原创︱大跨径悬索桥关键测量技术～锚固系统测量定位

1994年11月22日，国内第一座跨度超千米的大桥—江阴长江公路大桥动工修建（主跨1385m悬索桥）。

2022年6月28日，世界第一大跨径悬索桥—张靖皋长江大桥动工修建（主跨2300m）。

△ 江阴长江公路大桥

在桥梁建设方面，中国，无疑已经走在世界的前列，自2003年老马（测量老马）进入湖南路桥长江公司，也基本上都是搞得特大桥，虽然中间搞了一些连续钢构桥、矮塔斜拉桥、空心板桥、钢拱桥等等，但从测量方面来说，老马（微信公众号：测量老马）认为最难搞的，当属悬索桥。

老马参与修建的悬索桥，目前为止主要有三座：2007年的矮寨大桥（主跨1176m）、2013年的洞庭湖大桥（主跨1480m）及现在的张官高速洞庭溪沅水特大桥（主跨800m），当然，位于南京市的龙潭长江大桥老马也有幸参与，但时间不长。

斜拉桥与悬索桥测量的区别

相对于斜拉桥，老马（微信公众号：测量老马）觉得悬索桥测量工作无论从工作量还是测量技术难度都要大的多，其主要原因有以下几点：

1控制网难度大

斜拉桥目前最大的主跨不到1200m，这几乎已经是斜拉桥的极限了，而且以现阶段的桥梁设计方式，几乎不会在河中间设置桥墩（之前参与的南京长江三桥、荆岳长江大桥均有桥墩在江中），这样两岸的跨度就不是很大，顶多一公里多一点。

但是悬索桥就不一样了，以跨峡谷的矮寨大桥为例，两岸的控制点间距达到了1600m，以跨长江的龙潭、张靖皋长江大桥为例，直接一跨过长江，其两岸控制点间距已达3km。

以现在拥有的GNSS的手段，平面控制网好解决（安罗高速黄河大桥两岸控制点4.73km即为GNSS测设平面控制网），但麻烦就在于两岸高程控制网，跨河水准是个麻烦事，之前老马也就此写过一篇文章：

除了跨河水准之外，主桥往后延伸部分悬索桥也比斜拉桥麻烦的多，斜拉桥一般控制两个主塔即可。但是，悬索桥则不同，两根主塔后面往后还有锚碇系统，这就需要两岸的塔、锚的控制网相对精度都必须要足够高才行，尤其是纵向精度，而锚碇距离本岸的索塔一般都有约500m左右，也就是控制网的覆盖范围需要更大才行。

沅水特大桥项目 夜间采用索佳IX1001索塔调模

2关键测量部位多

现在大跨径桥梁已经很少有混凝土梁了，一般都是钢桁梁或钢箱梁，这对于测量来说难度、工作量降低了很多，而至于索塔自身商务信息网mobile移动站，无论是混凝土塔、钢塔、钢壳、钢管等结构，其自身并不存在二次安装矛盾的问题，所以本质上来说其精度即使差一点，也不会对最后大桥的合龙、受力与线性产生严重的后果。

因此，斜拉桥的控制重点即为索导管，只需保证索导管的线性定位准确、斜拉桥能够顺利穿插即可，其他部位，都不是重点，而且，斜拉索的穿插与两岸是否统一精度关系不是很大。

（索导管的测量定位，留在后面再写）

但是悬索桥就不同了，除了索塔顶有格栅板、主索鞍，锚碇还有散索鞍、预应力管道，上部结构还有主缆、吊索等等非常关键的部位，哪一项出错都不行，而且必须两岸联合。

龙潭长江大桥锚固系统测量定位

悬索桥的测量重点

很多老铁一直在咨询老马（微信公众号：测量老马）关于跨河水准的做法，其实从特大桥的测量方面来说，跨河水准还真不是个难事，很多人认为悬索桥测量的重点是基准索，其实我认为不一定，我认为：锚固系统定位才是悬索桥测量工作的重点、难点，没有之一。

矮寨大桥锚固系统测量定位

为什么这么说？

其一，两岸锚固系统定位的准确性直接关系到最终主缆的受力，当采用预应力管道时还应顾及主缆能否顺利穿过管道。

其二，锚固系统定位是逐根、分层定位的，而且数量非常多（一般都有一百多根），你可以保证几根不差，但你能保证几百次定位每一次都非常正确？而且每一根都不能差，有一根差了，你的主缆锁股如何穿过预应力管道？一旦无法穿过，将会导致严重的质量事故，而且这种错误将是无法弥补的，与隧道打偏了无法贯通是一个道理，因为每一层定位时，混凝土都浇筑了，差了你怎么搞？全部凿掉？后果无法估计。

