陳兆斌

摘要：介紹了三峽工程上游清漂碼頭水上水下各類建筑物施工方法，并就各類建筑物不同精度要求提出了有針對(duì)性的測(cè)量解決方案，闡述了水下測(cè)量、土石方挖填測(cè)量、混凝土建筑物測(cè)量及金屬結(jié)構(gòu)測(cè)量的方法，分析了如何保證測(cè)量作業(yè)精度及提高作業(yè)效率的措施，論證了該措施的可靠性及實(shí)用性，對(duì)線路測(cè)量、GPS測(cè)量近景測(cè)量等技術(shù)的引進(jìn)進(jìn)行了概述，并提出了測(cè)量工作中應(yīng)注意的問(wèn)題。

Abstract： This paper introduces the construction methods of various water and underwater buildings of the Qinghuang Wharf in the upstream of the Three Gorges Project， and proposes a targeted measurement solution for different precision requirements of various buildings. It also describes underwater measurement， earthwork excavation and filling measurement， concrete building measurement and metal structure measurement methods， analyzes the measures to ensure the accuracy of measurement and improve the efficiency of the operation， demonstrates the reliability and practicability of the measure， and introduces the introduction of technologies such as line measurement and GPS measurement close-range measurement， and raises the issues that should be noted in the measurement work.

關(guān)鍵詞：三峽工程;清漂碼頭;測(cè)量方法;精度;應(yīng)用

Key words： Three Gorges Project;Qingpiao Wharf;measurement method;accuracy;application

中圖分類號(hào)：U642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）12-0111-03

1 ?概述

三峽右岸清漂碼頭工程是專為清理三峽水利樞紐上游大量生活和工業(yè)垃圾而修建的專用轉(zhuǎn)運(yùn)靠泊碼頭，對(duì)保護(hù)中華民族母親河——長(zhǎng)江的生態(tài)環(huán)境有重要作用。建筑物位于秭歸新縣城下游緊鄰茅坪防護(hù)大壩左側(cè)，施工作業(yè)區(qū)面積約二十萬(wàn)平米，工程總體屬二類建筑物，工期22個(gè)月。

從施工作業(yè)區(qū)來(lái)劃分，工程可分為水下拋投護(hù)岸工程及岸上各類建筑物工程，從建筑物分類來(lái)劃分，工程可分為土石方工程、混凝土房建及道路工程、金屬結(jié)構(gòu)埋件安裝工程。從測(cè)量精度來(lái)劃分可分為普通精度測(cè)量和精密工和測(cè)量，從測(cè)量模式劃分有常規(guī)全站儀法測(cè)量及GPS定位測(cè)量等內(nèi)容。

本項(xiàng)目涵蓋的建筑物類型多，測(cè)量精度要求不一，需對(duì)各類施工項(xiàng)目進(jìn)行認(rèn)真分析，選定適宜的測(cè)量方法，以兼顧測(cè)量的精度和作業(yè)效率，從而滿足施工進(jìn)度和質(zhì)量的要求。

2 ?施工控制網(wǎng)布設(shè)及精度統(tǒng)計(jì)

如圖1，三峽清漂碼頭位于三峽主體工程右岸進(jìn)水塔上游、緊鄰茅坪土石壩右側(cè)，三峽工程三期施工時(shí)的首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)（圖中TN點(diǎn)）均保存完好，且為了大壩安全監(jiān)測(cè)，首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)均進(jìn)行了年度周期觀測(cè)，成果可靠。在進(jìn)行本項(xiàng)目測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，充分利用了已有首級(jí)控制點(diǎn)按照插點(diǎn)法在清漂碼頭施工區(qū)布設(shè)一定密度的加密控制點(diǎn)。由于首級(jí)控制點(diǎn)精度等級(jí)較高，且均為安置有強(qiáng)制歸心裝置的混凝土標(biāo)墩，穩(wěn)定性較好，整網(wǎng)的內(nèi)部附和精度較高，首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)均為二等以上等級(jí)點(diǎn)，距離清漂碼頭施工區(qū)最遠(yuǎn)約3km，最近約0.4km。布設(shè)加密點(diǎn)時(shí)，選擇多個(gè)首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)組成三角網(wǎng)，按邊角網(wǎng)測(cè)量的方法，以四等控制點(diǎn)觀測(cè)指標(biāo)為精度要求進(jìn)行施測(cè)，經(jīng)平差估算，加密網(wǎng)點(diǎn)的平面位置精度及高程精度均可以達(dá)到±10mm。完全可滿足測(cè)量放樣要求，見(jiàn)表2。

