安羅高速黃河特大橋測量中心工作開展思路分析

羅亮，傅立軍

（1.華設(shè)設(shè)計集團股份有限公司，江蘇 南京 210000；2.河南省黃河高速公路有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

近20 年來，在江蘇省、廣東省和浙江省等經(jīng)濟發(fā)達(dá)省份，絕大部分已建和在建的特大型跨江、跨海公路大橋都設(shè)立了測量中心（測控中心），為項目建設(shè)提供測量保障，如港珠澳大橋、深中通道、泰州大橋、臺州灣大橋等[1-2]。在大橋上設(shè)立測量中心極大地降低了測量事故的幾率，工程質(zhì)量得到了提升。安羅高速原陽至鄭州段黃河特大橋作為河南省用鋼量最大、主跨最長的跨黃河特大公路橋梁，在河南省公路橋梁項目中首次設(shè)立了測量中心。測量中心的工作如何開展才能更好地服務(wù)于大橋建設(shè)，才能為大橋的施工測量質(zhì)量和精度提供更好的測量保障值得探討。

1 項目概況

安陽至羅山高速公路原陽至鄭州（蘭原高速至連霍高速）段工程位于河南省原陽縣、中牟縣境內(nèi)，項目起點位于原陽縣梁寨鄉(xiāng)虎張村西北，與蘭考至原陽高速公路封丘至原陽段交叉，設(shè)置梁寨樞紐互通。在保鋪村東北跨越天然渠后至桃園村東設(shè)置黃河特大橋跨越黃河北大堤，在陡門鄉(xiāng)東南跨越黃河并進入中牟縣境內(nèi)，經(jīng)南仁村東，在朱固村東側(cè)跨越黃河南大堤后與省道S312交叉，設(shè)置雁鳴湖互通。路線繼續(xù)向南與連霍高速交叉并順接機西高速，設(shè)置雁鳴湖樞紐互通，到達(dá)項目終點。路線全長約21.655km，黃河特大橋全長15223.5m，其中主副橋橋跨布置為（3×100）m 小邊箱組合梁+（110+135+520+135+110）m 斜拉橋+2×（3×100）m+7×（4×100）m小邊箱組合梁，全長4710m。

圖1 黃河特大橋主橋立面布置圖

主橋為黃河上已建的主跨跨徑最大斜拉橋，主塔采用鋼殼混凝土組合橋塔，橋塔總高度182m，為中原地區(qū)首座鋼殼混凝土索塔。其100m 每跨的副橋下部基礎(chǔ)為鋼管復(fù)合樁，也是首次在中原地區(qū)應(yīng)用。南幅橋副橋34 跨100m 跨徑鋼混組合梁采用頂推施工工藝，單跨頂推跨徑100m（無臨時墩和扣塔），頂推規(guī)模總長3400m，均為已建同類橋型之最。

跨越距離長、工程規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高是本項目的突出特點。其施工測量技術(shù)的要求和難度也比一般橋梁工程大，為保證橋梁工程施工質(zhì)量和施工品質(zhì)，進行精細(xì)化的測量至關(guān)重要。為此，建設(shè)方借鑒江蘇、廣東等經(jīng)濟發(fā)達(dá)省份建設(shè)特大跨徑橋梁的經(jīng)驗，引進測量中心作為本工程建設(shè)期間實施測量控制及管理的執(zhí)行部門，為本工程施工測量質(zhì)量和精度保障提供技術(shù)支撐。

測量中心的工作范圍為對本項目黃河特大橋主橋和副橋部分工程實施過程中施工控制網(wǎng)的復(fù)測及維護、施工測量抽檢、變更工程的復(fù)測以及建設(shè)全過程的測量管理工作。

2 項目測量難點

難點1：黃河南北岸高程傳遞距離長、難度大。本項目黃河特大橋位于黃河下游花園口～夾河灘河段。該河段河床寬淺，水流散亂，沖淤變化迅速，屬于游蕩型河道。橋位處河床寬度約4700m，大風(fēng)、沙塵天氣較多，氣象條件極差，傳統(tǒng)的跨河水準(zhǔn)測量施工困難、精度無法保證。

