港珠澳大桥岛隧工程项目测量技术与控制

1、3 -3 -3 -3 -3 -4 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -6 -6 -6 -6 -1、施工测控关键技术分析岛隧工程施工质量与测量精度密切相关。有别于一般 陆上测控技术，岛隧工程测控主要1 -具有以下四个特点：1 - 离岸长基线，测量现场处于海上，常规测量手段不能满足测控精度要求；2 -气象、水文等海上复杂环境因素对测量精度影响较大；2-格型钢板桩、减沉桩打设、基槽开挖、基床整平、管节沉放定位等均为动态、水下测2 -控目标，测控技术要求高；2-测控点多面广、测控技术应用多。2 -针对以上测控特点，岛隧工程测控关键技术及管理归纳为以下四个方面：2- 长基线高精度测控技术；3- 自动化

2、、智能化高精度测量控制技术；3 -动态、水下高精度测量定位技术；3-大型复杂海上工程测量技术与控制管理。施工测控关键技术施工测控关键技术解决方案仪器设备标称精度长基线高精度测控技术 加密施工控制网点 加密GPS参考站 GPS静态测量双频 GPS接收机 LeicaGX1230 静态平面精度：±( 3mm+0.5ppmD 静态咼程精度：±( 6mm+0.5ppmD自动化、智能化高精 度测量控制技术 测量机器人动态环境几何形态测控自 动化、智能化 高精度电子水准仪电子测量 采用鉴定合格的专业测量软件测量机器人Leica TCA2003 测角精度：土 0.5 ”测距精度：±

3、;( 1mm+1ppmD) 蔡司 DiNi03: 精度土 0.3mm/Km动态、水下高精度测 量定位技术 CORS系统GPS台站网 技术 高频率动态GPS无线网络定位系统 多波束测深系统 沉管水下定位系统。系统包含拉线单 元、陀螺罗经、距离传感器等，精确 测量水下沉管相对角度和距离，获知 沉管三维姿态双频 GPS接收机 LeicaGX1230 动态平面精度：土 (10mm+1ppmD) 动态咼程精度：土 (20mm+1ppmD)挪威EM3002型多波束测深仪测深精度：土 5cm沉管水下定位系统拉线精度：土 10mm距离传感器精度：0.02%S大型复杂海上工程测 量技术与控制管理 建立集成化测控

4、技术与控制管理体系 建立完善的测控质量保证体系表2-1施工测控关键技术解决方案(6)测量技术与控制目录1、 施工测控关键技术分析 -2、 施工测控关键技术解决方案-3、 施工测量控制-3.1施工控制网-1) 、首级控制网和首级加密网检测 2) 、施工加密控制网建立-3) 、施工控制网复测-4) 、GPS参考站系统-5) 、坐标及高程系统 -3.2人工岛-1) 、格型钢板桩打设定位控制-2) 、隧道暗埋段对接基准面控制-3.3隧道基础-1) 、基槽测量精度控制-2) 、减沉桩测量控制-3) 、基床施工测量控制-3.4隧道沉管段测控-1) 、管节控制点标定-2) 、沉放测量控制-(1) 、近岸段沉

5、管定位-(2) 、远岸段沉管定位-3.5岛隧结合部桥梁测量控制-3.6沉降位移测量-3.7贯通及竣工测量-4、 测量控制管理 -4.1测量组织管理-4.2测量质量控制管理-2、施工测控关键技术解决方案针对测控关键技术提出有效解决方案，提高测控精度和效率，合理配置高精度鉴定合格 的仪器设备、专业软件及技术人员，确保岛隧工程测控质量。施工测控关键技术解决方案见 表 2-1 03、施工测量控制3.1施工控制网施工测量遵循“从整体到局部，先控制后施工”的原则。大桥控制网分四级，分期逐级 布设。施工前期利用港珠澳大桥管理局（业主）提供的一、二等首级控制网和首级加密网进 行测量控制，待人工岛区域或防撞墩具

