澜沧江桥提篮钢管拱安装测量控制探讨

何旭辉

摘要：澜沧江大桥地处云贵高原西缘，横断山脉南段的滇西纵谷地带，其钢管拱肋施工采用二次竖转方案，技术新颖复杂，施工难度大，测量精度要求高。文章阐述了澜沧江桥提篮钢管拱安装测量施工工艺及钢管拱安装测量过程中的注意事项。

关键词：澜沧江桥；提篮钢管拱；安装测量；二次竖转施工；桥梁工程 文献标识码：A

中图分类号：U448 文章编号：1009-2374（2015）10-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0910

澜沧江桥钢管拱肋施工采用二次竖转方案（钢管拱肋利用缆索吊机沿山体拼装，完成后，先向上竖向转体形成半跨拱肋，再向下竖向转体合拢，向下转体重达2500吨），技术新颖复杂，施工难度大，测量精度要求高，为保证高精度合拢及线形符合设计要求，钢管拱的安装测量尤显重要。

1 工程概况

澜沧江大桥地处云贵高原西缘，横断山脉南段的滇西纵谷地带，山体高耸挺拔，地势险峻，河谷深切，水流湍急。桥址处地面标高1175～2379m，相对高差约1204m，大理侧桥台位于澜沧江左岸博南山坡，坡角约50°，瑞丽侧桥台位于澜沧江右岸罗岷山陡崖之上，坡角约60°，该桥跨越澜沧江，澜沧江桥址附近呈“之”字型，桥址附近呈近东西向展布，河床相对

顺直，与线位近正交，宽约82m，水深10余m （见图1） 。

图1 澜沧江地势图

2 施工控制网

2.1 平面控制网

项目进场时已对控制网进行了复测及加密，测量精度满足规范要求，钢管拱安装时又对控制网进行了复测，以保证控制网的精度能满足钢管拱的正确合拢。控制网的复测采用B级GPS测量技术要求精度进行施测，根据《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2001），通过采用随机软件HDS2003进行数据处理，所测结果满足B级网要求。

2.2 高程控制网

由于大桥现场地势险峻，水准点间相对高差大，所以采用三角高程的水准测量方法来保证高程精度。三角高程测量在两两水准点之间采用同时段对向观测、双组八测回的形式进行观测，将水准点组成闭合环，观测结束后进行了闭合差及其他二等水准精度指标验算，满足二等水准测量规范要求的环闭合差及附合路线闭合差≤4mm。

3 提篮拱安装测量

3.1 澜沧江大桥简介

图2 澜沧江桥式布置图

澜沧江大桥全桥长528.1m，桥跨布置为32.75m+24.7m+24.7m+32.7m+4×32.7m+102m（拱上合并段）+4×32.7m+32.75m，主跨为342m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥。其中0～6号桥墩均为挖孔桩基础，拱上立柱A、B、C、D（两侧对称布置共8根）为钢筋混凝土结构，每个立柱由两条斜腿及之间的撑杆组成空间结构，斜腿的倾角度为6.8°，与拱肋内倾角度保持一致，斜腿截面纵桥向按30∶1向下放坡；主跨为342m，矢高为82.416m，矢跨比为1/4.15，拱轴系数为m=3.4的悬链线拱，平面上为二次抛物线，每条拱肋为单个混凝土箱型截面，内包劲性钢骨架，组成提篮钢箱拱形式（见图2）。

3.2 竖转施工

澜沧江大桥受环境条件影响，并考虑到施工工期及施工安全风险，采用二次竖转施工工艺。该方案在两座山间顺山体安装施工支架，利用缆索吊机在支架上拼装拱肋，设置牵引索，将上部分拱扳起，完成半跨拱肋连接，再向下竖转，合拢。其竖向转体下放重量达2500吨，钢管拱肋二次竖转方案变高空为支架上安装，降低了施工风险，保证了施工质量。大理岸中间铰以上部分拱肋向上转体65°→安装大理岸中间转铰处连接钢管形成半跨拱肋，完成大理岸拱肋一次转体→牵引索继续工作开始大理岸拱肋二次转体，半跨拱肋整体向下转体40°停止→保山岸中间铰以上部分拱肋向上转体58°→安装保山岸中间转铰处连接钢管形成半跨拱肋，完成保山岸拱肋一次转体→牵引索继续工作开始保山岸拱肋二次转体，半跨拱肋整体向下转体65°停止→大理岸半跨拱肋继续向下转体25°→调整拱肋线型，安装合拢段，完成拱肋竖转（见图3）。

图3 二次竖转立面布置图

3.3 拱铰铰座的安装测量

拱铰的铰轴线安装后必须同岸两铰轴线位于同一条直线上，且与桥轴线垂直，铰座底板的同侧相对高程不得大于1mm，两岸的拱脚误差不大于10mm；利用TCA1800全站仪位于桥轴线控制点上，采用坐标法在拱座预埋铁板上放样出铰座的纵横十字线，四测回，并于铰轴横向（即转轴中心线）沿长线上放样出两个临时点位，再将全站仪移至临时点位上，贯穿转轴中心线，保证转轴中心线各点位在一条直线上，如有差值，则适当调整个别点位，待铰座轴线标志点与放样点位重合后进行位置固定，再进行高程测量，调整拱铰的底座高度，直至同侧两铰座的上、下边高程符合设计要求后，再次检查铰座轴线标志与放样点位的重合情况，在平面、高程均满足要求后进行焊接固定。

