拉錨式干船塢測量控制

葉永強，張宏利

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300450）

測量被譽為工程施工的眼睛，是將設計圖紙落實到實際的關鍵工序，更是有效反映設計意圖、促進質量提升的重要手段。精確的測量控制不僅可以避免不必要的返工、修補損失，更能夠通過實際的數據監測分析指導施工安排，合理配備機具，提高生產效率，節約不必要的成本，增加效益。

1 工程概況

江蘇熔盛4#船塢位于江蘇如皋市長青沙鎮東南端，毗鄰長江。塢墻采用地連墻-拉錨式結構，其上部為鋼筋混凝土廊道，下部為地連墻和襯砌混凝土。拉錨墻為PHC管樁錨碇結構，2墻之間采用合金鋼拉桿相連，預施拉力形成總體拉錨結構。塢室剖面，如圖1所示。拉錨結構干船塢多采用此種形式。工程范圍內地面平坦，土層均為第4紀長江沖積層，自上而下土層類型有：淤土、素填土、粉砂混粉土、粉土混粉砂、粉質黏土夾粉土、粉砂夾粉土、粉細砂。工程所在地地下水位較高，受長江潮汐影響，施工地質松軟易滑動，不利于首級控制網布設。

施工流程，如圖2所示。

圖1 4#船塢塢室剖面（單位/m）

2 工程測量控制網布設

一般干船塢兩側均設總組平臺進場道路，船塢施工對地基擾動較大，不利于首級控制網布設，為保證船塢施工過程中首級控制網的連續性，首先應參考船廠建設規劃藍圖將首級控制網設置在相對穩定地區，可充分考慮原有防汛大堤等位置，原有防汛大堤經過長期的自然沉降和土壓水壓平衡相對穩定，可采用頂部打設腳手管混凝土澆筑平臺砌筑 （有條件的可打設PHC樁）；其次則要兼顧船塢首尾及兩側，形成以船塢為幾何中心的多邊形控制網；最后聯測業主交樁控制點及毗鄰施工區域控制點 （許多施工情況下，船塢的配套工程如總組平臺、進場道路、舾裝碼頭等由其他施工單位承建，聯測控制點是為了保證工程順利銜接）。本工程首級控制網布置，如圖3所示。

加密控制點，可根據現場測量放樣需要，進行加密引測，采用極坐標法檢核首級控制網點。由于船塢施工中地形復雜，測量放樣較易被土方、材料堆放等影響，獨立結構體和精度要求不高的施工工序可采用后方交會法進行測量放樣工作。

3 工程施工中的幾個關鍵因素

3.1 分段施工

由于船塢工程工序多，結構復雜，沿線較長。為滿足施工工期要求、提高施工效率，地下連續墻、空箱（或稱廊道）、錨錠、獨立軌道梁、隔滲墻等多采用分段施工。分段施工中要注意基線測設和定期復核，以確保各線型結構的順直度；與此同時，要注意各結構的斷面劃分，以避免銜接誤差，如地下連續墻分段施工中應精確放樣各段銜接斷面位置以保證防滲接口的準確閉合。在分段施工中最大的阻力來源于原有防汛大堤的阻斷，一般船塢工程均設于臨水側并構筑臨時圍堰向水域延伸，多數施工工程不允許提前拆除防汛大堤，此時原有防汛大堤將船塢劃分為兩大部分，即防汛大堤背水側和防汛大堤臨水側，如圖4所示。

由于船塢設計段上的大堤將成為進出場的重要通道，不便布設首級控制網，為此大堤兩側施工將由不同的控制點進行控制，這對要求精確銜接的部位貫通造成不小的麻煩，筆者認為需考慮中間點進行初次貫通放樣，在保證基線能夠順利銜接的前提下，確定兩側基線施工，并注意工程實體檢核以確保大堤拆除后能順利銜接。