矮寨大桥大桥锚固系统测量定位

而基准索股的定位，搞得快的就是2-3天时间，再进行3天的稳定观测，这个稳定观测可以足够让你发现错误了，但是预应力管道则不同，你测完，马上就打混凝土，你没有后悔的机会。

曾经在矮寨大桥工作时，听领导说同年西南某座桥有一根预应力管道定位错误，直接停工三个月索佳全站仪仪器常数是多少，这不是跑步跑路的问题，而是会有阴影。

锚固系统的定位测量关键技术

锚固系统定位前后耗时达数月，需要全程对每一根管道的定位都保持高度的精力集中，不能有丝毫的走神。对于锚固系统的关键测量技术，老马（微信公众号：测量老马）总结了以下几点。

洞庭湖大桥锚固系统

1两岸控制网的测量

控制测量永远是排在第一位，在锚固系统的定位方面，控制网一般都是加密网，这个加密网的精度，需要你好好斟酌，因为，锚固系统的定位坐标、高程精度均为±5mm。

那老马（微信公众号：测量老马）的建议，对于控制网，不应按照规范的某种等级来判定是否满足规范要求，而应该以点位中误差来判定最终能否达到锚固系统的定位精度要求。对于跨度不大的悬索桥，首级网可以考虑采用GNSS+三角形网相结合的方式（荆岳长江公路大桥首级控制网由长江委和中南院就是采用这种结合的方式），这是老马（微信公众号：测量老马）极力推荐的一种首级网布设方式，在洞庭湖大桥和现在的张官高速洞庭溪沅水特大桥我就是采用的这种GNSS+三角形网的方式，以现阶段的全站仪来说，2KM范围内的平面控制网，采用全站仪还是非常具有优势的。

至于锚固系统两岸的加密控制网索佳全站仪仪器常数是多少，首先测点还是建议观测墩，以减少对中误差和提高观测过程中的仪器稳定性，也能够确保加密点的测量精度。但是，对于这种加密点，老马（微信公众号：测量老马）推荐的测量方式是全站仪测量三角形网，在局域性一百多米甚至几十米的距离，全站仪边角网形成的多余观测足以让平面网的点位精度达到±2mm甚至更高。

对于加密点测量（三角网、导线网通用），不管是隧道、桥梁等工程，你需要主要控制以下误差。

误差1：对中误差

要控制对中误差，你有2个解决方案，一是采用强制对中观测墩，这样对中精度可以做到±0.1mm，如果你没有这个条件，那全站仪就一定要采用光学对中基座，因为，光学对中比激光对中精度要高，而且，激光对中的误差不可调，而光学是可以调的。

根据老马（微信公众号：测量老马）之前的工作经验，采用索佳IX1001的光学对中测量导线时，其往返测距误差基本可以做到±0.5mm以内，看我之前在河北荣乌高速导线测量的数据。

不管你是什么仪器，如果是激光对中的，就不要谈高精度，切记要采用光学对中基座，除非你是在观测墩上。

上图左为索佳IX1201，图右为索佳IX1001，IX1201是IX1001的升级款，很显然，IX1201的颜值要高很多，是不是该换仪器了？毕竟，IX1001我已经用了三四年了，基本是重度使用，控制点、放样基本都是他，而且，使用的人也太多，各项目调动过于频繁。

荣乌高速9标导线测量数据

荣乌高速9标导线现场测量照片

如果用钉子，那全站仪的对中方式一定要采用光学的，大家不要觉得光学就是落后。告诉大家，我这里所有的仪器都是光学对中（即使徕卡TS60也更换为了光学基座），因为，光学比激光对中精度高。而且，激光对中误差不可调，但光学可调。

我这里的索佳IX1001全部都是光学对中，直接用就是了，毕竟，不是每个项目都有观测墩这么好的条件。

标志推荐大家采用老马（微信公众号：测量老马）工地用的这种，也不贵，十几二十块一个包邮到家（别问我哪里搞得，自己去搜索，不打广告）。

误差2：测角误差

对于边角网，测量数据只有角度和距离，而对于局域性控制网，距离你主要输入温度等改正即可，不需要很强的观测经验。但是，测角则不同了，如果你不是经验很足的那种，以现在市面在售的全站仪来说，你应该要选择一台ATR自动照准的全站仪。

仪器精度高，不代表你随便测量一下就能测出仪器的标称精度，最重要的一点，是你有足够的观测经验，这一点，是现在工程测量从业人员的最最薄弱项，因此，自动照准的全站仪正好解决这个问题，你只要会操作仪器，自动照准能够完美解决观测误差过大的问题。

测量机器人现在也不贵，索佳IX1001只需要十万多一点就拿的下来，而且仪器带了“多测回测角”程序，最关键的一点，ix1001的马达转速为180°/秒，和徕卡TS60是一个速度。