3.4 拱肋骨架的安装测量

拱肋钢管安装测量利用三维坐标定位，通过轴线贯通保证横向位置的精确，采用TCA1800精密全站仪置仪于控制点，利用全站仪的测距和测角系统，精确测量出主拱肋站点三维空间坐标，与设计坐标比较，得出差值，利用主拱肋吊装系统和调节系统进行调整。重复测量工作，直至差值满足设计规范要求。拱肋弦管在一节段4根钢管间的平联及腹杆均连接，精确定位并形成了稳定结构体系以后再行焊接，以免焊件受热变形，增大节段各部尺寸误差，降低安装精度。

3.5 中间铰的定位测量

中间铰位置见二次竖转立面布置图，铰轴处于山体峭壁之上，无合适的近观测点可设置，为保证精度拟采用纵坐标结合桥轴线贯通，配合检定钢尺量距的方式进行位置的确定，具体测量方法为：将TCA1800全站仪置于轴线控制点上，通过全站仪的坐标功能放样出对岸两中间铰轴线连线的点，位于拱肋连接系上，观测四测回；再利用水平仪确定出中间铰轴线连线的高程，在拱肋合适的位置上设置小钢丝通过放样出的轴线连线点位，设置收紧装置并在两端收紧，使轴线连线及高程与设计一致；最后通过桥轴线的贯通测量，在小钢丝上标定出桥轴线点标志，利用检定钢尺量距确定中间铰的平面位置。

3.6 竖转合拢测量

拱肋劲性骨架沿山体拼装完成后，安装好竖转牵引索、下放索、中间转铰处（3#墩和6#台）的拉压连接杆及竖转千斤顶、泵站等竖转设备，安装好1#和2#墩之间的对拉系统并分级进行张拉，依次启动两岸牵引千斤顶，通过牵引索分别将两岸中间转铰上部分拱肋劲性骨架扳起，完成中间转铰处钢管连接后，完成一次竖向转体施工。合拢前的测量，通过测量就位后的拱肋前端坐标及每节段标志点的坐标与监控数据进行比照，同时以轴线贯通的方式检核拱肋前端的横向位置，及时提供数据，供监控单位计算，线型调整；合拢前进行拱段变形观测，作一次全天候的观测量距并测量两侧拱肋高差值，计算出日照变形量，绘制日照、温度变形曲线表。

4 安装测量注意事项

4.1 拱肋坐标计算

拱肋安装时主要是坐标定位，如坐标不准确，那就无法正确合拢了。因澜沧江大桥是二次竖转，给坐标计算带来了一定的难度，既要考虑悬链线方程，又要考虑坐标系的转换。为了保证坐标的准确性要做到多重校核，首先在EXCEL编程序来计算拱肋坐标，计算完展点到CAD中，看展完图形是否符合要求，然后在CAD中用三维坐标立体的方式来画拱肋安装的二次竖转施工图，将计算的拱肋坐标展到画好的施工图中，看点位是否全部吻合。

4.2 观测点布设

澜沧江大桥是二次竖转施工，当竖向转体下放重量达2500吨，整体结构内力在竖转过程进行剧烈改变和调整，结构物产生沉降，向后有变位移影响，为了保证竖转施工的科学性和安全性，布设一系列位移观测点，以便对结构物进行控制。

钢管拱的拱座及中间铰都应设置位移观测点，在竖转施工开始前，对观测点施测，获得一个初始值，然后在竖转施工过程中分别读取各自状态下的观测值，求出变化量。主拱肋：在竖转施工前，对主拱肋的1L/8、1L/4、3L/8、1L/2、5L/8、3L/4、7L/8处点作为竖转观测点，用于观测主拱肋在竖转过程中的线形、偏位等。以上观测点为方便观测可采用在观测点位置贴设反射片，方便观测。对合拢段截面上下游位置，须锚固点架设全棱镜，便于全角度观测。

4.3 测量时间

因钢管拱受日照及竖拼自重等环境因素影响，其变形较大，拱的精测定位严格按照监控要求在日照前进行，测量时间最迟不超过上午10∶00；该桥位处风速经常较大，宜避开大风时间进行观测。

5 安全防护

本桥主体结构复杂，作业面距江面高差270多m，峡谷内风速大（最大10级），高空作业多，安全防护是重中之重。

6 测量精度分析

本桥采用TCA1800精密性全站仪，其标称精度为1mm+1ppm，根据国家授权单位鉴定后，其鉴定结果为md=±0.93mm，ma=±0.81″，可满足钢管拱安装平面位置精度要求，此处重点说高程精度分析。

由于地势险峻，不能采用水准测量，高程测量采用单向三角高程观测，测站A点到观测点B的高差公式为：

hab=D×tanα+ia-vb+f

式中：

D——测站点A到观测点B的水平距离

α——测站点到观测点竖直角

ia——测站点A的仪器高

vb——观测点B的目标高

f——球气差

对上式全微分并转化中误差关系式得：

式中：

md——距离测量中误差

ma——竖直角测量中误差

mia——仪器高测量中误差

mib——目标高测量中误差

mf——球气差改正中误差

=206265

控制点至拱肋观测点最远边长为300m，最大角度约为30°，采用标称精度为1mm+1ppm全站仪来进行测量。用钢卷尺测量仪器高和目标高时取mia=mib=±1mm，mf=±3.0mm，把以上各值代入中误码差公式得mh=±1.8mm，该精度满足设计要求。

7 结语

澜沧江桥钢管拱二次竖转施工，在中国尚属首例，无任何经验可鉴，只有在施工过程中坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性相结合及实事求是的原则，合理安排施工顺序，突出重点、突破难点，认真施工，严谨测量，才能保证钢管拱的顺利合拢。

（责任编辑：陈 倩）