论文部分内容阅读
摘 要：结合官厅水库特大桥的设计和施工特点，介绍了沉井施工过程中制作测量、下沉测量及纠偏，为实际施工测量提供有益的做法。
关键词：沉井；测量；纠偏
1 工程概况
怀来县城市道路工程（沙城‐东花园）官厅水库特大桥主桥为钢‐混组合梁单跨悬索桥，主缆跨度为（210+720+210）m。锚锭沉井为钢筋混凝土结构，沉井平面分为16个井孔，纵桥向长度50m，横桥向长度56m。沉井共包括6个节段，总高度33m。第一节为刃脚节段，总高度6m，刃脚高2.8m，刃脚踏面宽0.3m，井壁厚2.7m，隔墙厚1.5m；第二节、第三节，每个节段高度为5m，井壁厚2.5m，隔墙厚1.5m；第四节、第五节每个节段高度为6m，井壁厚2.5m，隔墙厚1.5m；第六节高度为5m，井壁厚1.7m。锚锭沉井井壁与隔墙间的倒角为1.5m×1.5m，隔墙与隔墙间的倒角为0.6m×0.6m。见图1。
2 控制网建设
2.1 控制点的布设
根据官厅水库特大桥施工情况，我项目部在设计院提供的CPI点的基础上又设置了6个加密控制网点：QK1、QK2、QK4、QK5、QK6、QK7均为平面带高程，经复测控制网的精度满足施工要求。加密点平面采用GPS静态测量和导线测量相结合的方法实测，等级为平面三等，水准采用二等高程测量。控制点平面位置如图2。
2.2 施工坐标系统
沉井结构复杂，测量点多，定位精度要求高。为了高精度、高效率及直观地进行现场测量放样工作，现将设计院提供的国家2000坐标系统转换为桥梁施工独立坐标系，高程系统仍为1985年国家高程基准。
考虑到沉井段均为直线，根据现有图纸建立沉井施工独立坐标系，以沉井小里程横向刃脚中和沉井纵轴线交点为坐标原点（0，0），纵桥向为X轴方向，大里程为正，横桥向为Y轴，左线为负，右线为正。施工独立坐标系如图3。
平面坐标转换公式：
3 沉井施工测量控制
3.1 沉井基础开挖放线
采用GPS-RTK测量方法，先架设好基准站，启动基准站，用流动站校核测量作业区内一个已知控制点后，另一个控制点进行检核，输入已算好坐标到手簿后放样并打下木桩，最后点与点之间撒白灰线作为开挖依据。测量放样工作完成后，再次到另外一个控制点（或附近的控制点）对平面和高程进行复核。开挖过程中采用普通水准仪测设高程，根据设计高程计算出前视读数来控制开挖底高程。
3.2 钢模（刃脚）拼装定位测量
钢模（刃脚）拼装时，因钢模拼装的平顺性并考虑模板结构尺寸验收误差为10mm，所以此工作采用全站仪坐标放样法。钢模吊装前在刃脚部位放样出中轴线并将地面抄平，通过此点钢模就位，同样采用全站仪坐标放样法测出钢模上口平面位置及高程，超出范围的实地调整达到设计要求为拼装完成。以上方法测设每块模板拼装。
3.3 模板验收测量
沉井模板验收测量主要采用全站仪、水准仪及钢尺结合方法控制，主要验收项目有平面尺寸、井壁厚度、高差，中心偏移、平面扭转角等，验收标准如下表1。
3.4 沉井接高测量
按照施工流程，钢壳完成后要进行沉井刃脚混凝土浇筑、抽垫施工、钢沉井混凝土浇筑及第一次的接高施工。沉井接高过程全程测量控制，以保证接高质量。沉井施工过程中测量各特征点的三维坐标，以确定沉井的三维姿态，计算出沉井的偏位、倾斜度、扭角等状态参数，通过沉井现有状态各特征点的参数来计算待接高沉井的理论位置坐标与高程。使用全站仪测量接高模板各对应特征点的三维坐标与计算理论三维坐标进行比对，按照差值调整沉井模板，使其处于计算的理论位置。
首先我们在钢壳总拼完成后测量出图4点的底口H1及顶口H2标高，然后计算出上下2点的高差△h1，以后沉井接高过程中测H2与H3的高差△h2，下沉过程中只测量顶口标高就可计算出底口标高H，根据底口标高计算出沉井的倾斜度及沉井下沉量。底口标高计算公式为H=H2-△h1或H=H3-（△h1+△h2）；下沉量计算公式为△H=H1-H；沉井高度h=△h1+△h2。
砼沉井采用钢模板翻模法施工，后续接高测量控制过程中沉井高度传递和轴线传递方法与计算。轴线传递是第一次接高完成后在井壁做轴线点2#，第二次接高后根据2点垂直引点至沉井顶面2’点，此时2’点与实际轴线1#点就有一定的偏差（l），如图5所示，其Y值（纵坐标）计算如下：
