烏石北江大橋主塔測量控制技術(shù)

鄢生全

(廣東長大公路工程有限公司第一分公司，廣東廣州 511431)

1 工程簡介

烏石北江特大橋主塔為H形，由下塔柱、中塔柱、上塔柱、下橫梁、上橫梁組成。94號塔柱承臺以上總高為111.68 m，95號塔柱承臺以上總高為108.20 m。兩塔柱橫向凈距37.20 m，塔柱采用空心四邊形截面(順橋向美觀，有部分圓端凸出)，順橋向全寬7.5 m，橫橋向上、中塔柱寬3.5 m，下塔柱寬5.0 m。

2 測量基點和測量儀器

因全橋的施工測量控制點離河岸較近，控制點可以設(shè)置在兩岸，以控制主塔精確施工。為保證測量控制的準(zhǔn)確性，在塔柱施工前對施工控制點進(jìn)行復(fù)測，并在以后的塔柱施工過程中保證控制基點的穩(wěn)定性，如有破壞、位移、沉降發(fā)生，及時進(jìn)行恢復(fù)和復(fù)測，從而充分地保證了橋塔局部測量系統(tǒng)的控制與全橋測量系統(tǒng)的統(tǒng)一。全橋所用測量儀器萊卡TCA2003全站儀1臺，萊卡NA2水準(zhǔn)儀2臺，50 m鋼尺2把。

1)施工測量坐標(biāo)系的選擇。由于T12合同段烏石北江特大橋主橋及南引橋處于直線橋段，為便于施工測量放樣數(shù)據(jù)計算和放樣結(jié)果的檢核，擬在直線段橋使用施工局部坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系以T12合同段橋軸線里程增加的方向為X軸的正向，垂直于X軸左手系為Y軸正向。在曲線段橋則采用西安80坐標(biāo)系坐標(biāo)。高程系統(tǒng)均采用1985年國家高程系統(tǒng)。

2)控制點的施測。二級平面加密控制網(wǎng)，采用GPS靜態(tài)測量的方法進(jìn)行觀測，成果換算成西安80坐標(biāo)系的坐標(biāo)，再通過以下公式轉(zhuǎn)換成T12標(biāo)局部控制網(wǎng)中的坐標(biāo)。

設(shè)X，Y為西安80坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，X′，Y′為T12標(biāo)段局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，則兩套坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為:

3 塔柱各節(jié)段位置復(fù)核

塔柱每節(jié)段施工完畢后要對其位置進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核位置主要是塔柱四邊邊線和八個角點位置，復(fù)核采用全站儀三維坐標(biāo)法進(jìn)行。

上塔柱骨架緊接下塔柱骨架焊接，檢查方法是可考慮下塔柱的勁性骨架檢查方法，但由于骨架頂一般都高出施工作業(yè)平臺很多且屬于高空作業(yè)，危險性較大，另一方面塔柱本身傾斜度不大，所以勁性骨架可采用吊垂球的方式進(jìn)行安裝和檢查。

橫梁以上部分為上塔柱，塔柱縱橋向7.5 m，塔柱橫橋向?qū)挾?.5 m。塔柱外模板的施工測量按照下塔柱施工測量方案進(jìn)行，在模板頂口A，B，C，D 4個角點位置采用全站儀三維坐標(biāo)測量，由所測得的高程根據(jù)設(shè)計圖紙算出對應(yīng)高程點位的平面設(shè)計坐標(biāo)，與實測坐標(biāo)比較并進(jìn)行調(diào)整，直到模板平面位置符合設(shè)計要求為止。上一節(jié)水泥澆筑完畢之后，按照檢查模板的方法對其進(jìn)行竣工測量，以竣工測量數(shù)據(jù)指導(dǎo)下一節(jié)模板的安裝及調(diào)整，防止出現(xiàn)折線。

4 索道管的精密定位

斜拉橋斜拉索套筒的施工，是斜拉橋施工中位置精度要求很高的一項工作，因此套筒的測量定位，必須有一個好的測量方法。

首先在套筒制造時，要求事先在套筒出口的正上方點焊一個以后在塔柱能夠擺放小型對中桿的沖眼，以方便套筒在索塔測設(shè)位置的正確性檢測;除此之外，還要在套筒的正下方標(biāo)志出套筒在索塔勁性骨架上的兩個支撐點的位置，以方便日后套筒在勁性骨架上的安裝定位。

在套筒測量定位前，根據(jù)設(shè)計圖紙中給出的斜拉索角度，計算出套筒正下方在勁性骨架上前后兩個支撐點和套筒出口正上方點的三維坐標(biāo)，作為套筒測量放樣和套筒安裝位置是否正確檢測的依據(jù)。

