浅谈公安桥索道管安装定位施工测量

罗威

（中铁大桥局二公司，江苏南京210015）

摘要：索道管定位安装大地坐标转换为简单易懂的里程、偏距的桥轴线与桥中线的独立坐标，索道管定位平面和高程位置定位采用测回法，高程采用测距三角高程差分法结合悬挂钢尺或全站仪天顶测距法进行复核，空间弦线控制法调整索道管。

关键词：独立坐标、测回法、三角高程差分法、空间弦线法。

前言

公安长江大桥主桥采用（98+182+518+182+98）m双塔钢桁斜拉桥方案，全长1078m，位于1#-6#墩间，立面位于线路平坡上。主梁为钢桁架结构，主桁中心距14.0m，桁高13.0m。主塔为钢筋混凝土结构，塔顶高程+203.95m，塔底高程+21.45m，斜拉索为平行双索面，立面上每塔两侧共17对索，全桥136根斜拉索。

斜拉索是连接主塔和主梁并使之构成斜拉桥的重要组成部分，而索导管是将缆索两端分别锚固在主塔和主梁上的重要构件，用来保护和固定斜拉索的装置。鉴于斜拉索的空间体系，结合公安长江大桥大桥现场条件和施工工艺特点，为了方便、快捷、高效地完成测量任务，决定采用全站仪三维坐标进行主塔斜拉索索导管预埋定位。

1控制测量

1.1索导管定位测量内容

斜拉索索导管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索导管的位置及其角度均应准确控制，并符合图纸要求。在塔柱不受外力的情况下，定位索导管相对容易。

索导管的定位精度包括两个方面：一是锚固点空间位置的三维坐标应符合设计要求；二是索导管轴线与斜拉索轴线的相对允许偏差满足设计要求。根据两方面的要求和斜拉索的结构受力特性，索导管的定位应优先保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。索导管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索导管两端口中心的相对定位精度决定。由于索导管安装定位测量控制难度最大、精度要求高，索导管安装定位主要用全站仪三维坐标法定位。高程测量采用单向三角高程差分法（详见主塔施工测量方案），结合悬挂钢尺、全站仪天顶测距法进行复核，以确保索导管处出塔点和锚固点精确定位。索导管平面定位是以中心定位为主，以其他部位定位为辅，根据现场实际情况，采用钢丝绳、花篮螺丝、微调装置、辅助水平尺角钢焊接固定定位架的方式进行控制。微调装置见下图。

图1

2.2索导管的设计坐标计算

复核设计院提供主塔斜拉锁锚固系统提供的参数表，索导管实际锚固点坐标与索导管轴线出塔点坐标及各项参数值。

根据设计院提供的主塔斜拉索锚固系统提供的参数计算索导管两端中心点三维坐标。高程系统为1985年国家高程基准，建立的桥梁施工坐标系以以桥轴线为X轴，里程增加方向为X轴增加方向，数值与线路里程一致。垂直于桥轴线方向为Y轴，数值为距桥轴线距离，左线为负，右线为正。转换后，3#墩中心施工坐标为：X=28594.0m、Y=0m，4#墩中心施工坐标为：X=29112.0m、Y=0m。根据索导管与墩中心的相对关系，计算出索导管在桥梁施工坐标系中的各点三维坐标，经第二人计算复核无误后，打印成册，由测量负责人签字上报工程部，经工程部复核无误后，签字盖章下发现场测量人员，用于指导现场测量定位。

由于索导管的制造实际长度与设计值必然存在一定偏差，导致出塔端中点实际三维坐标与理论坐标也会不一致。现场实际测量时需实时计算出塔端中点的理论坐标。具体实施时，以锚固端中点设计三维坐标（高程考虑塔柱压缩值）为起算数据，以实测高程值为变量，索导管与桥轴线夹角和垂直角的设计值为条件，在具有编程功能的计算器内编写计算程序，经第二人复核确认该程序计算成果无误后，用于现场计算出塔端中点的实时理论坐标。

2.3索导管的定位方法

2.3.1索导管的复核验收

首先在索导管到场后对其结构尺寸进行检查，检查内容包括索导管长度、内外直径、十字轴线、锚板与管身垂直度，误差应小于2mm，并在索导管上标定轴线位置、锚固端和出塔口中心点（见图2），为定位测量做好准备工作。

图2索导管中点和轴线标示示意图

2.3.2地面安装初定位

索导管地面安装利用主塔劲性骨架作为安装骨架，在施工现场制作一安装平台，平台尺寸根据劲性骨架的最大宽度和长度确定。见图3。

图3地面安装索导管示意图

在平台上以劲性骨架中轴线建立相对坐标系，前后方向为骨架立面的高程轴，左右方向为为骨架在塔柱的上下游轴，上下为骨架在塔柱的里程方向。按照图纸索导管与劲性骨架的相对关系，在平台上放出索导管上下口中心点的投影位置。根据平台上的投影中心点及索导管上下口中心点与投影面的高度，确定索导管位置，安装采用吊机，手拉葫芦及人工进行调整，调整完成后将索导管用微调装置固定在劲性骨架上。安装完成后通过尺量以及仪器测量复核，确认骨架与索导管相对关系无误后，将其整体移出平台，准备进行主塔安装。场地平台上继续安装后续索导管。

