歐燕強(qiáng)
(南寧鐵路局南寧工務(wù)段,工程師,廣西 南寧 530001)
橋梁水下墩樁基及承臺(tái)施工工藝復(fù)雜,難度大,了解掌握河床底部地形情況是關(guān)鍵,只有采用高科技水下地形測(cè)繪技術(shù)準(zhǔn)確了解河床底部地形,才能準(zhǔn)確制定橋梁水下墩樁基及承臺(tái)施工的最佳方案,確保施工安全、高效、節(jié)能。
紅水河雙線特大橋位于湘桂線柳州至南寧段LN-2標(biāo)段第一項(xiàng)目部施工段,跨越來(lái)賓市紅水河,橋型布置為預(yù)應(yīng)力整孔箱梁(29 m×32 m)+連續(xù)梁(80 m+144 m+80 m)+預(yù)應(yīng)力整孔箱梁(30 m×32 m),橋長(zhǎng)2 250.728 m,是湘桂鐵路擴(kuò)改工程的關(guān)鍵性控制工程。紅水河雙線特大橋31#墩為連續(xù)梁主墩,位于紅水河航道中,承臺(tái)位置與河岸有27 m 的高差;與既有湘桂鐵路跨紅水河斜拉橋相鄰,承臺(tái)中心位置距既有鐵路橋平面距離僅為28 m。承臺(tái)位于紅水河河床上,河床為順、橫橋向雙向傾斜,坡度較大。河床沒(méi)有覆蓋層。31#墩基礎(chǔ)平面布置見(jiàn)圖1所示。
圖1 31#墩基礎(chǔ)平面圖
由于紅水河水流湍急、水深最深處達(dá)30 m 以上,傳統(tǒng)的測(cè)量方法無(wú)法滿足精度要求,為此項(xiàng)目部決定采用測(cè)深儀結(jié)合GPS RTK 進(jìn)行高精度的水深測(cè)量,首先利用GPS RTK 對(duì)承臺(tái)的中點(diǎn),角點(diǎn)進(jìn)行放樣,其中岸上部分用噴漆噴出承臺(tái)的輪廓線。對(duì)承臺(tái)周圍進(jìn)行分區(qū),分為11 條測(cè)量線,分別測(cè)量出11條測(cè)量線的基巖表面高程,其中岸上部分用水準(zhǔn)儀測(cè)量,水下部分用靈舟SDE-28 水深測(cè)深儀結(jié)合GPS 測(cè)量,并用CASS 軟件生成河床巖面高程斷面圖。31#墩基礎(chǔ)測(cè)量線平面布置如圖2所示。
圖2 31#墩基礎(chǔ)測(cè)量線平面圖
3.1 數(shù)字測(cè)深儀安裝 首先安裝、固定換能器,固定換能器位置最好選擇在船體的中部(見(jiàn)圖3 所示),這樣可以減少行駛時(shí)船首推出的浪涌的影響和干擾。使用船速快的測(cè)量船測(cè)量時(shí)測(cè)深桿必須增加前后拉繩進(jìn)行加固,因?yàn)榭紤]到水流帶來(lái)的拖力。海上測(cè)量時(shí)換能器吃水要放深一點(diǎn),船速越快換能器吃水就要相對(duì)放深,一般來(lái)說(shuō)海上作業(yè)時(shí)換能器吃水在1.2~1.4 m最好,內(nèi)河中也要保證大于0.5 m,在浪涌較大的海況下測(cè)量,換能器吃水必須加深,避免浪涌的影響造成假水深過(guò)多,安裝時(shí)測(cè)深桿一定要保持垂直,要加固和防止探頭松脫掉入水中或者電纜線的扯斷。
圖3 換能器安裝圖
固定換能器的方法很多,同時(shí)也因船而異,但必須以牢固、安全為前提。小船的固定方法是采用綁定測(cè)深桿加拉繩兜底加固,大船的固定方法是采用固定測(cè)深桿加前后拉繩和兜底拉繩固定,海測(cè)專用測(cè)量船則采用側(cè)掛方法,船舷旁裝有固定的掛架插口,使用專配或特制的掛架固定測(cè)深桿,安裝時(shí)只需將測(cè)深桿掛架垂直插入掛架插口固定并拉緊前后拉繩即可??傊?,各自可在使用中選擇既安全又快捷的安裝方法。連接好換能器后,接上電源(定位系統(tǒng)和外圍設(shè)備),可以使用12 V直流穩(wěn)壓電源,或直接接220 V市電,但是必須使用對(duì)應(yīng)的電源電纜,測(cè)深儀即安裝好。
