自錨式懸索橋施工過程中纜索的測量控制方法
1 工程概況
武西高速公路桃花峪黃河大橋位于鄭州市西北郊，主橋為雙塔自錨式懸索橋，跨徑布置160m+406m+160m。橋塔采用門式塔，塔頂設置主索鞍，主纜索股由37股127絲直徑為5.3mm的高強度鍍鋅鋼絲（1670MPa）組成，長800.9m，主跨矢跨比為1/5.8，20%空隙率下的主纜直徑為406mm，全橋共110套索夾，其中12套無吊桿。主橋共有196根吊索，基本間距13.5m，近塔處吊桿距塔中心14m。
2 總體施工方案
主塔施工完成后在塔頂拼裝吊裝支架，從鋼箱梁橋面上進行進行主索鞍的吊裝；鋼箱梁頂推及合攏完成后進行錨碇及散索鞍的安裝；中跨及邊跨貓道的安裝；主纜基準索股的架設；一般索股的架設；主纜架設完成后，對主纜進行緊纜；緊纜完成后安裝索夾；按監控單位提供的體系轉換方案分步驟進行吊索張拉、索鞍頂推和壓重混凝土澆筑完成主橋體系轉換。
3 施工測量控制方法
總體測量方法：建立主橋施工加密控制網→鋼箱梁合攏前后的控制測量→主纜錨碇安裝測量→鋼箱梁安裝完成后吊桿孔中心里程及標高測量→主索鞍及散索鞍的安裝測量→中跨及邊跨貓道承重索的安裝測量→基準索股及主纜普通索股架設的控制測量→主纜緊纜完成后線形測量及索夾放樣及安裝測量→吊桿張拉及主索鞍頂推過程中的主塔偏位測量
3.1 建立主橋施工加密控制網
平面施工控制網采用GPS衛星定位靜態測量方法，按《全球定位系統（GPS）測量規范》中的B級和C級GPS網測量精度進行復測；高程采用精密電子水準儀水準測量方法，并布設成水準網，按《國家一、二等水準測量規范》（GB12897-2006）中的二等水準要求進行水準復測。根據主橋纜索施工測量需要布設施工加密控制網點，加密點共2對，分別布設在橋塔的上下游及兩岸側，定期檢測施工加密網，施工加密網檢測周期一般不超過6個月。
3.2 鋼梁合攏前后的控制測量
總體施工方法：鋼箱梁合攏施工在其頂推完成后進行，本橋鋼箱梁根據總體施工方案存在兩次合攏，第一次為南錨梁與頂推最前端的SA10節段合龍，第二次為NA10節段與北錨梁、NA9節段的合攏。具體步驟為：
1）鋼導梁上南錨梁支架后，陸續段拆除鋼導梁；
2）拆除導梁最后節段M0、M1，繼續頂推鋼主梁最前端SA10節段與錨梁鋼箱梁相接（合攏前合攏縫宜在日最低溫度時20cm），全橋鋼箱梁頂推到位；
3）起吊NA10節段先存放在北錨梁上，再起吊NA9，并拼焊NA9，將NA10吊裝就位，與鋼主梁與鋼錨梁拼焊，此時全橋鋼箱梁合攏。
3.2.1 鋼箱梁與南錨梁的合攏測量控制
按照監控規定的測量時段，對合龍口梁段所布設測點間距成對進行48h測量、記錄、整理，互相校對，經監理工程師確認后用于合龍梁段的配切。
圖2 鋼梁節段合攏示意圖
合攏口梁段SA10――SA11的端頭截面均布設6個線形監測點，用于監測南錨梁的拼接線形以及監測合攏口的頂底口高差、中線偏位等。
圖3 鋼箱梁線形監測點位布置圖
以上監測數據須在不同工況下進行連續測量，如若梁段存在高差太大的情況，應及時進行調整，調整完成后，測量梁段的高差必須滿足規范要求時方能進行下一步的頂推合攏工作。
