黃 維

(中鐵武漢大橋工程咨詢監(jiān)理有限公司，湖北武漢 430050)

0 引言

金塘大橋連接金塘島與寧波市，是舟山大陸連島工程的第五座跨海特大橋，起于金塘島上雄鵝嘴，接在建西堠門大橋，經(jīng)化成寺水庫、茅嶺、瀝港水道和灰鱉洋海域，止于寧波鎮(zhèn)海老海塘，接寧波連接線，全長(zhǎng)26.54 km。其中:金塘側(cè)接線長(zhǎng)5.511 km，金塘側(cè)引橋長(zhǎng)1.007 km。跨海大橋長(zhǎng)18.27 km，鎮(zhèn)海側(cè)引橋長(zhǎng)1.752 km。

其主通航孔主墩承臺(tái)采用實(shí)體鋼筋混凝土圓端形構(gòu)造，采用鋼套箱施工工藝，且鋼套箱設(shè)計(jì)為永久性結(jié)構(gòu)兼做承臺(tái)的防撞設(shè)施，其尺寸為:外長(zhǎng)60.88m，外寬38.12 m，鋼套箱為雙層結(jié)構(gòu)，壁厚2.0 m，總高度9.858 m，總重1 623 t。鋼套箱的浮平臺(tái)拼裝是本工程的一大特色，鋼套箱浮平臺(tái)底板拼裝是測(cè)量控制的要點(diǎn)，其相對(duì)平整度是影響整個(gè)鋼套箱尺寸是否滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。采用的測(cè)量?jī)x器有:全站儀一臺(tái)，經(jīng)緯儀一臺(tái)，水準(zhǔn)儀一臺(tái)，50 m鋼尺一個(gè)(經(jīng)鑒定合格，測(cè)量時(shí)需加入尺長(zhǎng)改正數(shù))，5 m卷尺2個(gè)，3 m或5 m水準(zhǔn)塔尺2把。

根據(jù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)情況，鋼套箱加工決定采用工廠內(nèi)分片制作、水上浮平臺(tái)上總拼、大型起重船整體安裝的工藝。即在陸上合適場(chǎng)地設(shè)置加工車間，在臨近金塘大橋的合適水域設(shè)置浮平臺(tái)，防撞鋼套箱陸上分塊制作后，運(yùn)至浮平臺(tái)上拼裝成整體，利用大型起重船套放下水，浮運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，再利用大型起重船整體吊裝。

鋼套箱制作拼裝測(cè)量控制分為以下兩部分。

1 陸上分塊制作

底板分塊制作在加工現(xiàn)場(chǎng)組拼臺(tái)架上進(jìn)行，臺(tái)架應(yīng)堅(jiān)固，在施工中不得有較大的沉降，同時(shí)臺(tái)架必須有足夠的剛度，避免在使用過程中變形。先對(duì)加工場(chǎng)地進(jìn)行處理，使地基承載力和平整度滿足使用要求。然后在完成的加工場(chǎng)地上，根據(jù)底板大小，制作底板臺(tái)座。臺(tái)架制作前，用水準(zhǔn)儀精確抄平臺(tái)座底標(biāo)高與頂標(biāo)高，臺(tái)座4角相對(duì)高差控制在2 mm以內(nèi)，平整度控制在2 mm以內(nèi)，以確保鋼套箱的制作精度。

側(cè)壁制作根據(jù)起重設(shè)備性能及運(yùn)輸要求，擬將側(cè)壁分為16個(gè)～20個(gè)節(jié)段，壁板分塊制作應(yīng)首先在制作平臺(tái)上將內(nèi)、外壁板，水平框架隔艙板制成平面分段，然后在組裝臺(tái)架上組裝。每個(gè)節(jié)段按照側(cè)壁分塊示意圖編號(hào)，并用油漆標(biāo)記。

2 浮平臺(tái)上鋼套箱拼裝

2.1 浮平臺(tái)準(zhǔn)備

選用2艘3 000 t甲板駁，編組駐位后，采用壓艙方法調(diào)整駁船干舷高度，使2艘駁船頂面平齊，并用型鋼將其連成整體。型鋼要有足夠的強(qiáng)度和剛度，確保鋼套箱拼裝過程中兩艘駁船同時(shí)受力。

2.2 底板拼裝

在浮平臺(tái)上設(shè)置底板拼裝臺(tái)座，可用型鋼焊制，為保證鋼套箱的拼裝質(zhì)量，首先就要確保臺(tái)座頂面控制在同一平面上，而臺(tái)座頂面不一定平行于水平面(測(cè)量上稱為大地水準(zhǔn)面)。由于浮平臺(tái)受海水風(fēng)浪等影響，雖臺(tái)座平面可以始終保持在一個(gè)平面上，但該平面在空間的位置不一定是固定不變的。

