海中測(cè)量平臺(tái)的建造與應(yīng)用

張 超，成益品

海中測(cè)量平臺(tái)的建造與應(yīng)用

張 超，成益品

（中交一航局第二工程有限公司，山東青島266071）

結(jié)合港珠澳大橋島隧工程建設(shè)現(xiàn)狀及相關(guān)測(cè)量精度指標(biāo)要求，論述了港珠澳大橋島隧工程海中測(cè)量平臺(tái)的選址、建造及測(cè)量平臺(tái)的應(yīng)用。海中測(cè)量平臺(tái)的應(yīng)用，為島隧工程各道工序施工提供了穩(wěn)定準(zhǔn)確的測(cè)量基準(zhǔn)。

測(cè)量平臺(tái)；選址；建造；測(cè)量基準(zhǔn)

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年在跨海大橋建設(shè)上的投入逐漸增加。跨海大橋的建設(shè)不僅緩解了日趨緊張的交通壓力，也為沿海城市的發(fā)展提供了便利。保障工程質(zhì)量是跨海大橋建設(shè)最為重要的環(huán)節(jié)，而保障施工過(guò)程中測(cè)量質(zhì)量更是重中之重。跨海大橋長(zhǎng)度大，施工定位精度要求高，水上施工難度大是大橋施工測(cè)量過(guò)程中遇到的最為困難的問(wèn)題，只有找到合適的方法才能解決上述困難，才能保質(zhì)保量完成大橋建設(shè)。

海中測(cè)量平臺(tái)就是在海上建造的專用于海上施工測(cè)量的平臺(tái)。在海中合適的位置建造測(cè)量平臺(tái)不僅可以為海上施工定位帶來(lái)便利，也可以為測(cè)量工作提供精確穩(wěn)定的測(cè)量基準(zhǔn)，使測(cè)量精度大大提高。

1 海中測(cè)量平臺(tái)選址

港珠澳大橋島隧工程起于粵港分界線，止于西人工島結(jié)合部非通航孔橋西端，全長(zhǎng)約7 440m。港珠澳大橋島隧工程遠(yuǎn)離大陸，海中施工面臨諸多挑戰(zhàn)。人工島鋼圓筒振沉測(cè)量定位、人工島地基不均勻沉降控制、深水基床整平測(cè)量技術(shù)、管節(jié)沉放定位與貫通測(cè)量控制等，都需要高精度測(cè)量技術(shù)與成果，才能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)的預(yù)定目標(biāo)。為保證港珠澳大橋島隧工程施工測(cè)量工作順利進(jìn)行，提供精確測(cè)量基準(zhǔn)，目前在東、西人工島以及E17、E22管節(jié)北側(cè)附近水域建設(shè)有4個(gè)測(cè)量平臺(tái)，分別命名為東人工島測(cè)量平臺(tái)、西人工島測(cè)量平臺(tái)、隧道1號(hào)測(cè)量平臺(tái)、隧道2號(hào)測(cè)量平臺(tái)。由于島隧工程施工區(qū)域位于目前我國(guó)航運(yùn)最繁忙的水域，日船舶交通量達(dá)4 000艘次，且島隧工程多數(shù)測(cè)量工序均需要用到測(cè)量平臺(tái)，所以海中測(cè)量平臺(tái)位置既要兼顧到遠(yuǎn)離船舶通航航道，又要盡可能覆蓋到工程所有施工部位，確保關(guān)鍵施工部位的測(cè)量精度滿足要求。東、西人工島測(cè)量平臺(tái)分別位于東、西人工島北側(cè)水域，距離人工島300m左右，這兩處測(cè)量平臺(tái)不僅遠(yuǎn)離航道，而且測(cè)量半徑可以覆蓋整個(gè)人工島。隧道1號(hào)測(cè)量平臺(tái)、隧道2號(hào)測(cè)量平臺(tái)位于E17、E22管節(jié)北側(cè)附近水域，平臺(tái)位于航道邊上，距離沉管安裝基槽最近距離不到500 m。測(cè)量平臺(tái)在海中的位置見(jiàn)圖1。

