杭州灣跨海大橋海中平臺運營監測方法探討

摘要：杭州灣跨海大橋海中平臺地處沿海大通道的咽喉，是世界強潮海灣地區之一，受強潮影響較大。因此，在如此惡劣的外部條件下，保證平臺建成后能健康、安全地運營，保證其耐久性，是平臺管理的首要任務。本文將對杭州灣大橋海中平臺運營監測的方法進行探討和總結，為有類似外界環境的運營監測提供參考和依據。

關鍵詞：杭州灣跨海大橋海中平臺 運營監測 方法探討

1 概述

杭州灣跨海大橋海中平臺位于大橋南航道橋以南約1.7km下游150m處，通過匝道橋與大橋主線連接，距大橋南岸19km。海中平臺主體建筑高24m，共有六層，采用鋼結構系統；聳立在平臺東面的觀光塔塔高145.6m，共計16層，通過棧橋與平臺連接。由主體建筑和觀光塔組成的海中平臺總建筑面積達41700m2，東西長148m，南北寬99m，呈橢圓形，占海域面積12000m2，在海上建造這樣一個工程，堪稱舉世無雙。但因杭州灣跨海大橋海中平臺地處沿海大通道的咽喉，是世界強潮海灣地區之一，受強潮影響較大。因此，在如此惡劣的外部條件下，保證平臺建成后能健康、安全地運營，保證其耐久性，是平臺管理的首要任務。為了平臺在運營期間的健康運行，必須對海中平臺基礎結構的關鍵部位進行運營監測，運營監測主要包括平面位移監測和沉降監測。

2 監測點埋設

2.1 根據現場觀測條件，以及不影響游人行走和平臺的美觀，在海中平臺的第一層，以東西軸線為準，每邊埋設四個監測點，共埋設八個，點號分別為監測點PT01、PT02、PT03、PT04、PT09、PT10、PT11、PT12（點位分布圖如下圖所示），其中監測點PT01、PT04、PT09、PT12四個點為平面和高程共用，其余為高程監測點。通過對以上八個監測點的定期觀測，來反映平臺有無沉降及位移。

在觀光塔平臺第一層靠近護欄側埋設四個高程監測點，點號分別為監測點PT05、PT06、PT07、PT08（點位分布圖如圖1所示）。在海中平臺碼頭停機坪布設一高程起算點，該點定期與鄰近的大橋沉

降觀測點進行聯測。

2.2 埋設方法。在埋設監測點地方，鉆4cm至5cm的孔，植入約6cm的杭州灣大橋專用監測點標志，露出1cm左右，用來放置水準標尺和架設GPS。平臺專用監測點如圖2。

3 平面位移監測

平臺共布設四個平面監測點，分別為PT01、PT04、PT09、PT12，根據現場觀測條件，平面位移監測采用高精度的測量性雙頻GPS接收機靜態相對定位作業模式進行，為使平臺監測成果和大橋監測成果處于同一基準下，平臺在進行GPS觀測時與大橋部分監測基準網點進行了聯測。通過以上測量方法，對海中平臺進行平面位移監測。

3.1 觀測技術依據。《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T 18314-2009）。

3.2 基本技術指標。海中平臺平面位移監測GPS網共六個點，平臺兩個，南北岸陸地區各兩個大橋監測基準點，按照國家B級GPS精度要求進行觀測，具體技術指標見表1：

3.3 基準起算點的選取。海中平臺平面位移監測GPS網選取杭州灣大橋監測基準網最新復測成果作為起算點。

3.4 GPS測量、導線測量使用儀器及數據處理。

3.4.1 采用的觀測儀器、設備。GPS觀測采用Trimble儀器公司生產的5700型雙頻接收機6臺；

5700型接收機儀器的標稱精度：

平面：5mm+0.5ppm；高程：5mm+1ppm；

所有儀器均經過有校鑒定，各項技術指標均符合有關標準的要求。

3.4.2 數據處理。海中平臺GPS平面位移監測網數據采用天寶公司商用軟件TGO進行處理計算。首先在WGS-84坐標系中進行基線解算，對存在的周跳、殘差較大等質量較差的觀測數據，進行了修復、剔除和處理，確保數據正確、可靠。基線處理時有效衛星高度角為15度，使用缺省的氣象參數。在GPS基線解算質量檢核合格的基礎上，先后對GPS網進行三維無約束平差和大橋獨立坐標系下的約束平差，得出PT01、PT12兩監測點成果。

4 沉降觀測

沉降觀測采用1985國家高程基準。用DiNi03電子水準儀及配套銦鋼尺，按國家二等水準測量規范要求實施，以海中平臺碼頭停機坪布設的起算點為基準點，依次經過海中平臺的各個高程監測點，最后閉合到海中平臺碼頭停機坪布設的起算點，在各項限差符合規范要求的基礎上，對水準高差進行預處理，包括尺長改正、重力異常改正、正常水準面不平行改正等。最后平差計算出各個高程監測點成果。將各高程監測點成果與前期高程進行比較分析，來監測海中平臺的沉降情況。

4.1 沉降觀測測量起算點的選取。海中平臺碼頭停機坪布設的起算點定期與大橋主橋上的沉降觀測點E19進行聯測，點E19的成果以當年全橋沉降觀測計算的最新成果為準。

4.2 沉降觀測實施的基本技術要求見下表：

5 海中平臺監測數據分析

杭州灣跨海大橋海中平臺監測主要包括平面位移和沉降觀測。數據分析時，把各期監測數據上傳到大橋健康與安全監測系統中進行分析，計算出沉降變形值，繪制出各監測點位的水平位移曲線圖、垂直位移曲線圖，并分析變性規律，預測變形趨勢，最后進行安全評估。

6 總結

從杭州灣跨海大橋海中平臺兩年多運營監測的情況來看，平臺運營監測的內容全面，方法科學，為平臺的養護工作提供了重點，也為大橋的安全運營提供了數據支撐，同時也為有類似外界環境的運營監測工作提供了借鑒，取得了較好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]全球定位系統（GPS）測量規范（GB/T 18314-2009）.

[2]國家一、二等水準測量規范（GB/T 12897-2006）.

[3]劉飛燕，陳再輝.GPS技術在工程變形監測中的應用[J].水資源與水工程學報，2005.

[4]曾令永，張世青，李宏超等.橋梁變形監測研究[J].安徽農學通報，2007.

作者簡介：

李紅衛（1984-），男，河南洛陽人，畢業于平頂山工學院，助理工程師。