圖2 施工流程

圖3 4#船塢首級控制網

圖4 原有防汛大堤

3.2 沉降、位移量的預留

船塢主要結構體地基均采用樁基加固，沉降量一般不大。本工程測量數據顯示，樁基加固結構體沉降量最大處為12 mm，且多數為軌道部位，為保證門機安裝后能順利通行，建議軌道處結構體不設預留沉降量，并于施工中嚴控頂標高，嚴禁超高。塢室底板一般受塢室兩側土壓水壓作用，沉降量很小，為此也不需要預留沉降量，施工中重點控制地板下開挖深度和反濾層厚度以免排水受阻造成底板上浮，船塢中最大沉降部位位于空箱與錨錠間地坪段，此部位沒有樁基加固且多為回填土區,與回填質量有著密切的關系，此處施工要嚴格控制回填土分層厚度及壓實度，建議整體預留30 mm沉降量，當地坪寬度較大時，可以中軸線為中心，人為設置1%兩側反水，以防中部沉降大于兩側，形成積水影響使用。

由于塢室內大深度土方開挖，船塢兩側塢墻位移是必然現象，如何預留位移量是我們迫切需要解決的問題。船塢位移與地址條件、樁基施工質量、設計斷面及上部結構、開挖速率、下部底板形成有效支撐、前基面暴露時間等都有著密切關系。為此，在確定預留位移量前，應充分參考臨近類似工程的位移監測數據和上述相關條件。一般情況下，因支撐結構不同，船塢工程中塢尾、塢首位移量較小，塢室中部位移量較大。圖5為本工程典型斷面位移曲線。

圖5 船塢典型斷面位移量曲線

以此經驗對于上部結構可適當放寬，中部區域預留位移量值，形成對稱弧形結構即“（）”；對于地下連續墻應充分考慮地下施工的不確定性，做最大限度位移預留。此方法不僅可以消除局部位移過大造成塢室凈寬難以保證外，也有利于塢墻護壁施工（缺點是可能造成塢墻護壁混凝土用量增加）。

3.3 沉降位移觀測

沉降位移觀測能及時有效地提供工程實體趨勢，對施工安全和安排具有重要的指導意義，必須作為一項重點工作實施。沉降位移觀測重點部位為塢墻、軌道梁和臨時圍堰，關鍵觀測時段為開挖施工階段。

前面提到船塢結構沉降量不大，沉降位移可采取四等導線閉合法進行觀測，并結合沉降速率調整觀測周期。進行結構沉降觀測時要密切關注地坪沉降情況，如出現大面積快速沉降則應分析原因，在后續工作中采取相應措施。

位移觀測要貫穿于工程施工全過程直至工程交工驗收，尤其在塢室土方開挖及鄰近臨時圍堰開挖過程中要加密觀測頻率，建議邀請專業檢測單位進行深層位移監測，以防因地連墻施工質量缺陷造成底部變形過大和臨時圍堰形成管涌危險。結構表層位移建議采用“兩角一邊法”水平位移監測方法進行監測。具體為在船塢兩側每塊空箱頂中部設立位移監測點 （設立于空箱中部是為避免空箱兩側擋墻及軌道梁施工影響），采用2″精度全站儀定期進行觀測。結構布置，如圖6所示。

圖6 船塢水平位移監測布設

A點為布設于船塢后方總組平臺穩定處的站點，B、C兩點為穩定的船塢外圍定向點，D點為某一水平位移監測點，通過初始觀測得出∠α1、∠β1，在監測過程中可測得∠α2、∠β2及AD間距離S，由此可以計算得出角度變化量 Δα=（α1-α2）、Δβ=（β1-β2），則D點水平位移量計算公式為：

式中：ρ″=206 265。

此方法理論上|Δα|=|Δβ|，如果實際測量中發現兩者差距較大時，則應分析原因，一是觀測是否進行有錯誤，二是儀器和觀測目標是否有移動，查明原因后應重新測量。此方法較之常用的“小角法”監測精度高約1.4倍，有利于提高監測數據的準確性，監測過程中應根據施工情況和位移速率確定觀測頻率。

3.4 塢口大理石鑲砌

大理石安裝是船塢工程中精度要求最高，施工難度最大的一項工程。大理石貼面由若干大理石縱橫向砌筑于塢口迎水側，是塢門與船塢的接觸面，大理石迎水面的平整度、順直度直接關系到塢門的止水效果。