6、备条件时，设置施工加密控制点，建立三、四等施工 加密控制网，由此进行各分项工程测量放样、定位等工作。1）、首级控制网和首级加密网检测通过测控中心和监理获取相关测量技术资料，并结合岛隧工程测控要求，编制测量技术 设计书，对施工需用的首级 网控制点、首级加密控制点进行检测。检测成果与设计移交控制 点成果进行对比分析，编制检测成果报告。控制网检测等级基本与原网同等精度。平面采用GPS静态测量法，按全球定位系统（GPS测量规B级精度要求；陆地高程采用电子水准仪电子测量法，按国家二等水准测量精度要求。一、二等网检测主要精度指标：相邻 GPS点间基线水平分量中误差=± 5mm垂直分量中 误差w&

7、#177; 10mm首级控制网检测示意图见 图3.1-1。图3.1-1首级控制网检测示意图香港大屿山珠海市01例2）、施工加密控制网建立根据不同施工阶段及精度要求，合理分期、分级布设施工加密控制网。先后在东、西人 工岛稳定且易于保护区域布设施工加密控制点，隧道沉管施工加密控制点按精密导线要求布 设，人工岛及岛隧结合部桥梁加密控制点按精密导线或测边网要求布设。要求加密控制网图 形强度较好，并至少与3个高等级控制点联测。拟布置人工岛施工加密控制网平面示意图见图 3.1-2。施工加密控制网采用 GPS静态测量技术、精密导线或三角锁测边技术。三、四等施工加 密控制网按照交通部现行公路勘测规（JTGC1

8、0的相关规定进行施测。GPS高程拟合法建 立四等高程控制网时，采用测控中心确定的拟合模型，进行外符合精度检验，同时采用精密 水准仪几何水准法或电子水准仪电子测量法进行检验和高程修正。施工加密控制网主要精度控制指标：最弱相邻点点位中误差土10mm每千米水准测量偶然中误差土 3mm图3.1-2拟布置人工岛施工加密控制网平面示意图3）、施工控制网复测根据施工要求，对施工控制网进行不定期或定期复测。原则上，一、二等首级控制网和首级加密网每年复测一次，三、四等施工加密控制网每3个月复测一次。复测成果与上期成果进行对比分析，判断点位变化情况，对坐标及高程变化较大且不满足规要求的点进行数据 更新处理，上报监

9、理工程师和测控中心审批。4）、GPS参考站系统应用大桥GNSS1续运行参考站系统（HZMB-CORSS行定位测量，应符合测控中心制定 的标准规定。根据测区情况，按测控中心制定的标准规定及规要求，拟建立GPSto密多参考站。多参考站可避免施工船舶对信号的影响，提高数据采集稳定连续性，同时在减少系统误差的基础 上提高移动站定位精度，监测参考站控制网络系统稳定可靠性，并实时监测东、西人工岛基准点沉降、位移，实时修正基准数据。5）、坐标及高程系统平面统一采用施工坐标系，主体工程围的桥梁、岛隧连接段及人工岛施工使用桥梁施工 坐标系，沉管隧道施工使用隧道施工坐标系。根据实际需要建立局部施工坐标系，并建立相

10、 应坐标转换。高程系统采用1985年国家高程基准。处理好1980坐标、PD高程与地1954坐标、国家1985高程及澳门坐标、高程的转换关 系。3.2人工岛人工岛分项施工测量主要包括：基础挖泥清淤、SCP砂桩、格型钢板桩以及隧道暗埋段施工测量等。1）、格型钢板桩打设定位控制在格体上安装GPS-RT接收系统，无线数据传输，将 GP天线位置的实时坐标数据传输到 控制室计算机，通过专用软件进行数据处理，将格体设计位置、实际位置及扭角在电脑显示 屏以图形显示，直观指导施工。同时在格型钢板桩上安装倾斜仪，实时测量倾斜度，及时进 行动态调整，精确控制格体钢板桩垂直度。2）、隧道暗埋段对接基准面控制在岛上稳固

