大汶溪大桥塔梁同步施工测量控制技术研究

大汶溪大桥塔梁同步施工测量控制技术研究

曾东山1秦明举1沈涛

曾东山1秦明举1沈涛2（1.中国长江三峡集团公司移民工作局四川成都610041，2.四川路桥建设股份有限公司大桥分公司四川成都610071）

摘要：向家坝电站库区的复建工程大汶溪大桥是一座双塔斜拉桥，施工过程中采用了塔梁同步施工技术。通过严谨的测量监控，大桥施工过程中塔柱、主梁和斜拉索一直处于动态三角平衡状态。塔梁同步施工过程中采取测量控制，修正了施工各阶段的应力、线型、索力和各种施工误差，有效地解决了主塔在不均匀水平力作用下塔柱顺直施工的问题，使大汶溪大桥能够在成桥后整体内力和线型满足设计要求。

关键词：桥梁工程；斜拉桥；塔梁同步；测量；施工监控0引言斜拉桥由于其良好的结构受力性能和较强的跨越能力，近年来在桥梁领域发展迅速。如何对斜拉桥施工过程进行有效控制，确保成桥结构内力和变形状态符合设计要求已越来越成为业界所关注的焦点[1-3]。近年来，测量监控技术在桥梁施工中得到了广泛应用，塔梁同步施工技术在斜拉桥施工工艺中应运而生，以往施工过程中遇到的技术难题逐渐迎刃而解[4-5]。塔梁同步施工与常规采用的先进行主塔施工，后进行主梁施工的施工方法不同，它是在主塔施工未完成以前，便开始主梁节段施工，同时进行斜拉索的安装和张拉，塔梁施工过程相互交融；塔梁同步施工技术主要解决了主梁施工对主塔施工线形的影响，实现塔梁施工相互协调[6-7]；此外，塔梁同步施工可最大限度节省施工时间。

本文以向家坝电站库区复建工程大汶溪大桥为例，对斜拉桥塔梁同步施工过程的主要影响因素采取相应的应对措施以及施工控制方法等关键施工量测技术进行研究，为同类桥型的施工量测控制提供借鉴。

1工程概况大汶溪大桥是向家坝电站库区南岸至绥江复建公路上横跨金沙江支流——大汶溪的一座公路特大桥。桥梁孔跨布置为采用1×13m（现浇钢筋砼异型简支板）+（110+250+110）m（双塔双索面斜拉桥，半漂浮体系）+3×30m（预应力砼小箱梁）。主桥长470m，引桥长112.04m，桥梁全长582.04m。2#索塔高148.55m；3#索塔高136.55m。

索塔整体为H形钢筋混凝土空心结构。主桥主梁为预应力混凝土肋板式断面（即π形梁），梁肋边缘处梁高2.7m，中心处梁高2.839m。

主梁梁顶宽18.5m，顶板厚0.32m，设双向1.5%横坡，主梁梁底宽19m。

斜拉索采用扇形布置，每塔单面为15对斜拉索，全桥共120根斜拉索。

向家坝电站下闸蓄水后，大汶溪大桥是绥江新县城对外交通保障的控制性工程，建设工期十分紧张，为加快推进该桥建设进度，经与云南省、昭通市政府协商，该桥由集团公司代为建设，项目启动后经分析，常规的施工技术已不能满足工期目标。经参建各方专题研究并组织调研，决定采取塔梁同步施工技术，以保证大汶溪大桥在向家坝电站蓄水前建成通车。

图1建成后的大汶溪大桥2监控测量影响因素2.1不平衡荷载塔梁同步施工过程中，通过对索塔监测点的实时观测，由模拟数学模型推算出的待浇节段定位数据，从而完成对索塔的测量控制。这种方法前提是主塔偏位不能超过一定的限制，否则主塔偏位线性更加复杂，主塔偏位越大，由此推算出的待浇节段定位数据精度越低。因此对于塔梁同步施工，严格控制不平衡荷载就显得尤其重要。大汶溪大桥塔梁同步施工期间采取了对主梁部分梁段进行临时性压重等纠偏手段来消除不平衡荷载对索塔的偏位造成的影响，使施工期间的整个过程中，索塔的稳定性得以保证，且使索塔始终处于弹性工作状态。

2.2监测环境对监测点的观测精度直接影响着由模拟数学模型推算出的待浇节段定位数据的精度。由于日照和温度场的变化对斜拉桥塔柱施工的影响较大，因此对索塔监测点的观测和对塔柱节段模板检查、索道管定位测量的时间段应选择在没有日照、没有3级以上大风、并且空气温度及索塔温度变化不大的时段里进行。一般情况下宜选择在夜里12点到第二天早上5点进行测量定位作业，以减弱索塔变形对测量控制精度的影响。