對塢口大理石鑲砌采用三線法進行控制即迎水面上下（或前后）側設安裝線、鄰近混凝土面設置檢核線，具體方法如下：

（1）平面測量控制：在大理石迎水立面底部放樣設計位置線的兩端和中間3點。采用極坐標法放樣，放樣3次（3次儀器高）。若有差異則取3點組成三角形的幾何中心為最后點，然后利用后方交會方法檢核此點，采用同樣方法放樣其他2點。為保證其直線度再利用J2光學經緯儀支站于中點，檢驗3點直線度K，確保K≤1／35 334。

計算公式為：

式中：ρ=206 265；а觀=（n1+n2+n3）/3，n1、n2、n3為 3次測量角度，其中（а觀-180°）單位為s。

滿足要求后，在1端點設站、1端點定向，每間隔10 m放置布線點，用鉛筆標識。然后依然在中點設站，檢核布線點的直線度要求同上，對不符合要求的點進行校正。隨后用墨線將布線點連接，并把布線點用油漆標識，以防止墨線浸水或摩擦消失而無法使用致使再次布線。用同樣方法放樣門檻上的校核線，（可根據實際情況確定校核線距安裝線距離）并用墨線標識。隨后，在后澆帶焊接三角支架（間隔10 m與下口布線點對應，支架頂距大理石安裝頂面20 mm），用同樣的方法在支架上進行標識，最后用鋼鋸刻畫，在施工中分段掛線，并在安裝過程中通過水平靠尺和鋼尺檢核其南側邊線到校核線的相對距離，消除某部位上口掛線因外部因素移動造成的偏差。

（2）立面測量控制：首先通過橫向迎水立面已經設立的控制線、校核線利用J2光學經緯儀將其反畫到泵房墻體，然后在2處縱向大理石的塢內側后澆帶上焊接三角架，采用前述方法在三角架上刻畫標識。在施工中分段對拉鉗絲固定以減小風的影響。其中，縱向焊接的三角架在焊接過程中應先在上部掛線，保持與大理石10 cm的距離，這樣可以通過其相對距離控制大理石內側順直度。由于立面高度較大，掛線受外界因素影響較大，建議在立面安裝時進行實時測量。

3.5 鄰近工程銜接及軌道梁施工

在船塢施工中與其他單位進行工程銜接不可避免，尤其是軌道銜接最為關鍵，除前文中提到的控制點聯測外，應對與其他施工工程銜接區域的工程實體進行高程、軸線測量，避免因施工錯誤造成工程停滯。本工程中，就曾出現后總組平臺軌道梁基礎施工錯誤，高程低于設計30 mm，通過及時向業主反映調整施工結構得以順利銜接。

獨立軌道梁一般遠離開挖斷面位移量較小，可1次性澆筑成型。空箱及錨錠上部軌道梁受位移因素影響，一般待位移穩定后采用2次澆筑成型。在軌道螺栓預埋過程中，要充分考慮持續位移因素，建議將對應螺栓間距放寬5 mm，以便在后期軌道安裝時留有調整量。由于各部位位移情況不同，各條軌道安裝應采取成對凈距控制，在滿足規范順直度、凈距要求范圍內可進行逐段安放，不宜為求全線零誤差而對可調部位進行螺栓切除重置。這樣不僅降低了螺栓的抗拔力，也易造成軌道基礎偏心受壓，不利于結構穩定。高程控制方面要作到全線閉合，建議軌道槽底適當降低，以避免因施工偏差造成軌道墊板下填充膠泥量不足而進行2次鑿除損失，軌道墊板鋪設后應逐段塊進行復測，以免因墊板加工質量問題造成局部高程超限進而加大周邊螺栓的上拔應力。

4 結語

船塢施工中由于地質條件、施工工序、設計結構、自然氣象等不確定性因素對工程質量影響較大，因此測量控制要充分考慮可能發生的不利情況，提前做好預留監測工作，以高度的責任心和冗余觀測，最大限度地消除各項隱患。