11、基础上加密施工控制网，并联测首级控制网，采用高精度测量仪器按常规测 量方法进行现浇暗埋段施工放样定位。暗埋段中心轴线、平整度、高程以及倾斜度对测量精度要求较高，必须进行多余观测， 形成检核条件，确保隧道沉管对接基准面的可靠精确性。暗埋段施工完成，将结构中线、高程引设在暗埋段，其分测点的布设与运营监测点统一 考虑。3.3隧道基础1）、基槽测量精度控制测量定位控制是在挖泥船上安放 GPS接收机，在挖泥过程过GPS-RTI实时差分获取高精 度三维坐标。挖泥抓斗船施工测量示意图见 图3.3-1。采用EM3002型多波束测深系统进行基 槽开挖检测，开挖精度控制标准：0-500mm基槽测量精度控制综合考虑

12、抓斗尺寸、GPS定位精度、测深精度以及波浪影响，采用潮位实时遥报系统以及抓斗船自定深系统。 为避免受潮流影响产生漂斗，精挖施工选择在平潮、 浪高小于0.5m的时段进行。基槽开挖过程中，经常复核测量基准控制点和GPS定位系统，校核基槽定位。GP接收机2GP接收机1L0标定位置L1/施工位置”°I1111r挖泥船图3.3-1挖泥抓斗船施工测量示意图2）、减沉桩测量控制减沉桩测量控制采用GPS定位系统。GPS沉桩定位系统双频GPS接收机测定船体三维坐 标，倾斜仪测定船体纵、横空间姿态，免棱镜全站仪测定船体与沉桩相对位置及贯入度。通 过相关辅助软件计算分析处理，实时解算减沉桩桩身位置，并以数

13、据与图形相结合的形式在 输出设备中显示，以便准确直观、快速引导打桩船调整桩位，直至桩位偏差小于允许偏差。GPS沉桩定位系统平面布置示意图见图3.3-2橫GPS2粧职级佻哉'图3.3-2 GPS沉桩定位系统平面布置示意图3）、基床施工测量控制基床整平通过操作整平船供料系统、下料系统、测量监控系统及摊铺系统完成。要求对操作平台、下料管平面位置、高程及工后碎石面高程进行严格控制。平面控制米用高精度GPS定位系统；高程控制拟采用 mmGP综合测量技术。基床整平测量控制校核示意图见 图3.3-3 抛石管平面及高程控制采用 GPS快速静态法，自动跟踪全站仪进行基准传递。抛石管底 部附近设倾斜仪，进

14、行倾斜管理，主要是检测抛石管底部因卡住、障碍物等而产生的显著倾 斜。测量潮流速度，当抛石管放到施工深度后，进行声纳调零（修正）。碎石整平施工后，确认成形，并进行检测。检测成形后发现不良地点时再次整平，并再 次检验。碎石基床整平主要精度指标：表面平整度土 25mm高程控制土 20mm塔GPS接收机或全站仪精确测定待沉管节三维坐标及空间姿态。GPS测量塔标定控制点及管图3.4-1 GPS测量塔标定控制点及管节标定示意图节标定示意图见 图3.4-12）、沉放测量控制管节沉放前，采用多波束测深系统进行扫床测量；管节沉放过程中，进行管节三维姿态 测量；管节沉放对接后，进行管节三维姿态、精密导线、沉降及位

15、移测量；水下最终接头施 工前，对最后沉放的三节进行联系测量；沉管贯通后进行贯通测量。沉管安装测量定位流程 示意图见图3.4-2。图3.3-3基床整平测量控制校核示意图3.4隧道沉管段测控沉管隧道地处珠江口通航水域，其水文、气象、地质及环境条件复杂，管节定位精度要 求极高。沉管隧道安装近岸段采用测量塔法（GPS与全站仪）进行定位，远岸段采用沉管水 下定位系统进行对接相对定位，并以管精密导线进行最终绝对定位检核。为确保隧道定向质 量，可采用激光经纬仪或陀螺经纬仪进行初步检查，将隧道外部坐标系统传递到隧道布设的 强制对中观测墩上，使隧道、外坐标系统相一致。管节联系测量采用测量机器人、强制对中观测墩以

