港珠澳大橋島隧工程GPS控制點穩定性研究

孫丕川，黃聲享，李冠青

(武漢大學測繪學院，湖北 武漢430079)

一、引 言

港珠澳大橋主體工程島隧工程起于粵港分界線，止于西人工島結合部非通航孔橋西端，全長約7440 m。東人工島東邊緣距粵港分界線約366 m，西人工島東邊緣距伶仃西航道約2000 m，兩島長度均為625 m，兩島最近邊緣間距約5584 m。目前在東、西人工島北側分別建設測量平臺各一個。島隧工程首級加密控制網測量工作對于建立島隧工程統一的測量基準具有重要意義，為沉管安裝的精確定位及貫通測量提供穩定可靠的保障。

穩定的基準是建筑物變形分析的重要參照，由于港珠澳大橋GPS控制點位于人工島上，因水位變化及其他一些環境因素的影響，會使施工區發生一定的變形，必須加強監測和穩定性分析，來分析變形對GPS控制點的穩定性的影響。本文結合工程實際情況，利用三倍中誤差法進行了相應的控制點穩定性研究。

二、GPS觀測和數據處理

本文所涉及的港珠澳大橋島隧工程GPS控制網由11個控制點組成，其中，東人工島埋設測量控制點6個，西人工島埋設測量控制點5個。目前，監測工作已經進行多期，根據歷次復測各控制點的穩定性狀況及現場施工測量需求，至今還在使用中的點位有:

1)東人工島 DD03、DD05、DD06、DD09。

2)西人工島 XD03、XD05、XD06、XD07、XD10。

其中，DD09、XD10兩點是后期復測時新增加的控制點。根據現場條件及控制點穩定性要求，在鋼圓筒及副格上焊接觀測平臺和觀測墩，埋設強制對中裝置，控制點頂標高約為8.0 m，圖1為島隧工程首級加密控制網圖，由于基線長短差異較大，故東、西島間的跨海基線未在圖上標出。

圖1 島隧工程首級加密控制網示意圖

GPS平面控制網采用靜態觀測模式，將島隧工程首級加密控制網點同東、西島測量平臺參考站及全站儀觀測墩點、HZMB-CORS站、香港小冷水CORS站等共計19個點進行聯測。每期共觀測3個時段，每個時段長度不少于23 h，網形如圖2所示。GPS觀測的基線解算采用GPS精密處理軟件Gamit v10.4配合精密星歷進行。單點單時段的GPS有效觀測數據不少于20 h。采用科傻(CosaGPS)數據處理軟件，按照公路二等的要求對解算完畢的基線進行重復基線檢核、GPS環閉合差等檢驗。經檢驗全部符合技術要求。

圖2 聯測構網示意圖

同時使用TBC軟件對起算點進行穩定性分析計算，通過平差計算發現:HKSL、YELI、YNHN的穩定性良好;LRS1、LRS2由于是海中平臺上的點，穩定性相對于CORS站較差，但差值不大，可以作為起算點使用。

三、穩定性分析方法

采用3倍中誤差法進行分析。對數據進行二維約束平差后，得到控制點的平面坐標及各點的點位中誤差，根據兩期觀測同一控制點的點位中誤差，可以計算出點位坐標變化允許值，計算方法為式中，mP1、mP2分別是原測網與復測網同一控制點的點位中誤差，取其平方和開方的3倍作為點位坐標變化允許值，即MP=3mP。

然后計算兩期網中同一控制點的點位較差

式中，xP1、yP1、xP2、yP2分別為原測網和復測網相應點的坐標。因此，對于網中任意一點，如果ΔP不超過MP，則認為點位是穩定的。

四、結果分析

圖3是兩期的點位位移矢量圖。由圖3可見，XD03、XD07、XD06、DD05 點的位移相對較大。

根據最新兩期復測數據及平差結果對7個控制點進行穩定性分析，結果見表1。

圖3 控制點兩期坐標對比位移矢量圖

表1 兩期觀測控制點的三倍中誤差法檢測 cm

由表1可見，點位XD03、XD06、XD07、DD05 的位移變化超限，即該點位不穩定。從結果來看，XD06、DD05超出限差較小，而XD03變化明顯。另外，XD06點的位移趨勢不同于其他點，建議有必要在后續的監測中，應加強對XD06及XD03號點的監測。

五、結束語

針對港珠澳大橋主體工程島隧工程建設期，控制點位環境的特殊性和點位穩定性監測要求，利用Gamit軟件對GPS控制網觀測數據處理及兩期觀測數據的二維約束平差，由兩期平差結果對控制點的點位穩定性及其位移趨勢進行分析，結果表明，點位XD03、XD06、XD07、DD05 不穩定，XD03 點位變化較大，XD06點位的位移趨勢明顯區別整體位移趨勢，該分析結果對后續復測工作和施工具有重要的指導意義。

［1］羅力，黃聲享，楊保岑.三峽庫區滑坡監測GPS控制點的穩定性分析［J］.測繪通報，2012(S1):135-138.

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［3］黃聲享，尹暉，蔣征.變形監測數據處理［M］.2版.武漢:武漢大學出版社，2010.

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