圖1 測(cè)量平臺(tái)位置示意圖Fig.1 Schematic diagraMof location ofmeasureMent p latform

2 海中測(cè)量平臺(tái)建造

圖2 海中測(cè)量平臺(tái)Fig.2 O ffshoremeasurement p latform

海中測(cè)量平臺(tái)采用鋼管樁基礎(chǔ)，西島測(cè)量平臺(tái)采用10根直樁，東島測(cè)量平臺(tái)采用4根直樁，隧道1號(hào)、2號(hào)測(cè)量平臺(tái)均采用4根斜樁。打樁采用GPS定位，控制打樁精度。樁基完成后將上部鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)焊接到樁基上，確保平臺(tái)的穩(wěn)定性。平臺(tái)上設(shè)置用于儀器存儲(chǔ)及人員休息的集裝箱，以及必要的測(cè)量設(shè)施包括全站儀架設(shè)以及GPS靜態(tài)觀測(cè)需要的強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩等。在平臺(tái)上進(jìn)行GPS靜態(tài)觀測(cè)、連續(xù)運(yùn)行的GPS基準(zhǔn)站、跨海高程傳遞測(cè)量等工作均需要足夠的電源，因而在平臺(tái)上安裝太陽(yáng)能電池板以及蓄電電瓶。此外平臺(tái)上還需增設(shè)用于跨海高程傳遞架設(shè)儀器用的三腳架。平臺(tái)實(shí)景圖見(jiàn)圖2。

3 海中測(cè)量平臺(tái)應(yīng)用

東、西人工島測(cè)量平臺(tái)各有1個(gè)已納入港珠澳大橋首級(jí)加密網(wǎng)的點(diǎn)，與高等級(jí)控制點(diǎn)定期進(jìn)行聯(lián)測(cè)，主要應(yīng)用于東、西人工島上的相關(guān)測(cè)量工作。為深水深槽區(qū)施工測(cè)量增設(shè)的隧道1號(hào)、2號(hào)測(cè)量平臺(tái)則主要應(yīng)用于碎石墊層鋪設(shè)以及控制沉管安裝精度。

3.1 應(yīng)用于進(jìn)洞導(dǎo)線測(cè)量

沉管隧道導(dǎo)線測(cè)量是貫通測(cè)量的基礎(chǔ)，導(dǎo)線測(cè)量的精度將決定貫通測(cè)量所能達(dá)到的精度。西島測(cè)量平臺(tái)上的控制點(diǎn)SJM08作為進(jìn)洞導(dǎo)線洞外觀測(cè)起算點(diǎn)，可以大大提高進(jìn)洞導(dǎo)線洞外部分的精度，結(jié)合東島測(cè)量平臺(tái)上的控制點(diǎn)SJM09可為沉管的最終貫通測(cè)量提供高精度測(cè)量基礎(chǔ)。根據(jù)GB 50026—2007《工程測(cè)量規(guī)范》[1]，使用上述兩點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)洞導(dǎo)線洞外部分測(cè)量可以滿足精度要求。

3.2 應(yīng)用于整平船拋石管檢校

整平船進(jìn)場(chǎng)前及作業(yè)中需要對(duì)拋石管進(jìn)行檢校，主要包括平面位置以及高程的檢校。進(jìn)場(chǎng)前整平船停泊在西島測(cè)量平臺(tái)附近水域，在平臺(tái)上架設(shè)全站儀觀測(cè)拋石管的平面位置及高程，與船上軟件顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，檢校合格后進(jìn)場(chǎng)施工。整平船作業(yè)期間船位更換時(shí)需要繼續(xù)對(duì)拋石管進(jìn)行檢校，此時(shí)可用隧道1號(hào)、2號(hào)測(cè)量平臺(tái)上的觀測(cè)墩進(jìn)行檢校（平臺(tái)上點(diǎn)已納入島隧工程首級(jí)加密控制網(wǎng)），檢校合格后進(jìn)行下一船位碎石墊層鋪設(shè)。

3.3 應(yīng)用于RTK測(cè)量

港珠澳大橋島隧工程測(cè)量工作需要使用GPS RTK測(cè)量工作的環(huán)節(jié)較多，包括多波束水深測(cè)量、碎石墊層鋪設(shè)、沉管安裝后回填、海上潛水探摸定位、測(cè)量塔法沉管定位軟件等，這些都需要有穩(wěn)定、精確且不間斷的差分信號(hào)。在東西人工島以及隧道1號(hào)測(cè)量平臺(tái)上架設(shè)長(zhǎng)期參考站，不僅可以滿足上述工作的要求，還能夠保證較大的信號(hào)覆蓋范圍，使RTK測(cè)量工作做到接收差分信號(hào)無(wú)死角。

3.4 應(yīng)用于測(cè)量塔法定位軟件比對(duì)測(cè)量

沉管安裝期間需要采用測(cè)量塔法定位軟件對(duì)沉管安裝進(jìn)行指導(dǎo)。該方法主要使用GPS進(jìn)行定位，精度雖然可以滿足要求，但是缺少必要的復(fù)核條件。測(cè)量塔上安裝同軸支架，確保GPS天線盤的位置與棱鏡的位置相同，在平臺(tái)上架設(shè)全站儀觀測(cè)同軸支架上的360o棱鏡，與GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，保證沉管安裝精度。

3.5 應(yīng)用于向東、西人工島提供測(cè)量基礎(chǔ)

