朱韶軍，劉艷青，歷 帥

(中交隧道局第二工程有限公司，陜西 西安 710100)

0 引 言

斜拉橋作為橋梁中大氣與美觀的代表，同時(shí)具有復(fù)雜程度和技術(shù)水準(zhǔn)高的特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)斜拉橋建設(shè)水平已處于世界領(lǐng)先地位，其中大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一[1]。國(guó)道108線禹門口黃河公路大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面鋼混結(jié)合梁斜拉橋，采用全鋼結(jié)構(gòu)的鋼錨梁作為斜拉索的錨固結(jié)構(gòu)。在大跨徑混凝土斜拉橋中，索塔上塔柱錨固區(qū)采用“鋼錨梁與鋼牛腿”的全鋼組合，已成為斜拉橋鋼索錨固發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)，由于鋼錨梁定位精度要求高、自重大、起吊不靈活、外界環(huán)境因素復(fù)雜等原因，導(dǎo)致鋼錨梁的安裝進(jìn)度緩慢、測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、安全風(fēng)險(xiǎn)高。

結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)系統(tǒng)分析鋼錨梁吊裝前的準(zhǔn)備、吊裝過(guò)程中的精確定位及規(guī)范操作事項(xiàng)，重點(diǎn)說(shuō)明吊裝過(guò)程中的測(cè)量控制事項(xiàng)，切實(shí)有效地提高鋼錨梁安裝的速度與精度，保證工作效率。

1 鋼錨梁安裝定位前的準(zhǔn)備

充分合理的準(zhǔn)備工作是鋼錨梁吊裝順利與否的前提，而且能夠很大程度地提高整個(gè)吊裝過(guò)程的安全性[2]。

1.1 鋼錨梁進(jìn)場(chǎng)后的驗(yàn)收

鋼錨梁進(jìn)場(chǎng)后要進(jìn)行檢查驗(yàn)收，內(nèi)容主要包括：鋼錨梁制造參數(shù)和工廠驗(yàn)收資料； 鋼錨梁外觀檢查，包括結(jié)構(gòu)尺寸、外觀平整度、油漆涂刷等的復(fù)查；鋼材探傷等裂縫檢查。

1.2 鋼錨梁的組拼與連續(xù)預(yù)拼

由于鋼錨梁屬于異地加工，組拼后無(wú)法正常運(yùn)輸，在運(yùn)輸期間容易發(fā)生變形[3]，所以通常將組件運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)后，進(jìn)行二次組拼。在運(yùn)輸過(guò)程中，與鋼牛腿形成整體的鋼壁板盡量做到平放，同時(shí)在車廂的底板和四周均堆碼一定厚度的草墊緩沖，使運(yùn)輸變形盡量降到最小。

單節(jié)鋼錨梁的預(yù)拼過(guò)程為：在場(chǎng)地上平放2個(gè)馬鐙，測(cè)量馬鐙頂高程，率先起吊鋼錨梁擱置在馬鐙上并作簡(jiǎn)易固定；然后分別起吊兩側(cè)壁板進(jìn)行組拼，單側(cè)壁板到位后，安裝牛腿與錨梁之間的連接螺栓完成初步組拼；最后對(duì)壁板尺寸和四角高程、錨點(diǎn)高程、索導(dǎo)管相對(duì)位置、壁板四角上下對(duì)角線長(zhǎng)度進(jìn)行復(fù)核，滿足要求后著手進(jìn)行連續(xù)預(yù)拼。

連續(xù)預(yù)拼在連續(xù)兩節(jié)之間進(jìn)行，此時(shí)鋼錨梁為單節(jié)整體起吊，對(duì)接完成后，除進(jìn)行常規(guī)的復(fù)核外，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)壁板的累積高度和四角高差，為后續(xù)錨高程和鋼錨梁傾斜趨勢(shì)的調(diào)整保留余地。

