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摘要：针对铁路大跨度斜拉桥，主塔索导管的安装定位难度大的问题，就安装定位方法、测量安装精度进行了分析，最终满足了设计规范要求。
关键词：施工控制网，索导管垫板，精度分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
韩家沱特大桥是渝利线的重点控制工程，位于重庆市涪陵区，是一座横跨长江的悬索斜拉钢梁特大桥，距上游石板沟长江大桥约3.5km。主桥为双塔双索斜拉桥，主跨432m，辅跨135m+82.78m,主桥总长866.35m.主桥索塔为H型，塔柱为四边形空心截面，根据主塔的结构特点，可将主塔划分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱和塔顶六个施工阶段，下横梁以下为变截面，下横梁以上为等截面，上、下横梁为箱形截面。主塔施工测量的主要内容包括：柱体各角点的平面坐标和高程放样、劲性骨架定位、索道管安装定位、模板调校和混凝土柱体的竣工测量。
2． 主塔施工测量
2.1 主塔施工控制网建立
根据韩家沱特大桥施工测量需要布设加密控制网点，采用TOPCON GPS静态法按《全球 定位系统（GPS)测量规范》GB/T 18314-2009 C级GPS控制网的主要技术要求对新增设的加密控制点进行边联式平面加密控制网测量（加密控制点布设及观测示意图见图1)。高程采用TCA2003全站仪结合精密水准仪NA2按《工程测量规范》三等水准测量的主要技术要求进行三角高程和水准加密控制网测量。每次换站需重新进行温度、气压改正：每条边 进行对向观测，测距均为4个测回。
2.1.1平面控制网平差计算起算点、起算方向
A、计算坐标系采用北京1954坐标系，起算基准点CPI108、CPI109.
B、控制网平差计算成果
平面控制网平差计算采用TOPCON GPS数据处理软件，平差计算成果如下: 最弱点HIT-2，其点位中误差为0.004m;最弱边HIT-1- HIT-5，边长相对中误差为1/281675。
由控制网平差计算结果可知，本成果满足《全球定位系统（GPS)测量规范》 B级GPS控制网规范要求。
2.1.2高程控制网的建立及计算
A、起算高程系采用1985国家髙程系统，起算点为CPI108基础水准点。
B、高程控制网平差计算成果
高程控制网平差计算方法采用条件平差，由观测点的分布位置组成1个导线大地闭合环，平差计算成果如下：
导线最大闭合差-7.1mm;
每公里单位权中误差土 0.616mm .
最弱点DT07，其高程中误差为±2.986mm;
由高程控制网平差计算结果可知，木成果满足《工程测量规范》三等水准测 量规范要求。
主塔施工控制网的布设如下图所示：
2.2 主塔平面控制施工测量
变截面塔柱各高程截面的平面坐标都不同，所以在施工测量放样前必须先测出塔柱结构物或构件每边的结构角点或其它特征点的高程后方可精确放样。具体测量方法是：用1秒级全站仪（LeicaTCR1201）采用三角高程法将地面高程返到平面控制点上，三角高程法计算公式为：H=h+Dtanα+i-l+f；建立塔柱体的几何数学模型，将全站仪安置在稳定的控制点上（HJT-1或CPI109），后视另一控制点（CPI108或HJT-5），然后前视塔柱结构物或构件每边的结构角点或其它特征点，测得此点的X，Y，Z初始坐标，用精密水准仪复核结构角点或其他特征点的高程（Z坐标值），与由建立塔柱体的几何数学模型按实测高程反算该高程断面点的平面坐标进行比较，逐步趋近调整到理论位置，并做出标志，完成立模前的施工放样工作；根据放样点模板立好后进行模板上口的定位。模板上口的定位方法也是先精确测出角点或特征点的高程，根据建立的塔主体的几何数学模型计算出该高程面的平面坐标，在控制点上架设1秒级全站仪采用极坐标法进行精确定位，在模板检查和调整过程中必须保证模板接缝区平顺，模板与模板之间无明显接缝和错台，模板调整后要保证模板固定好，在混凝土浇注时不得跑模和涨模。在昼夜温差及日照影响较大时，模板定位工作应考虑温差对施工测量的影响，为了保证非标准温度下能进行正常施工，在施工测量过程中配置温度器和气压表，将现场测量时的气压和温度输入仪器进行气压改正，确保施工测量精度误差。
