賈鴻正

(中鐵大橋局集團(tuán)第六工程有限公司測(cè)繪公司　武漢　430100)

摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁線形監(jiān)控測(cè)量技術(shù)

賈鴻正

(中鐵大橋局集團(tuán)第六工程有限公司測(cè)繪公司武漢430100)

摘要主梁線形控制是大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的重要部分，以摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)斜拉橋施工監(jiān)控中的關(guān)鍵測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了闡述。主要內(nèi)容包括：平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)的建立，合龍時(shí)段的選擇，主梁線形隨溫度、時(shí)間的變化曲線。介紹了在主梁施工過(guò)程中采取橋上、橋下2套高程系統(tǒng)分別對(duì)主梁標(biāo)高進(jìn)行控制，并最終滿足2主塔間高程的貫通條件，實(shí)現(xiàn)順利合龍。

關(guān)鍵詞斜拉橋線形控制網(wǎng)

1工程概述

摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋橋長(zhǎng)951.66 m，主橋?yàn)?83 m+376 m+183 m的3跨雙塔雙索面斜拉橋。 P1，P2號(hào)橋塔立面總高度分別為197.45 m和185.05 m，全橋結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。該橋是世界上第一座采用空間曲線形橋塔的斜拉橋，塔柱在順橋向及橫橋向均分離，最后在塔頂匯合，成

為一個(gè)鉆石形的組合結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)不僅有效地增加了橋塔的縱向及橫向剛度，而且建筑造型優(yōu)美。

主梁采用混凝土邊主梁和金屬橫梁的結(jié)合，見(jiàn)圖2，上鋪混凝土預(yù)制板，每8 m一個(gè)節(jié)段，這種主梁形式有效地減輕了橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重，充分發(fā)揮了混凝土、鋼2種材料的特性，經(jīng)濟(jì)合理。目前這種疊合梁形式在國(guó)外僅有3座，在同類(lèi)型橋梁中居世界第一。

圖1　摩洛布里格里格河谷斜拉橋立面布置圖(單位：m)

圖2　主梁示意圖

2主梁懸臂施工平面及高程測(cè)量控制

為了保證主梁懸臂澆筑的質(zhì)量和安全，控制好每一梁段施工的中線位置和標(biāo)高，保證懸臂澆筑施工中平面和高程差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)，制定了主梁施工的平面和高程控制實(shí)施細(xì)則，并按此細(xì)則進(jìn)行施工全過(guò)程的測(cè)量監(jiān)控。

2.1　平面控制網(wǎng)的建立

為滿足主梁合龍高精度定位測(cè)量的要求，保證施工的通視條件，在全橋控制網(wǎng)(B16，B18)的基礎(chǔ)上，在橋址附近布設(shè)了9個(gè)穩(wěn)定的強(qiáng)制觀測(cè)墩，組成高精度加密控制網(wǎng)，見(jiàn)圖3，通過(guò)GPS構(gòu)建多個(gè)大地四邊形觀測(cè)網(wǎng)，經(jīng)精密平差計(jì)算的平面坐標(biāo)值作為施工的控制基準(zhǔn)[1-2]。

圖3　控制網(wǎng)示意圖

2.2　高程控制網(wǎng)的建立

針對(duì)主梁施工中各個(gè)工況的監(jiān)控，高程控制網(wǎng)建立橋下、橋上2套高程系統(tǒng)，起始點(diǎn)均為全線高程控制點(diǎn)B18(橋南岸)、B16(橋北岸)。橋下面1套高程系統(tǒng)主要控制主梁施工過(guò)程中塔柱、承臺(tái)的沉降觀測(cè)；橋上面1套高程系統(tǒng)布設(shè)在0號(hào)塊，對(duì)主梁各節(jié)段懸澆過(guò)程梁底標(biāo)高進(jìn)行控制。

橋上面1套高程系統(tǒng)是采用全站儀三角高程法直接測(cè)得，為了保證高程點(diǎn)的精度，主梁每施工1個(gè)節(jié)段，對(duì)0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)高程值進(jìn)行1次觀測(cè)，時(shí)刻注意高程差值的變化。在主梁合龍前3個(gè)節(jié)段，用Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀對(duì)0號(hào)塊的高程基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行1次全橋的高程貫通測(cè)量，聯(lián)測(cè)值與三角高程測(cè)得的值最大只差15 mm，這在施工中的精度已經(jīng)是非常高了。實(shí)踐證明，采用全站儀三角高程法控制雙塔主梁獨(dú)立施工，并且最后滿足合龍閉合條件的設(shè)想是成立的。

