中铁大桥局集团第二工程有限公司测绘分公司 江苏南京 210000
摘要：港珠澳大桥是我国修建的一条超大型跨海公路通道，是继三峡工程、青藏铁路、南水北调、西气东输、京沪高铁之后的又一超大型基础设施项目。具有重要的战略意义。设计使用寿命为120年，高于全国任何一个桥梁，故而采用了全新的、更高精度的测量施工误差要求，这是当今中国的最高要求。其中九洲航道桥钢塔首节段平面限差只有3mm，高程限差1.5mm。钢塔首节段是混凝土塔柱向钢塔柱的转变节段，是整个钢塔柱的基础。是整个工程的重中之重。
关键词：主塔；首节段；定位支架
1、工程概况
港珠澳大桥九洲航道桥采用双塔中央索面钢混组合梁斜拉桥，中跨设双向通航航道，桥跨布置为（85+127.5+268+127.5+85）m，全长693m。全桥共6个桥墩，其中206＃、207＃墩为主塔墩，主塔下塔柱为混凝土结构，中塔柱及上塔柱为钢结构。主塔钢塔柱竖向分10个节段，即首节段（T0、钢混结合段）、T1、T2、T3（塔梁固结段）、上塔柱T4～T9节段。钢主塔分节见下图：
2、测量施工准备
2.1、控制网布设
港珠澳大桥九洲航道桥附近首级加密控制点有GZA05、GZA06、K33测量平台的SJM05，为了更好的控制塔柱施工，在204#墩顶、209#墩顶加密布设了JM5-204-1、JM5-209-1及216#优先墩的加密点JM5-216-1，平面控制网采用GPS按工程二等精度要求进行加密测量。控制点数量满足塔柱施工的要求。平面控制网示意图如下：
高程控制点由K33测量平台水准原始点分别传递到相对应的承台上，使用跨海三角测距高程测量方法按工程二等精度要求进行加密测量。
2.2、独立坐标系建立
九洲航道桥位于线路的直线段上，为了更好的控制塔柱的施工和安装，以及数据的直观性，在实际测量的过程中建立以顺桥轴线为X轴，横向轴线为Y轴独立施工坐标系。独立施工坐标系的X值代表里程，Y值代表偏距（桥轴线左边为“﹣”，右边为“+”）。
2.3、仪器及测量方法
九洲航道桥塔柱施工测量平面控制采用Leica TM30型号全站仪，其标称精为0.5″；0.6mm+1ppm。运用多测回法测量角度和水平距离，取其平均值计算实测点坐标并与理论坐标比较。高程控制采用苏光DS2型号水准仪。其标称精度为±2.0mm。仪器在使用前需通过鉴定。
港珠澳大桥设计使用温度为20℃，白天晴天温度远超设计温度，而阴天或夜晚接近设计使用温度；钢结构尺寸受温度变化而变化，且呈正相关关系；白天温差变化相对较大；大气折光影响也相对较大。故首节段节段的调节测量施工安排在温度相对稳定的夜间或阴天进行。
2.4、首节段安装施工步骤
首节段安装施工步骤如下：在下部混凝土浇筑达到预定高度时，预埋好钢板，连接预埋的钢塔柱用劲性骨架、钢锚梁及锚杆，以定位支架为支撑，安装首节段节段钢塔柱，通过安装在定位支架上调节装置，精确调节结合段位置，焊接剪力钉，以结合段钢塔柱壁板作为混凝土的施工模板，浇筑钢混结合段混凝土，待混凝土强度达到设计强度后，张拉预应力锚杆，完成结合段施工。
3、首节段测量定位
3.1、定位支架的测量定位
定位支架的空间位置决定了首节段节段空间位置能否达到设计位置。故在安装塔柱底节劲性骨架前，根据设计图纸计算出不同标高面上劲性骨架各角点的坐标。在塔座顶面预埋钢板上放样出各角点标高和位置，作为底节劲性骨架安装的依据。在平面位置调整好后应复测标高，直至骨架的平面位置与其所处标高相对应并符合要求为止。严格控制立柱的垂直度，以减少定位支架在临时支撑首节段过程中受到水平方向的力的影响。
定位支架分配梁顶部设置反力座、支撑垫块、滑移幅及千斤顶构成三向调整装置，三向调节装置用于调节控制首节段节段空间位置。三项调节装置包含4个高程控制千斤顶（上图左侧所示）和两个水平控制千斤顶（上图右侧所示）。千斤顶位置严格按照设计位置摆放，摆放误差不超过5mm。确保首节段节段受力均匀，在调整过程中不会受到偏心受力而导致的安全和质量事故。
3.2、首节段制造及检测验收
首节段节段经过工厂精加工，严格保证顶面平整度。确保T1下口与首节段顶面对齐时，T1轴线在设计位置。故必须要保证首节段顶面的四角高差在限差范围内。
检查首节段节段制造过程中的预留的中线点是否处于首节段节段的结构中线点，若不在中线点，根据实际情况相应修改中线点位置，反之则不修改。经检测，首节段顶面长5.720m，宽5.534m。高度5.960m。
港珠澳大桥CB05标九洲航道桥的测量精度要求远超于国家现行的最高测量规范。其具体到首节段节段要求如下表。
