南京大胜关长江大桥施工测量关键技术

　　摘要：南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的控制性工程，也是沪汉蓉铁路的越江通道，同时搭载双线地铁，桥梁荷载大，设计时速高，对桥梁施工测量提出更高的要求。施工前，以京沪高速铁路基础控制网为基础建立桥梁精密控制网，保证桥梁中心线与线路中线协调一致，满足桥梁施工需要。三桁六跨连续钢梁安装前，进行主桥控制网和加密，保证钢梁中心线和线路中心线的一致，并根据钢梁中桁轴线，建立局部坐标系，进行钢梁线型监控，满足钢梁合拢的需要。对线下工程进行沉降观测和评估，确定无碴轨道施工的时机。通过上述关键部位测量技术的实施，保证南京大胜关长江大桥施工测量满足设计要求。

　　关键词：高速铁路控制测量三桁六跨连续钢梁线型监测线下工程沉降观测箱梁徐变观测

　　1、工程概况

　　南京大胜关长江大桥设计长度为9.273km，既是京沪高速铁路越江通道，也是沪汉蓉铁路越江通道，应南京市要求搭载地铁越江通道。[1]全桥共分为四部分：南岸合建段、北岸合建段、主桥和北高速引桥。南岸合建段、北岸合建段采用钻孔桩基础，墩身为空心墩，左、右幅墩身通过帽梁连接，上部结构有京沪高速、沪汉蓉、地铁梁2片共4片混凝土预制箱梁，轨道为有碴轨道;主桥设计为钻孔桩基础、双壁钢围堰或吊箱围堰承台，墩身为空心墩，左、右幅墩身通过帽梁连接，主桥采用钢桁拱桥、整体钢桥面板混凝土道碴桥面，主桥4#墩至10#墩设计为三桁六跨连续钢桁拱梁，孔跨布置为108m+192m+336m+336m+192m+108m，共1272m，主桥0#墩至4#墩设计为三桁钢梁;北高速引桥采用钻孔桩基础、承台基础，上部结构为单片混凝土预制箱梁，轨道为无碴轨道。

　　2、施工测量的难点

　　2.1控制测量的精度要求高

　　京沪高速铁路控制测量要求同时满足勘察设计阶段、施工阶段和运营维护阶段三个不同时期的需要,同时保证三个阶段的坐标和高程系统的起算基准统一、测量精度协调统一。南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的一段，其控制网必须与京沪高速铁路全线控制网坐标、高程系统的起算基准统一和测量精度协调统一，还要保证桥梁范围内构筑物间的测量精度协调统一。

　　2.2三桁六跨连续钢桁拱梁施工监测精度要求高

　　六连续钢桁拱梁施工测量是一座大型精密工程，不仅要求连续钢桁拱梁施工完成后，满足墩台处横梁中心线与设计线路中心线偏差≦±10mm、墩台固定支座处横梁中心里程与设计里程偏差≦±10mm，相邻横梁中线相对偏差及墩台处横梁顶与设计高程偏差≦±10mm的规范要求，还要求钢梁施工监测数据真实反映各个节间之间的相对关系，真实反映同一节间拱上弦、拱下弦和系杆9个节点间的相对关系，满足钢梁安装合拢的精度要求，六连续钢桁拱梁孔跨布置。

　　2.3无碴轨道变形监测技术要求高

　　北高速引桥采用的无碴轨道技术，其特点就是工艺和精度都要求高，运营维护技术特殊。尤其轨道调节高程的范围为-4mm～+16mm，要求布设沉降观测网，对桥梁基础沉降和箱梁混凝土徐变引起的上拱度变化进行监测，并对沉降量进行评估和预测，确定铺轨的时机,其精度要求和测量频次要求高。

　　3、控制网的建立和应用

　　3.1平面控制网的施测

　　3.1.1平面控制网的布设

　　我国平面基础控制点稀少，其密度远远不能满足京沪高速铁路的平面基础控制的要求，京沪高速铁路控制网布设根据“先整体，后局部”，由高级到低级逐级控制的原则[2]，沿线布置首级控制网点(CP0)，约100Km/个。在CP0的基础上，从北京开始，沿线路走向每4km一对点，点间距为1km，离线路中线100～200m，不宜受到破坏，满足GPS观测要求的地方布设基础平面控制网(CPⅠ)。线路控制网(CPⅡ)和基桩控制网(CPⅢ)均是在基础平面控制网(CPⅠ)的基础上建立的，分别满足线下工程施工和轨道施工的需要。

　　在图1中，CPⅠ-100、CPⅠ-101 、GPS19、DQ10、 DQ3、GPS3、LNT04、CPⅠ-083、CPⅠ-084为南京大胜关长江大桥范围内的CPⅠ控制点，并以这9个CPⅠ控制点建立精密控制网，满足线下工程施工测量的需要。

　　3.1.2平面控制网的测量方法

　　CPⅠ观测采用GPS静态测量，按照B级技术要求进行，CPⅡ观测也采用GPS静态测量，按照C级技术要求进行。[3]

　　GPS外业数据处理采用Trimble5700随机软件TGO1.61解算基线、重复基线合格，经过闭合环差检验通过后，在WS-84坐标系进行三维无约束平差，然后在工程坐标系中，采用轨道设计高程25 m为投影面进行约束平差。

　　3.2高程控制网的施测

　　京沪高速铁路施工、铺轨、运营维护全部采用二等水准测量。南京大胜关长江大桥高程控制网是在线路高程点CPⅠ-084、CPⅠ-100、QBM1、QBM2、CPⅡ401的基础上按照二等水准测量规范要求建立起来的，为了方便施工测量，水准点间距为500m左右。