3.5 沉井下沉控制测量
沉井的吸泥下沉过程，主要使用全站仪，测量基本按照1天2次，通过测量布置在沉井纵横轴线方向上的4个主控点1、3、5、4及辅助测量点6、7、8、9测点的三维坐标，来推算沉井的顶、底面平面位置及高程、沉井的下沉量、倾斜度、平面扭角等数据，测量数据并且做到及时上报，以此来指导沉井下沉施工。用测绳测出下沉过程中各隔仓及沉井外侧泥面高度，用于掌握吸泥效果以及下沉进度，提供给现场作业人员确定纠偏措施。
沉井吸泥下沉过程中，测量员要随时了解沉井在不同时間的位置和状态，及时提交沉井的顶中心偏移、底中心偏移、刃角高程、扭角、倾斜等资料。扭角是通过直接测量沉井轴线的坐标方位角同设计方位角进行比较得出；倾斜通过测量沉井轴线上4个点的相对高差换算得出，这样可以推算出底中心点位置及倾斜度。根据以上数据不断调整吸泥措施，以使沉井下沉到设计标高位。
相关计算公式：
（1）顶面结构中心
沉井顶面结构中心坐标是由同一轴线上的1、3和4、5点平均得出，取两者平均值：X顶面结构中心=（X1+X3）/2
Y顶面结构中心=（Y1+Y3）/2
或 X顶面结构中心=（X4+X5）/2
Y顶面结构中心=（Y4+Y5）/2
（2）平面扭角
平面扭角通过直接测量沉井轴线的坐标方位角同设计方位角进行比较得出，取两轴线平均值：
1-3轴线 ɑ=tan-1（（Y3- Y1）/（X3- X1））-ɑ1-3设计
或5-4轴线 ɑ=tan-1（（Y4- Y5）/（X4- X5））-ɑ5-4设计
（3）倾斜角
倾斜角由顶面4个点的高差计算得出：
（4）底面结构中心
底面结构中心坐标由顶面结构中心坐标、倾斜角和平面扭角计算得出。假设顶面结构中心坐标为：（X0，Y0）；则底面结构中心坐标为：
4 结语
本文主要阐述了沉井施工测量控制方法，充分展现了其测量原理和控制方法的实用性和有效性，该方法精度高、操作简便，为沉井施工提供了不可或缺的硬件基础。
参考文献
[1]周孟波.悬索桥手册（精）[M].人民交通出版社，2003.
[2]朱海涛.桥梁工程实用测量[M].中国铁道出版社，2004.
关键词：沉井；测量；纠偏
1 工程概况
怀来县城市道路工程（沙城‐东花园）官厅水库特大桥主桥为钢‐混组合梁单跨悬索桥，主缆跨度为（210+720+210）m。锚锭沉井为钢筋混凝土结构，沉井平面分为16个井孔，纵桥向长度50m，横桥向长度56m。沉井共包括6个节段，总高度33m。第一节为刃脚节段，总高度6m，刃脚高2.8m，刃脚踏面宽0.3m，井壁厚2.7m，隔墙厚1.5m；第二节、第三节，每个节段高度为5m，井壁厚2.5m，隔墙厚1.5m；第四节、第五节每个节段高度为6m，井壁厚2.5m，隔墙厚1.5m；第六节高度为5m，井壁厚1.7m。锚锭沉井井壁与隔墙间的倒角为1.5m×1.5m，隔墙与隔墙间的倒角为0.6m×0.6m。见图1。
2 控制网建设
2.1 控制点的布设
根据官厅水库特大桥施工情况，我项目部在设计院提供的CPI点的基础上又设置了6个加密控制网点：QK1、QK2、QK4、QK5、QK6、QK7均为平面带高程，经复测控制网的精度满足施工要求。加密点平面采用GPS静态测量和导线测量相结合的方法实测，等级为平面三等，水准采用二等高程测量。控制点平面位置如图2。
2.2 施工坐标系统
沉井结构复杂，测量点多，定位精度要求高。为了高精度、高效率及直观地进行现场测量放样工作，现将设计院提供的国家2000坐标系统转换为桥梁施工独立坐标系，高程系统仍为1985年国家高程基准。
考虑到沉井段均为直线，根据现有图纸建立沉井施工独立坐标系，以沉井小里程横向刃脚中和沉井纵轴线交点为坐标原点（0，0），纵桥向为X轴方向，大里程为正，横桥向为Y轴，左线为负，右线为正。施工独立坐标系如图3。
平面坐标转换公式：
3 沉井施工测量控制
3.1 沉井基础开挖放线
采用GPS-RTK测量方法，先架设好基准站，启动基准站，用流动站校核测量作业区内一个已知控制点后，另一个控制点进行检核，输入已算好坐标到手簿后放样并打下木桩，最后点与点之间撒白灰线作为开挖依据。测量放样工作完成后，再次到另外一个控制点（或附近的控制点）对平面和高程进行复核。开挖过程中采用普通水准仪测设高程，根据设计高程计算出前视读数来控制开挖底高程。
