肇慶閱江大橋主塔塔柱測量控制方法

王孟寶

（上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市200092）

1 工程概述

肇慶閱江大橋為雙塔單索面混凝土梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，大橋主跨跨徑分布為（160+320+160）m，主橋全長640 m，墩、塔、梁固結(jié)。主索塔采用鋼混組合體系，整體塔高83.8 m，塔底與零號塊相接處梁面標高為39.704 m，梁面以上25.26 m采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土塔柱上部接鋼塔節(jié)段，鋼塔節(jié)段總高58.54 m，塔頂高程123.504 m，縱橋向整個塔柱呈“帆”型。

整個索塔“帆”型兩側(cè)各有24對斜拉索。斜拉索均錨固于鋼塔內(nèi)（錨于GT2~GT13節(jié)段的錨箱內(nèi)）。GT1通過箱室內(nèi)的剪力釘同鋼混組合段混凝土澆筑成一體，通過預應力張拉，將GT1錨固于混凝土塔柱節(jié)段。

2 測量控制技術

2.1 控制網(wǎng)建立

肇慶閱江大橋主橋施工階段首級控制網(wǎng)主要由10個測量控制點組成，其中4個為國家C級控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)的平面坐標系采用1980西安坐標系；高程控制網(wǎng)系統(tǒng)采用國家85高程基準。首級控制網(wǎng)采用混合網(wǎng)，滿足E級控制網(wǎng)精度要求；高程控制網(wǎng)滿足國家三等水準網(wǎng)精度要求。

根據(jù)肇慶閱江大橋主塔施工階段的精度要求，需要針對現(xiàn)場地形測量條件和塔柱施工高度，加密首級控制網(wǎng)，以保證整個主塔施工的施工測量和安裝精度要求。

根據(jù)現(xiàn)場施工地形，綜合比較，分別于已完成的35#蓋梁、38#零號塊、39#零號塊、42#蓋梁上選點加密。同時考慮到38#、39#的施工對點位的影響，在南岸住房區(qū)域和北岸T型梁橋下可通視區(qū)域，采用深基礎，加密做一強制歸心混凝土觀測墩，后續(xù)監(jiān)控加密點的變化。具體點位分布如圖1所示。

圖1 閱江大橋主橋測量控制點點位分布圖

控制網(wǎng)的加密，采用3臺Trimble R8 GNSS GPS數(shù)據(jù)接收器同步觀測，通過混合式布網(wǎng)，將加密點同首級控制網(wǎng)點位三角網(wǎng)相聯(lián)。GPS靜態(tài)控制測量采集數(shù)據(jù)，后期通過Trimble TBC軟件處理采集數(shù)據(jù)，得到加密點位坐標。具體點位見表1所列。

2.2 測量儀器選擇

考慮到肇慶閱江大橋主塔施工測量的技術特點和施工難度，為使相應結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到相關技術標準，通過對測量儀器的功能、性能指標及實用性等方面的綜合比選分析，主要采用的測量觀測設備見表2所列。

表1 加密點位坐標一覽表

表2 測量設備一覽表

2.3 大氣溫度、氣壓、風速及大氣濕度對測量的影響

肇慶閱江大橋所處地區(qū)的氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，夏季高溫多雨，冬季少雨溫和。塔柱在施工過程中，受日照、溫度、風力等外界環(huán)境因素的影響，隨著塔柱高度的攀升，塔柱會產(chǎn)生周期性的擺動和扭轉(zhuǎn)；另外，由于江面會產(chǎn)生較大霧氣，對光線會產(chǎn)生折射影響。考慮到上述因素對塔柱的影響，測量時間段選擇在氣溫條件較穩(wěn)定的夜間且風力較小、江面霧氣小的時候進行塔柱的安裝定位測量工作。

3 塔柱施工測量技術

3.1 測量方法選擇

混凝土塔柱位置測量放樣主要采用精密全站儀極坐標法；高程的測量主要通過全站儀精密天頂測距法，輔助以鋼尺水準測量和全站儀三角高程測量。

精密全站儀極坐標法放樣測量，主要通過對全站儀儀器溫度和大氣壓的修正，通過后視定向，再選擇一控制點復核坐標的方法，確定設站正確、點位偏差符合規(guī)范要求后，方可進行現(xiàn)場放樣測量工作。

