肇慶閱江大橋主塔塔柱測量控制方法

王孟寶

（上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市200092）

1 工程概述

肇慶閱江大橋為雙塔單索面混凝土梁斜拉橋結構，大橋主跨跨徑分布為（160+320+160）m，主橋全長640 m，墩、塔、梁固結。主索塔采用鋼混組合體系，整體塔高83.8 m，塔底與零號塊相接處梁面標高為39.704 m，梁面以上25.26 m采用預應力混凝土結構，混凝土塔柱上部接鋼塔節段，鋼塔節段總高58.54 m，塔頂高程123.504 m，縱橋向整個塔柱呈“帆”型。

整個索塔“帆”型兩側各有24對斜拉索。斜拉索均錨固于鋼塔內（錨于GT2~GT13節段的錨箱內）。GT1通過箱室內的剪力釘同鋼混組合段混凝土澆筑成一體，通過預應力張拉，將GT1錨固于混凝土塔柱節段。

2 測量控制技術

2.1 控制網建立

肇慶閱江大橋主橋施工階段首級控制網主要由10個測量控制點組成，其中4個為國家C級控制網。首級控制網的平面坐標系采用1980西安坐標系；高程控制網系統采用國家85高程基準。首級控制網采用混合網，滿足E級控制網精度要求；高程控制網滿足國家三等水準網精度要求。

根據肇慶閱江大橋主塔施工階段的精度要求，需要針對現場地形測量條件和塔柱施工高度，加密首級控制網，以保證整個主塔施工的施工測量和安裝精度要求。

根據現場施工地形，綜合比較，分別于已完成的35#蓋梁、38#零號塊、39#零號塊、42#蓋梁上選點加密。同時考慮到38#、39#的施工對點位的影響，在南岸住房區域和北岸T型梁橋下可通視區域，采用深基礎，加密做一強制歸心混凝土觀測墩，后續監控加密點的變化。具體點位分布如圖1所示。

圖1 閱江大橋主橋測量控制點點位分布圖

控制網的加密，采用3臺Trimble R8 GNSS GPS數據接收器同步觀測，通過混合式布網，將加密點同首級控制網點位三角網相聯。GPS靜態控制測量采集數據，后期通過Trimble TBC軟件處理采集數據，得到加密點位坐標。具體點位見表1所列。

2.2 測量儀器選擇

考慮到肇慶閱江大橋主塔施工測量的技術特點和施工難度，為使相應結構構件達到相關技術標準，通過對測量儀器的功能、性能指標及實用性等方面的綜合比選分析，主要采用的測量觀測設備見表2所列。

表1 加密點位坐標一覽表

表2 測量設備一覽表

2.3 大氣溫度、氣壓、風速及大氣濕度對測量的影響

肇慶閱江大橋所處地區的氣候屬亞熱帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季少雨溫和。塔柱在施工過程中，受日照、溫度、風力等外界環境因素的影響，隨著塔柱高度的攀升，塔柱會產生周期性的擺動和扭轉；另外，由于江面會產生較大霧氣，對光線會產生折射影響。考慮到上述因素對塔柱的影響，測量時間段選擇在氣溫條件較穩定的夜間且風力較小、江面霧氣小的時候進行塔柱的安裝定位測量工作。

3 塔柱施工測量技術

3.1 測量方法選擇

混凝土塔柱位置測量放樣主要采用精密全站儀極坐標法；高程的測量主要通過全站儀精密天頂測距法，輔助以鋼尺水準測量和全站儀三角高程測量。

精密全站儀極坐標法放樣測量，主要通過對全站儀儀器溫度和大氣壓的修正，通過后視定向，再選擇一控制點復核坐標的方法，確定設站正確、點位偏差符合規范要求后，方可進行現場放樣測量工作。

全站儀精密天頂測距法測量高程，是指利用全站儀的精密天頂角，通過安裝全站儀配套目鏡彎管，調節棱鏡位置，測距得到全站儀儀高和測點之間的高差，再通過旋轉全站儀鏡頭90°，利用塔尺后視已知點標高，從而推算得到塔柱上測點標高。為保證測量精度要求、消除儀器誤差，采用盤左和盤右分別完成多個測回，取平均值為最終計算數據。在塔柱測量的同時，需根據測量時段的塔柱溫度，對計算的塔柱測點標高予以溫度修正。具體測量工藝如圖2所示。

圖 2全站儀精密天頂測距法示意圖

3.2 混凝土塔柱節段測量

混凝土塔柱的施工測量內容主要包括塔柱鋼模的定位、標高，以及相關監測測量工作。其測量的難點是在于模板的定位坐標測量。在混凝土塔柱施工過程中，由于外側腳手架的支擋及內側鋼筋的綁扎，使得對模板的直接測量難以實現。根據現場施工測量條件，采用全站儀將控制點放樣于零號塊箱梁梁面，通過精密激光垂準儀將點位反測到模板頂口，測量頂口模板到激光點位的距離，同設計數值相比，調節模板，保證模板的安裝精度。然后在模板不同高度處量測模板至激光點位的距離，調整偏差，保證整體模板垂直度的要求。具體點位的計算放樣，采用塔肢的縱橋向和橫橋向的軸線交點為測量控制點（見圖 3）。