16、及照准装置，并按精密导线进行测量, 以提高测量精度和数据采集效率；高程采用电子水准仪电子测量法，按国家二等水准精度要 求。1）、管节控制点标定管节按常规测量方法完成预制后，精确测定管节外控制点相对于管节轴线的三维坐标与 几何尺寸，并进行标定，主要用于隧道沉管联系测量、贯通测量及坐标转换。通过管节顶面 标定控制点，精确测定测量塔控制点相对于管节轴线的三维坐标与几何关系，从而通过测量图3.4-2沉管安装测量定位流程示意图沉管安装动态GPSW量是数据采集、分析及处理的全过程。动态 GPS数据采集流程示意 图见图3.4-3。通过实时监控系统，分析测量数据的准确性，并根据界定参数，实现测量数 据可靠性。

17、相对定位的关键参数 斜距 上下仰俯角 水乎偏移角图3.4-4沉管安装水下定位系统关键参数示意图1倾斜仪2厂自动跟踪全站仪=(校核)PPS百舟信吕图3.4-3动态GPS数据采集流程示意图图3.4-5沉管安装水下定位系统连接示意图沉管对接主要精度控制指标：管节竖向偏差：20mm管节水平(与隧道轴线)偏差：35mm 管节中轴线对接误差土 10mm(1) 、近岸段沉管定位沉管浮运至预安装位置及沉管初期的沉放由沉管头尾两端的测量塔GPS接收机、自动跟踪全站仪及数据显示设备来完成。近岸段采用GPS测量塔法或自动跟踪全站仪实现沉管安装精确定位，并用管精密导线校 核，同时对远岸段沉管水下定位系统进行验证。(2

18、) 、远岸段沉管定位随着沉管水下定位系统在近岸段的检核验证，在远岸段采用经反复验证的沉管水下定位 系统实现隧道沉管安装精确定位，并用管精密导线进行检核。沉管安装水下定位系统可精确测量沉管对接端的相对位置，具有相对定位精度极高、易 于安装以及数据米集可靠且稳定等特点。沉管下放前期，系统拉线测量单元测量的相对角度、距离数据及光纤陀螺罗经运动传感 器数据实时传输到控制室，逐步下沉，调整沉管。沉管下放至已沉沉管40cm时，距离传感器开始工作，实现沉管精密相对定位。沉管安装水下定位系统关键参数示意图见图3.4-4，沉管安装水下定位系统连接示意图见 图3.4-5，沉管安装水下定位系统设备安装位置示意图见

19、图3.4-6，沉管安装水下定位系统对接面测量设备见表3.4-1图3.4-6沉管安装水下定位系统设备安装位置示意图表3.4-1沉管安装水下定位系统对接面测量设备理工程师指示，参照测量控制网要求，布设满足工程验收精度要求的控制网，并进行测量。竣工测量成果、资料整理和测图格式、比例符合技术规格书和监理工程师要求。根据测量成距离传感器参照板4个沉管A面（已沉沉管）拉线挂环1个任意位置防水电缆舱1个沉管B面（待沉沉管）1距离传感器固定板4个防水电缆舱1个拉线测量单元固定板1个W1JL果编制竣工测量资料，并整理、分类归档保存。4、测量控制管理4.1测量组织管理为确保大桥施工测量管理组织有序， 协调统一，须

20、建立完善的集成化测量组织管理体系 加强测量工作科学组织、系统管理，规各分项目部测量工作，确保测量方法及精度满足设计 及施工要求。测量组织管理体系见 图4.1-1。测控中心专家顾问项目总工程师*沉管预制测量队沉管隧道测量队3.5岛隧结合部桥梁测量控制基础施工测量主要采用全球卫星定位系统（GPS进行施工控制，辅以徕卡 TC1800全站 仪和NA2精密水准仪校核。注意相邻标段各衔接点处控制点坐标和高程的复核，确保衔接点 坐标和高程一致。承台上的高程基准传递至立柱、墩身、帽梁以及桥面，其高程基准传递方法以全站仪 EDM 三角高程对向观测及 水准仪钢尺量距法 为主，以GPS卫星定位静态测量法作为校核。采用精 密水准仪几何水准法控制支座顶高程，严格控制支座纵横向轴线及扭转。桥面