2.3 塔柱高程控制测量
韩家沱大桥主塔从承台至塔顶10号主墩高179米、11号主墩高184米，高程控制拟定用1秒级全站仪（LeicaTCR1201）在稳定的控制点上测三维坐标法的方法测出结构物或构件每边的结构角点或其它特征点的高程，再用精密水准仪复核的方法控制塔柱的高程。
3． 斜拉索道管定
斜拉索导管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索导管的位置及其角度均应准确控制，并符合图纸要求。索道管的定位精度包括两个方面：一是锚固点空间位置的三维坐标应符合设计要求；二是索道管轴线与斜拉索轴线的相对允许偏差满足设计要求。根据两方面的要求和斜拉索的结构受力特性，索道管的定位应优先保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索道管两端口中心的相对定位精度决定。索道管安装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分，索道管安装定位主要用1〃级徕卡TCR1201型全站仪三维坐标法定位。
其测量的高程是单向三角高程，必须用精密水准仪从承台传递高程比较并进行实时修正，以确保索道管处塔点和锚固点精确定位。
索道管平面定位是以导管中心定位为主，并以其他部位定位为辅，并借助自制辅助定位设备进行控制，对于索道管处塔点和锚固点，采用1〃级徕卡TCR1201型全站仪三维坐标法测量，直接测量锚垫板中心和塔壁外侧索道管中心，从而进行定位调整。
定位作业程序如下：
(1)首先采用三围坐标法放样锚固钢套管的粗略位置于劲性骨架上,使之基本就位;
(2)索道管锚垫板中心的标定；
利用一定厚度的钢板加工一个圆形中心标定器。索道管锚垫板中心标定如图1所示。该标定器的直径与斜拉索钢套管内径一致,四周焊接对称的4块垫板,精确标定圆周中心,并做好标记。使用时只要把中心标定器盖到钢套管锚垫板中心，吻合即可得到锚垫板中心位置。
图1索道管锚垫板中心标定
(3) 塔壁外侧钢套管中心的标定：
同样,用一定厚度(约1 cm)钢板加工一个半圆形的标定器。索道管出口中心标定器如图2所示。该标定器直径与斜拉索钢套管内径一致,精确确定圆周中心并作好标记。使用时只要把标定器放入钢套管管口,此时盘心即为钢套管中心轴线上一点(不必精确在管口设计位置)。该方法使用方便,速度快,而且能满足施工要求。
图2塔壁外侧索道管中心标定
(4)由控制点上的全站仪直接测量锚固钢套管的锚垫板中心,并将锚垫板中心调整到设计位并检测；
(5)直接测量管口中心,并将管口中心调整到设计位并检测,然后计算实测位至斜拉索轴线的垂距(偏差值)；
(6)由于调校管口时可能引起锚垫板移动,故应复测锚垫板中心并再次调校；
(7)重復(3) ~ (5),直至满足定位精度要求。
4.三位空间坐标法测量精度分析
韩家沱特大桥主塔施工使用Leica TCR1201型全站仪测定单点三维坐标,仪器精度(1″, 2mm+2ppm·D )。在两岸岸边专用控制网点(HJT-1、CPI108、CPI109、HJT-5)上架设全站仪，置镜点和主塔上的点位高差在20m—120m之间。专用控制网点点位均建在稳定的区域，所以仪器对中误差可以不考虑。
气象误差
因江面气象条件复杂，在测量过程中温度和大气压影响测量精度，影响公式如下：
①受气象条件影响改正公式:
△D = 281·8-0·29065·P/ (1+ 0·00366·t)
式中: P为大气压; t为大气温度。
②受地球气压差影响改正公式:
△H= (1-K) / (2R)·D2
式中: K为大气垂直折光系数; R为地球曲率半径此项改正可以利用仪器内部的固化程序连同气象条件同时完成改正,只要观测前进行改正设置即可，故在测量前应读取温度和气压值输入全站仪进行改正。
2、测距误差
放样距离L的测量误差对放样点位的影响值,通常采用全站仪的标称精度(αmm+bppm)，ppm=1mm/km来计算距离放样误差对放样点位的影响,具体计算公式如下：