主梁的0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)布置見(jiàn)圖4。基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志可用直徑16 mm螺紋鋼筋制作，分別在南北兩側(cè)各布置1個(gè)，便于施工和校核。基準(zhǔn)點(diǎn)鋼筋露出頂面混凝土約1 cm，露出上部加工磨圓并涂上紅油漆作標(biāo)記。

圖4　0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)布置示意圖

主梁線形的好壞主要是通過(guò)梁底標(biāo)高來(lái)決定的。主梁各懸臂施工梁段的測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖5。根據(jù)梁型特點(diǎn)，每個(gè)懸澆梁節(jié)段各設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，以主梁中線為準(zhǔn)對(duì)稱(chēng)布置。測(cè)點(diǎn)離節(jié)段前端面20 cm處，測(cè)點(diǎn)既為主梁的標(biāo)高控制點(diǎn)又是撓度變形觀測(cè)點(diǎn)[3]。

在主梁埋設(shè)的鋼筋測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)度為2.08 m，混凝土施工后露出梁面3 cm。加固時(shí)必須與主梁上、下層鋼筋焊接牢固，其底端要抵緊底模板，這樣才能真實(shí)反映梁底高度。在混凝土施工中嚴(yán)禁踩踏、碰撞。所有控制基準(zhǔn)點(diǎn)，其使用期為主梁整個(gè)懸臂澆筑施工期。故應(yīng)對(duì)所有基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)加以保護(hù)，不得損壞和覆蓋。

圖5　梁段測(cè)點(diǎn)布置示意圖(單位：mm)

3主梁的施工控制

在懸臂施工過(guò)程中，隨著主梁節(jié)段的增加，結(jié)構(gòu)體系不斷變化，每一節(jié)段的增加都對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形產(chǎn)生影響，并最終影響成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形。因此，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵部位和重要工序的嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制，準(zhǔn)確給定和及時(shí)調(diào)整梁端立模標(biāo)高，優(yōu)化施工方案和施工工藝，確保合龍精度，消除可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全和施工安全產(chǎn)生影響的不利因素，使成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求和施工方法，全橋要進(jìn)行5次張拉(T1～T5)。在主梁混凝土施工過(guò)程中斜拉索要進(jìn)行3次張拉：①主梁鋼筋綁扎完穿索時(shí)進(jìn)行第1次張拉；②在主梁混凝土澆筑一半時(shí)進(jìn)行第2次張拉；③在掛籃與主梁索力轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行第3次張拉。在整個(gè)橋面瀝青面層鋪裝完后進(jìn)行第4次張拉，主橋在運(yùn)營(yíng)3年后根據(jù)整個(gè)主橋的線形情況，進(jìn)行第5次斜拉索索力的調(diào)整。根據(jù)上述內(nèi)容，確定本橋的施工監(jiān)控主要內(nèi)容是：應(yīng)力測(cè)量、撓度復(fù)核、施工過(guò)程的仿真計(jì)算、立模標(biāo)高的確定與調(diào)整等5個(gè)方面。

3.1　主梁立模標(biāo)高的計(jì)算與測(cè)量

根據(jù)主梁設(shè)計(jì)圖紙和施工組織設(shè)計(jì)，應(yīng)用施工監(jiān)控的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行整個(gè)主梁懸澆施工過(guò)程計(jì)算。

在施工期間，根據(jù)各節(jié)段施工的實(shí)際情況以及有關(guān)實(shí)測(cè)資料采集，對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行調(diào)整， 提供主梁節(jié)段立模標(biāo)高，以及相關(guān)工況時(shí)的計(jì)算值。立模標(biāo)高為

式中：Hlm為立模標(biāo)高；Hsj為設(shè)計(jì)標(biāo)高；Hygd為預(yù)拱度；fgl為掛籃變形值；fxz為修正值(根據(jù)前一節(jié)段施工誤差，進(jìn)行強(qiáng)制修正)[4]。