在錨管測量定位時，首先在勁性骨架上精確放樣出錨管支撐點的設(shè)計位置C，D兩點，并事先用小鋼尺在要安裝的錨管上自出口端底部點F向上量出L1，L2的距離，并在錨管上也標(biāo)注出這兩個標(biāo)志點C，D，然后把錨管放置在這兩個支撐點上，使預(yù)先設(shè)置的錨管支撐點標(biāo)志與放樣出的支撐點位置重合，這樣就把這個套筒安裝到位，并把該錨管焊接在勁性骨架上。這兩個支撐點的平面位置放樣，擬采用徠卡TCA2003全站儀坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法進(jìn)行;高程位置的放樣，擬采用一臺水準(zhǔn)儀配合全站儀天頂距直接測量方法，把控制點的高程，傳遞到勁性骨架上，輔以懸吊鋼尺法進(jìn)行檢查。最后，測量該套筒出口正上方標(biāo)志點E的三維坐標(biāo)，若與設(shè)計坐標(biāo)差值在允許范圍內(nèi)，則定位完畢，否則，應(yīng)調(diào)整該套筒，直到滿足要求為止。索塔上套筒的測量放樣和位置檢測，同樣受日照方向、溫度變化和風(fēng)力的影響，因此套筒的放樣和檢查應(yīng)該選擇風(fēng)小、溫度穩(wěn)定和日出之前的時間段內(nèi)進(jìn)行。

5 錨管定位精度分析

根據(jù)JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范，索導(dǎo)管錨固點空間位置的三維允許偏差為±10 mm。取兩倍中誤差為極限誤差，則錨固點三維坐標(biāo)定位中誤差的要求高達(dá)±5 mm。

1)平面定位精度分析。錨管平面定位誤差包括橫橋向定位誤差m橫和縱橋向定位誤差m縱兩部分。橫橋向定位誤差m橫主要受控制點的誤差m控、錨管上小沖眼的標(biāo)志對中誤差m標(biāo)、全站儀測角誤差m角、儀器的對中誤差m對、儀器的整平精度引起的投點誤差m投的影響，可按下式計算錨管橫橋向定位最低精度:

其中，取m控= ±1 mm，m標(biāo)= ±1 mm，m對= ±1 mm，儀器的測角誤差(采用TCA2003全站儀，mα為全站儀測角中誤差 0.5″，ρ=206 265″，S 取最長距離 300 m)，儀器的整平精度引起的m投的值為(mτ為儀器整平精度，取2″，S為投點高度，取極限值100 m)。

錨管縱橋向定位誤差m縱主要受m控，m對，錨管上小沖眼的標(biāo)志m焊，全站儀測距誤差m距的影響。取m焊=±1 mm;儀器的測距誤差為m距=ma+b×S，ma為測距固定誤差±1 mm，b為測距比例誤差±1 ppm，S為測距長度，取極限值300 m，則m距=1+0.3=1.3 mm。故錨管縱橋向定位的最低精度為:

因此錨管的平面定位誤差為:

2)高程定位精度分析。高程精度分析選取最不利的懸掛鋼尺法。該方法是將高程從水準(zhǔn)控制點傳遞到定位點上，根據(jù)懸掛鋼尺水準(zhǔn)測量點位精度估算公式，可估算定位點的高程中誤差為:

其中，mc為水準(zhǔn)控制點的高程中誤差，取mc=±2 mm;m1，m2分別為精密水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺和鋼尺上的讀數(shù)誤差，取m1=m2=±1 mm;m3為鋼尺本身的長度誤差，取±2.5 mm;m4為塔上水準(zhǔn)儀傳遞高程的誤差，取±1 mm;則求得mh=±3.6 mm，滿足規(guī)范±5 mm的定位精度要求。

由上述分析可知，此錨管定位方法在X，Y，Z三個方向上均能夠滿足±5 mm的定位精度要求。

6 結(jié)語

烏石北江特大橋主塔高度達(dá)到111.68 m，通過對主塔測量控制的研究，并針對誤差進(jìn)行分析，保證了大橋的施工質(zhì)量，實現(xiàn)了大橋主塔的順利封頂。

［1］ 倪 勇.廣州珠江黃埔大橋斜拉橋主塔施工測量［J］.世界橋梁，2007(4):25-27.

［2］ 倪 勇.武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主塔索道管精密定位測量［J］.橋梁建設(shè)，2007(6):1-5.

［3］ 吳偉鋒，梁雄宇.李渡長江大橋主塔斜拉索套管測量定位技術(shù)［J］.華南港工，2007(3):35-38.