淺談梅州城區(qū)廣州大橋主塔索道管定位技術(shù)

李正才LI Zheng-cai；邵富春SHAO Fu-chun

（①泰州市科睿測繪有限公司，泰州225300；②江蘇省金威測繪服務(wù)中心，南京210013）

0 引言

梅州城區(qū)廣州大橋位于廣東省梅州市東南部，南北向橫跨梅江，是連接梅州市主城區(qū)與芹黃規(guī)劃區(qū)的一條交通性主干道。主橋為139m+106m獨塔單索面斜拉橋，主跨跨徑139m，主塔高度為66.7m，塔上索道管最長的為4.323m。全橋斜拉為單索面（雙排索）、輻射形，拉索縱向位于同一個平面內(nèi)，主塔共84根索道管。

斜拉索是連接主塔和主梁的紐帶，而斜拉索道管是固定拉索的重要構(gòu)件。為了防止因索道管定位不精準(zhǔn)而引起斜拉索和索道管管口發(fā)生摩擦，損壞拉索，影響工程質(zhì)量和減少斜拉索的使用年限。保證索道管和拉索位于同一設(shè)計平面內(nèi)，防止錨固端的偏位，對錨墊板的中心和索道管中心的三維空間坐標(biāo)作出了很高的精度和要求。筆者就主塔索道管測量定位技術(shù)做如下總結(jié)。

1 索道管定位支架的焊制

該節(jié)段勁性骨架焊接固定之后，在勁性骨架上沿橋軸線中心的左右兩側(cè)焊上H形鋼筋支架（勁性骨架內(nèi)外側(cè)各一支架，上下游每層索道管共用同一根支架）作為索道管的定位支架，根據(jù)塔柱的幾何尺寸與索道管的平面坐標(biāo)與長度確定定位支架的平面位置，根據(jù)前一個節(jié)段的勁性骨架高程大致確定定位支架的高度。采用Φ25鋼筋焊接定位支架；索道管定位支架與索道管的位置關(guān)系如圖1所示，定位支架與勁性骨架的位置關(guān)系如圖2所示。

2 索道管點位放樣

圖1 定位支架與索道管的空間關(guān)系

圖2 定位支架與勁性骨架的空間關(guān)系

2.1 橋軸坐標(biāo)系的建立

在建立平面控制網(wǎng)時，測量組已建立了主橋橋軸坐標(biāo)系，橋軸坐標(biāo)系以0#塊中心為坐標(biāo)原點，里程前進(jìn)方向為X軸正方向，橋軸線下游側(cè)為Y軸正方向，高程為Z軸（高程為絕對高程）而建立。使用橋軸坐標(biāo)系可直接根據(jù)主塔的幾何尺寸和橋軸線里程直接進(jìn)行坐標(biāo)放樣。如主塔標(biāo)準(zhǔn)段寬3.5m，兩側(cè)長5.374m，前后側(cè)頂點間距6.5m，則主塔標(biāo)準(zhǔn)段邊角點的三維坐標(biāo)為（2.687，-1.75，Z），（3.25，0，Z），（2.687，1.75，Z），（-2.687，-1.75，Z），（-3.25，0，Z），（-2.687，1.75，Z）。

2.2 索道管點位放樣

如圖2，首先在定位支架上測出定位支架的X0值，根據(jù)同一條索道管錨固中心點A與出口點B的平面坐標(biāo)（考慮斜拉索垂曲影響，所采用的坐標(biāo)都已經(jīng)過計算改正），可確定一直線方程，將X0代入方程可求得與X0相對應(yīng)的Y0值，依此法可求得圖中放樣點1、2、3、4點的平面坐標(biāo)，通過全站儀可將此4點測設(shè)出來，并在定位支架上標(biāo)記出來。在該層所有點都測設(shè)完畢后，測出放樣點1、2、3、4 的 三 維 坐 標(biāo) （X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3）、（X4，Y4，Z4）。

2.3 計算

圖3 索道管與定位支架的空間關(guān)系

如圖 3，假設(shè)主塔索道管錨固中心 A（xA，yA，zA），出口中心 B（xB，yB，zB），首先確定該索道管中心線空間直線方程：

求放樣點 4 距離空間直線的距離 R，將（X4，Y4，Z4）代入方程，可求得R，即可求得定位支架放樣點4離管壁的垂距S=R-d-0.5φ，同時可求得垂足到索道管出口距離

