岳德威

(中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，湖北 武汉 430000)

1 工程概况

白洋长江公路大桥位于宜昌长江公路大桥下游约26 km，北岸位于宜昌枝江市白洋镇，南岸位于宜昌宜都市陆城镇。主桥采用主跨1 000 m双塔单跨钢桁梁悬索桥，主缆跨度布置为276+1 000+296.5 m，两岸锚碇均采用重力式锚，组合梁桥面系，主缆矢跨比1/9。成桥状态主跨跨中处主缆中心点设计高程为+90.189 m，塔顶处主缆中心理论交点高程为+201.3 m，主缆理论散索点高程为白洋侧+81.3 m，宜都侧+79.3 m。

全桥共两根主缆，中跨两主缆中心横向间距为36.0 m。为使锚室结构不与主线引桥相抵触，使主线引桥在锚碇中间处顺利穿过，设计将散索点向桥梁中线外侧平移4.50 m，理论散索点横向间距为45.0 m，理论散索点到主塔中心面的距离仍为白洋侧276 m，宜都侧269 m。边跨主缆所在平面与中跨主缆竖直面的夹角为：白洋侧atan(4.5/276)=0.934 1°，宜都侧atan(4.5/269)=0.958 4°。

1.1 后锚梁

后锚梁共分为5种类型，分别为Mh1～Mh5。后锚梁采用“][”截面，由两片分离的“[”形梁通过缀板、加劲肋等连接而成。为便于锚杆与后锚梁的连接，依据主缆散索角度及锚固位置，在锚梁相应位置设置锚杆连接接头，连接接头采用与锚杆截面一致的H形截面。

1.2 锚杆

锚杆分单束股锚杆和双束股锚杆，单束锚杆对应连接锚固1根索股，双束锚杆对应连接锚固2根索股，单个锚室共布置锚杆103根，其中单束锚杆Mg3(Mg4)有37根，双束锚杆Mg1(Mg2)有66根。

锚杆设计长度采用统一尺寸，全长22.02 m。每根锚杆制造时分成两段。下段锚杆Mg2、Mg4分别与后锚梁和上段锚杆连接，采用焊接H形截面，长度均为16.01 m。上段锚杆Mg1、Mg3长度均为6.01 m，单束锚杆上段Mg3上端1.0 m范围内采用焊接□型截面，中间1.80 m范围采用栓焊组合的格构式构造，下端3.21 m范围内采用焊接H型截面，双束锚杆上段Mg1采用焊接H型截面。两类锚杆下端与后锚梁连接，上端伸出前锚面，与主缆索股锚头连接。

1.3 定位支架及施工平台

锚固系统钢构件安装采用定位支架进行支撑定位，定位支架采用型钢制作的桁架结构，采用在填芯混凝土内埋设预埋件做为支撑，为便于施工，在支架上设置螺栓安装平台，摘钩平台及测量平台等。

2 锚固系统测量方法

施工过程中不仅要保证测量定位精度，还必须有较高的效率以保证施工的进度，同时锚固系统的结构涉及复杂的空间解析几何计算，测量定位采用的是全站仪三维解析测量方案，根据实测坐标与相应的设计坐标对比结果，进行改正，直到满足精度要求。白洋长江公路大桥锚固系统精度标准：前锚固孔道中心线坐标偏差±10 mm，前锚面孔道角度±0.2°。

2.1 锚固系统计算

锚固系统采用的坐标系，其原点为散索鞍理论中心，坐标系的X轴垂直于前、后锚面向下，Y轴与X轴垂直，Z轴和X、Y轴为右手定律关系。图纸给出前、后锚面固定参数，其部分施工断面，需要根据前后锚面固定参数要素表自行进行解算数据。

