塔柱施工测量控制方法

张重伟 陆湘钧

摘要：南宁外环公路大冲邕江特大桥是双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，塔柱较高，施工测量控制是塔柱施工质量控制的关键之一，而斜拉索索道管精确定位又是斜拉桥塔柱施工测量控制的难点。本文主要介绍塔柱施工测量控制的办法及塔柱斜拉索索道管精密定位的方法。

关键词：索道管，测量控制，施工精度，三维坐标法

中图分类号：TU991文献标识码： A

斜拉桥的施工测量因其跨度大、索塔高、精度要求高等特点，给我们的施工控制测量带来了许多困难和挑战。而在施工过程中塔柱受温度、振动、大气等因素的影響，轴线会产生偏移，而这偏移量往往大于塔柱施工的允许误差，所以施工测量控制是塔柱施工质量控制的关键之一。

索道管是拉索两端锚固于主塔、主梁的定位构造。斜拉桥对拉索节点的位置要求相当严格，必须防止拉索与索道管发生摩擦，且要保证主塔两侧对称布置的斜拉索位于同一设计平面上，防止锚固定位偏心产生的附加弯矩超过设计允许值。索道管的三维坐标有很高的精度要求，所以索道管精密定位是斜拉桥塔柱施工测量控制的重点和难点。

1 工程概况

大冲邕江特大桥跨越邕江及湘桂铁路，是南宁外环公路项目的控制性工程。本桥为高低双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，全桥长888米，该桥塔柱为H型预应力钢筋混凝土结构，其中8#墩塔高132.7米，9#墩塔高100米，塔柱为变截面空心五边形断面。

2 塔柱施工测量控制

2.1 控制网布设

本桥的平面与高程控制网由4个互相通视的GPS控制点构成，高程与平面控制网采取统一布设的方法，按经典自由网进行平差处理。在桥梁施工过程中对控制点进行加密布设，并与设计的控制网点进行联测，整体平差。按规范要求，控制网导线每6个月复测一次、水准点每3个月复测一次，台风、大雨等特殊情况后，对控制网进行复测。该桥测量控制网如图1所示。

图1测量控制网平面图

2.2 塔柱坐标计算

塔柱坐标计算以左右幅塔柱内侧垂直面为计算基线，以内侧垂直线中心为基点，按每节塔柱顶高程与承台顶面高程的高差乘以相应拐角点的边坡收缩率，计算出拐角点与基点之间的分向距离。本桥主塔顺桥向回缩率为0.6%，横桥向外侧回缩率为2.2%，按坐标计算法计算出塔柱拐角点在每节塔柱顶面上的相对坐标，然后通过编程计算器将相对坐标转化为极坐标。

2.3 塔柱施工测量作业程序

（1）定位劲性骨架，精度控制在±10mm范围内。

（2）放样的模板位置，根据已准确定位的劲性骨架及其拐角放样点，用钢卷尺和垂球及液压爬模系统粗略调整定位。

（3）模板检测调校。根据已计算出高程拐点处的坐标，用全站仪直接测量，最后精确定位并固定。

（4）混凝土施工拆模实测实体拐点三维坐标作为该节段塔柱竣工资料。

（5）进行下一节段塔柱施工。

2.4 塔柱施工测量控制

塔柱施工测量的重点是保证塔柱各部分的倾斜度、垂直度和外形几何尺寸，以及一些内部构件、预埋件的空间位置。具体内容可分为塔柱各节段劲性骨架、模板和预埋件的定位，各节段交工测量、索道管的精密定位等。

每次测量放样后，严格执行测量双检制，选不同时间，不同导线点，由不同测量人员对测量放样结果进行复测。本桥对塔柱施工测量验收采用监理、监控和项目部三方检测测量验收的方法，确保塔柱施工精度。

（1）测量建站点时对仪器进行气象修正，然后对后视点的距离及坐标进行复测，并与控制网的设计坐标进行对比。符合精度要求后方可进行测量放样工作。

（2）施工测量放样采用三维坐标法。塔柱的放样主要是劲性骨架和各节段模板的定位。模板安装就位后，测量断面转角点的坐标并与该高程面上的设计坐标进行对比，若两者误差在5mm以内，则该点可以认为已定位在设计位置上，否则应根据反算的△x、△y对模板进行调整，直至满足要求为止。