3测量控制方案塔梁同步施工技术的关键就是解决在不均匀水平力作用下主塔线形控制和索道管安装的问题。已施工的索塔节段出现偏位后，待施工的节段也会随着偏离主塔设计值，因此，必须对立模设计数据及索道管设计数据进行修正，才能确保索塔施工竖直。在大汶溪大桥塔梁同步施工过程中，利用高精度全站仪架设在主塔两侧的强制对中观测台上，对埋设在已施工索塔节段侧壁上的监测棱镜进行实时观测，即时用事先编制的计算程序模拟出已施工节段偏位的数学模型，依据此数学模型推算出待浇节段定位的修正数据，从而完成针对塔梁同步施工阶段对塔柱及索道管定位的测量控制。

图2塔梁同步施工示意测量控制流程为：监理控制基准→埋设监控点→建立数学模型→推算待浇段修正数据→对修正数据进行复核→对主梁线形进行测量控制→对主梁索道管进行定位测量。

3.1基准点建立分别在2#墩小里程侧和3#墩大里程侧布设2个和4个稳定的强制对中控制观测墩。和原有全桥控制网进行等精度联测后，经精密平差赋予其三维坐标值，作为塔梁同步施工的控制基准，为后续的主塔及索道管测量定位提供基础数据。

3.2监测点布设

3.4待浇段数据修正将实时观测的监测数据录入到模拟数学模型中，利用编写的程序即可瞬时计算出最后一次斜拉索挂索并初张拉后塔柱受力点的偏离值，据此偏离值归纳出该点二次抛物线切线方程，由切线方程即可推算出待浇节段定位的修正数据。

3.5修正数据复核为避免数学模型推算出的待施工节段定位数据发生错误，我们在待施工节段底部固定两套棱镜组作为数据复核点，在最后一次斜拉索安装并初张前后两次工况下进行观测，得出复核点两组数据M1、M2；同时，用实时观测监测点数学模型模拟推算的办法，推算出对最后一次斜拉索安装并初张前后两次工况下复核点两组数据N1、N2。比较实测数据M1、M2，和推算数据N1、N2的差值，根据比较结果来判断由数学模型推算出的待施工节段定位数据是否可靠。

3.6主梁线形测量主梁线形测量控制的实质就是一个主梁梁段施工周期内，测量部门获取准确的主梁浇筑过程中的各工况的线形数据反馈给监控部门，由监控部门对测量的线形数据进行分析判断，并对偏差提出控制方法，对施工的实施状态进行控制调整，达到对施工误差进行控制的目的。

3.7索道管定位测量斜拉桥索道管的定位质量决定了斜拉索的空间位置，直接影响着主梁的线型。为了保证主梁索道管与主塔索道管的相对位置关系，要求主梁与主塔索道管的定位必须以同一基准为依据。

4测量控制可行性分析4.1精度分析在塔梁同步施工过程中，索道管安装综合误差由两部分组成，一是索道管安装时的定位误差，另一部分就是对塔身上的监测点进行观测以确定塔的变化量时所产生的误差积累（简称监测点误差）。

4.1.1监测点精度分析塔梁同步施工需对固定监测点先进行测量，主要测量高程H和里程X两个参数，其中里程X主要用于确定索塔偏移量，对应的高程和里程的计算表达式为

由以上精度分析可以看出，对索道管定位的精度完全满足+5mm设计的要求。

5结语通过对汶溪大桥塔梁同步施工监控量测技术的应用研究，成桥结果表明：（1）通过精确测量控制可以确保塔梁同步施工过程中的塔梁施工线型满足设计要求。

（2）在斜拉桥施工过程中，与先塔后梁的常规施工方法相比，塔梁同步施工方法节省了塔柱施工的时间，有效地缩短了工期。

（3）塔梁同步施工技术节约了工期的同时，也创造了较好的经济效益，为今后同类型桥梁建设提供了成功的经验。

参考文献[1]吴寒冰,李凡.斜拉桥塔梁同步施工的技术研究[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2011,11(2):11-13.[2]徐强,杨威,蒋敏杰.绥芬河斜拉桥塔梁同步施工控制技术的研究[J].城市道桥于防洪,2007,(11):75-79.[3]靳如平,果耀.马岭河特大桥塔梁同步施工仿真分析[J].公路交通科技,2013,(7):216-219.[4]裴宾嘉,朱永发,刘小波等.合江长江二桥塔梁同步施工可行性分析[J].西南公路,2011,(4):89-93.[5]蓝其平,陈景平.关于斜拉桥塔梁同步施工测量技术的研究[J].测绘通报,2011,(9):48-52.[6]熊邵辉,卓静.斜拉桥塔梁同步施工可行性研究与施工控制[J].公路与汽运,2010,(1):128-131.[7]张淑坤,张向东,陆启珂.大跨度斜拉桥塔梁同步施工控制技术[J].广西大学学报（自然科学版）,2012,37(1):88-93.作者简介：曾东山(1977-)，男，湖北恩施人，工学硕士，从事中国长江三峡集团公司金沙江流域巨型水电站库区交通工程建设管理，50038216@qq.com.