淺論懸索橋主纜基準索卡環測量定位施工技術

劉安金

（柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州 545006）

定位懸索橋主纜基準索要求較高精度，要求實時測量基準索中、邊跨跨中點的標高、里程，實踐中上述測量常在無風、恒溫的夜間進行，因中桿、基座等無法于索股中心站立，導致測量存在一定誤差，影響施工精度，嚴重的對施工質量造成不良影響。本文依托某高速跨湖大橋項目施工實踐，研究了主纜基準索卡環測量定位技術，經本大橋項目實踐，取得較好效果，建議在同類型工程中推廣應用。

1 工程概況

武漢江漢六橋主線全長3050.1 米，其中橋梁部分長2953m，主橋跨度布置110m+252m+110m=472m（見圖1），橋面全寬41m。主橋設計為自錨式疊合梁懸索橋，雙塔三跨式。該橋在主纜基準索定位測量時，將精加工的卡環安裝于索股上，直接測量卡環上、下兩端對稱棱鏡，可以直接計算出索股幾何中心的里程、高程，成功解決了在基準索股無法安置反射棱鏡的難題，豐富和發展了懸索橋主纜基準索施工技術，最大限度地節約了基準索定位測量時間，總結形成本施工技術。

圖1 主橋布置圖

2 施工技術特點

2.1 定位效率高

索股處直接安裝卡環，兩端螺絲擰緊后將上、下兩端棱鏡安裝在卡環處，實施測量。

以往測量過程中，將中棱鏡設于索股上，需人工全程手扶，同時還要對測點處索股的線型進行測量。通過上述改良，索股上安裝卡環速度更快，且測量方向能任意調節，安裝效率更高，定位效果更好。

2.2 定位精度高

傳統的測量方法需要根據索股幾何尺寸、每個測點處基準索線型垂度，將測量的索股表面點坐標、標高換算至索股幾何中心，測量精度受人為立桿的影響。本施工技術不受人為立桿誤差的影響，卡環中心與兩端棱鏡三點一線，取兩端棱鏡坐標、標高中數即為索股中心坐標、標高，精度提高一倍以上，且由于觀測了卡環兩端棱鏡，增加一倍多余觀測量，測量精度提高。

2.3 適用范圍

本施工技術適用于懸索橋主纜基準索股三維坐標定位，也適用于高空、空間鋼結構及管道三維坐標定位。

3 工藝原理

本施工技術工藝原理是將精加工卡環安裝于基準索股上，在卡環上、下兩端安裝反射棱鏡，使上、下兩端棱鏡與卡環中心三點一線，通過地面全站儀觀測上、下兩端反射棱鏡的坐標、標高，取其中數即可計算出索股幾何中心的坐標及對應標高。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程（見圖2）

圖2 施工工藝流程圖

4.2 施工操作要點

4.2.1 建立全橋高精度控制網

（1）平面控制網的加密：主纜基準索股各測點的里程測量精度要求，一般在兩端各布設不少于兩個控制點，點位埋設采用混凝土強制對中觀測墩，網點組成大地四邊形，觀測儀器采用高精度全站儀Leica TS50 配單棱鏡，測量等級為二等邊角控制網，采用一點一方向進行嚴密平差，確保兩端控制網內部精度足夠強，也可以采用GNSS 靜態網的進行復核。

（2）高程控制網的加密：高程控制網的加密主要采用跨河水準+陸地水準的形式，測量等級均為二等，水準點利用平面控制點觀測墩的墩面水準標志，在橋軸線處進行跨河水準測量，跨河水準測量方法根據跨河視線長度一般采用“測距三角高程法”，測量儀器采用兩臺Leica TS50 全站儀在兩岸進行同步觀測。

4.2.2 基準索股卡環的加工及安裝

（1）卡環的加工：根據主纜基準索定位要求，加工卡環6 個（每根索股的邊、中跨跨中點同時安裝卡環），卡環加工材質采用不銹鋼或鋁材，卡環內徑根據索股直徑確定。卡環分兩個對稱半幅，外側固定連接桿，連接桿端頭安裝徠卡圓棱鏡，卡環加工制作見圖3。

