官?gòu)d水庫(kù)特大橋沉井施工測(cè)量與控制

蔡偉

摘 要：結(jié)合官?gòu)d水庫(kù)特大橋的設(shè)計(jì)和施工特點(diǎn)，介紹了沉井施工過(guò)程中制作測(cè)量、下沉測(cè)量及糾偏，為實(shí)際施工測(cè)量提供有益的做法。

關(guān)鍵詞：沉井；測(cè)量；糾偏

1 工程概況

懷來(lái)縣城市道路工程（沙城‐東花園）官?gòu)d水庫(kù)特大橋主橋?yàn)殇摡\混組合梁?jiǎn)慰鐟宜鳂颍骼|跨度為（210+720+210）m。錨錠沉井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，沉井平面分為16個(gè)井孔，縱橋向長(zhǎng)度50m，橫橋向長(zhǎng)度56m。沉井共包括6個(gè)節(jié)段，總高度33m。第一節(jié)為刃腳節(jié)段，總高度6m，刃腳高2.8m，刃腳踏面寬0.3m，井壁厚2.7m，隔墻厚1.5m；第二節(jié)、第三節(jié)，每個(gè)節(jié)段高度為5m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第四節(jié)、第五節(jié)每個(gè)節(jié)段高度為6m，井壁厚2.5m，隔墻厚1.5m；第六節(jié)高度為5m，井壁厚1.7m。錨錠沉井井壁與隔墻間的倒角為1.5m×1.5m，隔墻與隔墻間的倒角為0.6m×0.6m。見(jiàn)圖1。

2 控制網(wǎng)建設(shè)

2.1 控制點(diǎn)的布設(shè)

根據(jù)官?gòu)d水庫(kù)特大橋施工情況，我項(xiàng)目部在設(shè)計(jì)院提供的CPI點(diǎn)的基礎(chǔ)上又設(shè)置了6個(gè)加密控制網(wǎng)點(diǎn)：QK1、QK2、QK4、QK5、QK6、QK7均為平面帶高程，經(jīng)復(fù)測(cè)控制網(wǎng)的精度滿足施工要求。加密點(diǎn)平面采用GPS靜態(tài)測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量相結(jié)合的方法實(shí)測(cè)，等級(jí)為平面三等，水準(zhǔn)采用二等高程測(cè)量。控制點(diǎn)平面位置如圖2。

2.2 施工坐標(biāo)系統(tǒng)

沉井結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量點(diǎn)多，定位精度要求高。為了高精度、高效率及直觀地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣工作，現(xiàn)將設(shè)計(jì)院提供的國(guó)家2000坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為橋梁施工獨(dú)立坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)仍為1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)。

考慮到沉井段均為直線，根據(jù)現(xiàn)有圖紙建立沉井施工獨(dú)立坐標(biāo)系，以沉井小里程橫向刃腳中和沉井縱軸線交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），縱橋向?yàn)閄軸方向，大里程為正，橫橋向?yàn)閅軸，左線為負(fù)，右線為正。施工獨(dú)立坐標(biāo)系如圖3。

平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式：

3 沉井施工測(cè)量控制

3.1 沉井基礎(chǔ)開(kāi)挖放線

采用GPS-RTK測(cè)量方法，先架設(shè)好基準(zhǔn)站，啟動(dòng)基準(zhǔn)站，用流動(dòng)站校核測(cè)量作業(yè)區(qū)內(nèi)一個(gè)已知控制點(diǎn)后，另一個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，輸入已算好坐標(biāo)到手簿后放樣并打下木樁，最后點(diǎn)與點(diǎn)之間撒白灰線作為開(kāi)挖依據(jù)。測(cè)量放樣工作完成后，再次到另外一個(gè)控制點(diǎn)（或附近的控制點(diǎn)）對(duì)平面和高程進(jìn)行復(fù)核。開(kāi)挖過(guò)程中采用普通水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)高程，根據(jù)設(shè)計(jì)高程計(jì)算出前視讀數(shù)來(lái)控制開(kāi)挖底高程。

3.2 鋼模（刃腳）拼裝定位測(cè)量

鋼模（刃腳）拼裝時(shí)，因鋼模拼裝的平順性并考慮模板結(jié)構(gòu)尺寸驗(yàn)收誤差為10mm，所以此工作采用全站儀坐標(biāo)放樣法。鋼模吊裝前在刃腳部位放樣出中軸線并將地面抄平，通過(guò)此點(diǎn)鋼模就位，同樣采用全站儀坐標(biāo)放樣法測(cè)出鋼模上口平面位置及高程，超出范圍的實(shí)地調(diào)整達(dá)到設(shè)計(jì)要求為拼裝完成。以上方法測(cè)設(shè)每塊模板拼裝。

3.3 模板驗(yàn)收測(cè)量

沉井模板驗(yàn)收測(cè)量主要采用全站儀、水準(zhǔn)儀及鋼尺結(jié)合方法控制，主要驗(yàn)收項(xiàng)目有平面尺寸、井壁厚度、高差，中心偏移、平面扭轉(zhuǎn)角等，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下表1。

