何旭輝

摘要：瀾滄江大橋地處云貴高原西緣，橫斷山脈南段的滇西縱谷地帶，其鋼管拱肋施工采用二次豎轉(zhuǎn)方案，技術(shù)新穎復(fù)雜，施工難度大，測(cè)量精度要求高。文章闡述了瀾滄江橋提籃鋼管拱安裝測(cè)量施工工藝及鋼管拱安裝測(cè)量過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：瀾滄江橋；提籃鋼管拱；安裝測(cè)量；二次豎轉(zhuǎn)施工；橋梁工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U448 文章編號(hào)：1009-2374（2015）10-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0910

瀾滄江橋鋼管拱肋施工采用二次豎轉(zhuǎn)方案（鋼管拱肋利用纜索吊機(jī)沿山體拼裝，完成后，先向上豎向轉(zhuǎn)體形成半跨拱肋，再向下豎向轉(zhuǎn)體合攏，向下轉(zhuǎn)體重達(dá)2500噸），技術(shù)新穎復(fù)雜，施工難度大，測(cè)量精度要求高，為保證高精度合攏及線形符合設(shè)計(jì)要求，鋼管拱的安裝測(cè)量尤顯重要。

1 工程概況

瀾滄江大橋地處云貴高原西緣，橫斷山脈南段的滇西縱谷地帶，山體高聳挺拔，地勢(shì)險(xiǎn)峻，河谷深切，水流湍急。橋址處地面標(biāo)高1175～2379m，相對(duì)高差約1204m，大理側(cè)橋臺(tái)位于瀾滄江左岸博南山坡，坡角約50°，瑞麗側(cè)橋臺(tái)位于瀾滄江右岸羅岷山陡崖之上，坡角約60°，該橋跨越瀾滄江，瀾滄江橋址附近呈“之”字型，橋址附近呈近東西向展布，河床相對(duì)

順直，與線位近正交，寬約82m，水深10余m （見(jiàn)圖1） 。

圖1 瀾滄江地勢(shì)圖

2 施工控制網(wǎng)

2.1 平面控制網(wǎng)

項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)時(shí)已對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè)及加密，測(cè)量精度滿足規(guī)范要求，鋼管拱安裝時(shí)又對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè)，以保證控制網(wǎng)的精度能滿足鋼管拱的正確合攏?？刂凭W(wǎng)的復(fù)測(cè)采用B級(jí)GPS測(cè)量技術(shù)要求精度進(jìn)行施測(cè)，根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T 18314-2001），通過(guò)采用隨機(jī)軟件HDS2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所測(cè)結(jié)果滿足B級(jí)網(wǎng)要求。

2.2 高程控制網(wǎng)

由于大橋現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)險(xiǎn)峻，水準(zhǔn)點(diǎn)間相對(duì)高差大，所以采用三角高程的水準(zhǔn)測(cè)量方法來(lái)保證高程精度。三角高程測(cè)量在兩兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間采用同時(shí)段對(duì)向觀測(cè)、雙組八測(cè)回的形式進(jìn)行觀測(cè)，將水準(zhǔn)點(diǎn)組成閉合環(huán)，觀測(cè)結(jié)束后進(jìn)行了閉合差及其他二等水準(zhǔn)精度指標(biāo)驗(yàn)算，滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范要求的環(huán)閉合差及附合路線閉合差≤4mm。

3 提籃拱安裝測(cè)量

3.1 瀾滄江大橋簡(jiǎn)介

圖2 瀾滄江橋式布置圖

瀾滄江大橋全橋長(zhǎng)528.1m，橋跨布置為32.75m+24.7m+24.7m+32.7m+4×32.7m+102m（拱上合并段）+4×32.7m+32.75m，主跨為342m上承式勁性骨架鋼筋混凝土拱橋。其中0～6號(hào)橋墩均為挖孔樁基礎(chǔ)，拱上立柱A、B、C、D（兩側(cè)對(duì)稱布置共8根）為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每個(gè)立柱由兩條斜腿及之間的撐桿組成空間結(jié)構(gòu)，斜腿的傾角度為6.8°，與拱肋內(nèi)傾角度保持一致，斜腿截面縱橋向按30∶1向下放坡；主跨為342m，矢高為82.416m，矢跨比為1/4.15，拱軸系數(shù)為m=3.4的懸鏈線拱，平面上為二次拋物線，每條拱肋為單個(gè)混凝土箱型截面，內(nèi)包勁性鋼骨架，組成提籃鋼箱拱形式（見(jiàn)圖2）。