1.3 測(cè)量控制點(diǎn)與儀器的準(zhǔn)備

在測(cè)量過(guò)程中，由于安裝鋼錨梁的位置一般是上塔柱，上塔柱的高度通常超過(guò)100 m，在測(cè)量定位中由于地面控制點(diǎn)的局限性，往往導(dǎo)致在一個(gè)控制點(diǎn)上架設(shè)儀器只能觀測(cè)到鋼錨梁的單側(cè)面，無(wú)法保證一次觀測(cè)全部，給鋼錨梁定位帶來(lái)不便。所以在鋼錨梁架設(shè)前期應(yīng)該提前選擇加密合適的控制點(diǎn)，并且通過(guò)做控制網(wǎng)復(fù)測(cè)保證所選控制點(diǎn)的精度。

在高溫季節(jié)里，高溫和強(qiáng)光都是影響測(cè)量?jī)x器精度的重要因素，白天有效測(cè)量時(shí)間很短，大部分測(cè)量工作在夜間進(jìn)行，而且高塔柱測(cè)距較長(zhǎng)，對(duì)儀器的要求也很嚴(yán)格。鋼錨梁精確定位使用的全站儀必須滿足以下要求：角度測(cè)量精度不超過(guò)± 1″；距離測(cè)量精度不超過(guò)± 1mm +2ppm；帶有紅外線導(dǎo)向功能；帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)照準(zhǔn)和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄功能[4]，如Leica(徠卡)系列的TCA2003、TCA1201及天寶全站儀Trimble S6、S8等(圖1)；必須有至少2套與全站儀型號(hào)配套使用的測(cè)量棱鏡并且均在合格有效使用期限之內(nèi)。

圖1 全站儀

1.4 測(cè)量人員的配備

配備1名能熟練操作儀器、能做測(cè)量坐標(biāo)正反算、具有一定測(cè)量工作經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量員作為主測(cè)，2名具有一定測(cè)量工作經(jīng)驗(yàn)的司鏡員，還需1名機(jī)動(dòng)人員隨時(shí)檢查后視棱鏡的傾斜情況和其他事務(wù)。

1.5 其他準(zhǔn)備事項(xiàng)

對(duì)起吊設(shè)備進(jìn)行例行檢查調(diào)整，特別是制動(dòng)系統(tǒng)；對(duì)用于吊裝及定位調(diào)節(jié)的吊具、鎖具、葫蘆、千斤頂和高強(qiáng)螺栓及其施擰機(jī)具進(jìn)行檢查校正。鋼錨梁采用四點(diǎn)起吊，根據(jù)鋼錨梁的外形尺寸特點(diǎn)，在吊架耳板上開不同間距的吊孔[5]；檢查工作面配備的照明設(shè)備、電源線以及鋼錨梁牽引繩、手拉葫蘆是否到位；安裝并檢查工作平臺(tái)。了解天氣情況，以免因風(fēng)、雨、霧等惡劣天氣影響吊裝；吊裝工作應(yīng)選擇作業(yè)點(diǎn)風(fēng)速在10 m·s-1以下且無(wú)雨霧天氣、溫差變化較小的時(shí)間進(jìn)行。

2 鋼錨梁的安裝定位

鋼錨梁在吊裝的過(guò)程中分為首節(jié)吊裝和其他(標(biāo)準(zhǔn))節(jié)吊裝2個(gè)部分，其中首節(jié)安裝需要重點(diǎn)預(yù)控壁板的高程[6]、平面位置以及壁板之間的相對(duì)高差，需要預(yù)埋鋼支架作為鋼錨梁的擺放平臺(tái)；其他節(jié)鋼錨梁在安裝過(guò)程中采用連續(xù)疊加的方法[7]，即相鄰上下節(jié)鋼錨梁壁板之間直接對(duì)接。

