李忠林，周華欣

(中交隧道局第二工程有限公司，陜西 西安 710100)

0 引 言

禹門口黃河公路大橋位于晉陜峽谷出口處，大橋主跨長565 m，為雙塔雙索面鋼混結合梁斜拉橋。大橋主塔為H型索塔，塔高171.3 m，其中下塔柱向外傾斜，塔高25.75 m；中塔柱向內傾斜，塔高71 m；上塔柱為垂直塔柱，塔高71.55 m。本文研究如何更好地控制中塔柱向外傾斜施工及下塔柱向內傾斜施工時的線型控制措施及塔柱施工完成后的檢查方法。

1 工程概況

擬建的禹門口黃河公路大橋位于舊橋下游420 m處，主塔由塔座、下塔柱、中塔柱、上塔柱、下橫梁、上橫梁組成，下塔柱為向外伸壁、變截面、圓倒角薄壁空心墩，中塔柱為向內伸壁、變截面、圓倒角薄壁空心墩，上塔柱為垂直等截面薄壁空心墩，上下橫梁均為預應力箱型現(xiàn)澆梁。施工區(qū)域位于暖溫帶半干旱氣候區(qū)，冬季寒冷偏短，夏季炎熱較長，晝夜溫差較大，年平均氣溫為14.2 ℃，最高溫度為41 ℃，最低溫度為-15 ℃，年降水量為558 mm，由于地處黃河大峽谷出口處，全年不定期有大風。

2 儀器選定

由于本項目地理位置特殊，無法布置高度超過主塔高度的測量控制點，綜合考慮后選定帶有ATR(自動照準)的測量儀器，仰視測量可以輕松找見目標棱鏡，方便現(xiàn)場實際操作。測量儀器精度為1″ ，免棱鏡測量距離為500 m(塔柱斜率檢查中要使用免棱鏡功能)。本項目使用徠卡TS16，測量棱鏡為徠卡原裝圓棱鏡，棱鏡常數(shù)為0。對中桿使用前應檢查對中桿垂直度、棱鏡刻度高度與實際高度是否一致，避免因為儀器誤差影響測量精度，儀器使用前經過校檢，符合設計及規(guī)范要求[1-3]。

3 控制點的布置

主塔11#、12#距離岸邊最近距離分別為150 m和170 m。布設控制點時考慮后視距離應大于前視距離，以保證定位方位角時的儀器設站精度，長邊控制短邊以提高測量精度及數(shù)據(jù)的可靠性。考慮后期可能有施工或人為因素的影響，每個主塔沿河岸布置布設4個控制點，保證4個控制點互相之間通視，控制點精度為GPS D級和二等水準。由于儀器測量時受外界因素影響較多，本項目主要受風力的影響，所以在控制點位處放置直徑為2 m、高度為2 m的鋼護筒，并在需要的位置切割開口方便測量及后視，以消除風力對儀器測量精度的影響[4]。控制點布設如圖1所示。

圖1 主橋施工控制網(wǎng)布設

4 平面控制網(wǎng)測量

(1)主網(wǎng)控制加密點復測采用4臺華測T8接收機，靜態(tài)觀測標稱精度為5+1 ppm·km-1。

(2)平面復測控制網(wǎng)等級為D級GPS網(wǎng)布局，沿線路方向設點，在1980年西安坐標系下的平面坐標中，其最弱邊相對中誤差應不大于1/35 000。D級GPS網(wǎng)的技術設計、觀測、外業(yè)數(shù)據(jù)質量檢核數(shù)據(jù)處理、點位精度等應符合《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/T18314—2001)中的有關規(guī)定。在本標段共復測平面控制點17個，其中5個(A02、A01、DQ03、DQ02、DQ01)設計院交樁控制點作為已知數(shù)據(jù)，計算另外12個(JM4-JM26)加密控制點。測量過程中采用邊連接式組成GPS網(wǎng)，才能保證網(wǎng)的幾何強度，提高平面控制網(wǎng)的可靠性。首先將4臺接收機分別架設在A02、A01、DQ02、JM09上，觀測1個時段，然后保持A02、DQ02點上接收機不動，將其他2臺接收機分別架設在JM10、JM04控制點上觀測1個時段；然后保持DQ02、JM10點上接收機不動，將其他2臺接受機分別架設在DQ01、JM11控制點上觀測1個時段。由此循環(huán)，最后分別把4臺接收機架設在JM23、JM24、JM25、JM26上觀測1個時段，每時段測量時間應大于2 h。每臺接收機在控制點上觀測時的儀器高度、開關機時間、儀器編號、天氣情況、操作人員等信息應按照規(guī)范要求進行記錄，以備后期數(shù)據(jù)處理。