鋼箱梁與南錨梁合攏之前，應嚴格控制鋼箱梁SA10梁段的梁端里程，宜控制在距設計里程位置20cm處，且調整好鋼箱梁與南錨梁的軸線偏位在10mm之內，高差宜控制在2mm之內。由于錨梁與鋼梁間剩余20cm合攏縫，以上工作全部完成后，應對鋼梁繼續頂推，直至SA10、SA11兩個梁段合攏。在此頂推過程中，由于只有20cm的距離，如果軸線再次出現偏差將很難再進行糾偏，因此在頂推過程中，應分多次進行頂推，不間斷對軸線進行測量，直至鋼箱梁與南錨梁的精確合攏。迅速用碼板碼平對接縫，及時進行焊接，必須在最短的時間內完成焊接工作，防止由于溫差變大影響鋼箱梁的焊縫寬度及焊接質量。
3.2.2 北錨梁與鋼箱梁的合攏測量控制
在鋼箱梁與北錨梁合攏之前，應在NA9與NA11梁段的端頭兩截面各選取底板3個、頂板3個（分別設在兩腹板及中心線位置）觀測點位，并連續觀測其高程變化情況及軸線偏移情況。由于在NA11梁段安裝測量時，在錨梁支架上的鋼梁一次性定位較準確，而NA9梁段的端頭截面為懸空狀態，其安裝后高程會出現一定的偏差，造成合龍段在安裝就位時容易出現扭轉。因此必須對NA9梁段的端頭高程進行調整，在調整過程中，不應只調整NA9梁段的端頭高程，應對平臺頂的NA8、NA7的梁底高程進行相應調整，使各個梁段與設計線形一致，方便鋼梁的每一個梁段都能順利銜接。
在對合龍段NA10梁段進行吊裝下放時，應在吊機起吊時調整好縱橋向的兩端高差，需一端加配重，高差需控制在設計高差值123mm（節段鋼梁位于豎曲線內），以方便NA10梁段起吊后能順利放入合龍段內，底、頂口不發生扭轉。
按照監控指定的測量時段，對合攏口相鄰梁段所分部成對的測點的距離進行連續測量，記錄整理測量數據，并繪制每一時段溫度及合攏長度變化值，合攏溫度和時間段確定后（宜選擇一天中溫差變化較小的時間段），依據測量結果，計算出合龍段長度尺寸值，以合龍段橫基線為基準，按照所確定的合龍段長度尺寸值切劃邊線和坡口，為確保合攏順利進行，焊接完成前有效的約束梁段收縮。在合攏接口處增加對拉螺桿底座等臨時匹配連接件，當氣溫達到合攏溫度后，按照監控要求合攏時段，迅速將合龍段吊裝就位，迅速進行粗調、匹配、快速進行臨時連接，臨時連接完成后，迅速用碼板碼平對接縫，及時進行焊接，必須在最短時間內完成焊接工作。 3.2.3 合攏完成后測量控制
全橋合攏后繼續對合龍段及全橋其它梁段進行線形監測，將線形測量數據及時反饋至監控單位，以便對錨碇及散索套的安裝定位提供依據，為纜索順利架設做好前提條件。
3.3 主纜錨碇安裝測量
錨碇安裝在鋼錨梁安裝定位完成、鋼箱梁合攏后進行。
由于錨碇安裝在箱體內進行，因此測量基準點需轉點至鋼箱梁頂，鋼箱梁長度受溫度影響較大，轉點測量時應在深夜至日出前期間進行。此轉點同樣用于后來散索鞍的定位測量。
測量時應精確定位前后錨孔道（每面至少觀測3個）的中心三維坐標，前后錨面傾角等。
安裝完成后前錨孔道中心坐標允許誤差不大于10mm，前錨面孔道角度不大于0.2度，前后錨連線的軸線偏位不大于5mm。并將安裝完成后的測量數據提供給監控單位。
3.4 鋼箱梁安裝完成后吊桿孔中心里程及標高測量
錨碇安裝完成后，應在夜間溫度最低的時間段測量出鋼箱梁的總長、上下游吊桿孔中心里程及標高，提供給監控單位。
3.5 主索鞍及散索鞍的安裝測量
主塔及上橫梁施工完成后，進行主索鞍的吊裝就位及安裝。在主索鞍的吊裝過程中，應觀測吊架的撓度。主索鞍底座板及鞍體的縱橫向、豎向預偏量預抬值應依據監控單位的監控指令值（本橋縱向偏離邊跨640mm，橫橋向偏離橋梁中心5mm）。