圖3 卡環制作圖

（2）卡環的安裝：利用全站儀將基準索各邊、中跨跨中點設計里程現場放樣，卡環內邊與六邊形基準索吻合，使卡環整體呈垂直狀態，充分擰緊固定螺桿，螺桿兩端安裝徠卡圓棱鏡，兩端棱鏡分別對準地面控制點，以滿足不同測站對同一卡環同步觀測的需求。

4.2.3 大氣折光測量

懸索橋主纜基準索的定位測量，由于特殊條件目前采用全站儀三角高程測量是最佳方法，大氣折光是制約三角高程測量精度的主要因素，由于儀器至反射棱鏡所經過測線的大氣參數無法準確測量，且大氣條件在隨時變化，因此如何測定最為有效大氣折光參數k 值，成為確保基準索股定位測量精度的關鍵因素之一。

利用已有控制點，選擇合理測線，對中跨跨中、邊跨跨中分別進行大氣折光k 值的實時測定。測量的方法主要是在兩岸控制點架設全站儀，分別觀測對岸控制點的距離、天頂距，根據控制點高程與實測高差計算出實時的大氣折光，將大氣折光k 值代入基準索的各次調整測量中的高程計算公式中，精確計算出索股的高程。

4.2.4 主纜基準索股定位測量

在主纜基準索上放樣出中、邊跨跨中點，安裝卡環，左、右幅共6 個測點（安裝卡環），在地面控制點至少架設兩臺高精度全站儀，先分別測量各側邊跨跨中點，再同步測量中跨跨中點。

（1）在左、右幅索股溫差等條件滿足監控要求后，兩岸儀器分別同步對各自本岸邊跨跨中點的卡環上、下反射棱鏡自動觀測，再同步對索股中跨跨中點卡環上、下反射棱鏡自動觀測，計算出卡環上、下棱鏡點的里程、標高，取其中數即為基準索股幾何中心里程、標高。

（2）每根基準索股的各跨中點絕對標高、左右幅高差均滿足監控要求后，至少進行不少于3d的基準索穩定觀測，每天觀測標高均滿足要求后即可開始進行一般索股的架設。

5 材料與設備

本施工技術無需特別說明的材料，采用的主要機械設備見表1 及表2。

表1 主要機械設備表

表2 主要工裝設備表

6 質量、安全、環保保證措施

6.1 卡環材質采用304 不銹鋼（或鋁材），在車間按照基準索股截面幾何尺寸加工制作，制作好后要檢測卡環中心與連接桿兩端棱鏡中心在三點一線位置。

6.2 觀測前對每個測點進行精度預期估算，跨中測點采用3 臺全站儀在不同測站獨立觀測，在三組測量數據小于規范限差取中數，確保觀測數據的絕對可靠和足夠的多余觀測。

6.3 測量定位時應在無風、恒溫、無霧且通視良好的夜間進行。

6.4 施工現場要求符合高空作業的要求和條件，做好高空作業的各種防范措施。按照安全要求，做好高空作業各項防護措施，科學布設安全標識標牌，有針對性分析、辨識風險源，降低施工安全風險。

6.5 本項目涉及高空作業，且存在工序交叉，因此具體施工前，操作架必須科學搭設，施工人員正確佩戴勞防用品。

6.6 施工全程根據國家現行環保法律、法規，做好各項環保工作。

6.7 施工現場對產生的建筑垃圾要定點、定時清理，垃圾集中堆放，嚴禁隨意丟棄，專人專崗專業化清理，以免導致環境污染。

7 結論

本大橋項目在測量定位主纜基準索過程中，將卡環安裝于索股上，直接測量卡環上、下兩端對稱棱鏡，計算出索股幾何中心的里程、高程。本項目共設測點6 個，均安裝卡環，表3 所示為具體觀測成果。經本項目實踐，基準索各關鍵點的高差、高程等與規范要求相符，取得較好施工效果，可在同類型工程施工中推廣應用。

表3 主纜基準索穩定觀測成果表（中跨跨中）