乌石北江大桥主塔测量控制技术

鄢生全

(广东长大公路工程有限公司第一分公司，广东广州 511431)

1 工程简介

乌石北江特大桥主塔为H形，由下塔柱、中塔柱、上塔柱、下横梁、上横梁组成。94号塔柱承台以上总高为111.68 m，95号塔柱承台以上总高为108.20 m。两塔柱横向净距37.20 m，塔柱采用空心四边形截面(顺桥向美观，有部分圆端凸出)，顺桥向全宽7.5 m，横桥向上、中塔柱宽3.5 m，下塔柱宽5.0 m。

2 测量基点和测量仪器

因全桥的施工测量控制点离河岸较近，控制点可以设置在两岸，以控制主塔精确施工。为保证测量控制的准确性，在塔柱施工前对施工控制点进行复测，并在以后的塔柱施工过程中保证控制基点的稳定性，如有破坏、位移、沉降发生，及时进行恢复和复测，从而充分地保证了桥塔局部测量系统的控制与全桥测量系统的统一。全桥所用测量仪器莱卡TCA2003全站仪1台，莱卡NA2水准仪2台，50 m钢尺2把。

1)施工测量坐标系的选择。由于T12合同段乌石北江特大桥主桥及南引桥处于直线桥段，为便于施工测量放样数据计算和放样结果的检核，拟在直线段桥使用施工局部坐标系。局部坐标系以T12合同段桥轴线里程增加的方向为X轴的正向，垂直于X轴左手系为Y轴正向。在曲线段桥则采用西安80坐标系坐标。高程系统均采用1985年国家高程系统。

2)控制点的施测。二级平面加密控制网，采用GPS静态测量的方法进行观测，成果换算成西安80坐标系的坐标，再通过以下公式转换成T12标局部控制网中的坐标。

设X，Y为西安80坐标系中的坐标，X′，Y′为T12标段局部坐标系中的坐标，则两套坐标系的坐标转换公式为:

3 塔柱各节段位置复核

塔柱每节段施工完毕后要对其位置进行复核，复核位置主要是塔柱四边边线和八个角点位置，复核采用全站仪三维坐标法进行。

上塔柱骨架紧接下塔柱骨架焊接，检查方法是可考虑下塔柱的劲性骨架检查方法，但由于骨架顶一般都高出施工作业平台很多且属于高空作业，危险性较大，另一方面塔柱本身倾斜度不大，所以劲性骨架可采用吊垂球的方式进行安装和检查。

横梁以上部分为上塔柱，塔柱纵桥向7.5 m，塔柱横桥向宽度3.5 m。塔柱外模板的施工测量按照下塔柱施工测量方案进行，在模板顶口A，B，C，D 4个角点位置采用全站仪三维坐标测量，由所测得的高程根据设计图纸算出对应高程点位的平面设计坐标，与实测坐标比较并进行调整，直到模板平面位置符合设计要求为止。上一节水泥浇筑完毕之后，按照检查模板的方法对其进行竣工测量，以竣工测量数据指导下一节模板的安装及调整，防止出现折线。

4 索道管的精密定位

斜拉桥斜拉索套筒的施工，是斜拉桥施工中位置精度要求很高的一项工作，因此套筒的测量定位，必须有一个好的测量方法。

首先在套筒制造时，要求事先在套筒出口的正上方点焊一个以后在塔柱能够摆放小型对中杆的冲眼，以方便套筒在索塔测设位置的正确性检测;除此之外，还要在套筒的正下方标志出套筒在索塔劲性骨架上的两个支撑点的位置，以方便日后套筒在劲性骨架上的安装定位。

在套筒测量定位前，根据设计图纸中给出的斜拉索角度，计算出套筒正下方在劲性骨架上前后两个支撑点和套筒出口正上方点的三维坐标，作为套筒测量放样和套筒安装位置是否正确检测的依据。