锚杆上任意特征点上的三维坐标的计算步骤：

根据H点(理论后锚面中心点)和Q点(理论前锚面中心点)所给的三维坐标(XH、YH、ZH)和(XQ、YQ、ZQ)，计算出向量︱HQ︱，

即求出︱HQ︱=√(XH-XQ)2+(YH-YQ)2+(ZH-ZQ)2

tanα=(YH-YQ)/(XH-XQ)

tanβ=(ZH-ZQ)/(XH-XQ)

sinθ=(YH-YQ)/︱HQ︱

根据上述上式推导可得，锚杆是任意一点N的三维坐标计算公式：

XN=XH-λXsinθ/tanα

YN=YH-λXsinθ

ZN=ZH-λXsinθXtanβ/tanα

式中：λx为锚杆N点与后锚面H点距离。

2.2 施工测量放样控制方法

锚固系统定位支架安装采用绝对控制法和相对控制法相结合的方法进行，主要定位控制需要使用高精度全站仪进行。

(1)绝对定位控制

定位架预埋件安装采用绝对定位控制，即安装时采用全站仪控制预埋件的空间位置，主要控制横、纵桥向位置偏差及高程偏差；安装定位架桁架时采用绝对定位控制，全站仪控制桁架的空间位置，保证桁架安装满足设计图纸要求；前、后支架横梁连接杆最底部杆件和中间一根杆件采用绝对定位控制，使用全站仪控制横梁连接杆的空间位置(主要是高程)，再次校正前、后支架位置。

(2)相对定位控制

前、后支架横梁连接杆大部分杆件采用相对定位控制，即以绝对定位控制的横梁连接杆为基准，采用直尺控制其余杆件的安装。安装过程中相互校正横梁连接杆的空间位置，并在锚杆安装前进行全部杆件位置及定位架位置的复核精确测量。

3 锚固系统的测量控制

3.1 后锚梁支撑定位

后锚梁与锚杆相连接，为匹配锚杆的反射线形特征，为整体斜向与锚杆相交并倾向内侧的空间形态。后锚梁安装前，在混凝土中设置预埋底座，并以支撑牛腿作为支撑后锚梁及调整其空间姿态的作用。在安装过程中，先检查锚梁底端支撑牛腿倾角和标高，并弹出十字轴线，锚梁底端十字线应与牛腿十字线重合。使用测量仪器定位控制锚梁上端腹板中心点座标，经初调后静置约一个小时，观测支架变形量，并逐一检查各锚杆接头中心点坐标，最后再根据修正值对锚梁进行精确调整。

3.2 支架定位安装

由于定位支架高且宽，安装使进行分节、分片吊装。在拼装支架前，先由测量人员检查复核预埋件中心偏位、标高，并放出十字中心线。若测量数据偏差较大，应及时通知技术人员对定位架进行调整，并满足结构受力要求。支架定位测量重点控制好支架桁片顺桥向与桥中线偏转角度、锚梁背靠支撑面倾斜角度、桁片内侧净距、锚杆支撑水平横杆标高。支架安装时应根据环境温度和支架变形量参数作出适当修正。

3.3 后锚梁安装定位

后锚梁直接搁置于后支架的抄垫上，对其先放样出支撑牛腿和支架的中心线，然后利用两根20 t的吊带对对后锚梁隔板进行捆绑起吊，以加强对后锚梁的保护，防止变形，其中的一根带吊与吊钩之间设置一台25 t的手拉葫芦，用于后锚梁的姿态调整。当后锚梁就位后，由测量人员对后锚面轴线进行测量复核，并由抄垫进行调节，确保偏位误差不超过2 mm。

3.4 锚杆支撑定位

锚杆支撑定位主要由前、中层片式框架组成。在施工过程由测量人员准确的计算出该截面锚杆与锚杆间的间距，并计算出其三维坐标，并准确的放样出层片式框架的轴线具体位置。

3.5 锚杆安装定位

锚杆一端与后锚梁连接，拼装前须先对相应锚梁上接头中心点进行测量复查，以防止偏差过大对整根锚杆安装精度的影响。安装时使用测量仪器对锚杆前端中心点进行控制测量，逐层安装，逐层测量。待该批锚梁全部吊装到位后，再根据支架变形测量值与温度修正值进行精确调整，并使用限位装置对水平、标高进行锁定。依次逐根、逐层进行锚杆安装，并在混凝土浇筑前后，分别对锚杆进行复测校核，以确认定位精度前后一致。

