港珠澳大桥沉管预制端钢壳测量技术

邹正周，胡志远，季拥军

港珠澳大桥沉管预制端钢壳测量技术

邹正周，胡志远，季拥军

（中交四航局第二工程有限公司，广东广州510300）

端钢壳面板的平整度直接关系到GINA止水带压接后的止水效果及管节安装轴向偏差。文章介绍了港珠澳大桥直线段沉管预制端钢壳的安装和测量方法，以及管节在预应力张拉压浆及顶升转换完成后端钢壳平整度的检测方法。工程实践表明，此方法切实可行。

沉管预制；端钢壳；测量；平整度；检测

1 概述

港珠澳大桥主体工程沉管隧道共有33个管节，采用工厂法分节段预制工艺，每个管节首尾两端分别设置A、B型端钢壳[1]。端钢壳与管节混凝土连为一体并一次浇筑成型，为安装GINA止水带和OMEGA止水带而设置，是管节重要的永久性钢构件之一。端钢壳设计尺寸为650 mm× 280 mm的L形截面，呈环形布置，整体宽度37.95m，高度11.4 m。

管节在完成预应力张拉、压浆及顶升转换后，端钢壳安装GINA止水带面板的平整度是否满足要求是管节沉放后成功止水的关键。因此，端钢壳安装GINA止水带面板的精调及平整度控制尤为重要。

2 端钢壳制造及安装

端钢壳在专业的钢构件工厂分成14块加工生产，然后组拼成10块整体发运至沉管预制厂[1]，在预制厂专业组装平台上组拼成7块后转运到顶板钢筋绑扎区进行安装及精调。完成精调的端钢壳平整度应符合表1的要求[2]。

表1 管节端钢壳几何及平整度要求Table1 Geometry and flatness requireMentsof end steelshell for tunnelsegments

安装前，先通过全站仪极坐标法在底模、侧模及内模顶面分别放出端钢壳的安装端线及特征点，以便端钢壳的整体定位安装。

3 端钢壳精调

3.1 控制网的建立

端钢壳精调的控制网采用沉管预制施工控制网，平面控制网采用GB 50026—2007《工程测量规范》中二等边角网的技术要求，高程控制网采用GB/T 12897—2006《国家一、二等水准测量规范》中二等水准的技术要求。

为减小仪器对中误差，提高端钢壳精调的测量精度，用于端钢壳精调测量的控制点设置为强制对中观测墩形式。

3.2 端钢壳测点布置

为加强端钢壳精度控制和管节间端钢壳平整度对比分析，端钢壳测点布置采用统一要求（图1）。3.3端钢壳精调

图1 端钢壳测点布置图（50个测点）Fig.1 Layoutofmeasuring pointson end steelshell(50 points)

端钢壳精调在端钢壳拼装焊接完成并检测合格、端模安装完成后进行，精调应选用测角和测距精度分别不低于1″和1mm+10-6D（D为测量距离）的全站仪。

直线段管节端钢壳精调时，在沉管预制施工控制网坐标系下设站完成后对每个测点用全站仪极坐标法测量，并根据式（1）及测量结果计算每个测点的调节量，指挥现场及时调整。

式中:x为端钢壳测点的理论端面坐标；x0为端钢壳底面的设计端面坐标；Δx为端钢壳顶面相对于底面的长度增量；h为端钢壳测点的实测高程；h0为端钢壳底面设计高程。

在测量及调整过程中应注意如下事项:

1）为防止混凝土浇筑引起端钢壳变形，端钢壳顶部可在长度增量的基础上向管内预收3 mm，其余高程部位按照线性内插的方法处理。

2）为防止混凝土浇筑引起端钢壳变形，精调过程中的偏差应取偏向管内2～3mm。

3）在精调及混凝土浇筑过程中，应尽量采取“固定人员、固定仪器、固定测站、固定方法”的原则对端钢壳进行测量。

4）受全站仪信号强度的影响，端钢壳上粘贴的反射片尺寸不宜小于30mm×30mm。

5）全站仪设站位置尽量位于管节横截面的中部，防止测量过程中的角度过大；当测量偏角较大时，可在测点前方设站进行复测。

6）混凝土浇筑期间，特别是在管节上倒角及顶板浇筑时，应加强对端钢壳的监测。当与精调完成后的变化量超过3mm时，应组织进行调整。

7）混凝土浇筑期间监测端钢壳的变形量时，Δx不应再考虑预收量，且计算出的偏差值仍应偏向管内，否则应组织调整。

8）当对1个点进行调整后，应及时对该点相邻2m范围内的点进行复测。

9）当受视线通视影响需搬站进行其他点位的测量时，应找共同点进行测量比对，其x坐标较差应在2mm内。

4 端钢壳平整度检测

端钢壳平整度检测应在管节预应力张拉压浆及顶升转换后进行，要求面板不平整度≤5mm[2]。

端钢壳平整度检测的操作方法如下:

