特大跨径悬索桥主缆锚固系统施工定位技术研究
2018-03-26
1 工程概况
马鞍山长江 为（2×1080m）三塔两跨悬索桥，为世界上最大连续双主跨超千米的悬索桥。锚碇作为悬索桥的主要受力结构，承受主缆传递的竖向反力和水平分力。锚固系统由锚杆、后锚梁组成，采用钢结构制作而成。马鞍山长江 左汊悬索桥的主缆拉力设计由钢锚杆传递至锚块后部钢锚梁上，通过钢锚梁传递至锚体。
施工控制涉及结构应变、尺寸偏角的测量、数据采集和计算分析。施工控制方案包括控制方法、应用软件、测量及放样方法和技术要求。进行施工控制模拟计算分析和对比，以确保控制方法的正确性；收集已完工程相关结构特性信息；对测量结果进行数据处理，核对实测值与计算值的差别等。
锚体混凝土浇注前，先安装锚固系统定位支架，并利用定位支架，将后锚梁及锚杆安装到位，精确定位后，浇注锚体混凝土。浇注过程中，需要对所有锚梁、锚杆变位进行严密观测，防止因施工过程中的影响造成锚杆跑偏、偏斜等情况发生。
2 施工控制网的精度控制
2.1 加密控制点布设
结构定位要求严，布设不但要考虑结构控制精度要求，还要兼顾施工作业顺序的需求，满足使用方便、通视效果好等优点。控制点布设位置、精度及安全性将直接影响到结构工程施工的安全、质量和进度。
大桥首级控制网对于主缆锚固系统所在测区通视条件较差，无法满足施工需要，必须在其基础上加密锚固系统定位专用控制点。综合考虑施工环境、结构特点、质量要求等，拟定控制网布设为：
（1）在锚碇下游、岸侧处设置控制点M3，可以与三个首级控制网点通视。
（2）在锚碇盖板顶面桥轴线上，做专用控制点M1、M2，两个点对向设站，进行锚固系统各结构部位测量定位。
2.2 精度控制要点
采用GPS静态测量以及全站仪后方交会测量复核的测量方法。
（1）GPS静态测量
利用5台接收机同一时间段安置在三个首级控制点和二个加密点M1、M2上，同步观测确定多条基线向量，利用已知坐标基线向量，推算加密控制网点的坐标。过程控制、精度要求及技术指标严格按照《全球定位系统测量规范》执行。GPS网精度提高策略为引入高精度全站仪测边，作为观测值与GPS观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。为提高GPS网的尺度精度，采用增设长时间、多时段的基线向量的方法。内业处理计算为利用TGO静态后处理软件。
（2） 全站仪后方交会测量
适用于加密控制点M3的平面坐标测量，原由：与之通视的已知控制点多，观测角度合适，具备后方交会精度保证条件。
采用全站仪边角后方交会法测设。基于目前先进的高精度全站仪自带的交会功能，由已知点确定未知测站点的坐标，灵活地运用于控制点加密，可以预设精度限制，方位（方向）和距离任意组合，显示并存储残差及标准差。使用高精度全站仪、实施多测回、改变观测已知点先后顺序、不同仪器高架站、取均值为成果等提高测设精度。
（3） 精密高程测量
利用高精度水准测量的精密电子水准仪，实现观测、读数、记录、计算、校核自动化，提高测量作业效率和可靠性。按照国家二等水准施测，采用闭合线路往返观测。
将各次观测记录整理检查无误后，利用中铁二院研制的观测数据水准平差计算软件（带加密狗）进行平差计算。
3 测控参数分析
结构计算包括主缆锚固系统定位支架的混凝土支承座、前后支架，锚固系统后锚梁MH1-5、
参数分析：
（1）主要施工定位误差源
包括构件加工制作误差、高强度螺栓连接误差、拼装焊接误差、测量控制网精度、安装精度、锚体浇筑前变形等。
（2）锚碇位移、沉降计算分析、预测
从锚碇沉井下沉到位至鞍部施工4个节段，根据监测数据分析可知平面未发生位移，平均沉降量6.32mm。根据前后序施工结构荷载变化比例、计划工期分析，参考国内其他同类桥梁锚碇结构不同时期沉降量，预测本锚碇结构施工完成最终沉降小于5cm。
（3）锚固系统预抬值分析
按照预测结果，实施前对测量水准点预抬高5cm，以使悬索桥上部结构安装前锚固结构位置误差在5mm以内。
4 锚固系统施工控制
为确保按照设计施工，保证线形的连续性，在施工的每项工艺流程中都要认真控制结构的空间位置。按照测量数据计算、复核流程与施工放样流程、测量自控体系进行严格控制。
4.1 测量内容
结合施工顺序，归纳主要测量工作有：
（1）主缆锚固系统定位支架的混凝土支承座、前后支架轴线、角点坐标放样。
（2）支架定位焊接后检查轴线点、顶部角点。
（3）在定位支架后支架上放样锚固系统后锚梁Mh1-5轴线。
（4）安装后锚梁，检查轴线位置，对偏差处进行调整。
（5）固定后复测后锚梁Mh1-5上连接的锚杆Mg1、Mg3最前端中心坐标。
（6）在定位支架前支架上放样后锚梁Mh1-5上连接的锚杆Mg2、Mg4轴线。
（7）检查安装好的最外侧锚杆中心坐标，对偏差处进行调整，尺量检查其余内部锚杆位置。
（3）固定后复测锚杆前端部中心点坐标，尺量检查间距。
（9）浇注锚体混凝土过程中监测锚梁及锚杆偏位、变形，及时调整。
（10）浇注锚体混凝土后复测锚杆前端部等特征点坐标。
4.2 方法及程序
锚固系统及定位支架施工过程中采用高精度全站仪TCA2003、在专用加密控制点上设站、按三维坐标法进行施工放样，并用重复测量或闭合测量的方法进行，做到处处有检核。由于加密控制点位于锚碇盖板顶面上，点位稳定，坐标成果可以很好满足锚固系统定位需要。
4.3 注意事项及精度要求
因主缆锚固系统的精确定位直接影响主缆锚固长度调整量，继而影响锚跨张力、成桥线型，
所以质量意识和具体实施过程对各结构构件的安全、施工过程中和竣工后结构内力状况至关重要。锚体砼浇筑前对其模板、所有锚梁锚杆的位置、标高、轴线、数量及牢固情况等进行细致的检查，如有位置不确定、标高变动等情况由测量工程师负责重新对其全面检查，保证各项内容均满足要求。
精度要求满足大桥建设锚固系统施工安装实测项目的规定偏差，平面与高程偏位±5mm、锚梁及锚杆角度偏差±0.05°。
5 结语
制定详细的锚固系统定位方法，提前进行结构分析计算、加强局部受力、细化定位措施，分析影响因素并制定修正、调整措施，创新监控方法，过程中规范作业流程，从而详细指导主缆锚固系统施工定位过程。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵施工技术规范.北京：人民交通出版社，2011.
[2]中华人民共和国建设部.工程测量规范.北京：人民交通出版社，2007.
[3]中华人民共和国建设部.建筑变形测量规程.北京：人民交通出版社，2007.