3.2 豎轉(zhuǎn)施工

瀾滄江大橋受環(huán)境條件影響，并考慮到施工工期及施工安全風(fēng)險(xiǎn)，采用二次豎轉(zhuǎn)施工工藝。該方案在兩座山間順山體安裝施工支架，利用纜索吊機(jī)在支架上拼裝拱肋，設(shè)置牽引索，將上部分拱扳起，完成半跨拱肋連接，再向下豎轉(zhuǎn)，合攏。其豎向轉(zhuǎn)體下放重量達(dá)2500噸，鋼管拱肋二次豎轉(zhuǎn)方案變高空為支架上安裝，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工質(zhì)量。大理岸中間鉸以上部分拱肋向上轉(zhuǎn)體65°→安裝大理岸中間轉(zhuǎn)鉸處連接鋼管形成半跨拱肋，完成大理岸拱肋一次轉(zhuǎn)體→牽引索繼續(xù)工作開(kāi)始大理岸拱肋二次轉(zhuǎn)體，半跨拱肋整體向下轉(zhuǎn)體40°停止→保山岸中間鉸以上部分拱肋向上轉(zhuǎn)體58°→安裝保山岸中間轉(zhuǎn)鉸處連接鋼管形成半跨拱肋，完成保山岸拱肋一次轉(zhuǎn)體→牽引索繼續(xù)工作開(kāi)始保山岸拱肋二次轉(zhuǎn)體，半跨拱肋整體向下轉(zhuǎn)體65°停止→大理岸半跨拱肋繼續(xù)向下轉(zhuǎn)體25°→調(diào)整拱肋線型，安裝合攏段，完成拱肋豎轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖3）。

圖3 二次豎轉(zhuǎn)立面布置圖

3.3 拱鉸鉸座的安裝測(cè)量

拱鉸的鉸軸線安裝后必須同岸兩鉸軸線位于同一條直線上，且與橋軸線垂直，鉸座底板的同側(cè)相對(duì)高程不得大于1mm，兩岸的拱腳誤差不大于10mm；利用TCA1800全站儀位于橋軸線控制點(diǎn)上，采用坐標(biāo)法在拱座預(yù)埋鐵板上放樣出鉸座的縱橫十字線，四測(cè)回，并于鉸軸橫向（即轉(zhuǎn)軸中心線）沿長(zhǎng)線上放樣出兩個(gè)臨時(shí)點(diǎn)位，再將全站儀移至臨時(shí)點(diǎn)位上，貫穿轉(zhuǎn)軸中心線，保證轉(zhuǎn)軸中心線各點(diǎn)位在一條直線上，如有差值，則適當(dāng)調(diào)整個(gè)別點(diǎn)位，待鉸座軸線標(biāo)志點(diǎn)與放樣點(diǎn)位重合后進(jìn)行位置固定，再進(jìn)行高程測(cè)量，調(diào)整拱鉸的底座高度，直至同側(cè)兩鉸座的上、下邊高程符合設(shè)計(jì)要求后，再次檢查鉸座軸線標(biāo)志與放樣點(diǎn)位的重合情況，在平面、高程均滿足要求后進(jìn)行焊接固定。

3.4 拱肋骨架的安裝測(cè)量

拱肋鋼管安裝測(cè)量利用三維坐標(biāo)定位，通過(guò)軸線貫通保證橫向位置的精確，采用TCA1800精密全站儀置儀于控制點(diǎn)，利用全站儀的測(cè)距和測(cè)角系統(tǒng)，精確測(cè)量出主拱肋站點(diǎn)三維空間坐標(biāo)，與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較，得出差值，利用主拱肋吊裝系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。重復(fù)測(cè)量工作，直至差值滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。拱肋弦管在一節(jié)段4根鋼管間的平聯(lián)及腹桿均連接，精確定位并形成了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系以后再行焊接，以免焊件受熱變形，增大節(jié)段各部尺寸誤差，降低安裝精度。