2.1 首節(jié)鋼錨梁的吊裝

第一節(jié)鋼錨梁的安裝在第19節(jié)塔柱混凝土澆注完成、第20節(jié)塔柱混凝土勁性骨架接高到位后進(jìn)行。為了準(zhǔn)確調(diào)整鋼錨梁的平面位置和高程，第19節(jié)塔柱混凝土澆注時(shí)，在混凝土內(nèi)預(yù)埋4個(gè)40 cm×40 cm×20 cm鋼板，拼成5 m×3 m的矩形狀。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到40 MPa后，采用I25工字鋼焊接鋼支架，支架的平面位置由塔柱橫向和縱向軸線分出，支架的高程是在第一節(jié)鋼錨梁底部圖紙?jiān)O(shè)計(jì)高程的基礎(chǔ)上加上由MIDAS建模計(jì)算得出的首節(jié)鋼錨梁的最大變形量。

禹門口黃河大橋首節(jié)鋼錨梁自重達(dá)18 t，所以首節(jié)鋼錨梁精調(diào)的原則及思路是：在吊裝前由限位板控制鋼錨梁的橫橋向位置(即垂直于線路方向)，吊裝后通過(guò)測(cè)量精調(diào)過(guò)程控制鋼錨梁的縱向位置，最后復(fù)核鋼錨梁的各個(gè)角點(diǎn)及中心點(diǎn)。

在首節(jié)鋼錨梁吊裝前，用全站儀在支架上放樣，并用鋼板作為限位板焊接固定，同時(shí)測(cè)量復(fù)核鋼支架頂面高程(該高程的測(cè)量采用三角高程測(cè)量原理，且應(yīng)低于設(shè)計(jì)高程4 mm，以便于調(diào)整)。

在整座斜拉橋設(shè)計(jì)上，塔柱橫橋向軸線與整個(gè)線路方向正交，即左右幅塔柱關(guān)于線路中心對(duì)稱(圖2)。左幅塔柱縱向軸線的偏距(與線路中心線的距離)[8]由設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算得出是-14 m。按照架設(shè)要求，鋼錨梁順橋向中心線與塔柱順橋向中線應(yīng)重合，鋼錨梁底板寬度是 1.18 m，則靠近線路中心一側(cè)的底板偏距均為-8.1 m。所以，在鋼錨梁吊裝前，鋼支架上放樣的限位板位置均需滿足偏距-8.1 m，即保證整個(gè)鋼錨梁放置在鋼支架上時(shí)，其橫橋向位置由限位板來(lái)控制，順橋向位置暫不考慮，這樣便于鋼錨梁的精調(diào)，如圖3所示。

圖2 塔柱

圖3 限位板位置

為保證橫橋向位置，需要通過(guò)全站儀測(cè)量來(lái)控制鋼錨梁的順橋向位置：整個(gè)主塔橫向中心線的里程[9]均為K1+275；由設(shè)計(jì)圖紙可知鋼錨梁的橫橋向中心線與整個(gè)塔柱的橫向中心重合，鋼錨梁縱向2個(gè)壁板之間的凈距為6.8 m，所以大里程壁板內(nèi)壁里程為1 278.4 m，即K1+278.4，小里程壁板內(nèi)壁里程為1 271.6 m，即K1+271.6。

在首節(jié)鋼錨梁初次吊裝完畢后，開始進(jìn)行鋼錨梁位置精調(diào)。首先檢查后視棱鏡從而確定全站儀的精度穩(wěn)定情況，如果后視誤差較大，立即查明原因并重新設(shè)站，確保儀器設(shè)置準(zhǔn)確無(wú)誤[10]。初次測(cè)定鋼錨梁小里程方向壁板的中心位置點(diǎn)(該中心點(diǎn)在鋼錨梁加工過(guò)程中已精確標(biāo)記完成)的坐標(biāo)(X,Y)，然后借助編程計(jì)算器反算該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的里程偏距。例如：該點(diǎn)反算的里程和偏距是(K1+271.608，-14.001)，已知鋼錨梁小里程側(cè)壁板中心點(diǎn)的設(shè)計(jì)里程和偏距是(K1+271.6，-14)；則明顯看出實(shí)際鋼錨梁的小里程壁板中心點(diǎn)在里程上與設(shè)計(jì)相差8 mm,偏距上相差1 mm。接著觀測(cè)鋼錨梁大里程側(cè)壁板的中心點(diǎn)，例如：觀測(cè)的坐標(biāo)是(X1，Y1)，同樣反算成里程和偏距為(K1+278.407，-14.002)，且已知該點(diǎn)設(shè)計(jì)的里程和偏距是(K1+278.4，-14)，從而得到鋼錨梁大里程側(cè)壁板的中心點(diǎn)在里程上與設(shè)計(jì)相差7 mm，偏距上相差2 mm。