3.6 测量定位误差分析

锚固系统安装精度要求高，前锚面测量定位点误差在±3 mm，锚杆偏位误差纵向+3 mm，横向+2 mm。通过锚固系统安装定位误差来源分析，采用针对性地措施，具体如下。

(1)测量控制网点的误差

①所有观测墩面和联结噐均精加工制作，制作误差不大于0.2 mm。

②加强测量控制网图形强度，增加观测条件。

③采用先进的测仪器：测边测角采用徕卡TS09全站仪，标称精度：测角1″，测距1 mm+1.5 ppm。

预期效果：能够使控制点点位中误差不大于1.2 mm。

(2)放样时仪器本身的测量误差

解决措施：放样采用TS09全站仪以极坐标法放样进行，依据其精度分析，控制放样视线在200 m以内，能够使放样点点位中误差不大于1.6 mm。

(3)标点与立点误差

标点误差来源于加工制作厂家，可控制在1 mm以内。立点误差是指现场棱镜架设误差，一般常用的棱镜对中杆气泡精度为8分，按1.3 m高度推算出其误差应为3 mm，不满足要求。

解决措施：采用徕卡配套小棱镜，能够使立点误差不大于0.5 mm。

(4)仪器对点误差

解决措施：观测墩面和联结器均精加工制作，制作误差不大于0.2 mm，能够使仪器对点误差不大于0.5 mm。

(5)定位测量总误差：根据(1)～(4)项误差来源，按照误差传递规律

M2总=±√M12+M22+M32+M42推算出总的定位测量误差不大于2.1 mm，满足要求。

3.7 测量定位的注意事项

(1)后锚梁定位精度直接影响锚杆的安装精度，因此，后锚梁不能出现“扭转”现象。上、下两点测量的误差除满足规范要求外， 应偏向同方向， 确保安装方向的准确。对后锚梁上特征点坐标进行修正(根据温度、气压修正)，保证后锚梁在设计状态温度时位置。

(2)温度影响，钢构件对于温度特别敏感，锚杆长22 m，在10 ℃温差下，长度方向大于有2.5 mm的变化量，因此，一般选择在夜间或凌晨，以减小温度影响。

(3)考虑制造时误差对测量定位的影响。从理论计算可算出：锚杆制造长度偏差10 mm，在不修正时，锚杆里程方向和高程方向的测量数据误差将近5 mm，所以，锚杆的制造精度对测量定位影响很大；锚杆在进场后，必须对长度进行精准测量，了解每根锚杆的长度误差，在测量定位时加以修正。

(4)注意测量的频率，包括定位支架、后锚梁安装期间、锚杆安装期间、填芯混凝土浇筑过程中的监测(可能上浮)。后支架顶端观测点变形结果主要作为后锚梁变形的修正依据，前支架顶端观测点结果主要作为上锚杆变形修正依据。浇筑完成后，对定位支架、已安装的后锚梁、锚杆的位移要继续观测，以免影响安装质量。

4 结束语

白洋长江公路大桥主缆锚固系统安装完成后，经过复核及验收，精度满足设计及规范要求；通过锚固系统的施工测量，有以下几点体会：除了配备高精度测量仪器，经验丰富的测量技术人员外，要制定详细的专项测量方案；施工前要做好控制网的复测和联测，主桥部分应做独立控制网，提高精度等级。三维坐标的理论计算应通过CAD制图、表格计算等进行精确符合；测量定位时，提前考虑温度、杆件变形、锚碇基础沉降等多方面因素影响，要不断的监测，及时调整。这样才能满足精度要求。