在锚管测量定位时，首先在劲性骨架上精确放样出锚管支撑点的设计位置C，D两点，并事先用小钢尺在要安装的锚管上自出口端底部点F向上量出L1，L2的距离，并在锚管上也标注出这两个标志点C，D，然后把锚管放置在这两个支撑点上，使预先设置的锚管支撑点标志与放样出的支撑点位置重合，这样就把这个套筒安装到位，并把该锚管焊接在劲性骨架上。这两个支撑点的平面位置放样，拟采用徕卡TCA2003全站仪坐标法或极坐标法进行;高程位置的放样，拟采用一台水准仪配合全站仪天顶距直接测量方法，把控制点的高程，传递到劲性骨架上，辅以悬吊钢尺法进行检查。最后，测量该套筒出口正上方标志点E的三维坐标，若与设计坐标差值在允许范围内，则定位完毕，否则，应调整该套筒，直到满足要求为止。索塔上套筒的测量放样和位置检测，同样受日照方向、温度变化和风力的影响，因此套筒的放样和检查应该选择风小、温度稳定和日出之前的时间段内进行。

5 锚管定位精度分析

根据JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范，索导管锚固点空间位置的三维允许偏差为±10 mm。取两倍中误差为极限误差，则锚固点三维坐标定位中误差的要求高达±5 mm。

1)平面定位精度分析。锚管平面定位误差包括横桥向定位误差m横和纵桥向定位误差m纵两部分。横桥向定位误差m横主要受控制点的误差m控、锚管上小冲眼的标志对中误差m标、全站仪测角误差m角、仪器的对中误差m对、仪器的整平精度引起的投点误差m投的影响，可按下式计算锚管横桥向定位最低精度:

其中，取m控= ±1 mm，m标= ±1 mm，m对= ±1 mm，仪器的测角误差(采用TCA2003全站仪，mα为全站仪测角中误差 0.5″，ρ=206 265″，S 取最长距离 300 m)，仪器的整平精度引起的m投的值为(mτ为仪器整平精度，取2″，S为投点高度，取极限值100 m)。

锚管纵桥向定位误差m纵主要受m控，m对，锚管上小冲眼的标志m焊，全站仪测距误差m距的影响。取m焊=±1 mm;仪器的测距误差为m距=ma+b×S，ma为测距固定误差±1 mm，b为测距比例误差±1 ppm，S为测距长度，取极限值300 m，则m距=1+0.3=1.3 mm。故锚管纵桥向定位的最低精度为:

因此锚管的平面定位误差为:

2)高程定位精度分析。高程精度分析选取最不利的悬挂钢尺法。该方法是将高程从水准控制点传递到定位点上，根据悬挂钢尺水准测量点位精度估算公式，可估算定位点的高程中误差为:

其中，mc为水准控制点的高程中误差，取mc=±2 mm;m1，m2分别为精密水准仪在水准尺和钢尺上的读数误差，取m1=m2=±1 mm;m3为钢尺本身的长度误差，取±2.5 mm;m4为塔上水准仪传递高程的误差，取±1 mm;则求得mh=±3.6 mm，满足规范±5 mm的定位精度要求。

由上述分析可知，此锚管定位方法在X，Y，Z三个方向上均能够满足±5 mm的定位精度要求。

6 结语

乌石北江特大桥主塔高度达到111.68 m，通过对主塔测量控制的研究，并针对误差进行分析，保证了大桥的施工质量，实现了大桥主塔的顺利封顶。

［1］ 倪 勇.广州珠江黄埔大桥斜拉桥主塔施工测量［J］.世界桥梁，2007(4):25-27.

［2］ 倪 勇.武汉天兴洲公铁两用长江大桥主塔索道管精密定位测量［J］.桥梁建设，2007(6):1-5.

［3］ 吴伟锋，梁雄宇.李渡长江大桥主塔斜拉索套管测量定位技术［J］.华南港工，2007(3):35-38.