馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋主塔測(cè)量施工技術(shù)
2017-06-19
1、工程概況
馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋位于蕪湖長(zhǎng)江大橋和南京長(zhǎng)江三橋之間，距離上游蕪湖長(zhǎng)江大橋約27公里，距離下游南京三橋約46公里，連接馬鞍山和巢湖兩市，路線全長(zhǎng)36公里，跨江主體部分約11公里。左汊主橋?yàn)?x1080m三塔兩跨懸索橋。主橋凈寬33m，設(shè)計(jì)車(chē)速100km/h。中塔索塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為門(mén)式結(jié)構(gòu)，主要由下、上塔柱、塔頂裝飾段及上、下橫梁組成，其中下塔柱為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，上塔柱、塔頂裝飾段及上、下橫梁為鋼結(jié)構(gòu)。塔高（從塔座頂面算起）為175.8m，橋面以上塔高約為127.5m，下塔柱高37.5m（塔座頂至橋面至鋼-砼疊合面），橫橋向?qū)挾?.2m-12m，順橋向?qū)挾?7m-25m。上塔柱高127.8m，（從鋼-砼疊合面算至鞍座底），橫橋向?qū)挾?.0m，順橋向?qū)挾?.9m-11.0m。上塔柱頂高程為+175.3m，上橫梁頂高程為+172.3m，下橫梁頂與橋面齊平高程為+58.237m。塔頂裝飾段高10.5m。塔柱間中心距：在塔頂處35m，承臺(tái)頂處43.5m，斜率1：39.6。
2、施工測(cè)量作業(yè)的范圍及主要依據(jù)
?。ㄒ唬y(cè)量作業(yè)的范圍
本測(cè)量作業(yè)段的范圍為：馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋左汊主橋土建工程施工MQ-01合同段，里程范圍為江心洲K8+000左汊主橋中塔。主要工作內(nèi)容包括承臺(tái)施工測(cè)量、索塔塔柱的施工放樣、關(guān)鍵構(gòu)件的安裝定位等。主要包括模板、鋼筋、勁性骨架的安裝定位，索塔高程、邊界點(diǎn)的放樣以及上、下橫梁的安裝等。
?。ǘy(cè)量作業(yè)的依據(jù)
?、?馬鞍山長(zhǎng)江公路引橋土建工程施工招標(biāo)文件、招標(biāo)圖紙、清單及招標(biāo)文件補(bǔ)遺文件等國(guó)家及相關(guān)部委頒發(fā)的法律、法規(guī)和現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范。
②.《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）；
?、?《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB12897-2006）；
?、?《國(guó)家三角高程測(cè)量規(guī)范》（GB/T17942-2000）；
?、?《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）；
3、承臺(tái)施工區(qū)域加密點(diǎn)高程測(cè)量
加密點(diǎn)高程測(cè)量采用全站儀三角高程測(cè)量方法。線路布置采用閉合環(huán)形式進(jìn)行，以DQ5為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)圍堰上游點(diǎn)，到對(duì)岸DQ9，然后以DQ9為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)下游點(diǎn)，閉合到DQ5，技術(shù)參數(shù)參照二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求進(jìn)行，數(shù)據(jù)采集選用兩臺(tái)TCA2003全站儀，對(duì)向觀測(cè)。
4、塔身基座施工測(cè)量
圍堰抽水完成后，測(cè)量封底混凝土頂面高程，把加密點(diǎn)的高程和坐標(biāo)投影到封底混凝土上面。在監(jiān)理、監(jiān)控中心認(rèn)可后，放樣承臺(tái)頂面的設(shè)計(jì)軸線和高程。在承臺(tái)施工完成后，圍堰上加密點(diǎn)的坐標(biāo)、高程可能會(huì)發(fā)生變化，塔身施工前必須進(jìn)行復(fù)測(cè)，為了以后施工方便，將加密點(diǎn)布設(shè)在承臺(tái)邊防撞墻上。