3 ?水下工程測(cè)量控制

3.1 水下工程測(cè)量方案選擇

本項(xiàng)目護(hù)坡設(shè)計(jì)為三級(jí)馬道，其中▽141m高程以下為拋投區(qū)。施工時(shí)間為7月至8月，壩區(qū)水位基本在▽150m高程以下，測(cè)區(qū)最大水深約25m，最大寬度約為70m，拋投時(shí)采用長(zhǎng)臂反鏟在▽141m高程馬道作業(yè)，由于測(cè)區(qū)內(nèi)已有連續(xù)運(yùn)行參考站CORS系統(tǒng)，水深、流速、水域面積均適合選擇GPS RTK配合測(cè)深儀進(jìn)行水下測(cè)量。儀器選型時(shí)選擇南方靈銳S82GPS接收機(jī)，該機(jī)為雙頻接收機(jī)，其RTK平面精度：±5mm，高程精度：1cm±1cm×1ppm，測(cè)深儀選擇海鷹HY-1700測(cè)深儀，其測(cè)程為0.3m～100m，利用此二款儀器配合進(jìn)行水下地形測(cè)量和水下拋石形體的控制十分快速有利。

鑒于施工區(qū)已完全覆蓋CORS系統(tǒng)，水下地形測(cè)量時(shí)無(wú)需架設(shè)基準(zhǔn)站，利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的地面基站GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)基站至接收機(jī)的GPS差分信號(hào)，選取三個(gè)以上的首級(jí)控制點(diǎn)作為檢校點(diǎn)，使用四參數(shù)法計(jì)算出地心坐標(biāo)與施工區(qū)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，并分別內(nèi)置于GPS手薄和水上導(dǎo)航軟件南方自由行中，再按照規(guī)范進(jìn)行其它控制點(diǎn)坐標(biāo)檢查，當(dāng)較差小于±5cm時(shí)即可進(jìn)行水下測(cè)量，每次水下測(cè)量作業(yè)前后對(duì)測(cè)區(qū)的水位進(jìn)行測(cè)量，并取其平均數(shù)作為水位高程。水下測(cè)量時(shí)使用“南方自由行”導(dǎo)航軟件引導(dǎo)航線，并同步進(jìn)行水深測(cè)量，實(shí)時(shí)監(jiān)控視圖，采集數(shù)據(jù)，使用軟件時(shí)對(duì)系統(tǒng)設(shè)置、測(cè)深儀換能器的深度、數(shù)據(jù)后處理等項(xiàng)工作嚴(yán)格檢查，以有效的保證測(cè)量正確性和測(cè)量精度。

3.2 水下工程施工形體控制方法

如圖2所示為水下拋投斷面圖，工程開(kāi)工前應(yīng)完成水下原始地形測(cè)量，剖繪出原始斷面線后與設(shè)計(jì)斷面線進(jìn)行疊加套合，圖上量算出岸上馬道拋投點(diǎn)與水下最遠(yuǎn)拋投點(diǎn)的水平距離及拋填高度，在馬道上按照一定的間距放樣出相應(yīng)斷面樁號(hào)，并將量算出的距離及高度在實(shí)地標(biāo)定，至此就可以指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行拋投。