這節(jié)鋼錨梁在偏距方向(即上文橫橋向)相差較小，在合理范圍之內(nèi)，無(wú)需調(diào)整，而里程方向(即上文順橋向)與設(shè)計(jì)相差7～8 mm,不符合要求，需要再作調(diào)整。接下來(lái)由現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員指揮塔吊將鋼錨梁重新起吊，按測(cè)量結(jié)果作出調(diào)整，之后再次通過(guò)全站儀測(cè)量反算確定偏位情況；在2個(gè)中心點(diǎn)都調(diào)整無(wú)誤后，繼續(xù)測(cè)定鋼錨梁的4個(gè)角點(diǎn)，從而復(fù)核驗(yàn)算整個(gè)鋼錨梁的偏位情況，方法與中點(diǎn)測(cè)量原理一樣。

首節(jié)鋼錨梁定位無(wú)誤后，通過(guò)焊接使鋼錨梁與鋼支架固定在一起，避免其后期發(fā)生偏位。

2.2 其他節(jié)鋼錨梁的吊裝

安裝其他標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼錨梁時(shí)，由于鋼錨梁壁板厚度為30 mm，接觸面積小，施工過(guò)程中定位不易控制，因此采用增加接觸面積的辦法來(lái)達(dá)到增加穩(wěn)定性的目的。經(jīng)比選，在單節(jié)鋼錨梁的一側(cè)壁增設(shè)2個(gè)水平方向的對(duì)接牛腿，上下壁板對(duì)接牛腿之間采用螺栓連接。其他節(jié)鋼錨梁均采取單節(jié)吊裝，當(dāng)被起吊錨梁的壁板的底口高度和首節(jié)鋼錨梁壁板上口導(dǎo)向高度一致時(shí)，緩慢小心落放接高鋼錨梁，錨梁四周由人員值守，避免待安裝錨梁磕碰已安裝錨梁的壁板和對(duì)接牛腿。

當(dāng)接高錨梁與前一次安裝到位的鋼錨梁壁板對(duì)接牛腿高度和位置基本對(duì)正后，緩慢放松塔吊大鉤，直至待裝錨梁的重量全部由已裝錨梁的壁板承受。需要指出的是，由于其他節(jié)鋼錨梁安裝時(shí)在橫向沒(méi)有限位板，所以第二節(jié)與首節(jié)鋼錨梁對(duì)接安裝時(shí)，仍有可能出現(xiàn)偏位的情況，所以需要繼續(xù)通過(guò)全站儀測(cè)量反算來(lái)確定其偏位情況。

3 吊裝過(guò)程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)

在整個(gè)過(guò)程中，測(cè)量環(huán)節(jié)無(wú)疑是鋼錨梁吊裝精度的保障，合理的測(cè)量方法、合適的測(cè)量?jī)x器、正確的測(cè)量操作流程等是保證鋼錨梁精確定位的前提。

(1)鋼錨梁的吊裝過(guò)程對(duì)環(huán)境、天氣的要求很高，在吊裝前要關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，風(fēng)、雨、霧都是直接影響吊裝的因素，甚至可能造成安全隱患。在整個(gè)吊裝過(guò)程中，塔柱周圍其他的交叉作業(yè)必須先暫停，而且事先撤離到安全區(qū)域。

(2)在測(cè)量過(guò)程中，大風(fēng)天氣容易使測(cè)站點(diǎn)架設(shè)的儀器發(fā)生移動(dòng)，尤其是精密儀器更容易受到擾動(dòng)，前視棱鏡同樣存在這樣的問(wèn)題，所以最好選擇在4級(jí)以下風(fēng)力的天氣進(jìn)行吊裝和測(cè)量。