主索鞍施工工藝流程：底板墊塊調平→測量放線→支架安裝→主索鞍底板縱移至起吊位置→試吊→起吊→縱移→落位→調整位置→吊裝主索鞍其他組件→組件連接。
測量放線：底板墊塊調平采用電子水準儀進行測量。要求平整度控制在0.5mm/平面。安裝格柵之后，精確測量塔頂軸線是保證主索鞍安裝位置準確的前提條件。選擇在天氣好并且氣溫穩定的夜間測量放線，放樣出塔頂上下游的縱橫軸線。主索鞍安裝軸線均以塔頂放樣的軸線為控制線，以消除溫度和天氣變化對塔柱的影響。
散索套安裝測量：在錨梁的制作過程中，將散索套的下半部分放入箱梁底板接近散索套安裝位置上，在主纜架設前，按照監控指令，采用全站儀放樣出設計的縱橫向軸線及里程線，并彈上墨線做好標記；用型鋼支架將下半部分臨時支撐起來，并在散索套兩端設置限位端板，直至所有索股架設完畢，然后利用手拉葫蘆安裝上半部分至設計位置，調整軸線和角度，穿上螺栓，擰緊至設計要求力值。
3.6 中跨及邊跨貓道承重索的安裝測量
由于貓道承重索所用鋼絲在使用過程中會產生一定量的永久伸長，故在架設前應根據其受力狀況進行預拉，清除其非彈性變形，這樣，架設之后的貓道矢度較易于控制。貓道相當于一個臨時輕型索橋，其作用是在主纜架設期間提供一個空中工作平臺。它是由貓道承重索、貓道面板系統、橫向天橋及抗風索等組成，貓道面層距主纜中心線的高度一般約為0.8～1.2米，且一般沿主纜中心線對稱布置。
每次對承重索測量時，應在日出前或日落后進行。主纜中心標高依據監控單位提供的監控指令。由于貓道鋪設過程中，不平衡水平力的客觀存在，故應加強對塔頂偏位觀測及控制，要求主塔偏位不得超過監控方要求。
3.7 基準索股及主纜普通索股架設的控制測量
3.7.1 總體測量方法
主纜索股垂度調整分為基準索股垂度調整和一般索股垂度調整?；鶞仕鞴纱苟日{整方法是絕對高程法，一般索股垂度調整方法是相對基準索股進行垂度調整。
圖4 主纜斷面
為保證一般索股調整時所用的基準索股始終處于自由漂浮狀態，采用主纜各層外側一根一般索股作為相對基準索股，其垂度依靠1#基準索股進行傳遞，然后利用各層相對基準索股調整同一層一般索股和上一層相對基準索股的垂度，以達到主纜線形調整目的。
為了消除調整誤差的積累，每根相對基準索股的調整誤差均進行傳遞，即調整下一根相對基準索股時，他們之間的理論相對垂度值中要減去當前相對索股的調整誤差值，以確保每一根索股相對于基準索的調整誤差在允許范圍內。
3.7.2 基準索股測量
測量項目：包括錨跨里程及標高、塔頂標高及偏位、主索鞍預偏量、主纜垂度標高、散索套移動量等。
?、僭谒鞴煽缰泄潭ɡ忡R，采用全站儀三角高程測量。
?、谟嬎愠鲋锌缂斑吙缢鞴煽缰写苟?，并與設計垂度進行比較，根據監控計算的垂度調整圖表，算出索股需移動調整的長度，并作跨度、溫度修正。
?、弁ㄟ^索鞍處索股放松或收緊，完成垂度調整目的，先調整主跨、后調整邊跨垂度，直至符合設計要求。
?、茉谒鞴山^對垂度符合要求后，同時進行上、下游兩根基準索股相對垂度調整，其相對垂度差不大于10mm。
?、莼鶞仕鞴纱苟日{整好后，須進行至少3天穩定觀測，確認索股線形完全符合穩定要求，全部結果均未超過允許偏差的范圍，第一根索股的垂度即調整完成。其中絕對高程允許誤差為中跨±L/20000，邊跨±L/10000。
