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投稿须知 2019WTC专题
港珠澳大桥关键部位海上安装测量控制
作者:王璐 来源:中国公路网 时间:2018-08-07 09:10:39

  预制承台、墩身海上安装是海上桥梁施工的难点,也是施工测量的难点。本文结合港珠澳大桥海上承台、墩身安装的施工测量过程,阐述了所采用的测量方法及注意事项。

  文/西安方舟工程咨询有限责任公司 王璐

  港珠澳大桥九洲航道桥以东浅水区非通航孔桥是5×85+8(6×85)=4505m钢混组合连续梁桥;九洲航道桥以西浅水区非通航孔桥是6×85+5×85=935m钢混组合连续梁桥。承台尺寸为15.6m×11.4m×4.5m(横桥向×纵桥向×承台厚度),四周倒以圆角,以利脱模。墩身采用矩形空心墩,内部设纵向腹板1道,墩身四周设倒角。

  承台墩身安装施工测量

  承台墩身安装的控制点布设在围堰顶面大小里程左右两侧,各布设一个临时测量控制点(用直径27cm的钢管立柱做强制归心墩),围堰顶面临时加密控点布设,用于桩基竣工测量与承台墩身安装前测放承台轴线及墩身位置的测量定位控制;待封底混凝土达到设计强度且双壁钢围堰稳定后,利用晚间气象条件相对稳定的时间段,采用2台TM30全站仪,利用K33测量平台的SJM05和九洲岛上的GZA05控制点,用跨海三角高程的观测方法,按三等精度要求,将高程点引测至围堰顶面的临时归心墩,同时用多测回测角与测距的方法将平面点引至围堰临时归心墩上,用GPS-RTK网络与单基站模式,实测三组数据进行检核对比,选用GPS静态观测后处理成果进行比较,确保围堰上转点准确无误。

  承台墩身安装施工流程

  在钻孔桩施工完成后,拆除施工平台,安装调整围堰导向装置,然后整体吊装双壁钢围堰,调整位置后,边吸泥边下沉围堰,同时测量并调整围堰的垂直度,到达指定深度后灌注封底混凝土。

  当封底混凝土达到设计强度要求后,抽除围堰内海水,对封底混凝土高出设计部分进行凿除和清理;吊装承台及底节墩身,进行承台及底节墩身挂桩,调整承台及底节墩身平面位置、高程和墩身垂直度;锁定承台墩身位置,桩位预留孔施工;然后架设和调整第二节墩身,架设和调整第三节墩身或墩顶部分,对安装的承台墩身进行竣工测量检查。

  导向装置及钢围堰安装测量

  利用海上GNSS-RTK测量方法,在六根钢管复合桩上测放围堰导向装置控制点,指导围堰导向装置的现场安装。通过海上GNSS-RTK测量或全站仪极坐标测量的方法,在围堰导向装置上测放墩身纵横轴线,并引测至导向装置边缘,便于围堰整体吊装下放时对位。通过全站仪对向观测三角高程或GNSS高程拟合的测量方法,将高程引测至导向装置顶面,用于围堰下放就位后吸泥时控制海床面高程与封底混凝土的灌注。在下放围堰前,先用GPS与水准仪对围堰导向装置进行定位与平整度测量,计算出围堰各边与导向装置的间隙,作为围堰下放时的定位依据。

  先在双壁钢围堰顶面作出钢围堰纵横轴线的平面标记点,在双壁钢围堰下放过程中,用海上GNSSRTK测量方法控制围堰平面位置,用垂球控制围堰下放时的垂直度。在下放过程中依据测量数据,调整双壁钢围堰垂直度和双壁钢围堰的平面位置,直到双壁钢围堰下放到设计高程,进行封底混凝土的施工。

  围堰下放到位后,用GPS或全站仪及时测出其顶面平面位置与高程,根据围堰四个方向的实际垂直度,推算出围堰底口位置(承台底口设计标高处)是否满足承台安装时对平面位置水平方向调整的要求。

  借助围堰上的临时转点,用全站仪在围堰内壁放出承台轴线及承台顶面设计标高线,作为承台及底节墩身安装的基准,同时使用水准仪将高程引测至基坑底,为桩头凿除控制提供基准面。

  承台及底节墩身安装测量

  1.承台及底节墩身安装控制测量

  承台及底节墩身安装施工测量主要工序包括:吊装定位、墩身安装精调及验收测量。测量与监控的关键工序:承台平面和高程测量,墩身顶口坐标、高程测量及墩身垂直度测量。

  2.吊装过程测量

  承台及底节墩身吊装前,应根据吊挂系统结构,计算吊挂系统在支撑桩上的准备位置,并在支撑桩顶口放样出吊挂系统位置的控制线,用红油漆标记。吊装前,根据支撑桩顶高程和承台底高程,准确调整吊挂系统的吊挂高度。在下放过程中,用RTK或全站仪实时测量墩顶平面位置,控制承台墩身的下放,下放到位前使吊挂系统准确对准支撑桩位上的控制线,来控制承台及底节墩身的平面位置,从而对其进行初定位。具体步骤如下:

