特大跨徑懸索橋主纜錨固系統(tǒng)施工定位技術(shù)研究
2018-03-26
1 工程概況
馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋?yàn)椋?×1080m）三塔兩跨懸索橋，為世界上最大連續(xù)雙主跨超千米的懸索橋。錨碇作為懸索橋的主要受力結(jié)構(gòu)，承受主纜傳遞的豎向反力和水平分力。錨固系統(tǒng)由錨桿、后錨梁組成，采用鋼結(jié)構(gòu)制作而成。馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋左汊懸索橋的主纜拉力設(shè)計(jì)由鋼錨桿傳遞至錨塊后部鋼錨梁上，通過鋼錨梁傳遞至錨體。
施工控制涉及結(jié)構(gòu)應(yīng)變、尺寸偏角的測(cè)量、數(shù)據(jù)采集和計(jì)算分析。施工控制方案包括控制方法、應(yīng)用軟件、測(cè)量及放樣方法和技術(shù)要求。進(jìn)行施工控制模擬計(jì)算分析和對(duì)比，以確?？刂品椒ǖ恼_性；收集已完工程相關(guān)結(jié)構(gòu)特性信息；對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，核對(duì)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的差別等。
錨體混凝土澆注前，先安裝錨固系統(tǒng)定位支架，并利用定位支架，將后錨梁及錨桿安裝到位，精確定位后，澆注錨體混凝土。澆注過程中，需要對(duì)所有錨梁、錨桿變位進(jìn)行嚴(yán)密觀測(cè)，防止因施工過程中的影響造成錨桿跑偏、偏斜等情況發(fā)生。
2 施工控制網(wǎng)的精度控制
2.1 加密控制點(diǎn)布設(shè)
結(jié)構(gòu)定位要求嚴(yán)，布設(shè)不但要考慮結(jié)構(gòu)控制精度要求，還要兼顧施工作業(yè)順序的需求，滿足使用方便、通視效果好等優(yōu)點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)布設(shè)位置、精度及安全性將直接影響到結(jié)構(gòu)工程施工的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。
大橋首級(jí)控制網(wǎng)對(duì)于主纜錨固系統(tǒng)所在測(cè)區(qū)通視條件較差，無法滿足施工需要，必須在其基礎(chǔ)上加密錨固系統(tǒng)定位專用控制點(diǎn)。綜合考慮施工環(huán)境、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、質(zhì)量要求等，擬定控制網(wǎng)布設(shè)為：
?。?）在錨碇下游、岸側(cè)處設(shè)置控制點(diǎn)M3，可以與三個(gè)首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)通視。
（2）在錨碇蓋板頂面橋軸線上，做專用控制點(diǎn)M1、M2，兩個(gè)點(diǎn)對(duì)向設(shè)站，進(jìn)行錨固系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)部位測(cè)量定位。
2.2 精度控制要點(diǎn)
采用GPS靜態(tài)測(cè)量以及全站儀后方交會(huì)測(cè)量復(fù)核的測(cè)量方法。
?。?）GPS靜態(tài)測(cè)量
利用5臺(tái)接收機(jī)同一時(shí)間段安置在三個(gè)首級(jí)控制點(diǎn)和二個(gè)加密點(diǎn)M1、M2上，同步觀測(cè)確定多條基線向量，利用已知坐標(biāo)基線向量，推算加密控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。過程控制、精度要求及技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格按照《全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范》執(zhí)行。GPS網(wǎng)精度提高策略為引入高精度全站儀測(cè)邊，作為觀測(cè)值與GPS觀測(cè)值（基線向量）一同進(jìn)行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L(zhǎng)。為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，采用增設(shè)長(zhǎng)時(shí)間、多時(shí)段的基線向量的方法。內(nèi)業(yè)處理計(jì)算為利用TGO靜態(tài)后處理軟件。
（2） 全站儀后方交會(huì)測(cè)量
適用于加密控制點(diǎn)M3的平面坐標(biāo)測(cè)量，原由：與之通視的已知控制點(diǎn)多，觀測(cè)角度合適，具備后方交會(huì)精度保證條件。
采用全站儀邊角后方交會(huì)法測(cè)設(shè)。基于目前先進(jìn)的高精度全站儀自帶的交會(huì)功能，由已知點(diǎn)確定未知測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)，靈活地運(yùn)用于控制點(diǎn)加密，可以預(yù)設(shè)精度限制，方位（方向）和距離任意組合，顯示并存儲(chǔ)殘差及標(biāo)準(zhǔn)差。使用高精度全站儀、實(shí)施多測(cè)回、改變觀測(cè)已知點(diǎn)先后順序、不同儀器高架站、取均值為成果等提高測(cè)設(shè)精度。
?。?） 精密高程測(cè)量
利用高精度水準(zhǔn)測(cè)量的精密電子水準(zhǔn)儀，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)、讀數(shù)、記錄、計(jì)算、校核自動(dòng)化，提高測(cè)量作業(yè)效率和可靠性。按照國(guó)家二等水準(zhǔn)施測(cè)，采用閉合線路往返觀測(cè)。
