金安金沙江大桥隧道式锚碇开挖施工测量及监控方法

道路桥梁
Roads and Bridges
建筑技术开发
Building Technology Development
第46卷第2期
2019年1月
金安金沙江大桥隧道式锚碇开挖
施工测量及监控方法
杨斐，王坤，丁亚辉
(中交二公局第二工程有限公司，云南丽江674100)
［摘 要］金安金沙江大桥釆用世界最大规模的隧道式锚碇，在不同的施工阶段采用不同的测量及监控方法，工作复杂，类 似工程案例极少。

以金安金沙江大桥锚碇测量及监控工作为依托，总结经验，为同类工程施工提供参考与借鉴。

［关键词］隧道式锚碇；施工测量；监控量测［中图分类号］U 445.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 02-0114~02
Measurement and Monitoring Method for Tunnel Anchorage Excavation
Construction of Jinan Jinshajiang Bridge
Yang Fei, Wang Kun, Ding Ya-hui
［Abstract ］ Jinan Jinshajiang Bridge adopts the world's largest tunnel anchorage. Different measurement and monitoring methods are used in different construction stages. The work is complicated, and there are few similar engineering cases. Uses the Jinan Jinsha River Bridge anchor to measure and monitoring work as a basis, summing up experience, providing reference and reference for similar projects.
［Keywords ］ tunnel anchorage ； construction survey ； monitoring measurement
1工程概况
云南华丽高速公路金安金沙江大桥主跨1386m,两岸釆 用世界最大规模的隧道式锚碇，锚碇主要由前锚室、锚块、
后锚室、散索鞍基础4部分组成，其中前锚室前半部分外露岀 地面，前锚室后半部分、锚块、后锚室均为地下结构。

锚碇 整体构造如图1所示。

前锚面洞口尺寸为11.6mxl0m,顶部为圆弧形，半径 5.8m ；后锚面尺寸为17mx24m,顶部半径为&5m,锚塞体 长度为40m,锚塞体最小净距10m 。

后锚室端部尺寸为17mx 21.299m,锚室长3m 。

锚碇按照新奥法设计及组织施工，前后锚室釆用锚杆、 喷射混凝土、钢筋网、钢拱架组成初期支护与二次模筑混凝 土相结合的复合式衬砌形式，锚塞体部位不设二衬。

锚室浅 埋地段、土质地层及强风化地层釆用机械开挖，石质地层釆 用钻爆法开挖，采用预裂爆破、光面及微震爆破技术，根据 开挖断面釆用三台阶或上下台阶法。

2设备及人员配置
(1) 主要测量及监控设备配备见表1。

(2) 人员配置：为了顺利完成金安金沙江大桥的所有测
量工作，投入本项目的主要测量人员具有丰富的大型、特大
收犒日期：2018-07-26
作者简介：杨斐(1987-),男，陕西咸阳人，工程师，主要研究方向为桥梁，
隧道工程测量.
表1锚碇主要测量及监控仪器
型号
数量
精度
LEICA TCA2003LEICA TS09P LEICA DNA03LEICA NA2
1112
1 mm+1.5ppm, 0.5"1 mm+1.5ppm, 1"
0.3mm/km 1 mm/km GNSS 、华测 X104
静态
H : 2.5mm+l ppm x Z>V : 5mm+l ppm x D RTK
H ： 10mm+lppm x Z)
V : 20mm+l ppm x Z)
地质雷达激光断面仪
测振仪
SIR-3000
BJSD-4
TC-4850
型桥梁施工测量实践经验和踏实严谨的工作作风。