(3)本項目平面控制網(wǎng)等級為GPS D級網(wǎng)終，靜態(tài)數(shù)據(jù)平差采用華測CGO靜態(tài)處理軟件進行處理及平差，評查結果應滿足《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/T18314—2009)要求。

5 高程控制網(wǎng)復測

(1)高程控制網(wǎng)采用1臺Trimble DiNi03電子水準儀按往返線路進行測量，水準銦瓦尺與儀器應配套[5-6]。水準儀與水準尺在使用前均進行檢校，附有鑒定報告，并且水準儀視準軸與水準管軸在豎直面上的夾角不超過 20″ ， 水準銦瓦尺應垂直。

(2)高程復測從標尾A02開測，沿線路方向依次往返測量控制點，結束點為JM24。前后視線長度小于50 m，單站前后視距差小于2 m，每站前后視距積累差小于5 m，視線高度三絲能準確讀數(shù)。

(3)本項目高程控制網(wǎng)等級為三等水準控制網(wǎng)，數(shù)據(jù)平差均采用平差軟件按嚴密平差方法進行水準網(wǎng)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理成果須符合《國家三、四等水準測量規(guī)范》(GB/T 12898—2009)的要求，并與設計院《精密工程控制測量網(wǎng)三等水準成果表》中高程值進行分析比較，直至符合要求。

6 模板靠立測量及計算辦法

主塔下塔柱及中塔柱為傾斜變截面、圓倒角薄壁空心墩，施工中每個高度的變化平面位置都會發(fā)生相應的變化，塔柱斜率如圖2所示。

圖2 主塔斜率

下塔柱內側斜率為5.25∶25.75，外側斜率為5.25∶25.75，里程方向斜率為1.5∶96.75；中塔柱里程方向斜率為1.5∶96.75。從斜率變化可以看出每個高程對應的塔柱位置都在變化，這就給模板靠立提出了更高的要求，所測數(shù)據(jù)均需要現(xiàn)場計算。由于塔柱為變截面、圓倒角薄壁空心墩，用四角定位的測量方法進行模板校驗不能準確地定位出模板的三維位置。這里采用四邊側量的方法進行測量計算及模板校驗，如圖3所示。

圖3 四邊側量方法

下塔柱施工時，模板靠立時順橋向長邊測量2個任意點a、b，由于斜拉橋為直線橋梁，只需控制順橋向長邊的橫偏距離即可，分別測量a、b點的xyh坐標，根據(jù)高程計算出測量點a、b設計橫偏L，要求橫偏偏差控制在0.5cm；再測量出橫橋向短邊c、d點(任意點)的xyz坐標，根據(jù)高程計算出測量點c、d點的設計里程以及a、b點設計里程，要求里程偏差控制在0.5cm。2點定位1條直線，當a、b、c、d點根據(jù)上述方法調整到位后，即a、b、c、d點所在的邊調整到位。用同樣的方法校核出另外2個邊的模板靠立位置，當所有的邊模板靠立到位后進行模板加固，加固完成后再檢查所有邊的模板位置，防止加固變形。

由于下塔柱向外傾斜，下橫梁未施工時防止塔柱向外傾斜，在下塔柱設置對拉措施，對拉采用Φ32 mm精軋螺紋鋼通過連接器進行連接。為防止精軋螺紋鋼被施工焊渣燒傷，應設置保護套。精軋螺紋鋼共設置8根，設置于大小里程2個腹板位置，每側設置4根，居中設置，垂直高度為500 mm。第1道對拉桿距離承臺頂面19 565 mm，在施工塔柱時，在對應位置預留直徑50 mm鋼管，待液壓爬模不受影響時，將精軋螺紋鋼穿入，同1排2根精軋螺紋鋼采用型鋼分配壓力，保證對拉處受力均勻，每根精軋螺紋鋼施加350 kN拉力。