拋投工作結(jié)束后，再次利用GPS RTK聯(lián)合測(cè)深儀進(jìn)行水下地形圖測(cè)量，剖繪出實(shí)際拋投斷面線與原斷面圖疊加，即可檢查出每個(gè)樁號(hào)斷面處的拋投形體質(zhì)量。需要注意的是在進(jìn)行水下地形測(cè)量的航線布設(shè)時(shí)，應(yīng)按照《工程測(cè)量規(guī)范》5173-2012要求，航線應(yīng)與斷面線平行，水深采樣點(diǎn)的間距小于3米為宜，以真實(shí)的反映出實(shí)際的斷面形狀。由于拋投工作不可能一次達(dá)到設(shè)計(jì)形體，往往需要重復(fù)進(jìn)行補(bǔ)拋和挖填修整，上述水下測(cè)量及定位測(cè)量工作需要多次進(jìn)行，直至拋投斷面達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 水下工程施工測(cè)量精度分析

在此項(xiàng)目的斷面形體控制測(cè)量中，測(cè)量誤差主要來(lái)源于外業(yè)數(shù)據(jù)采集及內(nèi)業(yè)水深處理和數(shù)據(jù)綜合處理二個(gè)方面。

3.3.1 外業(yè)數(shù)據(jù)采集精度

水下地形測(cè)量時(shí)利用RTK GPS確定平面位置，影響GPS測(cè)量精度的因素有許多，諸如多路徑效應(yīng)、電離層誤差等等，在此不再贅述，嚴(yán)格執(zhí)行全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范的要求，RTK測(cè)量保證在差分信號(hào)的有效傳輸，并不超過(guò)規(guī)定距離時(shí)（單基站應(yīng)小于7km，網(wǎng)絡(luò)基站作用距離可達(dá)30km），RTK平面誤差可以控制在±5cm以內(nèi)。水深測(cè)量時(shí)的誤差主要是聲速改正誤差、換能器吃水誤差等，上述誤差均可以在儀器設(shè)置或準(zhǔn)備過(guò)程消除大部分，測(cè)量規(guī)范規(guī)定，水深小于等于20m時(shí)，高程中誤差為±0.2m;水深大于20m時(shí)，高程中誤差為±0.01H（H為水深值，單位m）。

3.3.2 內(nèi)業(yè)綜合數(shù)據(jù)處理誤差

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，首先要進(jìn)行采集的水深數(shù)據(jù)取樣，數(shù)據(jù)合并及數(shù)據(jù)綜合輸出。如圖3，采樣點(diǎn)間還有地形變化，數(shù)據(jù)采集時(shí)由于地形的復(fù)雜、測(cè)點(diǎn)的密度等因素在進(jìn)行水下斷面測(cè)深線的編輯采集時(shí)可能去掉了真值而采集了偽值，因此需要編輯人員耐心和經(jīng)驗(yàn)。而在進(jìn)行數(shù)據(jù)合并綜合過(guò)程中，由于測(cè)深的延遲效應(yīng)，不同的水深時(shí)平面位置與測(cè)深點(diǎn)的匹配存在一定的誤差，加上驗(yàn)潮站的選擇與水位測(cè)量等綜合原因，數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理的誤差也可控制在±5cm以內(nèi)。

總體上，本項(xiàng)目水下測(cè)量的平面位置精度為±5cm，高程精度±15cm，高于測(cè)量規(guī)范的要求。

4 ?岸上工程測(cè)量控制

4.1 岸上工程測(cè)量方案選擇

岸上工程主要由土石方工程、混凝土工程及金屬結(jié)構(gòu)工程組成。均可以根據(jù)工程要求的測(cè)量精度選用全站儀利用首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)、加密點(diǎn)以及圖根點(diǎn)，使用全站儀極坐標(biāo)法、坐標(biāo)放樣法、直角放樣法及專用控制網(wǎng)加密等方法進(jìn)行各類工程項(xiàng)目的測(cè)量控制，本項(xiàng)目選用的全站儀為徠卡TCR702，其精度指標(biāo)為測(cè)角精度2″，測(cè)距精度為（2+2×D）mm。測(cè)量控制重點(diǎn)是設(shè)計(jì)圖紙的讀審、加密點(diǎn)的位移保護(hù)、測(cè)量計(jì)算程序的編制檢查以及過(guò)程控制和資料收集整理。