共计投入 6名专业测量人员，包括2名注册测绘师，4名测量员。

3控制网
金沙江大桥首级平面控制网为国家二等控制网。

平面坐
标系统釆用公路独立坐标系，高程系统釆用1985国家高程 基准。

公路抵偿坐标系：CGCS2000椭球，中央子午线经度 100。

20,00",投影面高程1 650m 。

基本常数分别为：长半轴a= 6378137m,扁率/=1/298.257222101.
金沙江大桥高程控制网为国家二等水准网，釆用1985国 家高程基准。

3.1复测周期
开工前，对控制网进行1次全面复测，后续每半年复测1次。

特殊情况下视工程进度及外界环境变化不定期进行。

3.2控制网复测
平面控制网釆用GNSS 静态测量和全站仪导线测量相结 合，严格执行规范要求，检测控制点的坐标、控制点间的角 度和距离并与云南省交通规划设计研究院交接的原控制网成 果值对比，若误差在规范允许范围内，则可用来作为施工平 面控制点使用。

测量完成后经过严密平差，得到复测成果。

高程控制网釆用电子水准测量，严格执行规范中二等水 准测量的各项要求，检测高程点间的相对高差及绝对高程并
• 114
•
建筑技术开发Building Technology Development
道路桥梁
Roads and Bridges
第46卷第2期
2019年1月
与云南省交通规划设计研究院交接的原成果值对比，误差在规范允许范围内则可以作为施工高程控制点使用。

测量完成后经过严密平差，得到复测成果。

控制网复测成果经监理及业主认可后方可投入使用。

4施工测量方法
4.1管棚测量方法
根据设计图纸图纸计算出左右侧套拱位置的三维坐标，釆用全站仪三维坐标法对其位置进行放样，釆用换人、换控制点、换法(软件计算与CAD成图软件方法比对)的手段对放样位置进行复核。

4.2前锚室开挖测量方法
釆用科学计算器编程计算三维坐标，使用CAD进行复核。

开挖施工中需要放样出锚碇开挖轮廓线，钢架架立前后和衬砌立模前后，放样出断面的中心位置，现场釆用钢尺量距进行结构尺寸的复核。

使用全站仪进行测量放样时，需配带气压标、温度计，随时根据实际情况对仪器进行气压、温度的修正，最大程度的减少测量误差。

4.3锚室断面测量方法
锚室总长73m,每5m进行1次断面测量。

在初支、二衬完成后分别进行断面测量工作，保证二衬厚度和净空。

断面测量顺序为：中线点〜最接近界限的内轮廓点一衬砌内轮廓最大跨度点f拱顶高程〜断面支距(以设计中线为准)。

断面测量测量釆用全站仪三维坐标法进行。

开挖及初支断面每开挖循环测设1次，二衬断面每次浇筑前测设1次。

断面尺寸检测釆用激光断面仪，每10m检测1次。

4.4锚塞体高程测量方法
锚体结构物的高程放样以几何水准高程为主，全站仪三角高程测量作检核。

4.5基坑开挖测量方法
根据锚碇施工方案及其施工工艺要求，锚碇基坑土方开挖及坡面防护的施工放样釆用GPS RTK动态测量方法进行基坑开挖位置放样、开挖层厚控制、基坑开挖边坡防护、平台、排水系统布置的测量放样工作，釆用铢卡全站仪TCA2003进行边坡稳定性监测、隧道锚洞口位置定位的测量工作。

锚碇基坑开挖顺序按照从上至下、开挖一级防护一级的原则进行。

按自上而下顺序进行逐级削坡，完成一级削坡锚固一级，并设置碎落平台及截水沟。

为保证隧洞的正常施工及锚碇的施工平台大小，以散索鞍基础顶部作为开挖线。

4.6预埋件定位测量
锚体预埋件定位测量以全站仪三维坐标法为主，轴线法校核。

4.7测量放样精度分析
隧道式锚碇由于空间受限且坡度较大，高程测量及平面位置测量均比较适合釆用全站仪三维坐标法，为保证测量精度需要分析此种测量方法的精度。

对建立定位点P的三维坐标方程式：x=D-sinz-cosa；y=D-sinz-sina；h=D■cosz«由定位点P的三维坐标方程式可知，影响定位点P的精度有3个因素：斜距£»,天顶距z角，水平角a角。

