空间测量及控制技术在工程中的应用

□文/王 冬 张 伟

□张 伟/天津第三市政公路工程有限公司。

空间测量及控制技术在工程中的应用

□文/王 冬 张 伟

文章以实际工程为例，介绍了空间测量工艺，解析了施工测量技术难点及解决办法，确保施工阶段各个工况下桥梁线型、应变满足设计要求。

空间测量；控制；主塔

1 工程概况

赤峰桥主塔采用独斜塔形式，塔垂直高度64.963 m（至承台顶面），塔身轴线与大地平面垂直交角为63°。塔身采用部分预应力钢筋混凝土结构，包括其上部拉索锚固段。主塔为变截面，与承台顶交面的截面尺寸为8.0m×6.0m(不含加厚楔形体)，塔顶水平面截面尺寸为4.0m×6.0m。塔顶部设置钢结构圆形构筑物。主梁采用钢箱梁，内部设置纵横隔板，其上为带U肋的正交异性桥面。考虑到桥面拉索设置在钢箱梁两侧，横向为主要传力方向，在每对拉索两侧横桥向约9.5m范围为钢箱梁加强段，此范围内钢箱梁顶、底板厚度为40 mm，横隔板厚度为40mm；在局部区域顶底板厚度达到60mm。另外，为平衡支座的拉力作用，在桥梁边墩及辅助墩处设有配重混凝土。

为控制好斜塔柱的稳定性、倾斜角度和整体平面平整度，必须对其进行空间测量。

2 测量技术措施的确定

2.1 配备高性能的测量仪器

为保证高精度的施工放样，特别配置2套高性能的全站仪。全站仪具有双轴补偿功能并能自动进行两差改正。全站仪进行三维坐标法测量，主要是将全站仪通过强制对中装置架设在固定的测站上，使仪器每次都同心同高，直接测出所测点的三维坐标。

为消除曲率和大气折光的影响，地球曲率半径R取6371km，每次测量时仪器输入实时折光系数，折光系数用实时差分法通过现场实测计算得出。为了达到精度要求，可采用几个测回放样。

2.2 建立高等级的测量控制网

为精确定位，建立主塔局部测量控制网，控制网为三等网，每个控制点即是平面控制点又是高程控制点，两点合一。各控制点按变形观测的要求埋设。控制点上都设置强制对中观测墩座。将全站仪通过强制对中装置架设在固定的观测座上，使仪器每次都保证同心、同高，减小测站误差，利用全站仪的三维坐标功能直接测出所测点的三维坐标。对建立的控制网定期进行复测。

3 空间施工定位测量

3.1 主塔施工测量

1）劲性骨架定位测量

主塔劲性骨架为主塔施工定位的基础，只有劲性骨架定位准确后，相应的钢筋、模板、预应力波纹管才能根据劲性骨架的位置来进行定位。

在主塔施工时，劲性骨架的第1节已经根据设计坐标在主塔承台内预埋，待承台混凝土浇筑完成且养护一定时间后，进行主塔第1节的施工。每次劲性骨架的安装高度平均比每次将要施工的塔柱高度高1～2 m，以利于下一节劲性骨架的安装；安装第2节劲性骨架时，先将劲性骨架的现状标高测定，然后利用CAD将劲性骨架将此标高的坐标（施工预抛后）求出，在劲性骨架节与节之间设置定位连接钢板，在定位钢板上放出所求坐标，将所要安装的劲性骨架安装定位。此方法有利于主塔定位，保证了主塔的施工准确性，从而解决了主塔空间定位难度大的问题。

2）模板测量复核

模板测量是主塔线形美观的根本，由于主塔的定位是由劲性骨架来完成的，为了保证主塔施工线形美观顺滑，采用模板测量来控制主塔的线形且可以复核劲性骨架在施工过程中由于钢筋的压力变形，从而导致的主塔线形不顺滑等问题。通过测量每一节主塔模板三维坐标，利用CAD与设计坐标相比较，然后按照设计坐标进行模板微调，使得主塔坐标的线形更加准确，线形更加美观顺滑。

3）预埋索道管定位测量

当主塔施工到锚固段时，预埋索道管的定位成为主塔施工的又一难点。由于预埋索道管每一节的质量较大（0.5～1.0t），定位高度较高（标高在 53～68m）且预埋索道管的定位准确才能保证斜拉索的安装顺利，所以预埋索道管的定位安装也是主塔施工的重点。主塔索道管安装施工采用空间坐标控制定位的方式进行。索道管安装之前，先于主塔劲性骨架上焊接索道管定位托架，利用空间坐标放设托架位置，利用角钢制作托架结构，于索道管与托架连接位置设置开口钢板，利用钢板开口夹角对索道管倾斜角度、安装方向进行限位，通过复测开口点空间坐标对索道管进行精确定位。定位完成后利用角钢对索道管进行加固处理。

3.2 钢箱梁安装定位测量

赤峰桥钢箱梁桥面为弯曲型钢箱梁，其线形包括直线、圆曲线、缓和曲线，从而导致钢箱梁的安装测量定位为赤峰桥钢箱梁的又一大难点。为了保证赤峰桥的钢箱梁安装准确，提前在每片钢箱梁上布置测量定位点，利用CAD算出测量定位点的空间坐标。先进行支座处钢箱梁吊装，再逐片安装其他的钢箱梁，这样就达到了粗定位。然后用全站仪测量微调，进行精定位，待定位完成后，采用两点交汇法进行复核测量。

4 施工控制观测

4.1 主塔承台沉降观测

主塔在施工的过程中，随着主塔的高度升高，其自重也在加大，主塔承台的沉降观测成为施工控制的重点，在主塔承台混凝土浇筑之前，预先在承台顶预埋6根铜棒，间距20m。待承台混凝土浇筑完成并养护一段时间后，进行初始值测量，往后随着主塔高度的增加进行承台沉降观测。

4.2 施工临时荷载下观测

在钢箱梁安装的过程中，由于塔柱的施工平台大部分需要搭设在钢箱梁上，所以导致钢箱梁的施工临时荷载较大（2000～3000kN），为了使施工过程中钢箱梁的变形在设计容许范围内，所以需要在施工过程中进行钢箱梁的沉降观测。当钢箱梁安装完毕后，在钢箱梁（施工平台的位置）处布置30个沉降观测点，随着施工荷载的增加（塔柱平台的升高），进行钢箱梁的沉降观测。

4.3 体系转换时主塔及主梁应变观测

当工程进行到体系转换阶段时，为保证主塔及主梁在体系转换过程中的应力、应变在设计范围内，主塔及主梁的变形观测也是体系转换的重要步骤。在主塔及主梁施工完毕后，预先在主塔和主梁上设置观测点，随着每对斜拉索的张拉，进行主塔和主梁的观测，从而达到控制主塔和主梁应力、应变的目的。

5 施工效果

通过对海河上的赤峰桥斜塔施工过程中的空间精密测量，确保了整个工程质量和外形设计均达到设计和规范要求。在空间精度测量工作中获得了宝贵经验的同时也标志着我市在施工大型桥梁斜塔空间测量上了一个新台阶。

U446.2

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1008-3197（2011）03-30-01

2011-05-03

王 冬/男，1958年出生，高级工程师，天津市滨海市政建设发展有限公司，从事工程技术管理工作。

□张 伟/天津第三市政公路工程有限公司。