m2=α2mm+ (b2ppm·L)2
式中α为固定误差; b为比例误差系数，以10-6为单位或以ppm (百万分率)代替10-6; L以km为单位的距离值。当空气温度测定精确到1℃,大气压测量精确到3mbar,相对湿度测定精确到20‰,在主塔施工中测距最大值Lmax约375米，仪器精度2mm+2ppm·D，因此取α=2， b=2代入上式计算此项影响约2毫米。因此使用Leica TCR1201型全站仪测定单点三维坐标能满足主塔施工要求。
5．结语
在高塔柱索导管的测量定位中，在不能直接测设到索导管中心轴线的情况下，如果按照传统定位方法，必须借助定位其它结构点的办法定位中心轴线，这样既增加了定位误差又无法直观测得准确数据。在本桥中应用自制辅助盖板，不但可以准确测得索导管锚垫板上下口的三维坐标，提高了定位精度，而且大大提高了安装工效。最终本桥所有索导管都达到了设计规范要求，保证了大桥的顺利贯通。
参考文献：
（1）《高速铁路工程测量规范》（TB 10601-2009）；
（2）《国家三、四等水准测量规范》（GB\T 12897-2006）；
（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB\T 12897-2006）；
(4)邱国屏. 《铁路测量》[M]. 北京：中国铁道出版社，2003.
(5)丁继华. 《道、路、桥工程施工现场十大员技术操作标准规范--测量员》[M].北京：中国科技文化出版社，2005.
(6)TB 10101—99，《新建铁路工程测量规范》[J].
(7)GB/T 18314-2001，公《路全球定位系统(GPS)测量规范》[J].
(8)TB10204—2002，《铁路隧道施工規范》[J].
关键词：施工控制网，索导管垫板，精度分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
韩家沱特大桥是渝利线的重点控制工程，位于重庆市涪陵区，是一座横跨长江的悬索斜拉钢梁特大桥，距上游石板沟长江大桥约3.5km。主桥为双塔双索斜拉桥，主跨432m，辅跨135m+82.78m,主桥总长866.35m.主桥索塔为H型，塔柱为四边形空心截面，根据主塔的结构特点，可将主塔划分为下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱和塔顶六个施工阶段，下横梁以下为变截面，下横梁以上为等截面，上、下横梁为箱形截面。主塔施工测量的主要内容包括：柱体各角点的平面坐标和高程放样、劲性骨架定位、索道管安装定位、模板调校和混凝土柱体的竣工测量。
2． 主塔施工测量
2.1 主塔施工控制网建立
根据韩家沱特大桥施工测量需要布设加密控制网点，采用TOPCON GPS静态法按《全球 定位系统（GPS)测量规范》GB/T 18314-2009 C级GPS控制网的主要技术要求对新增设的加密控制点进行边联式平面加密控制网测量（加密控制点布设及观测示意图见图1)。高程采用TCA2003全站仪结合精密水准仪NA2按《工程测量规范》三等水准测量的主要技术要求进行三角高程和水准加密控制网测量。每次换站需重新进行温度、气压改正：每条边 进行对向观测，测距均为4个测回。
2.1.1平面控制网平差计算起算点、起算方向
A、计算坐标系采用北京1954坐标系，起算基准点CPI108、CPI109.
B、控制网平差计算成果
平面控制网平差计算采用TOPCON GPS数据处理软件，平差计算成果如下: 最弱点HIT-2，其点位中误差为0.004m;最弱边HIT-1- HIT-5，边长相对中误差为1/281675。
由控制网平差计算结果可知，本成果满足《全球定位系统（GPS)测量规范》 B级GPS控制网规范要求。
2.1.2高程控制网的建立及计算
A、起算高程系采用1985国家髙程系统，起算点为CPI108基础水准点。
B、高程控制网平差计算成果
高程控制网平差计算方法采用条件平差，由观测点的分布位置组成1个导线大地闭合环，平差计算成果如下：
导线最大闭合差-7.1mm;
每公里单位权中误差土 0.616mm .