中塔柱施工時，模板靠立時順橋向長邊測量2個點a1、b1(任意點)，由于斜拉橋為直線橋梁，只需控制順橋向長邊的橫偏距離即可，分別測量a1、b1點的xyh坐標，根據(jù)高程計算出測量點a1、b1點設計橫偏L1，要求橫偏偏差控制在0.5cm；再測量出橫橋向短邊c1、d1點(點為任意點)，分別測量出c1、d1點的xyz坐標，根據(jù)高程計算出測量點c1、d1點的設計里程以及a1、b1點的設計里程，要求里程偏差控制在0.5cm。2點定位1條直線，當a1、b1、c1、d1點根據(jù)上述方法調整到位后，即a1、b1、c1、d1點所在的邊調整到位，以同樣的方法校核出另外2個邊的模板靠立位置。當所有的邊模板靠立到位后進行模板加固，加固完成后再檢查所有邊的模板位置，防止加固變形。

由于中塔柱為向內傾斜，上橫梁未施工時為防止塔柱向內傾斜，在中塔柱設置對撐措施，對撐采用鋼管作為支撐結構。鋼管尺寸為530 mm×10 mm，中塔柱共設置3道，每道支撐由2根鋼管組成。鋼管之間焊接[32雙槽鋼平聯(lián)，鋼管兩端與塔柱預埋件鋼板焊接，預埋鋼板的尺寸為1 300 mm×1 000 mm×16 mm，鋼板后設置6個U型HRB400Φ25錨固鋼筋，施工塔柱時，將其埋置于混凝土內。由于鋼板表面內陷30 mm，在其下設置1個三角托架平臺，支撐鋼管與預埋鋼板焊接。為保證支撐鋼管穩(wěn)定，在下橫梁跨中位置設置4個豎向支撐鋼管，鋼管尺寸亦為530 mm×10 mm，其間距為6 000 mm×6 000 mm；采用[32雙槽鋼作為平聯(lián)，在支撐鋼管位置采用[32雙槽鋼作為支撐點，確保支撐鋼管穩(wěn)定。

7 模板位置控制

澆注混凝土時由于混凝土自身的質量及特性(混凝土為流體)，會對模板產生很大的壓力，應派專人看護模板，注意塔柱模板的變形情況，分層緩慢澆注。若發(fā)現(xiàn)模板有較大的變形，應停止?jié)沧?，安排測量人員對塔柱模板進行復測調整，待模板調整到位并加固后再繼續(xù)澆注，測量方法與模板靠立測量方法一致[7-10]。必須保證混凝土澆注完成后模板不會產生大的位移變化，以確保主塔成品混凝土的線型。

8 成品塔柱斜率檢查

塔柱上升之后利用全站儀免棱鏡法測量成品塔柱斜率是否在規(guī)范誤差以內。以中塔柱外側面為例，檢查方法如下。

(1)使用全站儀在塔柱橫軸線方向空地上放樣出3個點，點間距不小于50 m，使用穿線法確定全站儀水平方向并鎖定，使用免棱鏡法測量塔柱斜面任意2點的坐標及高程(此坐標及高程為相對坐標高程)[11-12]。點位布置如圖4所示。

圖4 觀察點布設

(2)使用全站儀測量A點的坐標及高程xA、yA、hA，測量B點的坐標xB、yB、hB，先計算AB兩點的距離dAB和斜率K。

式中：x為北坐標；y為東坐標；h為高程。

通過測量并計算出實際斜率，與設計斜率對比就可以檢查出塔柱實際斜率是否符合設計及規(guī)范要求。

同理可以用上述方法檢查中塔柱及下塔柱其他面的斜率是否符合設計及規(guī)范要求。

9 結 語

在斜拉橋斜塔柱施工中，使用精密合理的儀器、高精度的測量控制網(wǎng)，通過四邊線控制的方法來精確的控制模板靠立，以保障模板的三維坐標正確。通過觀察及復測的方法保證澆注混凝土時模板的位移。下塔柱向外傾斜時通過設置對拉設施來消除塔柱自身重力所產生的應力，防止下塔柱位移發(fā)生變化。通過設置對撐設施來消除中塔柱自身重力所產生的應力，防止中塔柱位移發(fā)生變化。施工完成后通過斜率檢查的方法來檢查塔柱斜率是否滿足設計及規(guī)范要求。

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