(3)霧天會(huì)使全站儀在觀測(cè)時(shí)發(fā)射的激光在空氣中發(fā)生折射，使測(cè)距較平時(shí)增加，造成測(cè)量誤差，因此霧天應(yīng)盡量避免吊裝。

(4)溫度變化較大時(shí)，全站儀補(bǔ)償器(液態(tài)裝置)因熱脹冷縮會(huì)受到極大的影響，從而造成測(cè)量誤差大(可以達(dá)到2～3 cm)，理想的測(cè)量溫度在20 ℃內(nèi)。因此，夏天高溫時(shí)白天有效測(cè)量時(shí)間很短，白天可以吊裝，但是精調(diào)必須到夜間溫度相對(duì)較低且變化較小時(shí)進(jìn)行。

(5)全站儀必須要有ATR自動(dòng)照準(zhǔn)功能，原因是在較遠(yuǎn)的測(cè)距下，人為照準(zhǔn)棱鏡很困難，尤其在配合使用小棱鏡的情況下就更加困難。但是，ATR對(duì)中受光源干擾較大，應(yīng)盡量減少光源對(duì)觀測(cè)質(zhì)量的影響，在無(wú)光源的漆黑環(huán)境，ATR自動(dòng)照準(zhǔn)精度最高。所以，全站儀盡量避免逆光測(cè)量和在強(qiáng)光下測(cè)量。

(6)全站儀盡量避免跨河測(cè)量，高溫會(huì)使河面氣化嚴(yán)重，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)鋼錨梁的整個(gè)吊裝過(guò)程作了系統(tǒng)論述，尤其在測(cè)量方面，從儀器的角度分析了測(cè)量過(guò)程中各種外界因素對(duì)測(cè)量精度的影響，以及在鋼錨梁精調(diào)過(guò)程中測(cè)量坐標(biāo)所反映出來(lái)的偏位情況。首節(jié)鋼錨梁吊裝前，提前在鋼支架上通過(guò)測(cè)量放樣固定限位板，可大大提高首節(jié)鋼錨梁的定位精度，從而簡(jiǎn)化首節(jié)鋼錨梁的精調(diào)過(guò)程；其他(標(biāo)準(zhǔn))節(jié)鋼錨梁吊裝時(shí)，使用對(duì)接牛腿能夠增加上下兩節(jié)鋼錨梁的對(duì)接面積，提高整體的穩(wěn)定性。

施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，不同溫度及氣壓對(duì)全站儀精度的影響以及大氣折光率對(duì)全站儀三角高程測(cè)量的影響仍未明確，需通過(guò)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾進(jìn)忠.斜拉橋錨固區(qū)應(yīng)力分析和配索優(yōu)化[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.

[2] 白光亮.大跨度斜拉橋索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)行為與模型試驗(yàn)研究[D].成都：西南交通大學(xué),2009.

[3] 王 超，徐金華.山區(qū)斜拉橋鋼錨梁整體吊裝及定位技術(shù)研究[J].低碳世界,2015(15):277-278.

[4] 陳俊宏.大跨度懸索橋施工控制計(jì)算分析[D].重慶：重慶交通大學(xué),2013.

[5] 孫克強(qiáng),王壽星,王 珂,等.九江長(zhǎng)江公路大橋主塔鋼錨梁施工技術(shù)[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2014(4):49-51,67.

[6] 苗 通.鋼錨梁鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)足尺模型試驗(yàn)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué),2009.

[7] 宋向榮.金塘大橋主通航孔橋索塔施工技術(shù)[J].水運(yùn)工程,2008(11):165-175.

[8] 曾一峰.大跨度混合式組合梁斜拉橋施工關(guān)鍵工序及控制技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué),2016.

[9] 周 陽(yáng).懸索橋錨固系統(tǒng)安裝定位施工技術(shù)研究[J].中國(guó)公路,2017(19):110-111.

[10] 李 巍,趙 亮,張占偉.常用全站儀放樣方法及精度分析[J].測(cè)繪通報(bào),2012(5)：29-32.