最弱点DT07，其高程中误差为±2.986mm;
由高程控制网平差计算结果可知，木成果满足《工程测量规范》三等水准测 量规范要求。
主塔施工控制网的布设如下图所示：
2.2 主塔平面控制施工测量
变截面塔柱各高程截面的平面坐标都不同，所以在施工测量放样前必须先测出塔柱结构物或构件每边的结构角点或其它特征点的高程后方可精确放样。具体测量方法是：用1秒级全站仪（LeicaTCR1201）采用三角高程法将地面高程返到平面控制点上，三角高程法计算公式为：H=h+Dtanα+i-l+f；建立塔柱体的几何数学模型，将全站仪安置在稳定的控制点上（HJT-1或CPI109），后视另一控制点（CPI108或HJT-5），然后前视塔柱结构物或构件每边的结构角点或其它特征点，测得此点的X，Y，Z初始坐标，用精密水准仪复核结构角点或其他特征点的高程（Z坐标值），与由建立塔柱体的几何数学模型按实测高程反算该高程断面点的平面坐标进行比较，逐步趋近调整到理论位置，并做出标志，完成立模前的施工放样工作；根据放样点模板立好后进行模板上口的定位。模板上口的定位方法也是先精确测出角点或特征点的高程，根据建立的塔主体的几何数学模型计算出该高程面的平面坐标，在控制点上架设1秒级全站仪采用极坐标法进行精确定位，在模板检查和调整过程中必须保证模板接缝区平顺，模板与模板之间无明显接缝和错台，模板调整后要保证模板固定好，在混凝土浇注时不得跑模和涨模。在昼夜温差及日照影响较大时，模板定位工作应考虑温差对施工测量的影响，为了保证非标准温度下能进行正常施工，在施工测量过程中配置温度器和气压表，将现场测量时的气压和温度输入仪器进行气压改正，确保施工测量精度误差。
2.3 塔柱高程控制测量
韩家沱大桥主塔从承台至塔顶10号主墩高179米、11号主墩高184米，高程控制拟定用1秒级全站仪（LeicaTCR1201）在稳定的控制点上测三维坐标法的方法测出结构物或构件每边的结构角点或其它特征点的高程，再用精密水准仪复核的方法控制塔柱的高程。
3． 斜拉索道管定
斜拉索导管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项测量精度要求很高、测量难度极大的工作，斜拉桥索导管的位置及其角度均应准确控制，并符合图纸要求。索道管的定位精度包括两个方面：一是锚固点空间位置的三维坐标应符合设计要求；二是索道管轴线与斜拉索轴线的相对允许偏差满足设计要求。根据两方面的要求和斜拉索的结构受力特性，索道管的定位应优先保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索道管两端口中心的相对定位精度决定。索道管安装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分，索道管安装定位主要用1〃级徕卡TCR1201型全站仪三维坐标法定位。
其测量的高程是单向三角高程，必须用精密水准仪从承台传递高程比较并进行实时修正，以确保索道管处塔点和锚固点精确定位。
索道管平面定位是以导管中心定位为主，并以其他部位定位为辅，并借助自制辅助定位设备进行控制，对于索道管处塔点和锚固点，采用1〃级徕卡TCR1201型全站仪三维坐标法测量，直接测量锚垫板中心和塔壁外侧索道管中心，从而进行定位调整。
定位作业程序如下：
(1)首先采用三围坐标法放样锚固钢套管的粗略位置于劲性骨架上,使之基本就位;
(2)索道管锚垫板中心的标定；
利用一定厚度的钢板加工一个圆形中心标定器。索道管锚垫板中心标定如图1所示。该标定器的直径与斜拉索钢套管内径一致,四周焊接对称的4块垫板,精确标定圆周中心,并做好标记。使用时只要把中心标定器盖到钢套管锚垫板中心，吻合即可得到锚垫板中心位置。
图1索道管锚垫板中心标定