  (1)依据中山提供的各墩承台扁担梁底标高,计算出转换后六个钢立柱顶面的桥位标高,现场技术人员以此为依据布设钢立柱。钢立柱必须摆设在桩中心且保持垂直,最后复测其顶面标高不能高提供的设计值,且不低于3mm方为合格;

  (2)承台加底节墩身安装时,现场要准备好足够、且不同规格厚薄的钢板,便于调整墩身垂直度;

  (3)当“小天鹅”吊船将承台及底节墩身放至钢立柱顶面后,测量人员立即用水准仪实测承台顶面四角高程,与转换到桥址后的设计标高进行比较,如果四角相对高差超过设计高差4mm,则用布置在1#、3#、4#、6#桩位4台1000t竖向千斤顶进行起顶或落顶调整,直至顶面标高与墩身垂直度满足规范要求。

  3.精确调位

  平面位置测量采用全站仪极坐标法进行控制,墩身垂直度采用承台顶面布设的测点,用高差推算法与垂球法共同控制。高差推算法通过观测承台上4个角点高差,精确推算墩身的倾斜度。利用在承台顶面设置的水平纵横位移精调装置,精确调整承台位置,使承台轴线与围堰上测放轴线重合或偏差在规范允许范围内后,将承台放在封底混凝土上。

  借助钢桩上安装的钢支柱和千斤顶调整承台顶面高程,使其满足规范要求。精调过程就是通过测量数据指导精调系统进行墩台垂直度、高程、平面位置精确调位,使墩身中心、轴线与理论值一致,直到墩身平面定位精度满足规范限差要求。平面调整完毕后,重新检测墩身垂直度,如垂直度发生变化,再进行一次调整,直到墩身垂直度、中心、轴线全部满足限差要求。具体步骤如下:

  (1)在进行平面位置微调前,先量取承台轴线与测放的理论轴线位置偏差,同时用全站仪实测底节墩身顶口轴线位置偏差,确定承台水平横移方向,根据实际情况布设水平横移千斤顶位置,在围堰侧壁做好需要移动量的标记,待水平千斤顶将承台及底节墩身移至理论轴线位置,再实测底节墩身顶面轴线位置进行复核;

  (2)对安装合格的底节墩身顶面做竣工测量,同时测出8个钢管混凝土立柱顶面标高,作为墩帽架设前墩顶布置及标高抄垫依据。

  中节或顶节墩身的安装测量

  1.测量准备

  在中节及顶节墩身安装前,先对已经安装好的底节墩身垂直度、平面位置、底节墩身顶面支撑点和千斤顶位的顶面标高进行复核测量,再次确定墩身姿态。

  2.精确调位

  在对预制墩身进行安装时,利用墩身下节导向设施,控制上节墩身准确下放对位,墩身对位后,立即检查桥墩顶面平面位置与倾斜度―墩身倾斜度(H/3000)和墩顶轴线偏位(10mm),如不满足规范要求,利用支撑千斤顶进行调整,直到满足规范要求。

  在墩身安装定位导向支座按要求完成后,墩身的安装就位测量工作主要是控制墩身的平面位置及垂直度。安装前,先检查墩身的高度和断面尺寸,并在墩身顶、底口相应的部位精确标定出其四个轴线点的位置,根据所放样的边线和测定的标高安装导向定位设施,平面位置确定后,对支撑千斤顶面抄平,保证支撑顶面高程与设计高程之差为0mm~-10mm,各搁置面相对最大高差不超过2mm(采用几何水准测量方法检查)。安装时,水上浮吊“小天鹅”吊起墩身,利用导向限位装置使墩身精确就位,必要时还可在墩身底面即将接触支座支撑面时对墩身平面位置予以微调,使底口轴线点与定位导向支座上的测设墩身设计轴线点重合,墩身顶口位置和垂直度可通过全站仪和垂球来控制。在底口平面位置调整完毕后松钩并检查墩身顶口平面位置和垂直度,若不满足规范及设计要求,可通过调整支撑三向千斤顶来调整墩身垂直度和顶面平面位置,并将接缝处错台调整好,直至满足规范要求为止。

  承台、墩身安装后竣工测量当承台、墩身安装完毕后,应及时对平面位置、轴线、高程和垂直度进行竣工验收测量,并放样各墩位的纵横轴线,以便于进行垫石施工和支座安装测量,测量仪器采用TM30全站仪、水准仪、钢卷尺等。

  结语

  通过两个承台、墩身安装精度来看,该分项工程所采用的测量控制方法能够满足设计及施工规范的要求。但要注意在加密临时控制点时温度、涌浪、大风等对测量精度的影响,测量管理人员要有丰富施工测量经验,测量仪器要采用精度高、稳定性好的仪器(如徕卡TM30等),测量人员在高空测量时要有足够的空间及安全的上下通道和临边防护,对现场测量人员要进行详细的测量技术方案交底。

( 来源: 中国公路网 作者:王璐 )

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