官廳水庫特大橋沉井施工測量與控制

蔡偉

摘 要：結合官廳水庫特大橋的設計和施工特點，介紹了沉井施工過程中制作測量、下沉測量及糾偏，為實際施工測量提供有益的做法。

關鍵詞：沉井；測量；糾偏

1 工程概況

懷來縣城市道路工程（沙城‐東花園）官廳水庫特大橋主橋為鋼‐混組合梁單跨懸索橋，主纜跨度為（210+720+210）m。錨錠沉井為鋼筋混凝土結構，沉井平面分為16個井孔，縱橋向長度50m，橫橋向長度56m。沉井共包括6個節段，總高度33m。第一節為刃腳節段，總高度6m，刃腳高2.8m，刃腳踏面寬0.3m，井壁厚2.7m，隔墻厚1.5m；第二節、第三節，每個節段高度為5m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第四節、第五節每個節段高度為6m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第六節高度為5m，井壁厚1.7m。錨錠沉井井壁與隔墻間的倒角為1.5m×1.5m，隔墻與隔墻間的倒角為0.6m×0.6m。見圖1。

2 控制網建設

2.1 控制點的布設

根據官廳水庫特大橋施工情況，我項目部在設計院提供的CPI點的基礎上又設置了6個加密控制網點：QK1、QK2、QK4、QK5、QK6、QK7均為平面帶高程，經復測控制網的精度滿足施工要求。加密點平面采用GPS靜態測量和導線測量相結合的方法實測，等級為平面三等，水準采用二等高程測量。控制點平面位置如圖2。

2.2 施工坐標系統

沉井結構復雜，測量點多，定位精度要求高。為了高精度、高效率及直觀地進行現場測量放樣工作，現將設計院提供的國家2000坐標系統轉換為橋梁施工獨立坐標系，高程系統仍為1985年國家高程基準。

考慮到沉井段均為直線，根據現有圖紙建立沉井施工獨立坐標系，以沉井小里程橫向刃腳中和沉井縱軸線交點為坐標原點（0，0），縱橋向為X軸方向，大里程為正，橫橋向為Y軸，左線為負，右線為正。施工獨立坐標系如圖3。

平面坐標轉換公式：

3 沉井施工測量控制

3.1 沉井基礎開挖放線

采用GPS-RTK測量方法，先架設好基準站，啟動基準站，用流動站校核測量作業區內一個已知控制點后，另一個控制點進行檢核，輸入已算好坐標到手簿后放樣并打下木樁，最后點與點之間撒白灰線作為開挖依據。測量放樣工作完成后，再次到另外一個控制點（或附近的控制點）對平面和高程進行復核。開挖過程中采用普通水準儀測設高程，根據設計高程計算出前視讀數來控制開挖底高程。

3.2 鋼模（刃腳）拼裝定位測量

鋼模（刃腳）拼裝時，因鋼模拼裝的平順性并考慮模板結構尺寸驗收誤差為10mm，所以此工作采用全站儀坐標放樣法。鋼模吊裝前在刃腳部位放樣出中軸線并將地面抄平，通過此點鋼模就位，同樣采用全站儀坐標放樣法測出鋼模上口平面位置及高程，超出范圍的實地調整達到設計要求為拼裝完成。以上方法測設每塊模板拼裝。

3.3 模板驗收測量

沉井模板驗收測量主要采用全站儀、水準儀及鋼尺結合方法控制，主要驗收項目有平面尺寸、井壁厚度、高差，中心偏移、平面扭轉角等，驗收標準如下表1。

3.4 沉井接高測量

按照施工流程，鋼殼完成后要進行沉井刃腳混凝土澆筑、抽墊施工、鋼沉井混凝土澆筑及第一次的接高施工。沉井接高過程全程測量控制，以保證接高質量。沉井施工過程中測量各特征點的三維坐標，以確定沉井的三維姿態，計算出沉井的偏位、傾斜度、扭角等狀態參數，通過沉井現有狀態各特征點的參數來計算待接高沉井的理論位置坐標與高程。使用全站儀測量接高模板各對應特征點的三維坐標與計算理論三維坐標進行比對，按照差值調整沉井模板，使其處于計算的理論位置。

首先我們在鋼殼總拼完成后測量出圖4點的底口H1及頂口H2標高，然后計算出上下2點的高差△h1，以后沉井接高過程中測H2與H3的高差△h2，下沉過程中只測量頂口標高就可計算出底口標高H，根據底口標高計算出沉井的傾斜度及沉井下沉量。底口標高計算公式為H=H2-△h1或H=H3-（△h1+△h2）；下沉量計算公式為△H=H1-H；沉井高度h=△h1+△h2。

砼沉井采用鋼模板翻模法施工，后續接高測量控制過程中沉井高度傳遞和軸線傳遞方法與計算。軸線傳遞是第一次接高完成后在井壁做軸線點2#，第二次接高后根據2點垂直引點至沉井頂面2點，此時2點與實際軸線1#點就有一定的偏差（l），如圖5所示，其Y值（縱坐標）計算如下：

3.5 沉井下沉控制測量

沉井的吸泥下沉過程，主要使用全站儀，測量基本按照1天2次，通過測量布置在沉井縱橫軸線方向上的4個主控點1、3、5、4及輔助測量點6、7、8、9測點的三維坐標，來推算沉井的頂、底面平面位置及高程、沉井的下沉量、傾斜度、平面扭角等數據，測量數據并且做到及時上報，以此來指導沉井下沉施工。用測繩測出下沉過程中各隔倉及沉井外側泥面高度，用于掌握吸泥效果以及下沉進度，提供給現場作業人員確定糾偏措施。

沉井吸泥下沉過程中，測量員要隨時了解沉井在不同時間的位置和狀態，及時提交沉井的頂中心偏移、底中心偏移、刃角高程、扭角、傾斜等資料。扭角是通過直接測量沉井軸線的坐標方位角同設計方位角進行比較得出；傾斜通過測量沉井軸線上4個點的相對高差換算得出，這樣可以推算出底中心點位置及傾斜度。根據以上數據不斷調整吸泥措施，以使沉井下沉到設計標高位。

相關計算公式：

（1）頂面結構中心

沉井頂面結構中心坐標是由同一軸線上的1、3和4、5點平均得出，取兩者平均值：X頂面結構中心=（X1+X3）/2

Y頂面結構中心=（Y1+Y3）/2

或 X頂面結構中心=（X4+X5）/2

Y頂面結構中心=（Y4+Y5）/2

（2）平面扭角

平面扭角通過直接測量沉井軸線的坐標方位角同設計方位角進行比較得出，取兩軸線平均值：

1-3軸線 ɑ=tan-1（（Y3- Y1）/（X3- X1））-ɑ1-3設計

或5-4軸線 ɑ=tan-1（（Y4- Y5）/（X4- X5））-ɑ5-4設計

（3）傾斜角

傾斜角由頂面4個點的高差計算得出：

（4）底面結構中心

底面結構中心坐標由頂面結構中心坐標、傾斜角和平面扭角計算得出。假設頂面結構中心坐標為：（X0，Y0）；則底面結構中心坐標為：

4 結語

本文主要闡述了沉井施工測量控制方法，充分展現了其測量原理和控制方法的實用性和有效性，該方法精度高、操作簡便，為沉井施工提供了不可或缺的硬件基礎。

參考文獻

[1]周孟波.懸索橋手冊（精）[M].人民交通出版社，2003.

[2]朱海濤.橋梁工程實用測量[M].中國鐵道出版社，2004.