2.3.3主塔安装定位

对索导管进行定位测量，测量时间应尽量选在塔柱“零状态”时间进行。所谓塔柱“零状态”是指塔柱受到日照温度变形、受风力荷载及混凝土收缩变形最小的状态。塔柱“零状态”可以通过测量预埋在上塔柱的监测棱镜变形值确定。在索导管安装测量前24h，定期对监测棱镜进行监测，测量应采用“四定”方法，即定人、定仪器、定方法、定控制点。通过各时段变形值的比较，变形值最小的时段即为塔柱的“零状态”。如果索导管的安装时间不在“零状态”时间，则要通过监测测量，确定影响塔柱的变形值，对转点的坐标数据进行修正。

2.3.4索导管具体作业方法

由于索导管定位精度要求高，平面和高程位置定位应采用测回法进行测量，取两测回的平均值作为最终测量值。

首先进行索导管管口中心的高程定位。用测距三角高程实时差分法结合悬挂钢尺或全站仪天顶测距法进行复核，从主塔高程控制点引测至塔柱已浇注砼面上建立临时高程基准点（见图4）。

图4

再使用水准仪按照每个索导管管口中心的标高在劲性骨架上标定出，然后在每个高程标志处水平焊接一根角铁（角铁伸出劲性骨架外的长度必须超出索导管管口至劲性骨架的距离）。根据岸上全站仪的读数在跟劲性骨架焊接的水平角铁上做出平行于墩中心线的管口中心位置x，并将放样每一点的横向y值记录下来，根据两点间的横向坐标差计算出索导管管口中心至角铁上标志点间的横桥向相对距离，将横向差值写在角铁上以备索导管调整时使用。然后用弦线将做在角铁上的标志点同水平的两点连接起来，从而建立与墩中心方向平行的空间控制线。空间弦线控制法调整索导管见图5。

图5

在索导管整个调整过程中，先进行y轴方向（即平行于桥轴线方向）的调整，根据写在角铁上的横向坐标差数值利用标志点对索导管进行横向位置控制。横桥向顶口与底口调整到位后，在索导管的顶口与底口两侧与劲性骨架上各焊接竖向角铁一根（因调整高程方向时，索导管必须上下来回移动，固角铁高度宜超过管口直径的1.5倍）。角铁边使用水平尺配合必须竖直，从而使索导管两头都夹在竖向角铁之间，让它只能作上下或前后移动。然后再进行高程与x方向的调整，两方向同步调整为最佳。

在调整这两方向的时候，由于索导管的两侧有竖向角铁将其夹住，固它的移动量微小，可以忽略不计。同时竖向角铁在索导管调整完后又起到加固索导管的作用。

索导管调整至设计位置后，用全站仪进行复核测量，测量检查索导管的空间位置及角度，确保索导管安装正确，精度达到要求。

2.3.5浇筑前索导管复核测量

模板安装到位后浇筑混凝土前，对索导管进行复核测量，测量时间尽量选在塔柱“零状态”时间，方法与安装时相同，唯一不同的是，由于模板的遮挡，索管出塔端的中心无法测量，通过测量固定索道管的角钢坐标来复核索导管的空间位置。位置偏差符合规范要求时方可浇注塔柱混凝土。

2.4索导管竣工测量

混凝土浇注完成并拆除模板后，进行索导管的竣工测量。其方法与索导管安装时相同。用塔柱转点测量索导管的锚固端和出口端的三维坐标，编制索导管竣工位置偏差资料，上报工程部。如偏差超出规范要求，分析偏差原因，改进后续索导管安装和固定方法，保证索导管竣工偏差符合规范要求。

2.5索导管测量流程

3仪器的维护保养及施工安全注意事项

3.1仪器的维护和保养

仪器的保管由专人负责，每天现场使用完毕应带回办公室，不得放在现场工具箱内。仪器箱内应保持干燥，要防潮防水并及时更换干燥剂。仪器必须放置专门架上或固定位置。仪器长期不用时，应以一月左右定期取出通风防霉并通电驱潮，以保持仪器良好的工作状态。

仪器放置要整齐，不得倒置。开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。

开箱后提取仪器前，要看准仪器在箱内放置的方式和位置，提取时不可握望远镜或细小部件，应握住仪器的基座部分，或双手握住望远镜支架的下部。仪器用毕，先盖上物镜罩，并擦去表面的灰尘。装箱时各部位要放置妥帖，合上箱盖时应无障碍。

3.2施工安全注意事项

严格遵守公司及项目部的各项安全规章制度，进入工地带好安全帽，水上作业穿好救生衣，高空作业戴好安全带。在有暴雨、台风、强涌潮时，禁止外出施工测量。

开始进行施工测量前，对使用的材料、工具、吊具、脚手板、梯子、安全带、安全网等应经有关人员验收合格后方能使用并应配足、配齐数量，机械应经过试运转并试吊认可后使用。

4结语

高塔大跨度斜拉桥施工由于是第一次接触，测量精度要求高，在施工过程中还存在许多不足之处，尤其是在钢桁梁架设过程中，如何保证实际桥梁中线与设计桥梁轴线相吻合，如果出现不吻合情况怎么调整，还需要进一步探讨与研究。

参考文献：

[1]TB10101-2009铁路工程测量规范[S]

[2]TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S]

[3]GB/T18314-2009全球定位系统（GPS）测量规范[S]