全站儀精密天頂測距法測量高程，是指利用全站儀的精密天頂角，通過安裝全站儀配套目鏡彎管，調(diào)節(jié)棱鏡位置，測距得到全站儀儀高和測點之間的高差，再通過旋轉(zhuǎn)全站儀鏡頭90°，利用塔尺后視已知點標高，從而推算得到塔柱上測點標高。為保證測量精度要求、消除儀器誤差，采用盤左和盤右分別完成多個測回，取平均值為最終計算數(shù)據(jù)。在塔柱測量的同時，需根據(jù)測量時段的塔柱溫度，對計算的塔柱測點標高予以溫度修正。具體測量工藝如圖2所示。

圖 2全站儀精密天頂測距法示意圖

3.2 混凝土塔柱節(jié)段測量

混凝土塔柱的施工測量內(nèi)容主要包括塔柱鋼模的定位、標高，以及相關監(jiān)測測量工作。其測量的難點是在于模板的定位坐標測量。在混凝土塔柱施工過程中，由于外側(cè)腳手架的支擋及內(nèi)側(cè)鋼筋的綁扎，使得對模板的直接測量難以實現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場施工測量條件，采用全站儀將控制點放樣于零號塊箱梁梁面，通過精密激光垂準儀將點位反測到模板頂口，測量頂口模板到激光點位的距離，同設計數(shù)值相比，調(diào)節(jié)模板，保證模板的安裝精度。然后在模板不同高度處量測模板至激光點位的距離，調(diào)整偏差，保證整體模板垂直度的要求。具體點位的計算放樣，采用塔肢的縱橋向和橫橋向的軸線交點為測量控制點（見圖 3）。

圖3 梁面放樣控制點點位示意圖（圖中尺寸以m計）

模板標高通過全站儀精密天頂測距法測量確定，復核以水準儀+鋼尺為校核，確定模板的頂口標高。

3.3 鋼塔的安裝測量

鋼塔的安裝測量內(nèi)容主要包括鋼塔節(jié)段的定位、鋼塔頂口的標高測量、外壁板的垂直度測量、索導管和錨箱的位置、標高復核，以及鋼塔節(jié)段開口尺寸復核等相關測量工作。其測量的重點和難點主要是鋼塔節(jié)段的坐標定位和標高控制的精度。

鋼塔安裝的坐標調(diào)整采用精密全站儀極坐標法來完成。架設全站儀于零號塊加密控制點，后視定向，復核坐標，點位誤差符合規(guī)范要求后，測量鋼塔節(jié)段測控點坐標，同設計坐標比較，進行調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場鋼塔節(jié)段測控點的測量，采用普通測量花桿架設棱鏡的方法，測量數(shù)據(jù)誤差較大，無法達到鋼塔吊裝精度要求。對此，在現(xiàn)場通過加工一簡易支座，用于擺設棱鏡調(diào)平支座，之后擺設棱鏡，減小架設棱鏡誤差，測量點位偏差，進而調(diào)整鋼塔至規(guī)范要求范圍內(nèi)。

鋼塔節(jié)段標高的測量采用精密全站儀天頂測距法測量。受限于鋼塔節(jié)段焊接平臺的遮擋，無法直接將標高引測至鋼塔節(jié)段，遂采用在焊接平臺選擇一穩(wěn)定點位，通過水準擺設棱鏡，測量儀器與棱鏡點位的距離，反算棱鏡點位標高，再通過水準儀將點位標高引測至已完成全部焊接任務的鋼塔節(jié)段側(cè)面，標記清楚，作為上部鋼塔節(jié)段安裝的標高基準點，后續(xù)節(jié)段的吊裝標高可通過基準點拉鋼尺的方法，測量鋼塔節(jié)段頂口的標高。因為鋼塔整體較高，為避免由于鋼尺太長引起較大誤差，所以標高的引測需進行五次，分別于GT1節(jié)段、GT4節(jié)段、GT8節(jié)段、GT12節(jié)段和GT14節(jié)段引測標高基準點位。