这个优势就是：你可以在相同的时间内，完成更多的测回，而对仪器的马达损伤又很小。如果你还要兼顾做一些监测，那就更爽了。

索佳IX1001机载多测回测角夜间测量

ATR使用的前提，是需要你在项目部精确校正，关于校正的视频，老马在抖音已经发布过多次视频了，不太熟练的老铁可以去翻一翻。这样一来，现场测量就变得很简单了，即使你的观测经验不是很足，大不了多测几个测回就行了嘛，反正不要你测。

这种1km范围内的平面控制网，我一般用索佳IX1001就搞定了，反正在这个距离段内都是自动照准，只要选择在合适的晚上测量，利用仪器自带的“多测回测角功能”，提前设置限差、测回数等参数，让仪器自动转就行了。

这一点，老马（微信公众号：测量老马）在河南安罗高速黄河特大桥对两个主桥索塔首节钢塔的专用控制网中，采用边角网就使平面控制网的精度足够强大，而且，这是在网形极度差的情况下平差结果。

因此，这里老马（微信公众号：测量老马）建议：局域性的平面控制网采用边角网无论对于精度要有利于GNSS卫星定位控制网。

2数据计算与程序编制

数据计算这一块，你几乎找不到软件可以代替你计算，你需要由两种方式来检核：一种是在CAD或cass中绘制三维图，另外一种是excel编辑公式计算。

现场的测量，当用excle编辑公式时，根据实测里程，计算理论标高与Y值，这一点计算器搞不定，因为计算器不具备数据存储功能，或者数据量太大你无法设置为常数，这一点最好的手机端现场打开excel来计算。

某长江大桥锚固系统设计图

锚体施工测量的目的是确保锚体及细部结构的几何形状,平面位置、高程满足规范和设计要求；预应力锚固系统放样的目的是确保锚固系统的空间角度、中心三维坐标满足规范及设计要求。

锚体及错固系统的定位以全站仪三维坐标法为主,以其他测量方法作为检核。锚体施工高程基准传递以水准仪和钢尺量距法为主,以全站仪悬高测量法作为检核。锚体施工测量的主要内容有:劲性骨架定位、钢筋定位、模板定位和预埋件安装定位等，测量方法基本同塔柱施工。

为正确施工，应在放样前计算各特征点的三维坐标。假设预应力钢管中心轴线方位角为 B,中心轴线与水平面的夹角为,则中心轴线上任意一点的三维坐标为(P;点坐标已知)。

同理,预应力钢管安装完毕，进行定位精度检查,检查部位为预应力钢管中心轴线投影点,其中A1、A2、A3、A4、/5、A6点的三维坐标为(R 为预应力钢管外半径):

其中A、B 点的三为坐标为(以A 为例):

假定全站仪实测预应力钢管上方任意一点(轴线投影点)的高程为 H,则对应预应力钢管中心轴线上点的三维坐标为:

3现场测量

现场测量永远是重点，需要每一根管道调整顶口的坐标，调整好之后待焊接在支架后再次复测顶口坐标、高程。

以老马（微信公众号：测量老马）现在的张官高速洞庭溪沅水特大桥为例，我们施工的是包括两岸主桥在内的一座完整的悬索桥施工。

首先，建立两岸高精度的平面控制网。平面控制采用GNSS+三角网结合的形式，GNSS大家都知道我这里是中海达V90，但主板是天宝的，三角网全部都是观测墩（交桩点全部是埋石点），采用2台索佳IX1001观测12个测回，全程采用多测回测角自动化观测。

晚上，和二师兄单挑

其次，是建立两岸高精度高程控制网。其中跨江段长度为700，按二等跨河水准测量，方法为测距三角高程法，两台索佳IX1001同步观测，现场采用机载多测回测角程序自动化观测。

现场测量放样，统统采用索佳IX100全站仪，没什么不行，1秒的全站仪，测量一等网精度都可以，你说他放个样不行？那怕是水平不行，给你一台TC2003就行了？

加上自动照准，妥妥的1688批发网，一线测量人员都非常习惯于这款仪器的操作，没啥上手难度，操作简单、反应灵敏、自动搜索快。

二师兄还未出师的女弟子现场测量

索佳IX1001自检校正

4数据复核

说实话，目前这个项目的锚固系统我没有管数据复核，因为高手太多...，北岸的测量负责人，是从南京二桥、南京三桥、矮寨桥一起走过来的老测工原创︱大跨径悬索桥关键测量技术～锚固系统测量定位，搞什么都是一套一套的。数据复核，是原矮寨大桥吉首岸的测量负责人在复核，然后二师兄做总体复核。

还有我什么事？

下一篇，要不要写一写斜拉桥关键测定位技术之索导管测量？

你来定！

就这样。

END

︱更 多 原 创 推 荐 阅 读︱

【本文来源于互联网转载，如侵犯您的权益或不适传播，请邮件通知我们删除】