將各次觀測(cè)記錄整理檢查無誤后，利用中鐵二院研制的觀測(cè)數(shù)據(jù)水準(zhǔn)平差計(jì)算軟件（帶加密狗）進(jìn)行平差計(jì)算。
3 測(cè)控參數(shù)分析
結(jié)構(gòu)計(jì)算包括主纜錨固系統(tǒng)定位支架的混凝土支承座、前后支架，錨固系統(tǒng)后錨梁MH1-5、
參數(shù)分析：
?。?）主要施工定位誤差源
包括構(gòu)件加工制作誤差、高強(qiáng)度螺栓連接誤差、拼裝焊接誤差、測(cè)量控制網(wǎng)精度、安裝精度、錨體澆筑前變形等。
（2）錨碇位移、沉降計(jì)算分析、預(yù)測(cè)
從錨碇沉井下沉到位至鞍部施工4個(gè)節(jié)段，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知平面未發(fā)生位移，平均沉降量6.32mm。根據(jù)前后序施工結(jié)構(gòu)荷載變化比例、計(jì)劃工期分析，參考國(guó)內(nèi)其他同類橋梁錨碇結(jié)構(gòu)不同時(shí)期沉降量，預(yù)測(cè)本錨碇結(jié)構(gòu)施工完成最終沉降小于5cm。
（3）錨固系統(tǒng)預(yù)抬值分析
按照預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)施前對(duì)測(cè)量水準(zhǔn)點(diǎn)預(yù)抬高5cm，以使懸索橋上部結(jié)構(gòu)安裝前錨固結(jié)構(gòu)位置誤差在5mm以內(nèi)。
4 錨固系統(tǒng)施工控制
為確保按照設(shè)計(jì)施工，保證線形的連續(xù)性，在施工的每項(xiàng)工藝流程中都要認(rèn)真控制結(jié)構(gòu)的空間位置。按照測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算、復(fù)核流程與施工放樣流程、測(cè)量自控體系進(jìn)行嚴(yán)格控制。
4.1 測(cè)量?jī)?nèi)容
結(jié)合施工順序，歸納主要測(cè)量工作有：
（1）主纜錨固系統(tǒng)定位支架的混凝土支承座、前后支架軸線、角點(diǎn)坐標(biāo)放樣。
（2）支架定位焊接后檢查軸線點(diǎn)、頂部角點(diǎn)。
?。?）在定位支架后支架上放樣錨固系統(tǒng)后錨梁Mh1-5軸線。
?。?）安裝后錨梁，檢查軸線位置，對(duì)偏差處進(jìn)行調(diào)整。
（5）固定后復(fù)測(cè)后錨梁Mh1-5上連接的錨桿Mg1、Mg3最前端中心坐標(biāo)。
?。?）在定位支架前支架上放樣后錨梁Mh1-5上連接的錨桿Mg2、Mg4軸線。
?。?）檢查安裝好的最外側(cè)錨桿中心坐標(biāo)，對(duì)偏差處進(jìn)行調(diào)整，尺量檢查其余內(nèi)部錨桿位置。
?。?）固定后復(fù)測(cè)錨桿前端部中心點(diǎn)坐標(biāo)，尺量檢查間距。
?。?）澆注錨體混凝土過程中監(jiān)測(cè)錨梁及錨桿偏位、變形，及時(shí)調(diào)整。
（10）澆注錨體混凝土后復(fù)測(cè)錨桿前端部等特征點(diǎn)坐標(biāo)。
4.2 方法及程序
錨固系統(tǒng)及定位支架施工過程中采用高精度全站儀TCA2003、在專用加密控制點(diǎn)上設(shè)站、按三維坐標(biāo)法進(jìn)行施工放樣，并用重復(fù)測(cè)量或閉合測(cè)量的方法進(jìn)行，做到處處有檢核。由于加密控制點(diǎn)位于錨碇蓋板頂面上，點(diǎn)位穩(wěn)定，坐標(biāo)成果可以很好滿足錨固系統(tǒng)定位需要。
4.3 注意事項(xiàng)及精度要求
因主纜錨固系統(tǒng)的精確定位直接影響主纜錨固長(zhǎng)度調(diào)整量，繼而影響錨跨張力、成橋線型，
所以質(zhì)量意識(shí)和具體實(shí)施過程對(duì)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全、施工過程中和竣工后結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況至關(guān)重要。錨體砼澆筑前對(duì)其模板、所有錨梁錨桿的位置、標(biāo)高、軸線、數(shù)量及牢固情況等進(jìn)行細(xì)致的檢查，如有位置不確定、標(biāo)高變動(dòng)等情況由測(cè)量工程師負(fù)責(zé)重新對(duì)其全面檢查，保證各項(xiàng)內(nèi)容均滿足要求。
精度要求滿足大橋建設(shè)錨固系統(tǒng)施工安裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目的規(guī)定偏差，平面與高程偏位±5mm、錨梁及錨桿角度偏差±0.05°。
5 結(jié)語
制定詳細(xì)的錨固系統(tǒng)定位方法，提前進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、加強(qiáng)局部受力、細(xì)化定位措施，分析影響因素并制定修正、調(diào)整措施，創(chuàng)新監(jiān)控方法，過程中規(guī)范作業(yè)流程，從而詳細(xì)指導(dǎo)主纜錨固系統(tǒng)施工定位過程。
參考文獻(xiàn)：
[1]中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.北京：人民交通出版社，2011.
[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.工程測(cè)量規(guī)范.北京：人民交通出版社，2007.
[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑變形測(cè)量規(guī)程.北京：人民交通出版社，2007.