同理，可求得放樣點2相對應(yīng)的S值與D值。

3 索道管安裝

3.1 粗定位

索道管的起吊采用手拉葫蘆配合塔吊作為起吊裝置。在勁性骨架內(nèi)兩支架中間選一根角鋼作為索道管的吊點。吊住索道管中間位置，首先在定位支架上放樣點兩側(cè)量d+0.5φ的距離并作標(biāo)記，采用吊垂線法確定索道管左右位置，使其在上下游固定。隨后以索道管中心線為軸線移動索道管，量出D值，使其在軸線方向上前后固定。最后利用直角尺，量出S值，使其中心線與設(shè)計方向一致。因為索道管體積大，較重，在粗安裝過程中需多次重復(fù)上述步驟：定左右→定前后→定軸線，如此多次反復(fù)，使d+0.5φ、D、S值在誤差允許范圍之內(nèi)，隨即采用花籃螺絲，將其一端固定，另一端焊在索道管左右及上下位置，粗固定索道管。

3.2 精定位

在索道管粗調(diào)、粗固定之后，即可利用全站儀進(jìn)行復(fù)測，一般在錨固端和出口端管壁外的左、中（頂）、右擺小棱鏡。測出各位置三維坐標(biāo)，將三維坐標(biāo)值代入各索道管所在的中心線直線方程，求出對應(yīng)的S值與D值，將左右兩側(cè)的S值與對應(yīng)位置的d+0.5φ值進(jìn)行對比，可確定其左右是否偏位，將中（頂）點的S值與d+0.5φ值進(jìn)行對比（有些時候小棱鏡擺在索道管內(nèi)壁，則與0.5φ值進(jìn)行對比），確定索道管在中心線前后方向及軸線方向是否偏位。若偏位，則旋轉(zhuǎn)花籃螺絲進(jìn)行微調(diào)，直至復(fù)測結(jié)果在設(shè)計規(guī)范允許的誤差范圍之內(nèi)。

4 保證措施

4.1 因光線在空氣中的傳播速度并不是常數(shù)，為了避免因溫度和大氣壓力對距離測量數(shù)據(jù)的影響，每次測量前將向全站儀輸入實際溫度和氣壓值，全站儀可自動對距離測量實施修正。

4.2 因主塔施工空間小，作業(yè)面多，干擾較大無法進(jìn)行對向觀測取平值均，因此觀測時定時以控制網(wǎng)中的高程控制點作為三角高程的后視點，由于觀測環(huán)境同后視環(huán)境基本相同，大氣垂直折光誤差可基本消除。高程控制采用三角高程，所有的觀測采用盤左盤右取平均值。

4.3 測量觀測時間盡量選在夜間、傍晚和陰天、大氣透明度較穩(wěn)定時進(jìn)行。

4.4 每層索道管安裝之后需進(jìn)行復(fù)測與設(shè)計對比，若超出規(guī)范及設(shè)計允許范圍，則進(jìn)行調(diào)整。

4.5 測量時棱鏡必須正對儀器，以保證大傾角情況下的豎角觀測精度，同時避免測距發(fā)射管的相位不均勻以飛旋標(biāo)效應(yīng)。觀測時必須消除視覺誤差。

4.6 在以后主塔鋼筋綁扎和混凝土澆筑等工況過程中必須對索道管加以保護(hù)，不得隨意攏動和破壞。

5 小結(jié)

在主塔索道管定位安裝之后，對斜拉索進(jìn)行索力張拉，經(jīng)檢查未出現(xiàn)拉索和索道管摩擦的情況。多次地摸索熟練之后，索道管安裝工作效率也得到了提高，每層埋設(shè)4根索道管，全部安裝到位只需4個多小時。

采用花籃螺絲對索道管進(jìn)行微調(diào)很好地控制了索道管的安裝精度。同時，將橋軸坐標(biāo)系應(yīng)用于坐標(biāo)放樣大大簡化了計算程序，提高了工作效率和避免了錯誤的出現(xiàn)。這一施測方法將為主梁索道管定位及動態(tài)測量定位提供一定經(jīng)驗。

[1]李成俊.三維坐標(biāo)法在索道管定位測量中的應(yīng)用[J].山西建筑,2010,36(35):351-352.

[2]黃張裕,趙仲榮,黃騰等.大型斜拉橋高塔柱索道管精密定位測量方法研究[J].工程勘察，2000(3):49-51.

[3]岳建平,高永剛,謝波.潤揚大橋北汊斜拉橋索道管精密定位測量[J].數(shù)字測繪技術(shù)與數(shù)字交通建設(shè)，2005:72-73,76.

[4]蘭其平,程海琴.武漢二七長江大橋橋塔索道管精密定位方法[J].橋梁建設(shè),2012,42(1):14-17.