南京長江第五大橋南主墩索塔安裝定位測量控制技術(shù)

劉群德 雷鈞 梁彬彬 溫彪 康宏晉 王海海 中交二公局第二工程有限公司

1.工程概況

南京長江第五大橋（以下簡稱“南京五橋”）主橋采用縱向鉆石型索塔中央雙索面三塔組合梁斜拉橋，橋跨布置為80+218+600+600+218+80=1796m，主跨2×600m，索塔采用鋼殼-混凝土組合索塔、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主梁采用粗骨料活性粉末混凝土為橋面板的流線型扁平整體箱型組合梁，斜拉索采用鋼絞線斜拉索。

南京五橋的鋼殼-混凝土組合索塔，中塔高175.4m，共37節(jié)段，邊塔高167.7m，共36個節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高4.8m。下塔柱為縱向雙肢，每肢為單箱三室的外側(cè)帶凹槽的六邊型斷面，向上逐步分離，至下塔柱頂部縱向21m（邊塔17.6m）；中塔柱為縱向雙肢，每肢為單箱單室的外側(cè)帶凹槽的四邊型斷面；上塔柱合并為單箱單室。索塔下塔柱5個節(jié)段采用浮吊吊裝，索塔剩余節(jié)段采用塔吊進(jìn)行吊裝。

南京五橋索塔鋼殼安裝精度設(shè)計要求：索塔整體傾斜度1/3000，縱、橫向軸線偏位±5mm。

2.測量控制特點

保證鋼殼-混凝土組合索塔的垂直度及平面位置，根據(jù)中央雙索面斜拉橋索塔的構(gòu)造特點，其中索塔橫橋向的垂直度和平面位置的精度要求要高于索塔順橋向的要求，順橋向的垂直度也需滿足規(guī)范要求。

3.施工測量控制網(wǎng)布設(shè)

南京五橋主橋索塔控制網(wǎng)平面基準(zhǔn)采用工程獨立坐標(biāo)系統(tǒng)（1954北京坐標(biāo)系：克拉索夫斯基橢球，中央子午線為118°40＇，高斯正形投影），投影面選擇橋面的平均高程40m作為長度變形投影面。為了方便施工，測量數(shù)據(jù)更直觀、更高效，專門建立了橋軸坐標(biāo)系：以北塔（Z3號墩）中心—南塔（Z5號墩）中心方向為X軸正方向，X軸正方向順時針旋轉(zhuǎn)90°即為Y軸正方向，并假定北塔中心坐標(biāo)為（5000，5000）。

由于主橋承臺設(shè)計尺寸有限，加上橋面鋼混組合梁初始0#塊施工平臺，幾乎占有承臺除塔柱以外的大部分控制點布設(shè)空間。為保證控制網(wǎng)的觀測質(zhì)量和測量精度，避免多路徑效應(yīng)的施工放樣視線遮擋等不利因素，綜合考慮后，最終確定索塔控制網(wǎng)組成共包括10個點位。見圖1。

4.索塔節(jié)段安裝定位測量技術(shù)

4.1 定位鋼框架（T0）及預(yù)埋鋼筋安裝測量

首節(jié)段鋼殼BT1定位鋼框架為T0節(jié)段，首節(jié)段BT1鋼殼內(nèi)鋼筋需與承臺內(nèi)預(yù)埋豎向鋼筋連接，其首節(jié)段BT1鋼殼的安裝定位精度、鋼殼內(nèi)豎向鋼筋及承臺內(nèi)豎向鋼筋預(yù)埋精度決定著索塔首節(jié)段BT1的安裝質(zhì)量。

圖1 索塔控制網(wǎng)布設(shè)示意圖

加工完成現(xiàn)場安裝定位基準(zhǔn)為承臺頂預(yù)埋定位鋼框架（T0）和承臺內(nèi)預(yù)埋豎向鋼筋。T0節(jié)段的現(xiàn)場安裝，后場需對T0和T1在匹配狀態(tài)下對T0節(jié)段軸線點進(jìn)行相對位置測量（全站儀自由設(shè)站）和高差測量（采用水準(zhǔn)儀測量）。全站儀自由設(shè)站測量的數(shù)據(jù)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)平移后轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場的橋軸坐標(biāo)（平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換需要兩個公共點本橋的兩個公共點橫向橋軸方向的兩個點），并用鋼卷尺對兩兩鋼框架進(jìn)行橫向縱向的距離測量，高差測量用水準(zhǔn)儀對四個鋼框架進(jìn)行頂面高差測量并記錄測量數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確的測量出T0和T1的相對位置高程關(guān)系，待T0運抵現(xiàn)場后，按照之前后場的測量數(shù)據(jù)在現(xiàn)場進(jìn)行極坐標(biāo)放樣，根據(jù)后場T0和T1匹配狀態(tài)下的位置關(guān)系和幾何尺寸轉(zhuǎn)換為前場需要放樣的坐標(biāo)。

T0節(jié)段定位鋼框架在現(xiàn)場安裝到位后，用鋼卷尺對兩兩鋼框架進(jìn)行橫向縱向間距測量并記錄測量數(shù)據(jù)與之前寶橋后場測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比是否有較大的出入（平面位置）。高差現(xiàn)場測量采用水準(zhǔn)儀，那么就要對T0四個鋼框架進(jìn)行兩兩相對高差測量，使測量后的每個鋼框架的頂面高差與后場測量頂面高差在±2mm以內(nèi)，以還原后場T0和T1匹配位置關(guān)系。