3.5 中間鉸的定位測(cè)量

中間鉸位置見(jiàn)二次豎轉(zhuǎn)立面布置圖，鉸軸處于山體峭壁之上，無(wú)合適的近觀測(cè)點(diǎn)可設(shè)置，為保證精度擬采用縱坐標(biāo)結(jié)合橋軸線貫通，配合檢定鋼尺量距的方式進(jìn)行位置的確定，具體測(cè)量方法為：將TCA1800全站儀置于軸線控制點(diǎn)上，通過(guò)全站儀的坐標(biāo)功能放樣出對(duì)岸兩中間鉸軸線連線的點(diǎn)，位于拱肋連接系上，觀測(cè)四測(cè)回；再利用水平儀確定出中間鉸軸線連線的高程，在拱肋合適的位置上設(shè)置小鋼絲通過(guò)放樣出的軸線連線點(diǎn)位，設(shè)置收緊裝置并在兩端收緊，使軸線連線及高程與設(shè)計(jì)一致；最后通過(guò)橋軸線的貫通測(cè)量，在小鋼絲上標(biāo)定出橋軸線點(diǎn)標(biāo)志，利用檢定鋼尺量距確定中間鉸的平面位置。

3.6 豎轉(zhuǎn)合攏測(cè)量

拱肋勁性骨架沿山體拼裝完成后，安裝好豎轉(zhuǎn)牽引索、下放索、中間轉(zhuǎn)鉸處（3#墩和6#臺(tái)）的拉壓連接桿及豎轉(zhuǎn)千斤頂、泵站等豎轉(zhuǎn)設(shè)備，安裝好1#和2#墩之間的對(duì)拉系統(tǒng)并分級(jí)進(jìn)行張拉，依次啟動(dòng)兩岸牽引千斤頂，通過(guò)牽引索分別將兩岸中間轉(zhuǎn)鉸上部分拱肋勁性骨架扳起，完成中間轉(zhuǎn)鉸處鋼管連接后，完成一次豎向轉(zhuǎn)體施工。合攏前的測(cè)量，通過(guò)測(cè)量就位后的拱肋前端坐標(biāo)及每節(jié)段標(biāo)志點(diǎn)的坐標(biāo)與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比照，同時(shí)以軸線貫通的方式檢核拱肋前端的橫向位置，及時(shí)提供數(shù)據(jù)，供監(jiān)控單位計(jì)算，線型調(diào)整；合攏前進(jìn)行拱段變形觀測(cè)，作一次全天候的觀測(cè)量距并測(cè)量?jī)蓚?cè)拱肋高差值，計(jì)算出日照變形量，繪制日照、溫度變形曲線表。

4 安裝測(cè)量注意事項(xiàng)

4.1 拱肋坐標(biāo)計(jì)算

拱肋安裝時(shí)主要是坐標(biāo)定位，如坐標(biāo)不準(zhǔn)確，那就無(wú)法正確合攏了。因?yàn)憸娼髽蚴嵌呜Q轉(zhuǎn)，給坐標(biāo)計(jì)算帶來(lái)了一定的難度，既要考慮懸鏈線方程，又要考慮坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。為了保證坐標(biāo)的準(zhǔn)確性要做到多重校核，首先在EXCEL編程序來(lái)計(jì)算拱肋坐標(biāo)，計(jì)算完展點(diǎn)到CAD中，看展完圖形是否符合要求，然后在CAD中用三維坐標(biāo)立體的方式來(lái)畫(huà)拱肋安裝的二次豎轉(zhuǎn)施工圖，將計(jì)算的拱肋坐標(biāo)展到畫(huà)好的施工圖中，看點(diǎn)位是否全部吻合。

4.2 觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)