東、西人工島測(cè)量平臺(tái)上有高等級(jí)的平面位置以及高程控制點(diǎn)。采用JTG C10—2007《公路勘測(cè)規(guī)范》[2]中二等GPS觀測(cè)要求，將島內(nèi)的控制點(diǎn)與平臺(tái)上的控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，對(duì)靜態(tài)觀測(cè)基線進(jìn)行處理并以平臺(tái)上的控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行平差得到島內(nèi)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，用于島上的施工測(cè)量工作。根據(jù)GB/T 12897—2006《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》[3]二等觀測(cè)要求進(jìn)行跨海水準(zhǔn)測(cè)量工作，將平臺(tái)上的高程傳遞到島內(nèi)，為島內(nèi)的測(cè)量工作提供測(cè)量基礎(chǔ)[4-5]。

3.6 應(yīng)用于水文監(jiān)測(cè)

海洋水文條件是影響沉管浮運(yùn)安裝的重要因素。在測(cè)量平臺(tái)上架設(shè)水文觀測(cè)儀器，對(duì)附近水域的水文情況進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，分析觀測(cè)數(shù)據(jù)，形成一套系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式，指導(dǎo)沉管的浮運(yùn)安裝。

4 海中測(cè)量平臺(tái)維護(hù)

海中測(cè)量平臺(tái)全部構(gòu)件均為鋼結(jié)構(gòu)，包括樁基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)。高平潮期間，包括樁基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)1/4部分均處于海水中，同時(shí)波浪、潮流又對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊，加上海洋微生物、附著生物及其代謝產(chǎn)物等都對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。平臺(tái)構(gòu)件在加工期間已做過(guò)防腐處理，但是長(zhǎng)期海水浸泡還是會(huì)造成平臺(tái)腐蝕，所以需要對(duì)平臺(tái)進(jìn)行定期維護(hù)，主要維護(hù)部位為平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)。測(cè)量人員上下平臺(tái)時(shí)需船舶停靠，船只碰撞會(huì)對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所以需要船舶駕駛員在停靠平臺(tái)時(shí)做到慢穩(wěn)準(zhǔn)。由于施工附近海域常有臺(tái)風(fēng)過(guò)境，平臺(tái)上的集裝箱需加固并定期檢查，確保平臺(tái)全年全天候?yàn)闇y(cè)量工作提供服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

海中測(cè)量平臺(tái)在港珠澳大橋島隧工程建設(shè)中起到了舉足輕重的作用，不僅保證了所有的測(cè)量工序有了穩(wěn)定精確的測(cè)量基礎(chǔ)，還為各道測(cè)量工序增加了檢核條件，確保了測(cè)量質(zhì)量，也保障了工程質(zhì)量。海中測(cè)量平臺(tái)在建設(shè)及使用中應(yīng)注意:

1）平臺(tái)選址要考慮實(shí)用性并兼顧不影響船舶航行。

2）平臺(tái)使用要保證使用率的最大化，并充分發(fā)揮其檢核的作用。

3）平臺(tái)需定期維護(hù)，確保平臺(tái)的安全使用。

[1]GB 50026—2007，工程測(cè)量規(guī)范[S].

GB 50026—2007，Code forengineering surveying[S].

[2]JTGC10—2007，公路勘測(cè)規(guī)范[S].

JTGC10—2007,Specification forhighway reconnaissance[S].

[3]GB/T 12897—2006，國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].

GB/T 12897—2006,Specifications for the first and second order leveling[S].

[4]沈家海，劉明，劉保永.港珠澳大橋西人工島施工測(cè)量控制網(wǎng)測(cè)設(shè)技術(shù)[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（11）:32-34.

SHEN Jia-hai,LIUMing,LIU Bao-yong.Survey design technology of construction control network for the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgewestartificial island[J].China Harbour Engineering,2015, 35(11):32-34.

[5]張建軍，張超，劉兆權(quán)，等.天寶TSC3手簿與徠卡TS30全站儀在跨海三角高程測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（11）:29-31.

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Construction and app lication ofmeasuring p latforMin the sea

ZHANGChao,CHENGYi-pin
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.，Qingdao，Shandong 266071，China）

This paper introduces the site selection and construction ofameasuring platforMin the sea for the island and tunnel projectof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge and its application in offshore construction according to the construction status and precision index requirements for the engineering survey for the project.The use of themeasuring platforMhas provided stable and accuratemeasuring reference for the smooth execution of the variousprocessesof the construction of the islands and tunnel for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge.

measuring platform;site selection;construction;measuring reference

U656.6

B

2095-7874（2016）07-0056-03

10.7640/zggw js201607016

2016-06-01

張超（1989—），男，山東泰安市人，助理工程師，測(cè)繪工程專業(yè)。E-mail:415258442@qq.com