4.2 岸上工程施工形體控制方法及精度分析

4.2.1 土石方工程

本項(xiàng)目土石方工程主要有邊坡修整、擋墻基礎(chǔ)挖填、筑物及進(jìn)巷道路路基挖填澆筑等。準(zhǔn)備好圖紙讀審時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算器程序，選擇視野開(kāi)闊且距離在300m以內(nèi)的合適位置架設(shè)全站儀，配合棱鏡放樣出挖和澆筑填結(jié)構(gòu)線，采用同樣的方法也可進(jìn)行挖填結(jié)束后的測(cè)量驗(yàn)收工作。測(cè)量精度可以采用式1進(jìn)行估算，測(cè)量精度可以達(dá)到工程測(cè)量規(guī)范中要求土石方測(cè)量精度為±5cm的要求。

式中：Mp——放樣點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差，m;ms——測(cè)距中誤差，m;S——測(cè)距邊長(zhǎng)，平距，m;mβ——水平角觀測(cè)中誤差，″;ρ——206265″。

土石方工程中測(cè)圖及方量計(jì)算工作較多，外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)測(cè)站點(diǎn)精度應(yīng)達(dá)到圖根點(diǎn)精度要求（圖上0.1mm），并注意測(cè)點(diǎn)密度和輪廓點(diǎn)位置。內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)應(yīng)對(duì)比例尺大小、斷面線間距及長(zhǎng)度、成圖范圍等提前規(guī)劃，使得成果規(guī)范美觀，便于各期工程量疊加計(jì)算，達(dá)到批量成圖處理的目的。

4.2.2 混凝土工程

本項(xiàng)目混凝土工程主要有進(jìn)巷道路路面澆筑、電器機(jī)房、變電所建筑等，此時(shí)，外業(yè)作業(yè)測(cè)站測(cè)設(shè)時(shí)可利用邊角交會(huì)的方法就近架設(shè)儀器，放樣驗(yàn)收則可以采用極坐標(biāo)的方法，因此影響最后測(cè)量放樣點(diǎn)的精度因素有測(cè)站誤差、極坐標(biāo)放樣誤差、棱鏡豎直誤差照準(zhǔn)誤差及其它偶然誤差。其中邊角后方交會(huì)時(shí)注意交會(huì)角不要在90°附近，且已知邊大于1.5倍以上測(cè)距邊，當(dāng)測(cè)距邊小于200m時(shí)，測(cè)站精度可以達(dá)到±5mm，極坐標(biāo)放樣精度可以達(dá)到±5mm，其它誤差±5mm，因此總的測(cè)量誤差可以控制在±10mm以內(nèi)。

由于碼頭建筑物基本以進(jìn)巷道路為結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)線，進(jìn)巷道路長(zhǎng)約700m，設(shè)置9個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，若采用手工計(jì)算則效率較低，計(jì)算器程序編制時(shí)以道路平曲線為基準(zhǔn)，采用“通點(diǎn)公式”、“線元法”將道路及與道路有關(guān)的建筑物的結(jié)構(gòu)計(jì)算放入一個(gè)計(jì)算程序中，并實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)與樁號(hào)偏距的正反算功能，同時(shí)調(diào)用道路的豎曲線程序，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)計(jì)算，極大的減小了內(nèi)業(yè)工作量，減小了現(xiàn)場(chǎng)放樣起算數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤的概率。