考慮到由于索塔在整個橋梁施工過程中，會產(chǎn)生一定的基礎沉降和變形，經(jīng)過設計和監(jiān)控單位的計算分析，確定在施工過程中，將鋼塔的設計標高抬高0.02 m。

通過全站儀極坐標法和天頂測距法，中間輔助以傳統(tǒng)吊線錘法，實現(xiàn)了整個鋼塔的順利封頂，后期測設鋼塔的整體垂直度，最大偏差為7 mm，滿足設計規(guī)范要求的H/4 000，即20 mm。在施工過程中，監(jiān)測每個節(jié)段標高，嚴格要求安裝進度，預留焊縫收縮余量，節(jié)段焊接完成后，復測節(jié)段標高，較設計相差±（2~5）mm，滿足規(guī)范要求。

通過上述方法，測量記錄每個節(jié)段現(xiàn)場定位的坐標和標高，同設計值對比，嚴格控制定位精度，符合規(guī)范要求，現(xiàn)匯總鋼塔節(jié)段固定后現(xiàn)場定位的軸線坐標和標高同設計值的偏差，如表3所列。

表3 鋼塔節(jié)段吊裝定位軸線坐標、標高偏差匯總表

3.4 塔柱相關監(jiān)測

項目前期由于航道改線延期、拆遷延后等不利因素影響，整體工期較為緊張，考慮到工期的要求，現(xiàn)場對塔柱的安裝和箱梁的澆筑，時間緊，任務重。經(jīng)業(yè)主、設計和監(jiān)控計算和審核，同意采用塔梁同步施工工藝，在完成鋼塔4號節(jié)段吊裝焊接后，可同步進行吊裝鋼塔和掛籃懸澆箱梁的施工。為減小施工過程中斜拉索的吊裝、張拉等施工因素和持續(xù)光照、風等大氣影響因素對整個塔柱的影響，需隨時監(jiān)控整個塔柱的縱橋向偏移，一旦出現(xiàn)較大偏差，立即停止現(xiàn)場吊裝作業(yè)和掛籃箱梁施工，找到問題根源，商討解決方案。

塔柱的傾斜偏移監(jiān)控測量，根據(jù)現(xiàn)場施工測量條件限制，在混凝土塔柱兩側(cè)橫橋向中心點設置觀測點，同時在零號塊兩側(cè)梁面中心樁號翼板倒角處放樣一點。在塔柱吊裝完成鋼塔GT4節(jié)段后，選擇一個氣溫在18℃左右、無持續(xù)光照的時間段，在GT4兩個塔肢中間橫梁節(jié)段，通過在零號塊點位架設全站儀，后視混凝土塔柱點位，通過上調(diào)棱鏡角度，保證全站儀水平角度不變，對準GT4、GT14橫梁，分別放樣一點，于點位中心處貼反射光片，反射光片中心對準點位中心。利用三點一面的原理，后期監(jiān)控塔柱的縱橋向偏移變形。

圖4為監(jiān)測點位示意圖。

圖 4監(jiān)測點位示意圖（所示為橫橋向視圖）

4 結(jié)語

通過對肇慶閱江大橋主塔施工測量控制的難點分析和技術分析，結(jié)合工程測量過程中的實踐，得出以下幾方面的總結(jié)。

（1）測量控制網(wǎng)的加密，保證先整體后局部，先控制后碎步的原則。

（2）測量儀器的選擇，根據(jù)精度安裝要求，選用符合精度要求的測量儀器。

（3）測量過程中，要嚴格按照測量控制方法的要點操作，從而保證測量的精度要求。

（4）測量時段的選擇，避免在持續(xù)光照、氣溫偏高、風力較大、濕度較大等影響測量精度時段內(nèi)測量，最佳測量時段為凌晨2:00~5:30。同時，測量期間，應停止大型設備的起吊和運行。