1）在沉管预制施工控制网坐标系下，采用全站仪对端钢壳的50个测点的三维坐标进行实测。

2）对50个测点的实测坐标按式（2）、式（3）、式（4）计算出端钢壳的拟合面[3]。

3）根据拟合参数按照式（5）、式（6）、式（7）计算出测点到拟合面的距离（即平整度）及端钢壳端面的竖向和水平向偏角。

式中:A=b（2）；B=b（3）；C=-1；D=b（1）。

5 工程应用

在港珠澳大桥主体工程沉管预制中，现场施工严格按照上述方法对端钢壳的制作、拼接、安装、测量、监测及检测等工序进行控制。通过对已完成张拉及压浆后的7个管节共14个端钢壳的面板平整度进行检测分析，平整度统计结果如表2所示。

表2 端钢壳平整度分析数据表Table2 Data of analysisof flatnessof end steelshells

为了提高端钢壳面板平整度的可信度，避免由于50个测点布置的不合理而导致端钢壳平整度拟合出现局部失真的情况，在E9、E11、E13管节检测时又增加如下措施:

1）在两个相邻的检测点中间加密，将检测点数由50个加密到96个，如图2所示。

2）分别用96和50个测点的测量数据进行拟合分析，并检验端钢壳2套数据的平整度是否满足设计要求。

3）采用50个测点的拟合参数按式（5）对96个点的平整度进行重新计算，再次检验端钢壳的平整度是否满足设计要求，其计算及比较结果如表3所示。

通过表2、表3的统计数据和已沉放安装的E1—E19管节的实际情况分析，管节间GINA止水带的压接止水效果均很好，表明上述关于端钢壳拼接、安装、精调、测量及平整度分析检测的方法是正确的。

图2 端钢壳测点布置图（96个测点）Fig.2 Layoutofmeasuring pointson end steelshell(96 points)

表3 端钢壳平整度分析数据比较表Table3 CoMparison ofanalyticaldata of flatnessof end steelshell

从表2的数据中可以看出，在后续施工中应加强管节顶推监测，提高顶推行程的一致性，以便匹配浇筑时减小端钢壳的水平向偏角，继续提高端钢壳的安装及测量精度。

6 结语

本文给出的沉管预制端钢壳测量方法是切实可行的，实践结果表明，该技术能够将端钢壳面板最终的平整度控制在5 mm以内，满足GINA止水带压接后的止水要求。

[1]张文森，黄文慧.大型沉管端钢壳施工工艺比选[J].中国港湾建设，2015，35（7）:96-99.

ZHANGWen-sen,HUANGWen-hui.Selection of steel shell construction technologies in large immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015,35(7):96-99.

[2]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计:管节接头、节段接头施工图[R].2012.

CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnelprojectofHongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:construction drawing of socket joint and segment joint[R]. 2012.

[3]中交股份联合体港珠澳大桥岛隧项目部.关于沉管端钢壳空间姿态测量的规定[R].2013.

Project Management for Island&Tunnel Project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge Joint Venture of China Communications Construction Co.,Ltd.Provisions on the immersed tube end steel shell spaceattitudemeasurement[R].2013.

Technology for measurement of prefabricated end steel shell for immersed tunnel segments for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

ZOU Zheng-zhou,HU Zhi-yuan,JIYong-jun
（No.2EngineeringCo.,Ltd.ofCCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510300,China）

The flatness of end steel shell affects directly the waterproofness of GINA water stops and the axial deviation of installed immersed tunnel section.The paper describes the installation and measuringmethods for the prefabricated end steel shells for the linear section of the immersed tunnel sections for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge and the testingmethod to check the flatness of the end steel shells after the grouting and lifting is complete.The practice proves that the methods described are feasible and practicable.

prefabrication of immersed tunnel segment;end steel shell;survey;flatness;testing

U655.531；U459.5

A

2095-7874（2016）07-0001-04

10.7640/zggw js201607001

2016-05-30

邹正周（1977—），男，湖北天门人，高级工程师，测量工程专业。E-mail:294701592@qq.com