特大斜拉桥塔柱索道管定位安装技术

罗元元 闫荣刚 吴春 雷钟平

【摘    要】：针对斜拉桥主塔索道管定位时间长、精度低的问题，在清溪口大桥工程中，将传统的定位测量调整为放样定位，直接放样索道管固定点，再定位中心点；同时采用“三点定位法”进行索道管定位，将固定点、上下中心点同时放样出来，再进行中心点对正，施工中减少了校正次数。施工结果表明，该方法不仅大大提高了索道管的放样精度，也显著提高了施工效率。

【关键词】：特大斜拉桥；索道管；定位；塔柱

【中图分类号】：U448.27【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）02-16-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.02.004

Positioning and Installation Technology of Stay-Cable Tube in Tower Column of Extra-large Cable-stayed Bridge

LUO Yuanyuan， YAN Ronggang， WU Chunlei， ZHONG Ping

（China Construction Bridge Co. Ltd.， Chongqing 402200，China）

【Abstract】：Focusing on long time and low accuracy in the positioning of the cableway pipe of the main tower of the cable-stayed bridge， the paper uses the Qingxikou Bridge Project as example， adjusts the traditional positioning survey to lofting positioning through technical innovation， positioning is to set out the fixed points of the stay-cable tube directly， and then locate the center point. At the same time， the "three-point positioning method" is innovatively used to locate the stay-cable tube， the fixed point， upper and lower center points are set out at the same time， and then the center point is aligned， which reduces the number of corrections during construction. The construction results show that： it not only greatly improves the lofting accuracy of the cableway pipe， but also significantly improves the construction efficiency.

【Key words】：extra-large cable-stayed bridge; cableway pipe; positioning; tower column

隨着我国基础设施建设不断发展，斜拉桥以优越的跨越能力、优美的造型、良好的景观效果而备受青睐。但斜拉桥施工难度大，对预埋件的埋设精度要求较高；特别是由于直接关系斜拉桥主要受力构件斜拉索的安装精度及受力情况，索道管的安装精度要求极高［1］。

清溪口渠江特大桥为高低塔双索面斜拉桥，索道管在施工期间预埋到塔柱混凝土内，本文以该工程为例，对索道管的定位安装技术进行了革新。

1 常规定位技术存在的问题

常规的索道管定位放样利用索道管上下中心点定位的方式进行索道管定位安装。建立以承台中心点为中心，以平行于路线中心线方向为X轴，以垂直于路线中心线方向为Y轴，塔柱垂直方向为Z轴的空间立体三维坐标系［2］；在CAD图形中取索道管上下中心点两个截面投影在XY平面上，确定两个中心点的X、Y坐标，以上下索道管中心点到XY平面的距离确定两个点的Z坐标，以此确定两个点的空间坐标［3～4］。计算得到两个中心点坐标后，利用全站仪进行放样，将放样得到的点，通过角钢焊接在塔柱劲性骨架上进行固定；然后将索道管通过塔吊吊装到塔柱上，此时先将索道管的两个中心点与放样点大致对正，再测量放样点到索道管四壁的距离，对索道管中心点进行精确对正；调整完上口后，再利用同样的方法调整下口。

在清溪口渠江特大桥首根索导管定位施工中也采用了上述施工方法，但存在以下问题。

1）底口中心点确认及索道管定位调整困难。需要在施工现场找到削口的P1点和P2点来定位底口中心点O；但由于加工精度问题，索道管削口上的两个特征点并不明显，或者由于削口加工存在缺陷造成P1和P2点不易找准，从而无法准确定位O点，先失去了准确定位索道管的基础。

基于以上问题，采取了另一个方法。顶口测量已放样点到顶口索道管前后左右的距离来确定中心点，底口通过测量放样点到左右侧和下方到索道管内壁的距离来定位O点，即L1=L2=L3=r。见图1。

此方法可以解决确定中心点的问题，但索道管定位调整困难。定位索道管是通过调整索道管的位置，使已放样的中线点与索道管顶口和底口的虚拟中心点及放样点重合，重合的过程就是确定这个虚拟中心点的过程，通过不断测量放样点到管壁的距离来确定。首先确定顶口点，再确定底口点；但顶口点确认后，不能对索道管进行临时固定，因为还要通过调整索道管对底口点进行确定。但由于索道管是一个整体，在确定底口点时必须对索道管的位置进行调整，一旦调整索道管的位置，顶口中心点的位置随之变化，导致索道管定位调整困难。

2）定位时间长。虽然会出现定位调整困难的问题，但通过4～5次的上下调整，会使索道管需要调整的范围和摆动的幅度越来越小，两个中心点的定位精度逐渐满足规范要求；再对索道管进行固定，也可以满足定位施工的要求。但多次调整定位耗费大量时间且塔柱作业空间有限，传统做法是先把主筋安装到位，再放样索道管，作业空间大大减小，造成操作困难。根据实测，第一对4根索道管，平均每根索道管的定位时间超过6 h。

