)系斜拉橋主要受力構(gòu)件斜拉索的安裝精度及受力情況，索道管的安裝精度要求極高［1］。

清溪口渠江特大橋?yàn)楦叩退p索面斜拉橋，索道管在施工期間預(yù)埋到塔柱混凝土內(nèi)，本文以該工程為例，對(duì)索道管的定位安裝技術(shù)進(jìn)行了革新。

1 常規(guī)定位技術(shù)存在的問題

常規(guī)的索道管定位放樣利用索道管上下中心點(diǎn)定位的方式進(jìn)行索道管定位安裝。建立以承臺(tái)中心點(diǎn)為中心，以平行于路線中心線方向?yàn)閄軸，以垂直于路線中心線方向?yàn)閅軸，塔柱垂直方向?yàn)閆軸的空間立體三維坐標(biāo)系［2］；在CAD圖形中取索道管上下中心點(diǎn)兩個(gè)截面投影在XY平面上，確定兩個(gè)中心點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)，以上下索道管中心點(diǎn)到XY平面的距離確定兩個(gè)點(diǎn)的Z坐標(biāo)，以此確定兩個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)［3～4］。計(jì)算得到兩個(gè)中心點(diǎn)坐標(biāo)后，利用全站儀進(jìn)行放樣，將放樣得到的點(diǎn)，通過角鋼焊接在塔柱勁性骨架上進(jìn)行固定；然后將索道管通過塔吊吊裝到塔柱上，此時(shí)先將索道管的兩個(gè)中心點(diǎn)與放樣點(diǎn)大致對(duì)正，再測量放樣點(diǎn)到索道管四壁的距離，對(duì)索道管中心點(diǎn)進(jìn)行精確對(duì)正；調(diào)整完上口后，再利用同樣的方法調(diào)整下口。

在清溪口渠江特大橋首根索導(dǎo)管定位施工中也采用了上述施工方法，但存在以下問題。

1）底口中心點(diǎn)確認(rèn)及索道管定位調(diào)整困難。需要在施工現(xiàn)場找到削口的P1點(diǎn)和P2點(diǎn)來定位底口中心點(diǎn)O；但由于加工精度問題，索道管削口上的兩個(gè)特征點(diǎn)并不明顯，或者由于削口加工存在缺陷造成P1和P2點(diǎn)不易找準(zhǔn)，從而無法準(zhǔn)確定位O點(diǎn)，先失去了準(zhǔn)確定位索道管的基礎(chǔ)。

基于以上問題，采取了另一個(gè)方法。頂口測量已放樣點(diǎn)到頂口索道管前后左右的距離來確定中心點(diǎn)，底口通過測量放樣點(diǎn)到左右側(cè)和下方到索道管內(nèi)壁的距離來定位O點(diǎn)，即L1=L2=L3=r。見圖1。

此方法可以解決確定中心點(diǎn)的問題，但索道管定位調(diào)整困難。定位索道管是通過調(diào)整索道管的位置，使已放樣的中線點(diǎn)與索道管頂口和底口的虛擬中心點(diǎn)及放樣點(diǎn)重合，重合的過程就是確定這個(gè)虛擬中心點(diǎn)的過程，通過不斷測量放樣點(diǎn)到管壁的距離來確定。首先確定頂口點(diǎn)，再確定底口點(diǎn)；但頂口點(diǎn)確認(rèn)后，不能對(duì)索道管進(jìn)行臨時(shí)固定，因?yàn)檫€要通過調(diào)整索道管對(duì)底口點(diǎn)進(jìn)行確定。但由于索道管是一個(gè)整體，在確定底口點(diǎn)時(shí)必須對(duì)索道管的位置進(jìn)行調(diào)整，一旦調(diào)整索道管的位置，頂口中心點(diǎn)的位置隨之變化，導(dǎo)致索道管定位調(diào)整困難。

2）定位時(shí)間長。雖然會(huì)出現(xiàn)定位調(diào)整困難的問題，但通過4～5次的上下調(diào)整，會(huì)使索道管需要調(diào)整的范圍和擺動(dòng)的幅度越來越小，兩個(gè)中心點(diǎn)的定位精度逐漸滿足規(guī)范要求；再對(duì)索道管進(jìn)行固定，也可以滿足定位施工的要求。但多次調(diào)整定位耗費(fèi)大量時(shí)間且塔柱作業(yè)空間有限，傳統(tǒng)做法是先把主筋安裝到位，再放樣索道管，作業(yè)空間大大減小，造成操作困難。根據(jù)實(shí)測，第一對(duì)4根索道管，平均每根索道管的定位時(shí)間超過6 h。

2 索道管定位施工技術(shù)創(chuàng)新

2.1 技術(shù)思路

針對(duì)傳統(tǒng)定位施工難點(diǎn)提出如下解決方案。

1）底口中心點(diǎn)確定。底口中心點(diǎn)確定困難的主要原因是索道管加工精度的問題，進(jìn)場前找好兩個(gè)中心點(diǎn)，然后通過在頂口和底口焊接鋼筋、焊條等形式把兩個(gè)點(diǎn)標(biāo)記出來，以方便施工現(xiàn)場中心點(diǎn)的確認(rèn)。