(3) 塔壁外侧钢套管中心的标定：
同样,用一定厚度(约1 cm)钢板加工一个半圆形的标定器。索道管出口中心标定器如图2所示。该标定器直径与斜拉索钢套管内径一致,精确确定圆周中心并作好标记。使用时只要把标定器放入钢套管管口,此时盘心即为钢套管中心轴线上一点(不必精确在管口设计位置)。该方法使用方便,速度快,而且能满足施工要求。
图2塔壁外侧索道管中心标定
(4)由控制点上的全站仪直接测量锚固钢套管的锚垫板中心,并将锚垫板中心调整到设计位并检测；
(5)直接测量管口中心,并将管口中心调整到设计位并检测,然后计算实测位至斜拉索轴线的垂距(偏差值)；
(6)由于调校管口时可能引起锚垫板移动,故应复测锚垫板中心并再次调校；
(7)重復(3) ~ (5),直至满足定位精度要求。
4.三位空间坐标法测量精度分析
韩家沱特大桥主塔施工使用Leica TCR1201型全站仪测定单点三维坐标,仪器精度(1″, 2mm+2ppm·D )。在两岸岸边专用控制网点(HJT-1、CPI108、CPI109、HJT-5)上架设全站仪，置镜点和主塔上的点位高差在20m—120m之间。专用控制网点点位均建在稳定的区域，所以仪器对中误差可以不考虑。
气象误差
因江面气象条件复杂，在测量过程中温度和大气压影响测量精度，影响公式如下：
①受气象条件影响改正公式:
△D = 281·8-0·29065·P/ (1+ 0·00366·t)
式中: P为大气压; t为大气温度。
②受地球气压差影响改正公式:
△H= (1-K) / (2R)·D2
式中: K为大气垂直折光系数; R为地球曲率半径此项改正可以利用仪器内部的固化程序连同气象条件同时完成改正,只要观测前进行改正设置即可，故在测量前应读取温度和气压值输入全站仪进行改正。
2、测距误差
放样距离L的测量误差对放样点位的影响值,通常采用全站仪的标称精度(αmm+bppm)，ppm=1mm/km来计算距离放样误差对放样点位的影响,具体计算公式如下：
m2=α2mm+ (b2ppm·L)2
式中α为固定误差; b为比例误差系数，以10-6为单位或以ppm (百万分率)代替10-6; L以km为单位的距离值。当空气温度测定精确到1℃,大气压测量精确到3mbar,相对湿度测定精确到20‰,在主塔施工中测距最大值Lmax约375米，仪器精度2mm+2ppm·D，因此取α=2， b=2代入上式计算此项影响约2毫米。因此使用Leica TCR1201型全站仪测定单点三维坐标能满足主塔施工要求。
5．结语
在高塔柱索导管的测量定位中，在不能直接测设到索导管中心轴线的情况下，如果按照传统定位方法，必须借助定位其它结构点的办法定位中心轴线，这样既增加了定位误差又无法直观测得准确数据。在本桥中应用自制辅助盖板，不但可以准确测得索导管锚垫板上下口的三维坐标，提高了定位精度，而且大大提高了安装工效。最终本桥所有索导管都达到了设计规范要求，保证了大桥的顺利贯通。
参考文献：
（1）《高速铁路工程测量规范》（TB 10601-2009）；
（2）《国家三、四等水准测量规范》（GB\T 12897-2006）；
（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB\T 12897-2006）；
(4)邱国屏. 《铁路测量》[M]. 北京：中国铁道出版社，2003.
(5)丁继华. 《道、路、桥工程施工现场十大员技术操作标准规范--测量员》[M].北京：中国科技文化出版社，2005.
(6)TB 10101—99，《新建铁路工程测量规范》[J].
(7)GB/T 18314-2001，公《路全球定位系统(GPS)测量规范》[J].
(8)TB10204—2002，《铁路隧道施工規范》[J].