现对x坐标计算式进行全微分得：
氏=sin z cos ad D+Deos z cosa/p-Z)sinz sin t7t/a/p
按照误差传播定律得：
M\=(sin z cos aM D)2+(D cos z cos aMJp)2+(D sin z cos aMJp)2同理可得：
My=(sin z sin aM D)2+(D cos z sin aMjpf+(D sin z cos aMJp)~
=(coszM D)2+(£>sinzA4/p)
全站仪三维坐标施工放样的主要误差来源有：测角误差、测距误差、大气折光和地球曲率误差、前视棱镜高误差、前视棱镜对中误差、仪器高测量误差、全站仪对中误差及测量员观测误差。

我部釆用高精度的TCA2003全站仪三维坐标施工放样，其测角误差M佈=购=胚=±0.5",测距误差Mp=±lmm。

根据锚碇施工放样测站布设及定位点P的空间位置，取Z=60。

，a= 45°,£>=100m(最大值)，p=206265"。

假定大气折光和地球曲率误差M折=±1mm,前后棱镜高误差Af s==±l mm,前视棱镜对中误差M w=±l mm,仪器高测量误差M仪=±lmm,全站仪对中误差A/，!，=±l mm,测量员观测误差
根据测量原理的等影响原则，TCA2003全站仪三维坐标施工放样顺桥向(x)放样精度估算为：
M徳=士+寿=±2.01mm
同理得，TCA2003全站仪三维坐标施工放样的横桥向(y)放样精度估算为：
M檢=+弋±2.01mm
同理得：TCA2003全站仪三维坐标施工放样的高程(H)放样精度估算为：
%=±他+M紆=±2.13mm 取2倍中误差作为容许误差，则
2M顺=±4.02mm<10mm,2M横=±4.02mm<10mm,2M高=±4.26mm<10mmo满足设计与规范要求。

5监控量测方法
隧道釆用新奥法施工，前后锚室釆用复合衬砌，要求施工过程中进行实时监控量测，及时掌握地质、围岩和支护结构的动态信息以便及时调整支护参数，并制订相应的施工措施，确保洞室围岩的稳定和支护结构的安全。

每次爆破施工后应及时进行掌子面地质描述及支护状态观察，洞室周边位移量测断面在洞口覆盖及强风化V级围岩地段沿洞身轴向5m左右间距设置1处。

在IV级围岩地段沿洞身轴向10m左右间距设置1处。

在III级围岩地段沿洞身轴向10m左右间距设置1处。

监测的目的：监控量测是监控围岩和支护稳定性的重要手段，实施监控量测以求达到掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，预报险情，确保安全，指导施工作业，通过监测获得围岩动态状况，为支护和衬砌提供信息依据；通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改完善支护系统设计。

监测内容：包括施工地质预报，开挖支护及阶段围岩稳定性监控量测(包括周边位移和拱顶下沉量)，锚室爆破施工震动对相临锚室围岩稳定性影响监测，主缆张拉过程中锚碇与隧道周围岩体稳定性监测。

监测方法：超前地质预报釆用SIR-3000型地质雷达，单次预报长度30m,相临两次地质预报重合5m；开挖支护阶段周边位移监测釆用收敛仪，拱顶下沉釆用反射片+全站仪三维坐标法进行；爆破震动釆用TC-4850爆破测振仪进行，根据实测震动速度调整爆破工艺，保证相临锚室围岩表面震动速度小于5cm/s；主缆张拉过程中锚塞体与周围岩体应力釆用设应力传感器的方法进行；围岩稳定性采用在锚碇上方布置变形监测点结合二等水准测量的方法进行。

6结束语
通过金安金沙江大桥锚碇开挖施工的工程实践，以上测量及监控方法有效保证了锚碇测量放样工作的准确及施工安全，使测量放样精度达到规范要求。

参考文献
[1]公路隧道养护技术规范：JTGH12—2015[S],
[2]公路隧道地质雷达检测技术规程：DB35/T957—2009[S],
[3]工程测量规范：GB50026—2007[S],
[4]建筑变形测量规范：JGJ8—2007[S],
•115•。