采用加密點(diǎn)精確放樣承臺(tái)面塔身基座設(shè)計(jì)邊框線，在基座竣工測(cè)量時(shí)，放樣塔身設(shè)計(jì)邊框線，用于后期塔身施工。
5、混凝土塔身施工測(cè)量
混凝土塔身主要采用全站儀坐標(biāo)測(cè)量進(jìn)行模板檢查和竣工測(cè)量，當(dāng)混凝土塔身高度超過(guò)20m時(shí)，由于仰角較大借用全站儀彎管目鏡進(jìn)行瞄準(zhǔn)測(cè)量。當(dāng)塔高低于20m時(shí)，高程采用全站儀三角高程法傳遞；當(dāng)塔高超過(guò)20m時(shí)，采用鑒定鋼卷尺（50m）懸高法進(jìn)行傳遞。
6、混凝土、鋼構(gòu)塔身結(jié)合部施工測(cè)量
鋼構(gòu)塔柱第一節(jié)T1與混凝土最后一節(jié)一起施工，當(dāng)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)T1塊進(jìn)行張拉，所以T1塊的定位精度直接影響鋼塔的位置和高程。
混凝土塔身最后一節(jié)施工前（圖中所示位置），應(yīng)在上、下游塔柱頂面埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩采用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行加密點(diǎn)測(cè)量。采用三角高程跨江水準(zhǔn)測(cè)量法將高程點(diǎn)傳遞到頂面。采用加密點(diǎn)精確放樣T1塊底面設(shè)計(jì)邊框線和外移邊框線在混凝土面上的投影。初調(diào)時(shí)，在T1塊底面結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)吊垂線進(jìn)行調(diào)整平面位置，精調(diào)時(shí)，采用一臺(tái)全站儀配彎管目鏡，一臺(tái)鉛垂儀分別安置在互相垂直的兩邊中點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)這兩個(gè)點(diǎn)滿足要求后，檢查其他兩個(gè)點(diǎn)的位置是否準(zhǔn)確。
高程調(diào)整，采用在T1四個(gè)角掛鋼卷尺，儀器安置在觀測(cè)墩上進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)四個(gè)角高程滿足設(shè)計(jì)要求后，在T1頂面架設(shè)儀器，精確調(diào)整四角相對(duì)高差，避免后續(xù)鋼塔安裝時(shí)因高差引起傾斜。（注意高程的預(yù)抬值）。
7、鋼塔安裝測(cè)量
鋼塔是工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，進(jìn)場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)斷面尺寸檢查合格，即可施工。鋼塔安裝主要是檢測(cè)各節(jié)鋼塔安裝后平面位置和高程是否滿足設(shè)計(jì)要求。
（一）測(cè)量方法
測(cè)量方法選擇外控法。因?yàn)樗硎穷A(yù)制的，實(shí)際測(cè)量時(shí)只需要確定正交的兩個(gè)面即可。橫橋向（看圖5）為3.223/127.65，塔身等截面，左右兩幅向承臺(tái)中心傾斜，前段施工可將投影基點(diǎn)設(shè)在混凝土塔身頂面，通過(guò)鉛垂儀將點(diǎn)投影在支架上，通過(guò)兩個(gè)點(diǎn)的連線量取橫橋向偏移量，由于支架最大伸長(zhǎng)量為3.223m，需要轉(zhuǎn)換兩次投影面，保證支架伸長(zhǎng)量1m左右。
縱橋向?yàn)?/127.65，塔身變截面，左右兩側(cè)向承臺(tái)中心傾斜，前段施工可將投影基點(diǎn)設(shè)在混凝土塔身頂面，當(dāng)橋面板施工完成后，將投影基點(diǎn)放樣在橋面板上，做出每節(jié)的內(nèi)側(cè)點(diǎn)在橋面板的投影，為方便操作并向橋梁中線內(nèi)50m，測(cè)量?jī)?nèi)側(cè)邊中點(diǎn)的里程方向偏差。
通過(guò)三個(gè)投影點(diǎn)測(cè)量塔身三邊中心點(diǎn)偏差確定塔柱的狀態(tài)。 （二）高程傳遞
高程傳遞主要采用全站儀天頂測(cè)距法，采用懸掛鋼尺法進(jìn)行復(fù)核。
?、?全站儀天頂測(cè)距法原理
