索塔测量方案
1、基本情况
荆岳长江公路大桥29#号主墩索塔从承台面以上算起的总高度为224.5M,结构为钢筋混凝土索塔.索塔的施工精度要求很高,塔柱架设完成后垂直度要求小于1/3000,且不大于30mm,每一节段塔柱倾斜度误差不大于该段高度的1/450,外轮廓尺寸允许偏差±20mm塔顶高程允许偏10mm,斜拉索锚固点高程允许偏差±10mm.斜拉索锚具轴先偏差±5mm。
2、需要解决的测量问题
在荆岳大桥索塔的施工测量过程中将面临以下几个问题:
(1)荆岳大桥索塔要求达到的测量精度非常高,所用控制网应保证高精度要求.
(2)在索塔的施工过程中,如何有效的监测索塔的施工变形,确保索塔的线型与设
计意图完美结合.
3、测量定位方案论证
3．1测量控制网的复测与加密
混凝土塔柱施工前，组织人员对首级控制网进行复测,对图形及精度进行评估,精度符合规范要求后,才可以对索塔进行施工测量.为了顺应索塔施工进度的需要,到上横梁施工前,必须在首级控制网的基础上，进行控制网的加密.加密点拟设在28号墩下横梁中轴线上,这样能够保证索塔的完全通视。
3．2 施工测量放样及方法研究
3．2．1平面放样常规测量方法的保证
采用瑞士莱卡(Leica)电子全站仪TCA2003，用精密测量模式能够满足测量精度要求。
TCA2003电子全站仪的测角精度为0．5”，测距精度见表1。
表 1 测距精度
TCA2003在各种天气下的测距长度见表2
表 2 各种天气下的测距长度
注： a 雾为能见距离3 km左右，或强烈阳光下有剧烈的空气对流；
b轻微雾气为能见距离约15 km，或巾等阳光，L}J等的空气对流；
c晴天、无雾气为能见度达3O km，无空气对流。
1) 塔柱施工放样方法。
制定具体的施工放样方法，应从索塔施工的需要和桥位处的地形地貌、各种放样方法本身所能达到的精度、仪器的精度、放样的便捷程度以及施工放样的效率等因素综合考虑。
常见的放样方法有极坐标法、前方交会法(包括轴线交会法)和距离交会法等。
由于荆岳长江大桥主航道江面宽，根据放样精度与放样距离成反比的原则，一般取离放样位置较近的控制网点作为放样基准。
综合上面各要素认为极坐标法比较适用于主塔柱的施工放样。
其特点是能结合施工实际，简便易行，效率高。
下面将进一步研究极坐标法放样的精度问题，以观察其是否满足荆岳大桥塔柱施工放样的精度要求。
2) 极坐标法施工放样精度估算。
设测站点为O，观测点(照准点)为P，观测点对测站点的斜距、天顶距、方位角、高差分别为、Z、和。
三维坐标计算公式为：三维坐标计算公式为：
X P = X0+S ×sinZ ×cosa
Y p = Y0+S×sinZ ×sina
H p = H0+ S×cosZ+(1-k )/2R(S×sinZ) ²+i-t
相应的Xp、Yp 、Hp 中误差计算公式为：
m xp=( sinZ ×cosa×m s)+( S×cosZ×cosa×m z〃/p〃)+(S×sinZ ×sina×m a〃/p〃)²
m yp=(sinZ×sinа×m s)+(S×cosZ×sina×m z〃/p〃)+(S×sinZ ×cosa×m a〃/p〃)²
顾及大气垂直折光系数K值误差影响时：
m²hp=( cosZ ×m s) ²+( S×sin Z×m z〃/p〃) ²+ m²i+ m²t
因TCA2003全站仪设置的K=0．13，与观测时的K值不符，应顾及其影响。
令：C o=(1—0．13)／2R
Ci= (1一Ki)／2R
则球气差改正系数误差△ci =C i—C。
，而△ci对
高程的影响为：
δhp=△ci×sin ²Z×S ²