3.4 沉井接高測(cè)量

按照施工流程，鋼殼完成后要進(jìn)行沉井刃腳混凝土澆筑、抽墊施工、鋼沉井混凝土澆筑及第一次的接高施工。沉井接高過(guò)程全程測(cè)量控制，以保證接高質(zhì)量。沉井施工過(guò)程中測(cè)量各特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以確定沉井的三維姿態(tài)，計(jì)算出沉井的偏位、傾斜度、扭角等狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)沉井現(xiàn)有狀態(tài)各特征點(diǎn)的參數(shù)來(lái)計(jì)算待接高沉井的理論位置坐標(biāo)與高程。使用全站儀測(cè)量接高模板各對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)與計(jì)算理論三維坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，按照差值調(diào)整沉井模板，使其處于計(jì)算的理論位置。

首先我們?cè)阡摎た偲赐瓿珊鬁y(cè)量出圖4點(diǎn)的底口H1及頂口H2標(biāo)高，然后計(jì)算出上下2點(diǎn)的高差△h1，以后沉井接高過(guò)程中測(cè)H2與H3的高差△h2，下沉過(guò)程中只測(cè)量頂口標(biāo)高就可計(jì)算出底口標(biāo)高H，根據(jù)底口標(biāo)高計(jì)算出沉井的傾斜度及沉井下沉量。底口標(biāo)高計(jì)算公式為H=H2-△h1或H=H3-（△h1+△h2）；下沉量計(jì)算公式為△H=H1-H；沉井高度h=△h1+△h2。

砼沉井采用鋼模板翻模法施工，后續(xù)接高測(cè)量控制過(guò)程中沉井高度傳遞和軸線傳遞方法與計(jì)算。軸線傳遞是第一次接高完成后在井壁做軸線點(diǎn)2#，第二次接高后根據(jù)2點(diǎn)垂直引點(diǎn)至沉井頂面2點(diǎn)，此時(shí)2點(diǎn)與實(shí)際軸線1#點(diǎn)就有一定的偏差（l），如圖5所示，其Y值（縱坐標(biāo)）計(jì)算如下：

3.5 沉井下沉控制測(cè)量

沉井的吸泥下沉過(guò)程，主要使用全站儀，測(cè)量基本按照1天2次，通過(guò)測(cè)量布置在沉井縱橫軸線方向上的4個(gè)主控點(diǎn)1、3、5、4及輔助測(cè)量點(diǎn)6、7、8、9測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，來(lái)推算沉井的頂、底面平面位置及高程、沉井的下沉量、傾斜度、平面扭角等數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)并且做到及時(shí)上報(bào)，以此來(lái)指導(dǎo)沉井下沉施工。用測(cè)繩測(cè)出下沉過(guò)程中各隔倉(cāng)及沉井外側(cè)泥面高度，用于掌握吸泥效果以及下沉進(jìn)度，提供給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員確定糾偏措施。

沉井吸泥下沉過(guò)程中，測(cè)量員要隨時(shí)了解沉井在不同時(shí)間的位置和狀態(tài)，及時(shí)提交沉井的頂中心偏移、底中心偏移、刃角高程、扭角、傾斜等資料。扭角是通過(guò)直接測(cè)量沉井軸線的坐標(biāo)方位角同設(shè)計(jì)方位角進(jìn)行比較得出；傾斜通過(guò)測(cè)量沉井軸線上4個(gè)點(diǎn)的相對(duì)高差換算得出，這樣可以推算出底中心點(diǎn)位置及傾斜度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)不斷調(diào)整吸泥措施，以使沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高位。

相關(guān)計(jì)算公式：

（1）頂面結(jié)構(gòu)中心

沉井頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)是由同一軸線上的1、3和4、5點(diǎn)平均得出，取兩者平均值：X頂面結(jié)構(gòu)中心=（X1+X3）/2

Y頂面結(jié)構(gòu)中心=（Y1+Y3）/2

或 X頂面結(jié)構(gòu)中心=（X4+X5）/2

Y頂面結(jié)構(gòu)中心=（Y4+Y5）/2

（2）平面扭角

平面扭角通過(guò)直接測(cè)量沉井軸線的坐標(biāo)方位角同設(shè)計(jì)方位角進(jìn)行比較得出，取兩軸線平均值：

1-3軸線 ɑ=tan-1（（Y3- Y1）/（X3- X1））-ɑ1-3設(shè)計(jì)

或5-4軸線 ɑ=tan-1（（Y4- Y5）/（X4- X5））-ɑ5-4設(shè)計(jì)

（3）傾斜角

傾斜角由頂面4個(gè)點(diǎn)的高差計(jì)算得出：

（4）底面結(jié)構(gòu)中心

底面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)由頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)、傾斜角和平面扭角計(jì)算得出。假設(shè)頂面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)為：（X0，Y0）；則底面結(jié)構(gòu)中心坐標(biāo)為：

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述了沉井施工測(cè)量控制方法，充分展現(xiàn)了其測(cè)量原理和控制方法的實(shí)用性和有效性，該方法精度高、操作簡(jiǎn)便，為沉井施工提供了不可或缺的硬件基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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