圖3 梁面放樣控制點點位示意圖（圖中尺寸以m計）

模板標高通過全站儀精密天頂測距法測量確定，復核以水準儀+鋼尺為校核，確定模板的頂口標高。

3.3 鋼塔的安裝測量

鋼塔的安裝測量內容主要包括鋼塔節段的定位、鋼塔頂口的標高測量、外壁板的垂直度測量、索導管和錨箱的位置、標高復核，以及鋼塔節段開口尺寸復核等相關測量工作。其測量的重點和難點主要是鋼塔節段的坐標定位和標高控制的精度。

鋼塔安裝的坐標調整采用精密全站儀極坐標法來完成。架設全站儀于零號塊加密控制點，后視定向，復核坐標，點位誤差符合規范要求后，測量鋼塔節段測控點坐標，同設計坐標比較，進行調整。根據現場鋼塔節段測控點的測量，采用普通測量花桿架設棱鏡的方法，測量數據誤差較大，無法達到鋼塔吊裝精度要求。對此，在現場通過加工一簡易支座，用于擺設棱鏡調平支座，之后擺設棱鏡，減小架設棱鏡誤差，測量點位偏差，進而調整鋼塔至規范要求范圍內。

鋼塔節段標高的測量采用精密全站儀天頂測距法測量。受限于鋼塔節段焊接平臺的遮擋，無法直接將標高引測至鋼塔節段，遂采用在焊接平臺選擇一穩定點位，通過水準擺設棱鏡，測量儀器與棱鏡點位的距離，反算棱鏡點位標高，再通過水準儀將點位標高引測至已完成全部焊接任務的鋼塔節段側面，標記清楚，作為上部鋼塔節段安裝的標高基準點，后續節段的吊裝標高可通過基準點拉鋼尺的方法，測量鋼塔節段頂口的標高。因為鋼塔整體較高，為避免由于鋼尺太長引起較大誤差，所以標高的引測需進行五次，分別于GT1節段、GT4節段、GT8節段、GT12節段和GT14節段引測標高基準點位。

考慮到由于索塔在整個橋梁施工過程中，會產生一定的基礎沉降和變形，經過設計和監控單位的計算分析，確定在施工過程中，將鋼塔的設計標高抬高0.02 m。

通過全站儀極坐標法和天頂測距法，中間輔助以傳統吊線錘法，實現了整個鋼塔的順利封頂，后期測設鋼塔的整體垂直度，最大偏差為7 mm，滿足設計規范要求的H/4 000，即20 mm。在施工過程中，監測每個節段標高，嚴格要求安裝進度，預留焊縫收縮余量，節段焊接完成后，復測節段標高，較設計相差±（2~5）mm，滿足規范要求。

通過上述方法，測量記錄每個節段現場定位的坐標和標高，同設計值對比，嚴格控制定位精度，符合規范要求，現匯總鋼塔節段固定后現場定位的軸線坐標和標高同設計值的偏差，如表3所列。

表3 鋼塔節段吊裝定位軸線坐標、標高偏差匯總表

3.4 塔柱相關監測

項目前期由于航道改線延期、拆遷延后等不利因素影響，整體工期較為緊張，考慮到工期的要求，現場對塔柱的安裝和箱梁的澆筑，時間緊，任務重。經業主、設計和監控計算和審核，同意采用塔梁同步施工工藝，在完成鋼塔4號節段吊裝焊接后，可同步進行吊裝鋼塔和掛籃懸澆箱梁的施工。為減小施工過程中斜拉索的吊裝、張拉等施工因素和持續光照、風等大氣影響因素對整個塔柱的影響，需隨時監控整個塔柱的縱橋向偏移，一旦出現較大偏差，立即停止現場吊裝作業和掛籃箱梁施工，找到問題根源，商討解決方案。

塔柱的傾斜偏移監控測量，根據現場施工測量條件限制，在混凝土塔柱兩側橫橋向中心點設置觀測點，同時在零號塊兩側梁面中心樁號翼板倒角處放樣一點。在塔柱吊裝完成鋼塔GT4節段后，選擇一個氣溫在18℃左右、無持續光照的時間段，在GT4兩個塔肢中間橫梁節段，通過在零號塊點位架設全站儀，后視混凝土塔柱點位，通過上調棱鏡角度，保證全站儀水平角度不變，對準GT4、GT14橫梁，分別放樣一點，于點位中心處貼反射光片，反射光片中心對準點位中心。利用三點一面的原理，后期監控塔柱的縱橋向偏移變形。

圖4為監測點位示意圖。

圖 4監測點位示意圖（所示為橫橋向視圖）

4 結語

通過對肇慶閱江大橋主塔施工測量控制的難點分析和技術分析，結合工程測量過程中的實踐，得出以下幾方面的總結。

（1）測量控制網的加密，保證先整體后局部，先控制后碎步的原則。

（2）測量儀器的選擇，根據精度安裝要求，選用符合精度要求的測量儀器。

（3）測量過程中，要嚴格按照測量控制方法的要點操作，從而保證測量的精度要求。

（4）測量時段的選擇，避免在持續光照、氣溫偏高、風力較大、濕度較大等影響測量精度時段內測量，最佳測量時段為凌晨2:00~5:30。同時，測量期間，應停止大型設備的起吊和運行。