難點2：主塔鋼殼安裝節(jié)段形式復(fù)雜、定位精度要求高。本項目主塔首創(chuàng)采用無縱筋鋼殼-混凝土工藝索塔，其首節(jié)段采用170 根高強螺紋鋼棒連接預(yù)埋在承臺內(nèi)混凝土支墩上的鋼支架，對于定位支架安裝、鋼殼制造精度要求極高；主塔立面為酒樽型，每節(jié)段鋼殼縱軸線均不一致，單節(jié)段制造垂直度控制、現(xiàn)場安裝測量定位的步驟繁瑣。

難度3：南幅橋鋼箱梁整體高度高、頂推距離長、測點數(shù)量多。南幅橋鋼箱梁頂推施工期間，梁面高度達(dá)26m，地面架設(shè)儀器無法對梁頂測點進行測量；南幅橋從中部設(shè)頂推平臺進行雙向頂推作業(yè)，單向頂推長度為1700m，超長視距影響測量成果的準(zhǔn)確性；單跨鋼箱梁在兩端頭、1/4跨、1/2跨、3/4跨處設(shè)置測量斷面，每斷面設(shè)置兩個測量棱鏡，頂推施工期間需要對全部梁頂測點進行測量，工作量巨大。超長長度鋼箱梁頂推測量，對測量控制點布設(shè)、測點布置、實時監(jiān)測、測量調(diào)整等都提出了新的挑戰(zhàn)。

3 工作開展思路

3.1 控制網(wǎng)復(fù)測及維護

3.1.1 平面控制測量

平面控制網(wǎng)測量的總體思路為在施工控制網(wǎng)基準(zhǔn)不變的原則下，對原控制網(wǎng)點進行完善、補充、調(diào)整，并按要求開展測量的過程。GNSS 控制測量技術(shù)已普遍應(yīng)用于工程建設(shè)中，控制網(wǎng)復(fù)測不再只是對原有控制點進行復(fù)測，而是根據(jù)現(xiàn)場施工需要，選擇原有可用的點位，補充埋設(shè)加密點位，重新布網(wǎng)測量的過程。其目的是提供統(tǒng)一的、精確的、可靠的施工控制網(wǎng)成果[3]。

保證基準(zhǔn)統(tǒng)一，需選擇南北岸穩(wěn)固的控制點作為每次控制網(wǎng)測量的起算基準(zhǔn)，這樣就保證了每次控制網(wǎng)測量無論待測點有多少、是否和原控制網(wǎng)一致，均能得到相同基準(zhǔn)的控制網(wǎng)成果。

保證測量成果精確，從儀器選擇到人員組織、現(xiàn)場測量到內(nèi)業(yè)處理均應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，從而讓測量成果精度滿足相關(guān)規(guī)范和現(xiàn)場施工測量要求。

提高測量成果可靠性，要從多余觀測出發(fā)，如GNSS 控制網(wǎng)測量，除滿足規(guī)范要求的時段數(shù)外，應(yīng)盡可能采用增加時段數(shù)，布網(wǎng)構(gòu)建網(wǎng)連式，部分基線邊進行精密測距等方式，讓測量數(shù)據(jù)可相互檢查，從而保證測量成果的可靠性。

3.1.2 高程控制測量

本項目岸側(cè)總體較為平坦，陸上高程控制測量采用傳統(tǒng)的二等水準(zhǔn)測量即可滿足要求。高程控制測量的重點為黃河南北兩岸間、黃河河道內(nèi)各墩臺施工的高程傳遞，其主要思路如下。

①超遠(yuǎn)距離跨河水準(zhǔn)測量[4-5]。黃河南北岸間距約4700m，采用測距三角高程法進行跨河水準(zhǔn)測量，不同觀測時段因大氣折光產(chǎn)生的誤差會比較明顯，需采取選用高精度全站儀、增加觀測時段數(shù)、專用跨河水準(zhǔn)照準(zhǔn)標(biāo)志等措施以提高測量成果質(zhì)量。

②棧橋水準(zhǔn)測量。本項目有連通黃河南北岸的施工棧橋，其可作為水準(zhǔn)測量路線，考慮到棧橋行車時振動、水流沖刷管樁等影響，棧橋水準(zhǔn)測量實施的時間要選擇在無車輛的夜間、水流穩(wěn)定的枯水期。

