柏晶晶

中鐵大橋局集團第五工程有限公司 江西九江 332001

摘要：平潭海峽公鐵兩用大橋元洪航道斜拉橋主塔墩N04#墩樁基鋼護筒直徑達4.4m，護筒均長59m，均重200t。大管徑鋼護筒在惡劣海況下起吊定位和插打平面偏差以及垂直度測量精度控制技術(shù)的探究是橋梁樁基施工測量一個很好的研究課題。雙層導(dǎo)向框精限位施工工藝和雙斷面法護筒平面及垂直度精度控制的測量方法在實際施工過程中的運用，很好的克服了不利氣象條件對鋼護筒定位插打的影響、并解決了施工測量數(shù)據(jù)結(jié)果反饋延時的難題。

關(guān)鍵詞：鋼護筒；導(dǎo)向框；雙斷面法；編程運用

1，工程概況

N04#主塔墩基礎(chǔ)采用22根直徑4.0m鉆孔樁，C45水下混凝土，樁長為63m～72m。橫向樁距8.2m，縱向樁距8.2m。承臺為圓端啞鈴形的高樁承臺，C50混凝土，承臺頂高程為+5.0m，承臺底高程為-4.0m，厚9.0m，平面尺寸81.0×33.0m。該墩位位于元洪航道，常年來往運輸大型船舶數(shù)量多，與橋區(qū)施工船舶作業(yè)區(qū)域存在交叉；施工海域季風周期長，期間形成的大到巨浪嚴重制約施工計劃。

N04#墩樁基平面布置圖

2，測量施工工法介紹

根據(jù)鉆孔平臺和樁位的相對位置關(guān)系，同時考慮元洪航道船舶通航的安全性以及漲退潮實時潮位高低對起吊船舶拔桿吊裝安全角度的影響，保證整個護筒下放定位的快速、安全，整個吊裝下放定位的過程細分為4個步驟。運輸、起吊船舶和鉆孔平臺相對位置布設(shè)→鋼護筒起吊粗定位→平潮期鋼護筒精定位及下放精調(diào)→鋼護筒插打竣工。

（1）運輸、起吊船舶和鉆孔平臺相對位置布設(shè)

為了規(guī)避元洪航道來往船舶，考慮運輸和起吊鋼護筒的施工安全，對相關(guān)施工船舶與鉆孔平臺相對位置進行了嚴格的設(shè)計。主、副起吊船首先在護筒運輸船上起吊鋼護筒，絞錨到護筒豎轉(zhuǎn)區(qū)協(xié)同作業(yè)進行護筒豎轉(zhuǎn)。

（2）鋼護筒起吊粗定位

豎轉(zhuǎn)完成后副吊裝船摘除掉護筒底部鋼絲繩，通過鉆孔平臺上吊裝指揮人員的指揮，主吊裝船絞錨到護筒下放孔位相對海上區(qū)域，穩(wěn)錨后通過微調(diào)錨繩將鋼護筒粗定位到孔位導(dǎo)向框上方。

導(dǎo)向裝置示意圖

（3）平潮期鋼護筒精定位及下放精調(diào)

前期，在桁架平臺上布設(shè)上、下導(dǎo)向框。在導(dǎo)向框四角布設(shè)限位點，實測限位點坐標，計算出限位點到護筒壁的尺寸，并將尺寸標記到導(dǎo)向框上。平潮期利用導(dǎo)向框喇叭口引導(dǎo)裝置將護筒喂入到上層導(dǎo)向框，根據(jù)四角限位點的限位尺寸調(diào)節(jié)固定導(dǎo)向輪，繼續(xù)下放護筒到底口穿過下層導(dǎo)向框，護筒入水前方法同上，調(diào)節(jié)下層導(dǎo)向輪。護筒著床前，架設(shè)全站儀，用免棱鏡模式實測頂、底口兩個斷面各3個點。利用“雙斷面法”，計算出鋼護筒的平面偏差和垂直度，滿足限差要求繼續(xù)下放鋼護筒著床。超過限差，通過調(diào)節(jié)上層導(dǎo)向輪控制護筒平面偏差，下層導(dǎo)向輪聯(lián)動控制護筒垂直度，反復(fù)測量調(diào)整，直到滿足限差要求。

雙斷面法示意圖

（4）鋼護筒插打竣工

護筒插打過程中每跟進5m要進行中心偏差和垂直度變形監(jiān)測，防止應(yīng)力作用破壞限位裝置導(dǎo)致護筒中心位置和垂直度突變。護筒插打到設(shè)計高程，對護筒進行竣工測量，復(fù)測頂口中心偏差和垂直度。

22根鋼護筒吊裝定位插打都嚴格按照上述施工工法作業(yè)，并形成了統(tǒng)一格式的施工電子臺賬，記錄護筒竣工的平面偏差、垂直度和護筒頂口高程。為后續(xù)鉆孔樁施工和永久性圍堰底龍骨的制作、下放定位提供準確、詳實的數(shù)據(jù)支持。

3，CASIO fx-5800p 測量計算程序編寫、應(yīng)用實例介紹

（1）“限位尺寸”計算程序?qū)嵗f明

程序代碼如下：

" HD（m）-PTAU "

Deg：Fix 3：FreqOn：n→N

Lbl 0：" X（0）+Y（0）i="？A："R（0）= "？B

Lbl 1："P（C）= "？C

ListX[C]+ ListY[C]i→D

ABS（D-A）-B→E

"HD（m）= "：E

"OLD（0），NEW（1），END（2）= "？F

If F=0：Then Goto 1：IfEnd

If F=1：Then Goto 0：Else F=2：Goto E：IfEnd

Lbl E："HD（m）-PTAUEND"