圖4 測(cè)量參數(shù)菜單
3.2 測(cè)量參數(shù)設(shè)置 在測(cè)量參數(shù)菜單(見(jiàn)圖4)選擇“設(shè)置”->“測(cè)量參數(shù)”,進(jìn)入到測(cè)量參數(shù)設(shè)置界面,如圖5所示。
圖5 測(cè)量參數(shù)設(shè)置界界面
設(shè)置參數(shù)要點(diǎn):
1)吃水—指換能器吃水深度的量取要從水線至換能器的底部,量取的這個(gè)值就是吃水深度值,也就是要設(shè)定的換能器吃水值。
2)聲速—在不同的季節(jié)和不同的水域(包括不同的水溫)聲速都會(huì)有差別,淡水和海水的聲速也有差別,所以要求每次測(cè)量前都必須校對(duì)或檢查測(cè)深儀〔1〕。校對(duì)測(cè)深儀的方法很多,但常用的主要方法有2種:一是采用打測(cè)試板的方法來(lái)校對(duì),從不同的深度的校對(duì)中找出誤差值然后進(jìn)行聲速調(diào)整,把誤差消除到最小。二是采用聲速剖面儀對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)水域進(jìn)行聲速測(cè)定,聲速儀在測(cè)定水中聲速的同時(shí)也對(duì)水深進(jìn)行測(cè)定,并根據(jù)測(cè)定區(qū)域的水溫、水深計(jì)算出聲速值供現(xiàn)場(chǎng)采用,而所測(cè)的這個(gè)聲速值就是測(cè)深儀需要的聲速值,另外還有一種比較古老的方法就是打水砣比對(duì),現(xiàn)在已很少采用了,因?yàn)樗碌踪|(zhì)不同誤差也就不同,深度讀數(shù)誤差較大也很難掌握。
3)測(cè)量周期—指測(cè)深儀發(fā)射脈沖的周期,一般淺水水域的測(cè)量設(shè)定值在0.2~0.5 之間,深水可適當(dāng)加大。
4)初始水深—指標(biāo)尺的初始水深,設(shè)定值要根據(jù)當(dāng)?shù)厮顚?shí)際情況來(lái)設(shè)置,測(cè)深儀參數(shù)菜單見(jiàn)圖6 所示。如測(cè)量的水域的水深在20 m 以下,則可以設(shè)置成20 m。
圖6 測(cè)深儀參數(shù)菜單
通過(guò)測(cè)深儀測(cè)與GPS 連接測(cè)的水深及平面位置,再通過(guò)南方CASS 軟件生成等高線及橫縱斷面圖(如圖7所示)。由此得出的斷面圖地形三維坐標(biāo)準(zhǔn)確,水下地形清晰明了,可為制定最佳施工方案提供有力依據(jù)。
圖7 等高線及橫縱斷面圖
運(yùn)用GPS RTK 與測(cè)深儀結(jié)合測(cè)量水深是目前最先進(jìn)與準(zhǔn)確的測(cè)量方法,高精度的平面位置與測(cè)深結(jié)合提供個(gè)較為精確的水下地形三維坐標(biāo),技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、是水下地形測(cè)量的準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)便的方法。為31#主墩樁基及承臺(tái)施工提供了第一手準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
〔1〕梁開(kāi)龍.水下地形測(cè)量〔M〕.北京:測(cè)繪出版社,1995.
〔2〕全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范〔S〕.北京:測(cè)繪出版社1992.