常規(guī)的測(cè)量方法是借助測(cè)量?jī)x器上的水準(zhǔn)器(或水泡)，將儀器豎軸安置為垂直于大地水準(zhǔn)面。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡垂直于豎軸并保持垂直角不變，而繞儀器豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸始終平行于大地水準(zhǔn)面，由此來確定一個(gè)平面，而這個(gè)平面也只能與大地水準(zhǔn)面平行。

臺(tái)座頂面不平行于大地水準(zhǔn)面，更何況該平面在測(cè)量過程中相對(duì)于大地水準(zhǔn)面是動(dòng)的，所以用常規(guī)的測(cè)量方法來確定它是否是一個(gè)平面是很困難的。

本次檢查臺(tái)座頂面的思路建立在下面幾點(diǎn)基礎(chǔ)上:

1)幾何理論告訴我們，空間內(nèi)任何不在一直線上的三個(gè)點(diǎn)可以確定一個(gè)平面。我們?cè)谂_(tái)座頂面上選擇適當(dāng)?shù)娜齻€(gè)點(diǎn)作為依據(jù)，用它作為我們的臺(tái)座頂面平面，再檢查浮平臺(tái)底板拼裝臺(tái)座的其他點(diǎn)的頂面，是否在這三點(diǎn)所確定的平面上。

2)建筑上檢查平整度常采用靠尺。用靠尺靠在被檢查的面上，而靠尺所靠被檢查面一條線上的所有點(diǎn)與靠尺的距離就反映了該線的平整度，由于浮平臺(tái)很大，現(xiàn)實(shí)生活中很難有這樣長(zhǎng)的機(jī)械靠尺。測(cè)量?jī)x器望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸是一條直線，我們稱它為光學(xué)靠尺。在上述1)中確定臺(tái)座頂平面的三個(gè)點(diǎn)中任選兩個(gè)點(diǎn)，架設(shè)經(jīng)緯儀使儀器的望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸通過這兩個(gè)點(diǎn)上空，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的豎直角，使該兩點(diǎn)與望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸的距離相等，這樣測(cè)量?jī)x器望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸平行于這三點(diǎn)確定的平面，這時(shí)固定望遠(yuǎn)鏡豎直角。這樣再檢查校正該兩點(diǎn)連線上臺(tái)座頂面是否在1)中選定三點(diǎn)所確定的平面上。

3)在所選的三個(gè)點(diǎn)及其連線在一個(gè)平面的基礎(chǔ)上，再利用2)中所述原理和方法，檢查浮平臺(tái)底板拼裝臺(tái)座上任何一處的頂面，是否在這三點(diǎn)所確定的平面上。

4)此方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是望遠(yuǎn)鏡豎直方向等高儀器視線高，并鎖定水平方向，利用平行四邊形原理判斷兩條邊平行，否則所測(cè)數(shù)據(jù)失去意義。

具體方法如下(分別見圖1，圖2):

1)在浮平臺(tái)拼裝臺(tái)座頂面如圖 1選擇 A，B，C，D，E，F(xiàn)點(diǎn)，將A，B，C三點(diǎn)所在的平面作為臺(tái)座頂面的平面，利用上面所述原理來檢查其他的點(diǎn)和它在底板上的連線是否在該平面內(nèi)。

2)檢查時(shí)將經(jīng)緯儀架在A點(diǎn)，讀取儀器高在B點(diǎn)立尺讀數(shù)，使望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)塔尺上的儀器高處，再檢查校正AB連線上的點(diǎn)是否在A，B點(diǎn)所在的平面上。

圖1 鋼套箱底板示意圖

圖2 經(jīng)緯儀觀測(cè)示意圖

3)在A點(diǎn)置鏡檢查、校正AB線和AC線上的點(diǎn)是否在A，B，C三點(diǎn)所確定的平面上，在B點(diǎn)架儀器檢查和校正BC線上的點(diǎn)是否在A，B，C三點(diǎn)所確定的平面上。

4)再依據(jù)AB，BC，AC三邊上的兩個(gè)點(diǎn)來檢查和校正圖1中的點(diǎn)和線。

5)同樣的方法依次分別測(cè)量三角形BDC，DCA，CAB的三邊的視準(zhǔn)軸方向讀數(shù)，依此判斷該三個(gè)三角形是否在同一平面上。

6)因所測(cè)四個(gè)三角形，分別重疊測(cè)量了另一個(gè)三角形的一個(gè)邊，這樣，整個(gè)鋼套箱底板所要控制的六條邊各自分別測(cè)量了兩次，而且每條邊的測(cè)點(diǎn)數(shù)都是三點(diǎn)，這樣就可以保證測(cè)量中的偶然誤差。