　　3.3平面控制网的使用要求

　　由于长江两岸地质条件差，受施工等外界条件的影响，平面基准点CPⅠ、CPⅡ及高程基准点可能会产生位移或者受到破坏，施工过程中定期复测和进行基准点的恢复。

　　4、三桁六跨连续钢桁拱梁施工监测

　　4.1钢梁施工控制网的加密

　　为了保证六跨连续钢桁拱梁中心线和南京大胜关长江大桥中心线一致，首先钢梁施工前对主桥控制网进行复测，在主桥控制网满足规范要求的基础上，按照CPII的技术要求，采用GPS静态测量技术，在连续钢梁的起始墩4#墩和终端墩10#墩墩顶进行控制点加密。然后以4#墩加密点与北岸控制点、10#墩加密点与南岸控制点为已知边，参照CPII导线测量的技术要求，对5#～9#墩墩顶加密点进行坐标测量。导线测量水平角与测量距离的观测技术要求。

　　高程贯通测量采用全站仪三角高程测量法按照二等水准测量技术标准执行，测量时启用TCA2003全站仪自动瞄准功能，对向观测，每站正、倒镜多个测回观测等技术手段，削弱大气折光改正后残差和全站仪校正后残差对测量成果的影响。

　　4.2三桁连续钢桁拱梁线型监控测量

　　南京大胜关长江大桥主桥设计为三桁六跨连续钢桁拱梁，钢梁拼装时采用吊索塔架三层拉索辅助施工。钢梁拼装时影响线型的要素很多，如钢梁制造误差、钢梁的安装误差、钢梁上面外加荷载、钢梁桥面板的焊接、拉索的拉力及外界环境等，钢梁安装线型监测的目的是：真实反映合拢口相邻节间的相对关系，真实反映同一节间各杆件间的相对关系，为下一个节间的钢梁调整提供依据。

　　主桥钢梁离岸边较远，为了避免利用不同的控制点测量，控制点自身误差引起数据不同一，利用转点的方法，晚上视线欠佳，采取以7#、8#中桁固定支座为起始点，以其他墩中桁纵向支座为方向线，建立局部坐标系进行测量。测量时间选在凌晨1：30～4:30,温度相对稳定，没有阳光的影响，并详细记录钢梁的荷载、钢梁的温度，以最快速度完成同一节间拱上弦、拱下弦和系杆9个节点测量，将测量成果报监控单位计算后，确定下一个节间的调整数据。

　　5、线下工程沉降观测

　　5.1线下工程沉降观测点的布置

　　北高速引桥沉降变形观测点分为基准点、工作基点和观测点三种：基准点用于建立沉降变形观测点监测网，选用QBM3(在试桩基础上建立的基岩桩)、QBM1、国家点Ⅱ蒲黄5及GPS16为基准点，为了保证基准点的准确性，每6个月联测一次;工作基点用于直接观测墩台的沉降，在高程控制网的基础上加密形成，通常工作基点距离为200米左右。但由于长江两岸地质条件差，容易产生沉降和受施工的影响，在进行沉降观测过程中，定期对工作基点与基准点之间进行二等水准联测，一般为三个月;观测点代表观测对象的变形特征，承台基础浇筑混凝土时，在承台的左侧小里程角上、右侧小里程角上布设沉降观测点，当承台需要回填时，在上下游墩身(距离地面0.5m)各埋设一个观测点，并将沉降观测量转换到墩身沉降观测点上。

　　5.2线下工程沉观测技术要求

　　水准网的观测按照国家二等水准施测，必须采用附和或闭合水准线路，不许采用支水准线路或中视法，水准线路经过的工作基点或基准点不少于两个。

　　从承台浇注完成到主体工程完工期间，除架桥机通过时有特殊要求，一般每周测量一次。北高速引桥梁基础采用崁岩桩，桥梁静置期为3各月，经观测，在此期间桥梁基础沉降趋于稳定，提出初次评估，通过后，进行无碴轨道基础施工，在此期间沉降观测继续进行，二次评估通过后进行轨道施工。[3]

　　5.3梁体徐变观测

　　预制箱梁梁体徐变观测水准线路观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，其中观测1，2，3，4构成一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环，具体布置如图3：

　　图3 箱梁徐变观测线路图

箱梁徐变观测线路图

　　北高速引桥预应力混泥土预制梁在制梁场批量生产，且对原材料变化不大、预制工艺稳定，

　　每30孔选择设置观测标。观测频率要求：①预应力张拉期间，张拉前、后各一次;②预应力张拉完成至无碴轨道铺设前，预应力张拉完成第1、3、5天各测一次;③桥梁附属设施安装期间，1次/周，安装前、后各一次;④无碴轨道铺设期间，1次/周。[3]

　　6、结束语

　　南京大胜关长江大桥施工测量是一项大型精密工程，既要保证桥梁中心与京沪高速铁路线路中心线一致，还要保证桥梁范围内各项构筑物的几何尺寸和空间位置满足规范和设计要求，在施工测量中，对控制网建立和复测、基础施工测量、三桁六跨连续钢桁梁安装测量及线下工程沉降观测等重要环节进行重点控制，从而保证各项技术指标满足高速铁路施工的要求。

　　[1] 崔巍,成传义,郭昇. 南京大胜关长江大桥控制测量的“三网合一”[J]. 桥梁建设, 2008,(6): 8-11.

　　(CUI Wei, CHENG Chuan-yi, GUO Sheng. "Combined Three Networks" for Control Survey of Dashengguan Changjiang River Bridge in Nanjing[J]. Bridge Construction, 2008, (6): 8-11.in Chinese)

　　[2] 孔祥元，梅是义.控制测量学[M]. 武汉: 武汉测绘科技大学出版社, 1996.

　　[3] 铁建设〔2006〕189号, 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S].