隨著主梁懸臂節(jié)段的增加，尤其是在12節(jié)以后(共20節(jié))，主梁線形控制越來(lái)越困難，橋面荷載對(duì)主梁標(biāo)高的影響越來(lái)越大。在立模標(biāo)高測(cè)量時(shí)，汽車(chē)吊必須退后施工節(jié)段以后3個(gè)節(jié)段，此要求也包括T1～T3張拉時(shí)以及竣工測(cè)量狀態(tài)。同時(shí)要求，梁面上堆放荷載必須集中清理堆放于施工節(jié)段以后5個(gè)節(jié)段。

3.2　主梁的施工監(jiān)測(cè)

主梁當(dāng)前懸澆節(jié)段的施工掛籃初步就位后， 先根據(jù)混凝土邊主梁底板特征點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行懸澆節(jié)段平面位置放樣，安裝底模、側(cè)模。然后，根據(jù)主梁節(jié)段立模標(biāo)高通知單，通過(guò)調(diào)整掛籃前后吊桿高度等方法使底模標(biāo)高滿足通知單要求，誤差不應(yīng)該大于±10 mm(高程)和±10 mm(中軸線位置)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主梁每一節(jié)段懸臂施工過(guò)程中，測(cè)量小組應(yīng)對(duì)梁底進(jìn)行以下工況的高程測(cè)量：①第N節(jié)段2根鋼橫梁和底模安裝完成;②鋼筋、側(cè)模板安裝完成;③第1次斜拉索張拉完成T1;④混凝土澆筑約30%;⑤混凝土澆筑約50%;⑥第2次斜拉索T2張拉過(guò)程(約10 min觀測(cè)1次);⑦混凝土澆筑完成(100%);⑧牽索掛籃前移4 m后;⑨第3次斜拉索T3張拉前;⑩第3次斜拉索T3張拉后;○11第N+1節(jié)段第1根鋼橫

梁安裝完成;○12牽索掛籃再前移4 m后。

在各分項(xiàng)觀測(cè)中，若實(shí)測(cè)梁段的標(biāo)高值與預(yù)測(cè)標(biāo)高計(jì)算值差值大于15 mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)測(cè)量結(jié)果并及時(shí)向施工監(jiān)控組匯報(bào)，待監(jiān)控組認(rèn)可測(cè)量結(jié)果后，方可結(jié)束測(cè)量工作。

3.3　主梁合龍監(jiān)測(cè)

(1) 合龍溫度的確定。當(dāng)主梁施工到合龍段時(shí)，為了保證中跨主梁順利合龍和線形控制要求，對(duì)中跨合龍段兩端進(jìn)行1次懸臂標(biāo)高的24 h跟蹤測(cè)量(每2 h測(cè)1次)，變化曲線見(jiàn)圖6，同時(shí)量測(cè)相應(yīng)的氣溫變化值。摩洛哥當(dāng)?shù)?月份的氣溫在15～25℃之間，這為合龍?zhí)峁┝藰O為有利的條件。在澆筑混凝土前，要先對(duì)合龍段兩端用千斤頂對(duì)頂，抵消成橋后混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的永久內(nèi)力與變位，然后利用勁性骨架連接，見(jiàn)圖7。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，在夜間12：00~凌晨06：00之間溫度是最穩(wěn)定的時(shí)段，由于對(duì)頂完還要進(jìn)行勁性骨架的焊接、鋼筋的綁扎，所以選擇夜間12：00左右進(jìn)行合龍施工，爭(zhēng)取在凌晨時(shí)候?qū)⒒炷翝仓戤叀?/p>

圖7　勁性骨架布設(shè)示意圖(單位：mm)

(2) 主塔偏位測(cè)量：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，中跨對(duì)頂溫度大約是17 ℃，同時(shí)需要觀測(cè)塔頂位移，可以利用智能型全站儀TCA2003的自動(dòng)搜索功能進(jìn)行夜間測(cè)量。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1)，大橋主塔對(duì)頂前后的順橋向塔偏位為25 mm，與理論計(jì)算值非常吻合。

表1　P1，P2對(duì)頂前后塔頂偏位數(shù)據(jù)　m

收稿日期：2015-06-15

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.018