將連續3天觀測數據經算術平均后作為基準索股最終線形。
3.7.3 一般索股測量
基準索股以外的索股為一般索股，一般索股是依據相對于基準索股進行相對垂度調整。采用相對基準索股方法進行一般索股垂度調整。采用游標卡尺測定索股垂度調整量。
?、侔惭b上下游主纜時通常以第一根索股為基準索股，必須認真操作。應在測量計算跨徑、垂度、溫度變化等影響的基礎上進行調整。垂度的調整須在夜間風速較小、溫度相對穩定時進行。正確放置后，停留一段時間，連續觀察測量不少于3晝夜，如全部結果都未超過允許偏差的范圍，第一根索股的垂度即調整完成。
?、跒榱吮ＷC索股的架設質量，可增設1～2條基準索股?；鶞仕鞴傻奈恢脩O在不被一般索股壓到的主纜邊緣處。
?、刍鶞仕鞴芍锌绲脑O計垂度允許偏差應符合圖紙的規定。一般索股對于基準索股垂度的相對差應在0、+5mm以內；上下游主纜的基準索股，其垂度的相對差應在10mm以內。 ④如基準索股由于受到其后安裝的索股架設而影響精確度時，經檢測判斷已不能起到基準索股的作用，則應另選新的一根索股進行計算跨徑、垂度、溫度影響的測量，并進行調整，使符合（下轉第115頁）（上接第108頁）作為基準索股的要求，然后將此新的索股作為相對垂度調整的基準索股。
因主纜長達近千米，對溫度非常敏感，長度和垂度變化大，因此必須測量索股溫度，垂度測量時根據設計和監控加以修正。在懸掛狀態下，束斷面為六角形，絲絲平行，不扭轉不鼓絲。按順序調整中跨、邊跨垂度后，最后千斤頂頂推錨頭增減墊片調整錨跨。調整時，中、邊跨以垂度為準，錨跨以張拉力為準。架設時應注意觀測塔頂扭轉和位移。
3.8 主纜緊纜完成后線形測量及索夾放樣及安裝測量
當主纜的一般索股和基準索股架設完成后，對主纜進行緊纜工作，緊纜完成后在夜間恒定的大氣溫度條件下，測量出主纜的線形。
當主纜線形定型后，由監控單位提供此狀態下索夾的坐標位置，并在白天沿主纜的曲線把索夾的粗略位置在主纜上作臨時標記。在夜間溫度較為穩定時，把臨時標記作為參考快速進行索夾位置的放樣。安裝索夾前，應依據主塔頂偏位，主纜溫度，大氣溫度，塔高，散索套頂點偏位等數據提交給監控單位計算出索夾中心坐標。安裝索夾時，應檢查索夾的位置編號是否與主索上的位置次序編號相符。索夾吊裝到位后，應對索夾中心進行再次復核，復核無誤后再進行索夾的安裝就位。由于索夾數量較多，需用多次完成，因而放樣時應量測大氣溫度和主纜表面溫度，并盡量在溫度基本相同的條件下進行索夾放樣。
3.9 吊桿張拉及主索鞍頂推過程中的主塔偏位測量
在主索鞍的安裝過程中，鞍體的預偏量為偏向邊跨64cm，吊桿張拉的過程中，應依據監控指令分三次對其進行頂推，對主索鞍的頂推是懸索橋施工中的一個重要環節，對索鞍頂推量的控制，其實質就是要控制塔身的應力不超過容許值，以確保塔身安全，并在頂推過程中實時觀測主塔的偏位情況，保證兩個主塔的偏位不大于監控計算數據。
4 小結
通過以上對自錨式懸索橋施工過程中纜索測量控制方法的描述，使我們了解了在施工過程中測量需要注意的重點和難點，在今后的工作中遇到同類作業時能夠做到提前籌劃，迅速進入工作狀態，提高工作效率。
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