瀾滄江大橋是二次豎轉(zhuǎn)施工，當(dāng)豎向轉(zhuǎn)體下放重量達(dá)2500噸，整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力在豎轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行劇烈改變和調(diào)整，結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生沉降，向后有變位移影響，為了保證豎轉(zhuǎn)施工的科學(xué)性和安全性，布設(shè)一系列位移觀測(cè)點(diǎn)，以便對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行控制。

鋼管拱的拱座及中間鉸都應(yīng)設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，在豎轉(zhuǎn)施工開(kāi)始前，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)施測(cè)，獲得一個(gè)初始值，然后在豎轉(zhuǎn)施工過(guò)程中分別讀取各自狀態(tài)下的觀測(cè)值，求出變化量。主拱肋：在豎轉(zhuǎn)施工前，對(duì)主拱肋的1L/8、1L/4、3L/8、1L/2、5L/8、3L/4、7L/8處點(diǎn)作為豎轉(zhuǎn)觀測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)主拱肋在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中的線形、偏位等。以上觀測(cè)點(diǎn)為方便觀測(cè)可采用在觀測(cè)點(diǎn)位置貼設(shè)反射片，方便觀測(cè)。對(duì)合攏段截面上下游位置，須錨固點(diǎn)架設(shè)全棱鏡，便于全角度觀測(cè)。

4.3 測(cè)量時(shí)間

因鋼管拱受日照及豎拼自重等環(huán)境因素影響，其變形較大，拱的精測(cè)定位嚴(yán)格按照監(jiān)控要求在日照前進(jìn)行，測(cè)量時(shí)間最遲不超過(guò)上午10∶00；該橋位處風(fēng)速經(jīng)常較大，宜避開(kāi)大風(fēng)時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)。

5 安全防護(hù)

本橋主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)面距江面高差270多m，峽谷內(nèi)風(fēng)速大（最大10級(jí)），高空作業(yè)多，安全防護(hù)是重中之重。

6 測(cè)量精度分析

本橋采用TCA1800精密性全站儀，其標(biāo)稱精度為1mm+1ppm，根據(jù)國(guó)家授權(quán)單位鑒定后，其鑒定結(jié)果為md=±0.93mm，ma=±0.81″，可滿足鋼管拱安裝平面位置精度要求，此處重點(diǎn)說(shuō)高程精度分析。

由于地勢(shì)險(xiǎn)峻，不能采用水準(zhǔn)測(cè)量，高程測(cè)量采用單向三角高程觀測(cè)，測(cè)站A點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)B的高差公式為：

hab=D×tanα+ia-vb+f

式中：

D——測(cè)站點(diǎn)A到觀測(cè)點(diǎn)B的水平距離

α——測(cè)站點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)豎直角

ia——測(cè)站點(diǎn)A的儀器高

vb——觀測(cè)點(diǎn)B的目標(biāo)高

f——球氣差

對(duì)上式全微分并轉(zhuǎn)化中誤差關(guān)系式得：

式中：

md——距離測(cè)量中誤差

ma——豎直角測(cè)量中誤差

mia——儀器高測(cè)量中誤差

mib——目標(biāo)高測(cè)量中誤差

mf——球氣差改正中誤差

=206265

控制點(diǎn)至拱肋觀測(cè)點(diǎn)最遠(yuǎn)邊長(zhǎng)為300m，最大角度約為30°，采用標(biāo)稱精度為1mm+1ppm全站儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量。用鋼卷尺測(cè)量?jī)x器高和目標(biāo)高時(shí)取mia=mib=±1mm，mf=±3.0mm，把以上各值代入中誤碼差公式得mh=±1.8mm，該精度滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

瀾滄江橋鋼管拱二次豎轉(zhuǎn)施工，在中國(guó)尚屬首例，無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)可鑒，只有在施工過(guò)程中堅(jiān)持技術(shù)先進(jìn)性、科學(xué)合理性、經(jīng)濟(jì)適用性相結(jié)合及實(shí)事求是的原則，合理安排施工順序，突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，認(rèn)真施工，嚴(yán)謹(jǐn)測(cè)量，才能保證鋼管拱的順利合攏。

（責(zé)任編輯：陳 倩）