2）索道管定位調(diào)整。由于索道管是一個(gè)整體，因此在進(jìn)行索道管上下中心點(diǎn)位調(diào)整時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)上下一起動(dòng)的情況；傳統(tǒng)工藝索道管是被塔吊吊在空中的，每次調(diào)整都會(huì)發(fā)生較大幅度的擺動(dòng)；因此通過臨時(shí)固定的方法控制其擺動(dòng)幅度將會(huì)大大減小定位調(diào)整的難度。施工時(shí)把P2點(diǎn)也放樣出來并使用小塊鋼板或角鋼把P2點(diǎn)的位置固定在勁性骨架上，這樣索道管在定位時(shí)就有了一個(gè)臨時(shí)固定的點(diǎn)，減小調(diào)整時(shí)索道管的擺動(dòng)幅度。

3）索道管定位順序。調(diào)整了施工工序，首先定位索道管，再安裝主筋。

2.2 三點(diǎn)定位法的索道管定位

定位由目前的兩點(diǎn)軸線定位法，調(diào)整為三點(diǎn)定位法，增加一個(gè)削口點(diǎn)放樣。安裝前在塔柱上放樣索道管削口點(diǎn)并用角鋼固定，索道管吊裝到塔柱上后，先將索道管削口與放樣的削口點(diǎn)點(diǎn)焊，再分別放樣頂口和底口中心點(diǎn)，來校正索道管軸線。軸線放樣完成再將索道管固定在勁性骨架上。完成索道管定位。見圖2。

3 施工工藝

施工流程見圖3。

3.1 準(zhǔn)備階段和粗定位

1）建立以橋軸線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的平面橋梁獨(dú)立坐標(biāo)系和以某高程系為基準(zhǔn)的高程值來表達(dá)工程結(jié)構(gòu)物的位置。為了簡化計(jì)算和方便實(shí)際操作，需要建立索道管空間圖形的數(shù)學(xué)模型，使空間圖形與數(shù)組對(duì)應(yīng)起來。實(shí)際工程中，以主橋直線段橋軸線為X軸，在水平面內(nèi)與X軸垂直的軸為Y軸，通過平面坐標(biāo)系原點(diǎn)的鉛垂線為Z軸。

2）索道管兩端的特征點(diǎn)都是中心點(diǎn)。利用鋼板尺和直尺就能準(zhǔn)確找出特征點(diǎn)，在索道管上標(biāo)記出來，特別注意的是要測量兩個(gè)點(diǎn)之間的中心距離，保證兩點(diǎn)距離與設(shè)計(jì)距離一致。因?yàn)樗鞯拦芗庸ぞ葐栴}，這一步的校核必不可少。

3）在前后豎直的勁性骨架上搭焊兩根角鋼，把索道管削口的空間坐標(biāo)精確放樣出來并用角鋼與勁性骨架焊接，從而搭設(shè)一個(gè)小平臺(tái)，便于索道管削口與放樣的削口點(diǎn)對(duì)正。

4）用塔吊將索道管吊裝到塔柱上，再用手拉葫蘆配合塔吊把索道管的竹削口與放樣的削口點(diǎn)對(duì)正，用電焊加固。放樣出的竹削口點(diǎn)就相當(dāng)于索道管的著力點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，通過全站儀放樣頂口和底口中心點(diǎn)來調(diào)整索道管軸線位置。

3.2 精調(diào)

1）將索道管底口中心點(diǎn)精調(diào)到位，暫用手拉葫蘆進(jìn)行固定；再對(duì)索道管頂口中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行放樣將其精調(diào)到位。由于索道管是一個(gè)整體，調(diào)頂口時(shí)底口也在移動(dòng)，所以需要多次精調(diào)頂口和底口，直到滿足要求為止。一般兩次就能到位。

2）精調(diào)完成后，用角鋼將索道管固定到勁性骨架上，待鋼筋安裝完成，再將鋼筋與索道管焊接，對(duì)索道管進(jìn)行加固。見圖4。

4 結(jié)論

1）通過進(jìn)場前確定并固定出放樣點(diǎn)，利用高精度全站儀采用三維坐標(biāo)直接對(duì)固定在索道管上的軸線點(diǎn)進(jìn)行放樣調(diào)整定位，從而實(shí)現(xiàn)索道管高精度定位，大大提高了索道管的定位精度，保證斜拉橋施工的整體質(zhì)量。

2）改測量法（測量距離）為放樣法（放樣特征點(diǎn)），大大減小了現(xiàn)場作業(yè)的技術(shù)難度，減少了因人為讀數(shù)偏差和索道管加工精度造成數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

3）通過三點(diǎn)定位法減少索道管在定位時(shí)的調(diào)整次數(shù)，在提高定位精度同時(shí)可以顯著節(jié)省定位時(shí)間。根據(jù)實(shí)測，后續(xù)平均每根索道管的定位時(shí)間縮短到40 min左右。

4）削口底點(diǎn)的提前放樣并固定為索道管定位及位置調(diào)整提供了一個(gè)活動(dòng)平臺(tái)，使索道管調(diào)整時(shí)擺動(dòng)幅度減小，有效減少索道管定位調(diào)整次數(shù)。

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