當(dāng)T0和TI相對位置關(guān)系確定好后同時要保證TI鋼殼內(nèi)的豎向鋼筋與主墩承臺預(yù)埋的鋼筋位置一致，具體方法為：首先按照設(shè)計要求對承臺鋼筋進(jìn)行測量放樣，具體為把承臺預(yù)埋鋼筋所在的位置邊線放樣出來，確定好這條邊線上端頭的兩根鋼筋位置，由這兩根鋼筋帶一條施工線，再根據(jù)圖紙上鋼筋與鋼筋的間距，在施工線上用鋼卷尺測量出鋼筋間距尺寸。根據(jù)測量出的間距尺寸進(jìn)行豎向鋼筋定位固定。按照同樣的辦法對后場T1鋼殼內(nèi)的鋼筋進(jìn)行放樣安裝。

4.2 索塔下、中塔柱安裝測量

索塔下塔柱首節(jié)鋼殼BT1與下一節(jié)殼體BT2在后場匹配到位后，對匹配狀態(tài)下進(jìn)行BT1節(jié)段匹配件相對高差測量。

首節(jié)段頂面上的測量點用內(nèi)控法測量，可達(dá)到±2mm的平面定位精度，將全站儀架設(shè)在承臺上的索塔施工專用控制點處，以極坐標(biāo)法測量節(jié)段頂面測量點的坐標(biāo)。直接采用水準(zhǔn)方式控制其頂面高程與相對高差。

首節(jié)鋼殼BT1由南北肢兩個塔肢組成，采用浮吊起重船進(jìn)行橋位處吊裝，橋位處對南北肢兩個殼體分別進(jìn)行測量，南北肢兩個殼體頂面各右六個匹配件且每個匹配件上面有一個測量柱測量柱頂面有一個樣沖眼，需對其中的四個匹配件進(jìn)行相對高差測量，把前場測量的相對高差結(jié)果與后場匹配下的相對高差進(jìn)行對比，保證前后場的測量相對高差基本一致，隨后對每節(jié)殼體的順橋向頂口兩個軸線點和底口的一個軸線點進(jìn)行平面位置測量，當(dāng)前場匹配件的相對高差和后場匹配件的相對高差一致時，軸線的平面坐標(biāo)基本都滿足設(shè)計及規(guī)范要求。下、中塔柱其余節(jié)段施工按照以上步驟施工。

4.3 索塔下橫梁安裝測量

BT8節(jié)段南、北兩肢之間設(shè)置縱向鋼橫梁，橫梁高2.02m，寬4.767m，長3.996m，重22t。鋼橫梁與BT8節(jié)段間采用螺栓連接。

鋼橫梁安裝調(diào)整到位后，根據(jù)監(jiān)控指令實施BT6節(jié)段南、北兩肢設(shè)置的鋼絞線拉桿張拉，使鋼橫梁兩端頭與BT8緊貼。如果存在部分連接板無法按設(shè)計進(jìn)行栓接，則需加工廠家進(jìn)行根據(jù)現(xiàn)場螺栓孔實際位置對螺栓連接板進(jìn)行配切開孔連接。

實施拼縫配板螺栓連接，螺栓連接到位后，按照監(jiān)控指令實施鋼橫梁體外預(yù)應(yīng)力束的張拉。

4.4 索塔上塔柱安裝測量

索塔上塔柱鋼殼的安裝有別于下塔柱鋼殼的安裝，因為上塔柱鋼殼結(jié)構(gòu)尺寸和重量都比下塔柱鋼殼要小、要輕，上塔柱鋼殼的安裝測量取消了測量柱，不再對測量柱進(jìn)行測量，上塔柱鋼殼在前場吊裝到位后首先要檢查上塔柱第n節(jié)鋼殼和第n+1節(jié)鋼殼的匹配件是否密貼，若是上下兩個鋼殼之間的匹配件完全密貼，再用鋼卷尺對上下兩個鋼殼的300mm腰線進(jìn)行測量，300mm腰線即是在第n節(jié)鋼殼頂口下放150mm處環(huán)繞鋼殼一圈有一條黑色的施工線，在第n+1節(jié)鋼殼底口上方150mm處環(huán)繞鋼殼一圈有一條黑色施工線，這兩條施工線在后場匹配過中間距是300mm，鋼殼在前場吊裝完成后如果這兩條施工的間距是300mm和后場能夠吻合上，說明前場安裝狀態(tài)和后場匹配狀態(tài)下一致，就可以對兩個鋼殼之間的匹配件打入沖釘。

索塔上塔柱鋼殼在前場按照設(shè)計和監(jiān)控要求安裝到位后，待晚上氣溫恒定，再對n+1節(jié)鋼殼頂口三處測量標(biāo)志點和鋼殼底口一處測量標(biāo)志點進(jìn)行測量，并記錄測量數(shù)據(jù)，通過對n+1節(jié)鋼殼數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比決定n+2節(jié)鋼殼是否進(jìn)行微調(diào)，至此一個完整的上塔柱鋼殼節(jié)段安裝結(jié)束。

5.結(jié)束語

通過對南京五橋鋼殼-混凝土組合索塔創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)合工程現(xiàn)場實際，研究制定的鋼殼節(jié)段安裝定位測量控制技術(shù)，根據(jù)索塔不同節(jié)段的特點，采取不同的測量方法，有效保證了南京五橋南主墩索塔的施工精度，最終南主墩索塔垂直度達(dá)到1/20000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計要求的1/3000。