空間測量及控制技術在工程中的應用

□文/王 冬 張 偉

□張 偉/天津第三市政公路工程有限公司。

空間測量及控制技術在工程中的應用

□文/王 冬 張 偉

文章以實際工程為例，介紹了空間測量工藝，解析了施工測量技術難點及解決辦法，確保施工階段各個工況下橋梁線型、應變滿足設計要求。

空間測量；控制；主塔

1 工程概況

赤峰橋主塔采用獨斜塔形式，塔垂直高度64.963 m（至承臺頂面），塔身軸線與大地平面垂直交角為63°。塔身采用部分預應力鋼筋混凝土結構，包括其上部拉索錨固段。主塔為變截面，與承臺頂交面的截面尺寸為8.0m×6.0m(不含加厚楔形體)，塔頂水平面截面尺寸為4.0m×6.0m。塔頂部設置鋼結構圓形構筑物。主梁采用鋼箱梁，內部設置縱橫隔板，其上為帶U肋的正交異性橋面。考慮到橋面拉索設置在鋼箱梁兩側，橫向為主要傳力方向，在每對拉索兩側橫橋向約9.5m范圍為鋼箱梁加強段，此范圍內鋼箱梁頂、底板厚度為40 mm，橫隔板厚度為40mm；在局部區域頂底板厚度達到60mm。另外，為平衡支座的拉力作用，在橋梁邊墩及輔助墩處設有配重混凝土。

為控制好斜塔柱的穩定性、傾斜角度和整體平面平整度，必須對其進行空間測量。

2 測量技術措施的確定

2.1 配備高性能的測量儀器

為保證高精度的施工放樣，特別配置2套高性能的全站儀。全站儀具有雙軸補償功能并能自動進行兩差改正。全站儀進行三維坐標法測量，主要是將全站儀通過強制對中裝置架設在固定的測站上，使儀器每次都同心同高，直接測出所測點的三維坐標。

為消除曲率和大氣折光的影響，地球曲率半徑R取6371km，每次測量時儀器輸入實時折光系數，折光系數用實時差分法通過現場實測計算得出。為了達到精度要求，可采用幾個測回放樣。

2.2 建立高等級的測量控制網

為精確定位，建立主塔局部測量控制網，控制網為三等網，每個控制點即是平面控制點又是高程控制點，兩點合一。各控制點按變形觀測的要求埋設。控制點上都設置強制對中觀測墩座。將全站儀通過強制對中裝置架設在固定的觀測座上，使儀器每次都保證同心、同高，減小測站誤差，利用全站儀的三維坐標功能直接測出所測點的三維坐標。對建立的控制網定期進行復測。

3 空間施工定位測量

3.1 主塔施工測量

1）勁性骨架定位測量

主塔勁性骨架為主塔施工定位的基礎，只有勁性骨架定位準確后，相應的鋼筋、模板、預應力波紋管才能根據勁性骨架的位置來進行定位。

在主塔施工時，勁性骨架的第1節已經根據設計坐標在主塔承臺內預埋，待承臺混凝土澆筑完成且養護一定時間后，進行主塔第1節的施工。每次勁性骨架的安裝高度平均比每次將要施工的塔柱高度高1～2 m，以利于下一節勁性骨架的安裝；安裝第2節勁性骨架時，先將勁性骨架的現狀標高測定，然后利用CAD將勁性骨架將此標高的坐標（施工預拋后）求出，在勁性骨架節與節之間設置定位連接鋼板，在定位鋼板上放出所求坐標，將所要安裝的勁性骨架安裝定位。此方法有利于主塔定位，保證了主塔的施工準確性，從而解決了主塔空間定位難度大的問題。

2）模板測量復核

模板測量是主塔線形美觀的根本，由于主塔的定位是由勁性骨架來完成的，為了保證主塔施工線形美觀順滑，采用模板測量來控制主塔的線形且可以復核勁性骨架在施工過程中由于鋼筋的壓力變形，從而導致的主塔線形不順滑等問題。通過測量每一節主塔模板三維坐標，利用CAD與設計坐標相比較，然后按照設計坐標進行模板微調，使得主塔坐標的線形更加準確，線形更加美觀順滑。

3）預埋索道管定位測量

當主塔施工到錨固段時，預埋索道管的定位成為主塔施工的又一難點。由于預埋索道管每一節的質量較大（0.5～1.0t），定位高度較高（標高在 53～68m）且預埋索道管的定位準確才能保證斜拉索的安裝順利，所以預埋索道管的定位安裝也是主塔施工的重點。主塔索道管安裝施工采用空間坐標控制定位的方式進行。索道管安裝之前，先于主塔勁性骨架上焊接索道管定位托架，利用空間坐標放設托架位置，利用角鋼制作托架結構，于索道管與托架連接位置設置開口鋼板，利用鋼板開口夾角對索道管傾斜角度、安裝方向進行限位，通過復測開口點空間坐標對索道管進行精確定位。定位完成后利用角鋼對索道管進行加固處理。

3.2 鋼箱梁安裝定位測量

赤峰橋鋼箱梁橋面為彎曲型鋼箱梁，其線形包括直線、圓曲線、緩和曲線，從而導致鋼箱梁的安裝測量定位為赤峰橋鋼箱梁的又一大難點。為了保證赤峰橋的鋼箱梁安裝準確，提前在每片鋼箱梁上布置測量定位點，利用CAD算出測量定位點的空間坐標。先進行支座處鋼箱梁吊裝，再逐片安裝其他的鋼箱梁，這樣就達到了粗定位。然后用全站儀測量微調，進行精定位，待定位完成后，采用兩點交匯法進行復核測量。

4 施工控制觀測

4.1 主塔承臺沉降觀測

主塔在施工的過程中，隨著主塔的高度升高，其自重也在加大，主塔承臺的沉降觀測成為施工控制的重點，在主塔承臺混凝土澆筑之前，預先在承臺頂預埋6根銅棒，間距20m。待承臺混凝土澆筑完成并養護一段時間后，進行初始值測量，往后隨著主塔高度的增加進行承臺沉降觀測。

4.2 施工臨時荷載下觀測

在鋼箱梁安裝的過程中，由于塔柱的施工平臺大部分需要搭設在鋼箱梁上，所以導致鋼箱梁的施工臨時荷載較大（2000～3000kN），為了使施工過程中鋼箱梁的變形在設計容許范圍內，所以需要在施工過程中進行鋼箱梁的沉降觀測。當鋼箱梁安裝完畢后，在鋼箱梁（施工平臺的位置）處布置30個沉降觀測點，隨著施工荷載的增加（塔柱平臺的升高），進行鋼箱梁的沉降觀測。

4.3 體系轉換時主塔及主梁應變觀測

當工程進行到體系轉換階段時，為保證主塔及主梁在體系轉換過程中的應力、應變在設計范圍內，主塔及主梁的變形觀測也是體系轉換的重要步驟。在主塔及主梁施工完畢后，預先在主塔和主梁上設置觀測點，隨著每對斜拉索的張拉，進行主塔和主梁的觀測，從而達到控制主塔和主梁應力、應變的目的。

5 施工效果

通過對海河上的赤峰橋斜塔施工過程中的空間精密測量，確保了整個工程質量和外形設計均達到設計和規范要求。在空間精度測量工作中獲得了寶貴經驗的同時也標志著我市在施工大型橋梁斜塔空間測量上了一個新臺階。

U446.2

C

1008-3197（2011）03-30-01

2011-05-03

王 冬/男，1958年出生，高級工程師，天津市濱海市政建設發展有限公司，從事工程技術管理工作。

□張 偉/天津第三市政公路工程有限公司。