用全站儀的測(cè)距功能進(jìn)行垂直向上測(cè)距，則其所測(cè)距離b與儀器高i之和即為所測(cè)高差，從而達(dá)到高程傳遞的目的。
②.全站儀天頂測(cè)距法作業(yè)過(guò)程
作業(yè)時(shí)，在作業(yè)面a 處的水準(zhǔn)尺下面貼一反射膜取代棱鏡，全站儀可以通過(guò)照準(zhǔn)反射膜測(cè)得距離b，從而獲得高差。由于此法望遠(yuǎn)鏡垂直向上，照準(zhǔn)無(wú)法按照常規(guī)的瞄準(zhǔn)方法，在作業(yè)時(shí)，測(cè)量反射膜粘貼處的坐標(biāo)，然后放樣全站儀設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，保證反射膜中心和全站儀中心在一條垂線上。也可在全站儀天頂角為0°時(shí)，打開(kāi)免棱鏡模式，通過(guò)光斑中心確定反射棱鏡中心。儀器高i采用水平視線法，即把儀器安置好后放平望遠(yuǎn)鏡直至垂直角讀數(shù)為90°00′00″，從已知點(diǎn)A（點(diǎn)A 與點(diǎn)B 相離較近）處所立的水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)c1，從而實(shí)現(xiàn)從已知點(diǎn)A 到待求點(diǎn)a 之間的高程傳遞，即 ，從而避免了直接量取儀器高而帶來(lái)的低精度。具體施測(cè)時(shí)，應(yīng)多測(cè)回、多時(shí)段測(cè)量，以保證a處高程測(cè)量的精度，每?jī)尚r(shí)觀測(cè)一次，共測(cè)六個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段測(cè)四個(gè)測(cè)回并取中數(shù)。
?、?全站儀天頂測(cè)距法精度分析
用這種方法觀測(cè)時(shí)，a、B 兩點(diǎn)在同一鉛垂線上，b 在測(cè)量時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了氣象改正，b 的精度取決于儀器的測(cè)距精度、垂直向上撥角精度和照準(zhǔn)反射膜精度。若采用TCR 1201，按照其標(biāo)稱(chēng)精度，對(duì)于200m 高差，算得測(cè)距誤差為 =±2mm ；每次垂直撥角可控制偏差在5″以內(nèi)，算得垂直撥角誤差引起的高差誤差為 =±2mm；顧及照準(zhǔn)誤差基本上反映在測(cè)角上，對(duì)測(cè)距基本無(wú)影響，則照準(zhǔn)芯片誤差可忽略不計(jì)。而儀器高i 的獲取采用了水平視線法，儀器高的量測(cè)誤差便轉(zhuǎn)化為放平視線的撥角誤差，由于A、B 相距很近，按照垂直撥角的算法，易得放平視線誤差 <±2mm。根據(jù)誤差傳播定律，可算得高差測(cè)量誤差為：
將上述誤差值代入算得 ±3.5mm，小于索塔施工所要求的±5mm的誤差范圍，能滿足索塔施工的精度要求。
8、結(jié)論
通過(guò)全站儀天頂測(cè)距法在馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋主塔工程施工測(cè)量中的實(shí)用，解決了因?yàn)榭刂凭W(wǎng)點(diǎn)離主塔施工區(qū)域太遠(yuǎn)，采用極坐標(biāo)測(cè)量時(shí)受江面折光、霧氣等影響，測(cè)量成果精度和作業(yè)效率低；坐標(biāo)測(cè)量值受控制點(diǎn)本身點(diǎn)位誤差影響大等；塔身高程傳遞采用懸掛鋼尺受外界環(huán)境影響大，采用三角高程測(cè)量距離遠(yuǎn)，同時(shí)無(wú)法進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，保證測(cè)量成果精度；以及塔身線型受外界環(huán)境影響大，監(jiān)測(cè)要求測(cè)量精度高，常規(guī)測(cè)量方法無(wú)法測(cè)量等難題。同時(shí)在如今在建類(lèi)似工程滬通長(zhǎng)江大橋、江順大橋、平潭海峽鐵路大橋、蒙西華中公安長(zhǎng)江鐵路大橋等主塔施工測(cè)量中借簽推廣使用。從而大大提高了同類(lèi)似工程施工測(cè)量的效率和精度，提高生產(chǎn)質(zhì)量，節(jié)約施工成本。
參考文獻(xiàn)：
1. 趙杰 紀(jì)勇 .天頂距與豎直角的比較及其在測(cè)量中的應(yīng)用. 《教學(xué)與研究》 1994年03期
2. 王培洲 .三角高程測(cè)量中天頂和斜距的計(jì)算. 《四川測(cè)繪》 2000年02期