3.2 钢模（刃脚）拼装定位测量
钢模（刃脚）拼装时，因钢模拼装的平顺性并考虑模板结构尺寸验收误差为10mm，所以此工作采用全站仪坐标放样法。钢模吊装前在刃脚部位放样出中轴线并将地面抄平，通过此点钢模就位，同样采用全站仪坐标放样法测出钢模上口平面位置及高程，超出范围的实地调整达到设计要求为拼装完成。以上方法测设每块模板拼装。
3.3 模板验收测量
沉井模板验收测量主要采用全站仪、水准仪及钢尺结合方法控制，主要验收项目有平面尺寸、井壁厚度、高差，中心偏移、平面扭转角等，验收标准如下表1。
3.4 沉井接高测量
按照施工流程，钢壳完成后要进行沉井刃脚混凝土浇筑、抽垫施工、钢沉井混凝土浇筑及第一次的接高施工。沉井接高过程全程测量控制，以保证接高质量。沉井施工过程中测量各特征点的三维坐标，以确定沉井的三维姿态，计算出沉井的偏位、倾斜度、扭角等状态参数，通过沉井现有状态各特征点的参数来计算待接高沉井的理论位置坐标与高程。使用全站仪测量接高模板各对应特征点的三维坐标与计算理论三维坐标进行比对，按照差值调整沉井模板，使其处于计算的理论位置。
首先我们在钢壳总拼完成后测量出图4点的底口H1及顶口H2标高，然后计算出上下2点的高差△h1，以后沉井接高过程中测H2与H3的高差△h2，下沉过程中只测量顶口标高就可计算出底口标高H，根据底口标高计算出沉井的倾斜度及沉井下沉量。底口标高计算公式为H=H2-△h1或H=H3-（△h1+△h2）；下沉量计算公式为△H=H1-H；沉井高度h=△h1+△h2。
砼沉井采用钢模板翻模法施工，后续接高测量控制过程中沉井高度传递和轴线传递方法与计算。轴线传递是第一次接高完成后在井壁做轴线点2#，第二次接高后根据2点垂直引点至沉井顶面2’点，此时2’点与实际轴线1#点就有一定的偏差（l），如图5所示，其Y值（纵坐标）计算如下：
3.5 沉井下沉控制测量
沉井的吸泥下沉过程，主要使用全站仪，测量基本按照1天2次，通过测量布置在沉井纵横轴线方向上的4个主控点1、3、5、4及辅助测量点6、7、8、9测点的三维坐标，来推算沉井的顶、底面平面位置及高程、沉井的下沉量、倾斜度、平面扭角等数据，测量数据并且做到及时上报，以此来指导沉井下沉施工。用测绳测出下沉过程中各隔仓及沉井外侧泥面高度，用于掌握吸泥效果以及下沉进度，提供给现场作业人员确定纠偏措施。
沉井吸泥下沉过程中，测量员要随时了解沉井在不同时間的位置和状态，及时提交沉井的顶中心偏移、底中心偏移、刃角高程、扭角、倾斜等资料。扭角是通过直接测量沉井轴线的坐标方位角同设计方位角进行比较得出；倾斜通过测量沉井轴线上4个点的相对高差换算得出，这样可以推算出底中心点位置及倾斜度。根据以上数据不断调整吸泥措施，以使沉井下沉到设计标高位。
相关计算公式：
（1）顶面结构中心
沉井顶面结构中心坐标是由同一轴线上的1、3和4、5点平均得出，取两者平均值：X顶面结构中心=（X1+X3）/2
Y顶面结构中心=（Y1+Y3）/2
或 X顶面结构中心=（X4+X5）/2
Y顶面结构中心=（Y4+Y5）/2
（2）平面扭角
平面扭角通过直接测量沉井轴线的坐标方位角同设计方位角进行比较得出，取两轴线平均值：
1-3轴线 ɑ=tan-1（（Y3- Y1）/（X3- X1））-ɑ1-3设计
或5-4轴线 ɑ=tan-1（（Y4- Y5）/（X4- X5））-ɑ5-4设计
（3）倾斜角
倾斜角由顶面4个点的高差计算得出：
（4）底面结构中心
底面结构中心坐标由顶面结构中心坐标、倾斜角和平面扭角计算得出。假设顶面结构中心坐标为：（X0，Y0）；则底面结构中心坐标为：
4 结语
本文主要阐述了沉井施工测量控制方法，充分展现了其测量原理和控制方法的实用性和有效性，该方法精度高、操作简便，为沉井施工提供了不可或缺的硬件基础。
参考文献
[1]周孟波.悬索桥手册（精）[M].人民交通出版社，2003.
[2]朱海涛.桥梁工程实用测量[M].中国铁道出版社，2004.