③中點法三角高程。中點法三角高程原理為前后視距相等的條件下，各種外界影響因素均能前后相抵，從而保證測量成果的可靠。采用該方法分段實施，可逐次將高程傳遞至黃河河道內(nèi)的加密控制點。

④對向三角高程+水準(zhǔn)測量。本項目枯水期時，僅在靠近兩岸岸側(cè)各有約200m 的水道一處，其余灘地均無積水，地面較為密實，在此期間，可以采用對向三角高程測量，將岸堤上的高程引測至河灘，然后采用水準(zhǔn)測量的方式完成高程傳遞。

以上四種方法組合實施，能應(yīng)對各施工期的高程控制測量需求，可有效保證高程測量成果質(zhì)量。

3.2 施工測量抽檢

3.2.1 抽檢原則

測量中心開展抽檢工作，應(yīng)遵循“三獨立”的工作要求，即人員獨立、儀器獨立、方法獨立。抽檢工作需由測量中心自有人員開展，不能讓其它單位人員代測；其使用的儀器應(yīng)不低于施工單位使用儀器的精度；測量方法選擇上可靈活選取，滿足相關(guān)規(guī)范要求的精度指標(biāo)即可。

測量中心對于首件工程、重點部位、重要工序的抽檢頻率為100%，強調(diào)的是及時性和精確性；對于其它部位的抽檢頻率為5%，強調(diào)的是獨立性和隨機性檢測。

3.2.2 抽檢實施

以本項目首節(jié)鋼殼安裝、副橋永久鋼管樁打設(shè)及南幅橋頂推鋼箱梁安裝測量抽檢為例，說明抽檢要求。

①首節(jié)鋼塔安裝

首節(jié)鋼塔安裝前，需將7 個單獨塊體的定位支架提前安裝在橋位現(xiàn)場。首節(jié)鋼塔分為7 個塊段在工廠加工、運輸至現(xiàn)場拼裝場總拼，總拼完成再發(fā)至橋位處吊裝。定位支架與塔柱連接螺紋鋼棒允許平面偏差僅3mm，這就要求7 個定位支架上的螺栓孔與首節(jié)鋼塔上的螺栓孔一一對應(yīng)。需做好的測量抽檢工作包括定位支架螺栓孔檢查及精密定位，要確保螺栓孔偏位不大于2mm；鋼塔柱制造精度及螺栓孔檢查，鋼塔節(jié)段軸線偏位不應(yīng)大于5mm，與定位支架連接螺栓孔偏位不應(yīng)大于2mm；鋼塔柱現(xiàn)場精密定位，按設(shè)計值調(diào)整鋼塔完成精密定位，螺紋鋼棒即可穿過鋼塔及定位支架螺栓孔，完成首節(jié)鋼塔安裝。

②副橋永久鋼管樁打設(shè)

本項目副橋樁基礎(chǔ)為鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁施工前，需打入長32m的鋼管，作為樁基的一部分。鋼管樁16m 一節(jié)，分兩節(jié)運至施工現(xiàn)場，打設(shè)過程中進行一次現(xiàn)場焊接接高，鋼管樁內(nèi)徑2.7m（灌注樁直徑2.7m），壁厚26mm，墩身與樁基同徑施工，考慮到上部結(jié)構(gòu)為頂推鋼箱梁，設(shè)計提出的樁基允許平面偏位為30mm。由于規(guī)范允許的墩身軸線偏位為10mm，這就要求鋼管樁打設(shè)后的最終頂口平面偏位不大于30mm，這既是設(shè)計的要求，也是墩身垂直度和平面偏位控制的基本保證。