首节段节段测量定位分为高程定位、垂直度控制和平面定位。高程定位受定位支架的高度和顶面平整度的影响，不受水平移位影响；平面定位过程会受到高程和垂直度变化影响。故第一步完成首节段节段高程控制测量和垂直度调整控制，第二步完成平面位置控制。
3.3、高程定位控制
将首节段下放至定位支架上，控制其实际高程低于设计高程约20mm的位置。
普通水准测量不能达到首节段顶面，条件限制下绝对高程只能采用三角高程测量两个点之间的高差法来控制。根据实际现场工作经验，在全站仪仰角较小、前后视视距大致相等、高差法测回数达到足够大的时候，高差法测得高差和普通水准测量高差之间误差可以忽略不计。实际工作中，测回数确定为50。
3.4、垂直度调整
为了保证首阶段与下一阶段顺利过渡，首节段节段顶口必须保证处于水平。具体表现为控制顶面四角相对高差。如表3-1所示：首节段节段顶面四角高程的限差为1.5mm。需要读数达到0.5mm刻度。将刻度为0.5mm的板尺与塔尺刻度精确对齐，用胶带固定在塔尺上面，以做后用。
精平水准仪，以绝对高程测量点为后视，观测首节段节段四角高程，并计算与设计高程差值。根据差值，配备所需厚度的垫板。起顶高程控制千斤顶，加入各个位置的垫板。下放千斤顶。
待首节段节段落实于定位支架，并等待结构变形稳定后。再次测量高程和四角高差。对比与限差的差值，如差值在高程偏差和顶面四角相对高差的允许范围以内，则完成首节段节段的高程测量控制。反之，则重复上述步骤直至差值达到设计允许范围。
3.4、平面定位控制
控制206#墩主塔首节段节段平面定位时，全站仪架设于图2-1所示点位JM5-204-1，后视K33测量平台SJM05。控制207#墩主塔首节段节段平面定位时，全站仪架设于JM5-209-1，后视SJM05。
架设好仪器，测量首节段节段结构轴线点位置数据，与设计数据相对比。计算与设计值差值。确认无误后，报告给前视点。确定千斤顶伸长量。调节千斤顶长度，达到设计位置，下放千斤顶。其具体过程如下。
对比差值，选择差值最大的一组为第一次调节对象。以“1”点为例，起顶靠近“1”号点的两个高程控制千斤顶，使首节段节段承压板与定位支架脱离。此时，远离“1”号点两个高程控制千斤顶保持不动，靠近“1”号点一侧的首节段节段承压板与定位支架的脱离空隙越小越好，保证高程千斤顶下落前后，首节段节段位置不会发生超出预想的变化。对照“1”号点差值，调节平面控制千斤顶，观测千斤顶伸长量。达到此前确定的伸长量后停止调节平面控制千斤顶，并下放高程控制千斤顶。
待首节段节段落实于定位支架，并等待结构变形稳定后。再次测量首节段节段整体平面位置，计算与设计值差值。若“1”号点差值没有达到设计限差以内，重复上述步骤，直到满足设计要求为止。若达到设计限差以内，即满足设计及规范要求。
调节号“1”号点位后，按上述方法，依次调节其他点位。
待平面位置调节达到设计记忆规范要求后，再次测量顶面高程和顶面四角高差，若顶面高程和顶面四角相对高差依然在设计要求以内，则完成首节段节段的平面和高程调节，结束整个工序。若顶面高程和顶面四角相对高差依然在设计要求以外，则再次调节高程和平面位置，直到达到设计要求。
经过上述方法，得到206#墩、207#墩首节段实测数据与设计数据对比表如表3-2、表3-3。
由表3-2图，在调节后，两个主墩首节段节段的轴线偏差都不大于3mm，达到设计及规范对于平面位置的要求，同时在竣工时，测量数据没有发生太大的变化，竣工数据也符合设计以及规范要求。
由表3-3图，两个主墩首节段节段的高程偏差都不大于2mm，且每个首节段节段垂直度满足要求（即四角高差都不大于1.5mm），达到设计及规范对于高程和垂直度的要求。同时竣工数据也在设计限差以内，符合设计以及规范要求。
4、结束语
港珠澳大桥九洲航道桥主塔首节段节段调节成果达到了设计要求。保障了上部其他节段塔柱的安装精度，确保了后续工序的安全，使混凝土塔柱顺利过渡到钢塔柱，确保了工程质量进度。为以后类似高精度、高要求的施工方法积累了经验。
参考文献：
[1]《港珠澳大桥主体工程桥梁工程施工及质量验收标准》
[2]《港珠澳大桥九洲航道桥钢塔柱施工方案》
论文作者:向林森
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/18
标签：高程论文; 测量论文; 千斤顶论文; 高差论文; 位置论文; 差值论文; 平面论文; 《基层建设》2016年1期论文;