4.2.3 金屬結(jié)構(gòu)工程

碼頭的金屬結(jié)構(gòu)建筑物主要是運(yùn)載垃圾物的滑道及靠船系船墩埋件，如圖4，軌道水平全長(zhǎng)63m（平距），坡度1∶2.1，高差達(dá)30m，其形體主要控制偏差要求為：軌道直線度為±3mm，跨距偏差±5mm，任意點(diǎn)高程差偏值0～+3mm，屬于精密測(cè)量工程范疇，若按經(jīng)驗(yàn)公式，測(cè)量誤差占形體總誤差的40%計(jì)算或等影響原則，測(cè)量誤差應(yīng)小于±2mm。測(cè)量控制時(shí)，首先利用加密點(diǎn)建立以軌道軸線為基準(zhǔn)的專用控制網(wǎng)共記四個(gè)點(diǎn)，二端點(diǎn)嚴(yán)格用鋼尺量距保證跨距，軌道調(diào)整驗(yàn)收時(shí)，以此四點(diǎn)為測(cè)站及后視點(diǎn)，采用壓直線配合鋼板尺讀數(shù)的方法，測(cè)量誤差僅僅是儀器對(duì)中誤差及照準(zhǔn)誤差，由于距離較近，目標(biāo)清晰，平面誤差得到有效控制。高程測(cè)量采用全站儀配合專用小棱鏡的方法進(jìn)行光電測(cè)距三角高程測(cè)量，其誤差精度估算見(jiàn)式（3）。在此短距離上正倒鏡進(jìn)行觀測(cè)消除指標(biāo)差，高程精度可以達(dá)到±1mm亦可滿足要求。

5 ?工程竣工資料收集與整理

由于長(zhǎng)江汛期及涸水期的原因，工區(qū)內(nèi)水位變化較大，本項(xiàng)目歷時(shí)二年才完工，工程竣工資料必須及時(shí)收集整理，否則極易出現(xiàn)漏測(cè)導(dǎo)至資料不全的情況發(fā)生。資料收集時(shí)采用如下步驟。

①以施工總平面布置圖為底圖，將建筑物重要的點(diǎn)線及主要測(cè)量控制點(diǎn)標(biāo)繪于底圖上，并將上述內(nèi)容放入設(shè)計(jì)線圖層中，對(duì)于施工中變更項(xiàng)目也要及時(shí)對(duì)底圖進(jìn)行修改、補(bǔ)繪。②本項(xiàng)目的土石方工程完工后，引進(jìn)了近景攝影測(cè)量新技術(shù)對(duì)工區(qū)進(jìn)行了1：500大比例尺測(cè)圖，工程形體滿足各項(xiàng)技術(shù)要求。同時(shí)，每一項(xiàng)單項(xiàng)工程完工后，均及時(shí)進(jìn)行竣工數(shù)據(jù)的采集，并以新圖層在底圖上進(jìn)行展繪處理。③及時(shí)對(duì)日常驗(yàn)收文檔資料進(jìn)行分類整理，當(dāng)竣工后的形體資料無(wú)法實(shí)測(cè)時(shí)，可作為竣工資料的更新補(bǔ)充數(shù)據(jù)使用。④工程全部完工后，對(duì)照設(shè)計(jì)底圖進(jìn)行全要素、全范圍套合比對(duì)，達(dá)到無(wú)一遺漏的目的。

6 ?結(jié)論

此測(cè)量作業(yè)方法在三峽工程泄洪壩段長(zhǎng)江岸坡治理、永久船閘閘墩施工等項(xiàng)目得到應(yīng)用，針對(duì)碼頭工程這類建筑分類多，測(cè)量精度要求從毫米級(jí)到厘米級(jí)精度的測(cè)繪項(xiàng)目，在制定和實(shí)施測(cè)量方案時(shí)應(yīng)靈活運(yùn)用，即重視測(cè)量精度也重成本投入，充分發(fā)揮測(cè)量?jī)x器設(shè)備的功能，編制切實(shí)高效的計(jì)算程序和內(nèi)業(yè)處理軟件，大力引用新技術(shù)，可以確保此類測(cè)工作的質(zhì)量和效率。

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