本項目永久鋼管樁的打設(shè)采用導(dǎo)向架輔助限位的方式進行，結(jié)合施工工藝初步確定的測量控制流程如下。

測量放樣導(dǎo)向架位置→根據(jù)放樣出的中點/軸線安裝導(dǎo)向架→測量放樣永久鋼管樁中心坐標(biāo)，現(xiàn)場定出鋼管樁中心位置，并根據(jù)鋼管樁半徑均勻設(shè)置4個護樁作為鋼管樁安裝定位點→吊裝鋼管樁（底口與護樁點對齊）→利用全站儀切線法精確調(diào)整鋼管樁垂直度→完全垂直后采用免棱鏡方位角法測出鋼管樁中心坐標(biāo)作為檢核（無誤則開展后續(xù)工作）→調(diào)整導(dǎo)向架上下層限位→鋼管樁打設(shè)（兩臺全站儀同步觀測垂直度變化），第二節(jié)鋼管接高重復(fù)5、6、8項工作。

本項目副橋共132 根永久鋼管樁需要打設(shè)，測量人員必須堅持做好測量控制工作，才能保證所有樁基的最終定位精度滿足設(shè)計要求。

③南副橋鋼箱梁頂推

南副橋鋼箱梁頂推平臺高度為20m，箱梁高度4.5m，頂推時梁面高度達(dá)26m，在地面設(shè)站無法進行測量觀測，需在相鄰墩頂安裝高達(dá)7m 的專用測量平臺，測量平臺的設(shè)置是頂推鋼箱梁能測量觀測的基礎(chǔ)。鋼箱梁最大頂進長度1700m，傳統(tǒng)的三角高程測量誤差較大，精度無法保證，可采用在相鄰墩頂設(shè)置反射棱鏡，測量反射棱鏡與梁面高程的相對高差，從而較精確地得出梁頂高程；針對鋼箱梁頂面測量布置數(shù)量巨大、外業(yè)測量工作量大的問題，初步建議架設(shè)測量機器人進行自動觀測，減少人力投入，也降低高空測量作業(yè)風(fēng)險。

3.3 施工測量管理

施工測量管理工作不只是局限于常規(guī)的提要求，而是要變“要說法”為“給辦法”，這樣才能指導(dǎo)項目施工和監(jiān)理單位測量人員做好施工測量工作。測量中心應(yīng)做好以下工作。

①方案審查

測量中心應(yīng)參與各類技術(shù)方案的審查，針對測量工作安排及部署，提出相應(yīng)的測量要求和建議。

②測量例會制度

建立測量工作例會制度，測量中心每月組織一次有業(yè)主主管工程師、測量中心主要人員、施工單位總工及測量負(fù)責(zé)人、監(jiān)理單位總監(jiān)及測量專業(yè)監(jiān)理工程師參加的測量例會，對本月測量工作完成情況、成果質(zhì)量進行分析，并提出現(xiàn)階段測量工作重點及下一階段測量工作要求。

③施工測量考核管理

測量中心應(yīng)建立對施工、建立單位測量工作的考核制度，每月對施工單位、監(jiān)理單位的測量工作開展情況進行檢查，并對人員配置、儀器性能、資料整理等進行考核，根據(jù)相關(guān)要求，將考核情況及時反饋給業(yè)主及施工、監(jiān)理單位。

④技術(shù)支持

針對全線關(guān)鍵工程環(huán)節(jié)、部位的施工測量工作開展，提出相應(yīng)的技術(shù)要求和作業(yè)方法，保證關(guān)鍵工程部位的工程質(zhì)量。

4 結(jié)語

安羅高速原陽至鄭州段是河南省首個在特大跨徑橋梁項目中設(shè)立測量中心的項目，測量中心作為大型工程項目的測量技術(shù)服務(wù)者，不僅僅要完成控制網(wǎng)復(fù)測及測量抽檢工作，還要對測量工作服務(wù)于工程進行全面管理。測量中心關(guān)鍵崗位人員應(yīng)既懂專業(yè)，又懂管理，有高度的責(zé)任感，在專業(yè)技術(shù)上能獨當(dāng)一面，有管理和統(tǒng)領(lǐng)團隊的能力［6］。安羅高速黃河特大橋施工周期長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，測量中心的設(shè)立為工程建設(shè)提供了有力的施工測量質(zhì)量和精度保證，也為項目質(zhì)量目標(biāo)創(chuàng)建提供測量保障。希望測量中心積累的特大跨徑橋隧工程測量保障經(jīng)驗，可以更多地應(yīng)用到類似的工程項目中。