当取2倍中误差作为极限误差时，则放样点最
大误差值为：
δxp max=2× m xp
δyp max=2× m yp
δhp max=|δHp+2×m Hp
由于测站点、观测点的坐标是已知的，可反算得出坐标方位角和水平距离(即а和S平)；又知观测墩顶面高程为H，测站点的高程已知，可按下式计算天顶距：
Z =90。
+tg-1 [( H站+H)／S平]
斜距公式为：
S = S平／sinZ
由上述公式可得表3。
分析表3中数据可知，29#塔柱施工放样采用高精度的TCA2003电子全站仪即可完成。
在实际施工放样过程中，还要注意：
①缩短棱镜杆的长度对棱镜杆杆尖作特殊处理，使其杆尖的直径达到0．5 mm，
有可能的话还可以做得更小。
②在索塔施工时，应该至少在不同的两站架设仪器，确保其定位的精度。
③在上塔柱施工时由于受日照的影响，测量定位拟定在温度比较稳定的时间段
进行，这样塔柱结构受温差影响较小，实测的数据比较可靠。
3．2．2 高程放样测量方法
下塔柱分段浇注过程中高程控制可采用电子全站仪三角高程直接测量。
塔柱各节点标高主要受块件制作水平的控制，测量时用精密水准仪配合钢尺测量其倾角，检验上下游相对高差；而全站仪三角高程的测量只能作为钢塔柱绝对高程检验的一个手段。
4施工过程中的变形观测
1)基础的沉降变形观测。
在承台上作出5个永久沉降变形观测的点(位置同塔身
施工测量作在承台上的控制点)。
用二等水准及测距三角高程法测量沉降点的高程，每3个月为一测量周期。
2) 桥塔混凝土收缩徐变对塔高的影响和塔身竖向弹性压缩变形从而造成塔身的沉降，同时混土的收缩徐变也会影响塔身的高程，所以施工过要监测塔身的竖向变形。
在桥塔顺桥向两侧各埋设可安装测量用棱镜的变形观测点(左右塔腿均要埋设)，高度方向每隔50 m为一断面，塔顶为一断面；测量方法为测距三角高程法；每施工2～3个节段观测1次。
3) 桥塔的纵横向变形观测。
桥塔的变形观测包括桥塔混凝土的变形观测和钢塔柱的变形观测。
外界环境的温度、日照对桥塔昆凝土内外温差和钢柱四面温差的影响造成塔身变形，空气对流（风荷载)造成塔身变形，塔柱混凝土的收缩徐变产生的变形，塔腿的横向弹性变形以及塔吊、桁架吊机施工作业影响等均对桥塔的施工、测量定位产生一定程度的影响，做好这些变形观测工作，可以有效的指导塔身的施工控制。
测点布设：每隔30—50 m为?断面布设纵横向变形观测点(塔腿与塔身交会处、混凝土与钢柱连接处及塔顶处断面)，每个变形观测点在塔柱上埋入棱镜。
观测方法：用TCA2003全站仪在至少两个测站上进行多测回观测。
观测时间：塔柱每施工3个节段观测1次，每次观测要每隔 2 h连续观测塔柱变形、温度、日照方向、风速和风向等，并绘制变形影响曲线，为塔柱的施工控制和今后的安装监控提供分析数据。
4) 当索塔每完成一定高度(每10段)时，必须对所完成的节段进行通测，以利观察所完成索塔的质量和方便下节段采取措施调整。
5) 为保证监测的准确无误，建议请另外独立的机构来完成这项工作。
5 结语
荆岳大桥29#墩索塔的施工测量控制方法是确实可行的：
1)施工控制网能满足要求。
2)根据索塔结构和桥位处的地形，气候环境，依据计算结果和实践应用的经验，用高精度的Leica TCA2003电子全站仪采用极坐标放样能够满足全天候平面测量精度要求。
用一台精密水准仪配合钢卷尺辅以三角高程可完成高程测量工作。
3)在索塔的施工过程中，将监测索塔的施工变形工作交由专业的机构来完成，可以有效的确保各测量数据的科学性和实效性，使索塔的变形处于多家机构的监控下，从而使其质量达到精品要求。