2 索道管定位施工技术创新

2.1 技术思路

针对传统定位施工难点提出如下解决方案。

1）底口中心点确定。底口中心点确定困难的主要原因是索道管加工精度的问题，进场前找好两个中心点，然后通过在顶口和底口焊接钢筋、焊条等形式把两个点标记出来，以方便施工现场中心点的确认。

2）索道管定位调整。由于索道管是一个整体，因此在进行索道管上下中心点位调整时必然会出现上下一起动的情况；传统工艺索道管是被塔吊吊在空中的，每次调整都会发生较大幅度的摆动；因此通过临时固定的方法控制其摆动幅度将会大大减小定位调整的难度。施工时把P2点也放样出来并使用小块钢板或角钢把P2点的位置固定在劲性骨架上，这样索道管在定位时就有了一个临时固定的点，减小调整时索道管的摆动幅度。

3）索道管定位顺序。调整了施工工序，首先定位索道管，再安装主筋。

2.2 三点定位法的索道管定位

定位由目前的两点轴线定位法，调整为三点定位法，增加一个削口点放样。安装前在塔柱上放样索道管削口点并用角钢固定，索道管吊装到塔柱上后，先将索道管削口与放样的削口點点焊，再分别放样顶口和底口中心点，来校正索道管轴线。轴线放样完成再将索道管固定在劲性骨架上。完成索道管定位。见图2。

3 施工工艺

施工流程见图3。

3.1 准备阶段和粗定位

1）建立以桥轴线方向为坐标轴的平面桥梁独立坐标系和以某高程系为基准的高程值来表达工程结构物的位置。为了简化计算和方便实际操作，需要建立索道管空间图形的数学模型，使空间图形与数组对应起来。实际工程中，以主桥直线段桥轴线为X轴，在水平面内与X轴垂直的轴为Y轴，通过平面坐标系原点的铅垂线为Z轴。

2）索道管两端的特征点都是中心点。利用钢板尺和直尺就能准确找出特征点，在索道管上标记出来，特别注意的是要测量两个点之间的中心距离，保证两点距离与设计距离一致。因为索道管加工精度问题，这一步的校核必不可少。

3）在前后竖直的劲性骨架上搭焊两根角钢，把索道管削口的空间坐标精确放样出来并用角钢与劲性骨架焊接，从而搭设一个小平台，便于索道管削口与放样的削口点对正。

4）用塔吊将索道管吊装到塔柱上，再用手拉葫芦配合塔吊把索道管的竹削口与放样的削口点对正，用电焊加固。放样出的竹削口点就相当于索道管的着力点和旋转点，通过全站仪放样顶口和底口中心点来调整索道管轴线位置。

3.2 精调

1）将索道管底口中心点精调到位，暂用手拉葫芦进行固定；再对索道管顶口中心点的三维坐标进行放样将其精调到位。由于索道管是一个整体，调顶口时底口也在移动，所以需要多次精调顶口和底口，直到满足要求为止。一般两次就能到位。

2）精调完成后，用角钢将索道管固定到劲性骨架上，待钢筋安装完成，再将钢筋与索道管焊接，对索道管进行加固。见图4。

4 结论

1）通过进场前确定并固定出放样点，利用高精度全站仪采用三维坐标直接对固定在索道管上的轴线点进行放样调整定位，从而实现索道管高精度定位，大大提高了索道管的定位精度，保证斜拉桥施工的整体质量。

2）改测量法（测量距离）为放样法（放样特征点），大大减小了现场作业的技术难度，减少了因人为读数偏差和索道管加工精度造成数据测量不准而产生的错误。

3）通过三点定位法减少索道管在定位时的调整次数，在提高定位精度同时可以显著节省定位时间。根据实测，后续平均每根索道管的定位时间缩短到40 min左右。

4）削口底点的提前放样并固定为索道管定位及位置调整提供了一个活动平台，使索道管调整时摆动幅度减小，有效减少索道管定位调整次数。

参考文献：

[1]李晓华，刘为东，黄博，等.一种改进的斜拉桥索道管精密定位方法[J].测绘地理信息，2013，38（2）：63-65.

[2]王磊，刘成龙，杨雪峰，等.高速铁路自由设站3维整体平差计算及精度评定[J].测绘科学技术学报，2011，28（4）：258-261.

[3]唐佑辉，李更召，周帆，等.大型斜拉桥索道管初定位及精密定位测量方法研究[J].勘察科学技术，2017，（1）：24-27.

[4]邓泽宜，彭文武.大型斜拉桥高塔柱索道管精密定位测量方法分析[J].  华南港工，2007，（2）：70-73+82.