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赤石特大桥主塔施工测量方法探讨

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摘 要:结合赤石特大桥主塔的施工方法,通过测量的误差理论分析方法和特殊的测量定位手段,对劲性骨架、钢锚梁、塔柱模板的位置进行定位测量,调整各作业部位使其满足设计和相应的规范要求。从而保证了近300m高的主塔施工符合设计要求。

关键词:误差分析;主塔墩;钢锚梁;精密定位

1 主塔基本情况

赤石特大桥工程是夏蓉国家高速湖南省汝郴(湘赣界)至郴州段的控制性工程,为四塔双索面预应力混凝土斜拉桥,是目前同类型桥梁中排名第一、高墩、大跨径、多塔斜拉桥,桥梁全长1470米。

我公司施工5号、6号主塔,其基本组成如图1所示。

5号墩中心里程K87+770,塔底高程281.00米,塔顶高程535.63米,塔柱总高254.63米,塔顶设5米高装饰块。分为下塔柱(C横梁中部至塔座以上部分)、中塔柱(B、C横梁之间部分)、上塔柱(B横梁以上部分)、横梁(A、B、C、D)四个部分,下塔柱高81.73米,中塔柱高63.0米, 上塔柱高103.9米(上塔柱下半部分高51.4米,上半部分高52.5米)。

6号墩中心里程K88+150,塔底高程271.00米,塔顶高程545.13米,塔柱总高274.13米,塔顶设5米高装饰块。分为下塔柱(C横梁中部至塔座以上部分)、中塔柱(B、C横梁之间部分)、上塔柱(B横梁以上部分)、横梁(A、B、C、D)四个部分,下塔柱高101.23米,中塔柱高63.0米,上塔柱高103.9米(上塔柱下半部分高51.4米,上半部分高52.5米)。

2 塔柱施工测量的方法

主塔墩分为下塔柱、横梁、中塔拄和上塔柱四部分,塔柱施工测量的主要内容包括:柱体十字线放样、劲性骨架定位、索道管安装定位、模板调校和竣工测量。塔柱的平面位置测量方法:采用三维坐标测量法,对劲性骨架、索道管、塔柱模板、横梁摸板的位置进行定位测量,调整各作业部位使其满足设计和相应的规范要求。

塔柱平面定位点的选择,如图2所示,其中,(a)为下塔柱放样点位示意图,(b)为中塔柱放样点位示意图,(c)为上塔柱放样点位示意图。施工定位时,根据5、6号墩索塔的各个参数,,计算塔柱任意高程H处的截面参数,并将其转换为各特征点的坐标。

2.1 下塔柱施工测量

施工测量前,根据下塔柱的劲性骨架设计图推算出任意高程H处各特征点的坐标,劲性骨架放样点位示的位置如图3所示。

下塔柱施工过程中,用三维坐标法实时测量并调整劲性骨架的位置,直到满足要求,当模板施工完后,再用三维坐标法实时测量并调整模板的位置,直到满足规范要求。

为了方便操作,在5、6号墩布设了2个临时加密控制点,塔柱施工时后视临时加密点进行高程改正,用三角高程内差法和极坐标法对塔柱进行三维测量定位和竣工测量。

2.2 中主塔墩横梁施工测量

中主塔墩施工测量的程序如下:

① 进行横梁支架定位测量,根据横梁支架设计图,放出各支架特征点。在支架施工过程中,实时测量支架的空间三维坐标,并与设计的进行比较,进行调整,保证支架按设计来施工。

② 在支架顶面实际放样出横梁的纵横轴线和特征点,并弹出横梁底面的高程线,调整横梁的底模板,并考虑预抬量。

③ 模板施工完成后,检查并调整横梁模板,直到满足相应的规范要求。

④ 横梁施工完成后,对横梁进行竣工测量。放样出横梁的纵横轴线,并在合理的位置设置一个控制点,要求该控制点必须与多个控制点通视。

使用高精度的测量仪器,采用多点后方交会的方法,进行加密点的三维坐标测量。在以后的加密控制网复测过程中,该点与原加密控制点形成新的加密控制网,进行同精度的测量,,保证控制点的精度。

⑤ 7#、8#墩横梁(B)施工完成后,联合其他施工单位在7#、8#墩横梁上布设加密控制点。并同时进行跨距,四主塔的高程系统和轴线联合测量,调整四主塔的跨距、高程、轴线,保证四主塔及箱梁施工线形和高精度合龙。

2.3 中塔柱施工测量

与下塔柱施工测量的方法相似,中塔柱施工测量的方法主要由三部分组成:

一是用三维坐标法实时测量并调整劲性骨架的位置。

二是当模板施工完后,用三维坐标法实时测量并调整模板的位置。

三是在控制点上后视横梁顶的加密控制点,用三角高程内差法和坐标法对塔柱进行三维测量定位和竣工测量。

2.4 上塔柱施工测量

上塔柱施工采用劲性骨架作为钢筋、模板、索道管等安装的依托架,其加工质量及安装精度直接影响模板、钢筋和索道管定位的精度。

劲性骨架的理论位置的计算同模板的计算。上塔柱垂直度的控制,不仅要求在每节塔柱的施工中,模板轴线、特征点和结构尺寸等定位要素按设计的要求进行严格的控制外,还要选择测量定位时的气象条件,以消弱气象变化对上塔柱的变形影响,将塔柱垂直度控制在允许的范围内。

2.5 钢锚梁定位

2.5.1 安装前的准备工作

钢锚梁及牛腿的三维图如图4所示。钢锚梁安装前应进行后场预拼,预拼台座的尺寸应根据钢锚梁的尺寸进行搭建,台座必须经抄平后才能进行预拼。钢锚梁预拼的程序如下:

① 将钢锚梁吊至台座上,进行牛腿板的纵横垂直度的检测、牛腿板的张口尺寸检测、牛腿顶面相对标高的调整。

② 按图纸设计位置精确测量定位,在塔柱上放样出需要安装的钢锚梁及牛腿的准确位置,并进行钢锚梁轴线和边线的放样。

③ 钢锚梁及钢牛腿吊装之前,采用鉴定钢尺、精密水准仪和全站仪对已经连接好的钢锚梁(包括索套管)及钢牛腿的几何尺寸、高程测量观测点、结构轴线测量控制点、标记等进行检查。如果检查有误或误差超过设计及规范要求,通知有关单位重新检核或整改。

④ 如图5所示,将钢锚梁运至主塔牛腿主要水平位置。监测点位为图示6个临时点,现场做点。

2.5.2 钢锚梁安装定位

主塔钢锚梁及索套管安装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分。

钢锚梁定位的方法以TC1201+全站仪三维坐标法为主,钢锚梁及钢牛腿底面高程、顶面高程、平整度测量采用水准仪测量的方法,用全站仪三角高程测量的方法校核。

安装钢锚梁定位的关键是控制中心轴线、高程及平整度,使主塔中心线与钢锚梁结构中心轴线重合。

钢牛腿作为钢锚梁的依托架,其定位精度直接影响钢锚梁的定位精度,尤其是钢牛腿顶面相对高差的控制精度,直接控制钢锚梁的平整度。

第一节钢锚梁及钢牛腿安装定位控制更是关键。安装的精度直接影响整个钢锚梁的几何线型,应确保钢锚梁表面倾斜度偏差

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