拼裝臺(tái)座控制在同一平面后，進(jìn)行底板拼裝。拼裝臺(tái)座如果要求增加，可根據(jù)以上方法進(jìn)行布設(shè)。

2.3 側(cè)壁拼裝

側(cè)壁與底板為“底托幫”裝配形式，采用焊接連接。在拼裝完成的底板上勘畫壁板安裝輪廊線及裝配定位線，并用油漆標(biāo)記每個(gè)節(jié)段安裝線，注明節(jié)段號(hào)，拼裝時(shí)嚴(yán)格按安裝線進(jìn)行節(jié)段就位。在拼裝側(cè)壁的過程中為確保側(cè)壁與底板各方向的垂直，利用鋼卷尺采用勾股定理進(jìn)行側(cè)板的調(diào)整(見圖3)。

圖3 側(cè)板測(cè)量控制示意圖

1)側(cè)板立好后用鋼卷尺如圖3測(cè)得三條邊長(zhǎng)分別為a，b，c。2)利用勾股定理計(jì)算側(cè)壁與底板是否垂直。3)如果不垂直就調(diào)整側(cè)板，重復(fù)做以上工作，直至側(cè)板與底板垂直。4)側(cè)板調(diào)好后加焊臨時(shí)支撐，再套裝下一塊壁板，重復(fù)以上工作。

2.4 鋼套箱整體尺寸控制

采用拉鋼尺法，分別采用鑒定過的長(zhǎng)鋼尺(50 m鋼尺)多次測(cè)量，并加入尺長(zhǎng)改正進(jìn)行校正測(cè)量誤差。

2.5 鋼套箱底口開孔測(cè)量

根據(jù)鋼護(hù)筒施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坐標(biāo)，將其換算成以鋼套箱橫橋軸線為X方向，縱橋軸線為Y方向，以鋼套箱下游內(nèi)側(cè)中點(diǎn)E點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)(見圖1)。

測(cè)量時(shí)，置鏡E點(diǎn)，以EF軸為零方向，分別放樣底板的42個(gè)鋼護(hù)筒孔位，在鋼套箱底板劃上記號(hào)，依此作為鋼護(hù)筒底板開孔的施工依據(jù)。

2.6 鋼套箱拼裝完成后的全面質(zhì)量檢查

鋼套箱在加工現(xiàn)場(chǎng)整體拼裝完成后應(yīng)進(jìn)行全面檢查，檢查合格后方可浮運(yùn)到工地施工現(xiàn)場(chǎng)。全面質(zhì)量檢查主要對(duì)其測(cè)量控制軸線的理論位置線、結(jié)構(gòu)線、外觀幾何尺寸、表觀平整度等進(jìn)行檢查。出廠前還應(yīng)對(duì)其鋼護(hù)筒開孔位置做最后檢查，通過全站儀相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量，檢查其是否符合所提供的開孔數(shù)據(jù)要求，發(fā)現(xiàn)有開孔位置不對(duì)時(shí)，及時(shí)糾正，重新修孔，確保每個(gè)孔位符合施工現(xiàn)場(chǎng)鋼護(hù)筒實(shí)測(cè)偏差要求。

金塘大橋主通航孔主墩防撞鋼套箱的拼裝測(cè)量控制中，在浮平臺(tái)上拼裝底板是測(cè)量控制的難點(diǎn)，也是整個(gè)鋼套箱制作安裝控制的關(guān)鍵工序，經(jīng)過施工單位與監(jiān)理按照上述方法嚴(yán)格控制，鋼套箱拼裝完成后，底口平面誤差:長(zhǎng)度方向+28 mm，寬度方向+16 mm;頂口平面誤差:長(zhǎng)度方向+24 mm，寬度方向+11 mm;垂直度偏差:0.7%;底板鋼護(hù)筒開孔位置最大誤差:－65 mm;鋼套箱外表平整度:±5 mm。其結(jié)構(gòu)誤差均滿足設(shè)計(jì)要求，為鋼套箱順利安裝奠定了基礎(chǔ)。

［1］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］張坤宜.交通土木工程測(cè)量［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［3］金塘大橋測(cè)控實(shí)施規(guī)程［Z］.

［4］金塘大橋測(cè)鋼套箱施工組織設(shè)計(jì)［Z］.