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
马鞍山长江公路大桥为（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。马鞍山长江公路大桥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.