將導(dǎo)向框4個限位點實測平面坐標輸入到計算器的統(tǒng)計頻率串列中存儲。數(shù)據(jù)存儲在統(tǒng)計頻率串列中，便于對原始測量數(shù)據(jù)的校核，規(guī)避因數(shù)據(jù)錄入的錯誤導(dǎo)致測量事故的產(chǎn)生。

表格 1限位尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)

點號 X Y 鋼護筒參數(shù)

成果圖

1 65636.49 -31.165 樁基中心設(shè)計坐標

2 65636.499 -34.802 X（0） Y（0）

3 65632.257 -35.404 65634.05 -33

4 65631.647 -31.125 鋼護筒半徑R（0） 2.2m

執(zhí)行“HD（m）-PTAU”程序，表1數(shù)據(jù)成果的屏幕提示與用戶操作過程如下：

屏幕提示 按鍵 說明

HD（m）-PTAU 顯示程序標題

X（0）+Y（0）i=？ 65634.05-33i EXE 輸入樁基中心設(shè)計坐標

R（0）=？ 2.45 EXE 輸入測量鋼護筒半徑

P（C）=？ 1 EXE 輸入測量點號

HD（m）=0.853 EXE 顯示限位尺寸

OLD（0），NEW（1），END（2）=？ 0 or 1 or2 EXE 輸入0，繼續(xù)計算導(dǎo)向框限位點計算；

輸入1，計算新的導(dǎo)向框限位點計算；

輸入2，結(jié)束計算并退出

（2）“雙斷面法”計算程序?qū)嵗f明

子程序"QYX AND CZD-1"代碼如下：

FreqOn：n→N

Lbl 0："P1="？A："P2="？B："P3="？C

（ListX[A]-ListX[B]）÷（ListY[B]-ListY[A]）→D

（ListX[A]-ListX[C]）÷（ListY[C]-ListY[A]）→E

（ListY[A]+ListY[B]）÷2-D×（ListX[A]+ListX[B]）÷2→F

（ListY[A]+ListY[C]）÷2-E×（ListX[A]+ListX[C]）÷2→G

主程序“QYX AND CZD-2”代碼如下：

"QYX AND CZD-2"

Lbl 1：Prog"QYX AND CZD-1"

（F-G）÷（E-D）→H

D×H+F →I

"P（UX1）= "：H

"P（UY1）= "：I

Lbl 2：Prog"QYX AND CZD-1"

（F-G）÷（E-D）→J

D×H+F →K

"P（DX2）= "：J

"P（DY2）= "：K

Lbl 3："X（0）="？L："Y（0）="？M：" H（U）="？P" H（D）="？R

（（H-L）-（J-L））÷（P-R）→N

（（I-M）-（K-M））÷（P-R）→O

"CZD（X）="：N

"CZD（Y）="：O

"GO（0），END（1）="？Q

If Q=0：Then Goto 1：Else Q=1：Goto E：IfEnd

Lbl E："QYX AND CZD-2END"

將實測鋼護筒頂、底兩個斷面6個點的平面坐標輸入到計算器的統(tǒng)計頻率串列中存儲。

表2 實測鋼護筒頂、底斷面坐標

點號 X Y H

UP 5 10.909 -4.09 27.521

6 9.071 -3.305

7 8.776 -0.905

DOWN 8 9.153 -3.433 14.337

9 10.629 -4.094

10 8.770 -0.909

執(zhí)行“QYX AND CZD-2”程序，表1數(shù)據(jù)成果的屏幕提示與用戶操作過程如下：

屏幕提示 按鍵 說明

QYX AND CZD-2 顯示程序標題

P1=？ 5 EXE 輸入點號5

P2=？ 6 EXE 輸入點號6

P3=？ 7 EXE 輸入點號7

P（UX1）=10.767 EXE 顯示頂口圓心X值

P（UY1）=-1.878 EXE 顯示頂口圓心Y值

P1=？ 8 EXE 輸入點號8

P2=？ 9 EXE 輸入點號9

P3=？ 10 EXE 輸入點號10

P（DX1）=10.724 EXE 顯示底口圓心X值

P（DY1）=-1.904 EXE 顯示頂口圓心Y值

X（0）= ？ 10.750 EXE 輸入樁基設(shè)計中心X值

Y（0）= ？ -1.900 EXE 輸入樁基設(shè)計中心Y值

H（U）= ？ 27.521 EXE 輸入鋼護筒頂口標高

H（D）= ？ 14.337 EXE 輸入鋼護筒底口標高

CZD（X）= 0.003 EXE 顯示X方向垂直度

CZD（Y）= 0.002 EXE 顯示Y方向垂直度

GO（0），END（1）=？ 0 or 1 EXE 輸入0，重新開始程序；

輸入1，結(jié)束程序并退出

N04#墩22根鋼護筒利用以上工法進行精定位的數(shù)據(jù)成果如下表所示：

表3 N04#墩鋼護筒插打竣工數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

依照鋼護筒定位插打施工技術(shù)規(guī)范，平面限差為±15cm，垂直度≤0.3%。上表顯示22根鋼護筒平面偏差和垂直數(shù)據(jù)成果全部滿足規(guī)范限差要求。

4，總結(jié)

實踐證明，上述施工工法很好的解決了大型鋼護筒海上精定位的難題，規(guī)避了大型鋼構(gòu)定位測量人員近身作業(yè)的危險，克服了大風天氣垂球量測垂直度不準確的困難。手持計算機程序?qū)崟r解算實測數(shù)據(jù)，成果快速、直觀的服務(wù)現(xiàn)場施工，對于大型鋼鋼護筒海上測量定位具有很好的參考價值。

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