（3）塔柱高程测量采用全站仪三角高程控制，与平面点位测量放样同时进行，保证仪器竖直角的指标差和视线长度，用盘左、盘右分别进行观测，取平均值。高程测量校核与平面测量同步，对塔柱施工控制测量要测量的点位进行往返或闭合测量，复测无误后方可进行下道工序。

（4）主塔塔柱内侧垂直度采用JC100全自动激光垂准仪进行检验，混凝土施工拆模后对塔柱实体垂直度进行检测并记录，以此作为该阶段塔柱竣工资料。

（5）主塔沉降观测及全桥高程控制点贯通测量。塔柱施工前在承台上预埋高程观测点，采用对向观测法四测回对该点进行测量，并纪录该点实测高程，每节塔柱施工完毕后对该点进行测量，以便掌握实际沉降量。

3索道管的控制测量

本桥塔柱索道管采用三维坐标法精密定位，利用施工专用控制网，用全站仪测量空间坐标，直接测定索道管锚垫板中心、出口中心和出口下缘坐标进行定位放样、调整和检验。

3.1 索道管定位元素

索道管作为斜拉桥特有的构造部位，其空间定位元素为三维，施工中可通过定位两端中心及出口下缘来定位索道管的空间位置。索道管的定位精度有两点要求：一是锚固点空间位置的三维允许误差为±10mm，二是索道管轴线与拉索轴线的相对允许偏差为±5mm。根据上述两方面的要求和斜拉索的结构受力特性，将斜拉索轴线精度和锚固点位置的精度作为放样的主导。

3.2 索道管控制点的计算方法

塔柱索道管锚垫板中心的坐标及高程设计、斜拉索在各个投影面的夹角和出口中心点高程已经给出。可以利用已知条件计算出口点坐标及出口下缘空间位置。其中计算塔柱斜拉索出口中心坐标方法如下：

X2=x1-(h1-h2) ／tanα y2=y1-(h1-h2)tanγ

式中：x1，y1为锚垫板中心坐标

x2，y2为出口中心坐标

h1为锚垫板中心的设计高程，h2为出口设计高程

α为斜拉索在XOZ面的投影与X轴的夹角

γ为斜拉索与其在XOY面上投影的夹角

根据已计算得到的管口中心空间坐标、管径及管口与塔身斜面的夹角计算出管口下缘的高程，再用上述公式计算坐标。拉索角度如图2所示。

图2斜拉索角度示意图

3.3 索道管施工控制测量方法

根据现场施工的实际情况，本桥在索道管施工放样过程中采用如下定位索道管的方法，其实施过程如下：

图3索道管定位图

（1）计算出斜拉索索道管的锚固点中心、出口中心和出口下缘的空间三维坐标；

（2）用全站仪放出索道管出口下缘的高程，现场根据此高程焊接一根横梁在劲性骨架上，复测高程符合误差允许后，将管口下缘点平面坐标放样于该横梁上；

（3）将索道管置于横梁放样点上，放出出口中心位置，调整索道管出口中心至放样点。调整到位后在索道管出口两侧焊接固定钢筋固定索道管出口，防止后期调整过程中出口位置出现较大的偏移；

（4）放样锚固点中心的位置，现场调整索道管锚固点中心的空间位置，直至达到误差允许范围；

（5）调整锚固点中心后，重新检测索道管出口下缘及出口中心的坐标，如有较大偏差则根据偏差情况进行调整，直至达到误差允许范围；

（6）重复第4、5步，反复调整出口及锚固点中心的三维坐标，直至两个位置都达到误差范围且索道管中心轴线与设计值误差达到允许值后，对索道管进行焊接加固，加固完成后复测一次，确保安装精度。

4结语

目前南宁外环公路大冲邕江特大桥塔柱施工已全部完成，塔柱平面位置，垂直度均控制在规范允许误差范围内，索道管定位准确。可见，科学合理的布设控制网和合理的测量控制方法对塔柱的施工控制测量起着至关重要的作用，三维坐标法精密定位索道管是一种有效、可靠的测量方法，它不仅精度满足要求，有效提高测量质量，也减少复测耗时，有效提高特大桥的施工速度。

参考文献：

1、陈明宪.《斜拉桥建造技术》2003.12人民交通出版社

2、周孟波.《斜拉桥施工手册》2004.03人民交通出版社

3、中交第一公路工程局有限公司 JTG/TF50―2011《桥涵施工技术规范》2011.08 人民交通出版社