场中有“尺” 心中有“量”——深中通道沉管预制场施工测量控制网的布设

深中通道沉管隧道采用钢壳混凝土组合结构型式，由32个管节及1个最终接头组成，为世界上首次大规模应用，具有超宽、变宽、深埋、回淤量大、地质条件复杂等特点。

沉管预制场位于珠海市桂山牛头岛，占地约56万m2，距隧址约50公里。其生产线依次布置卸驳码头、卸驳区、浇筑区、浅坞区（一次舾装区）、深坞区（二次舾装区）。预制场测量控制网的合理布设能为管节卸驳交接、浇筑前后的空间姿态提供坚实的测量基准。

工程特点及难点分析

预制场地处桂山岛，受南亚热带影响，季候风频繁且风速大，气候恶劣。

场地有限，空余场地堆放着大量碎石、河砂等混凝土原材料，生产线各区连接紧密。控制点布设空间狭小，阻挡较多通视难度大。

端钢壳是管节为安装止水带而设的钢构件，为达到完全水密效果和适应沉放后的坡度变化，对端钢壳空间姿态的测量精度要求极高。因此对预制场控制网的精度也是极高的。

测量控制网布设方案

控制网的平面控制和高程控制起算资料来源于港珠澳大桥管理局测量控制中心提供的测量技术交底成果资料，经现场交接桩勘查，原有控制点基础牢固，保存情况完好，予以采用。根据预制场总平面图显示，整个管节预制生产线长约580米，卸驳区和浅坞区为露天场地，浇筑区为预制厂房。为了满足管节浇筑前中后端钢壳、几何尺寸的监测，控制点围绕整个生产线进行布置。由于预制厂房接收不到卫星信号而无法施展，故采用高精度全站仪导线观测。控制点均采用钢筋混凝土桩制成。桩上贴有警示标语避免人为产生破坏，造成点位移动、降低测量精度。预制场平面布置图见图1。

图1 预制场平面布置示意图

资源配置

仪器配置见下表：

控制测量

平面控制

平面控制网采用独立施工控制网(坐标引入1954北京坐标系)，布测等级为三等；控制点采用强制对中观测墩方式，根据预制场现场实际情况布设平面控制点C1、C3、C5、C6、C7，C8、C9、C10、C11。考虑到管节在经过半潜驳运至预制场卸驳，运输过程可能对管节造成影响。通过C8、C9、C10、C11四个控制点我们能及时掌握管节几何尺寸和端钢壳的变化。C1、C3、C7则是在管节浇筑完纵移至浅坞后端钢壳的测量提供测量基准。而二级控制网将根据施工进度要求分阶段、分等级进行布设。平面控制点布设示意图如图2。

图2 平面控制点布设示意图

平面控制点位置及形式见表2。

观测与记录

三等加密控制网水平角观测采用方向法观测，观测数据采用徕卡TS30全站仪进行记录。水平角观测6测回，为其减弱或消除各种误差影响，水平角观测操作时应遵守以下基本规则：

一测回中全站仪镜头焦距不能变动。观测前要认真调整其焦距，消除视差。转动镜头时，不要握住调焦环，避免焦距变动。

上下半测回间纵转望远镜，使一测回的观测在盘左和盘右进行，以消除视准轴误差及水平轴倾斜误差的影响。由盘左盘右读数之差获得2倍照准差的数值，检核每测回的观测质量。

下半测回与上半测回照准目标的顺序相反，观测目标的操作时间需保持大致相等，即在一测回观测中要连续平均，尽量不要因其他原因导致停留过久，以减弱觇标内架或脚架扭转的影响以及视准轴随时间、温度变化等影响。

为了减弱度盘带动和空隙带动的误差影响，半测回中照准部的旋转方向应保持不变。若照准部已转过所照准的目标，就应按转动方向再转一周，重新照准，不得反向转动照准部。因此，在上下半测回观测之前，照准部要按将要转动的方向先转1～2周。

合理分配各测回的观测时段。

验算

外业数据采集合格后，采用南方测绘仪器公司生产的平差软件《平差易》(PA2005)进行数据平差，计算出各控制点的坐标。

平差以C1坐标为起算坐标，C1到C3的方位角为起算方位角，C1、C3间的边长值为起算边长值，以及各测站点的观测数据（所观测边长在数据采集时同时进行气象改正、加乘常数改正和距离投影改正后参与平差），计算出控制网的测角中误差、测距中误差、点位误差、边长相对误差及坐标成果等。

高程控制

高程控制网采用1985国家高程基准，根据二等闭合水准测量技术要求，对预制场高程控制点SC1、SC2、SC3、G2、C5、C8、C10，C11进行测量。根据网形及结合后期预计的使用频率，将C8、C10、C11高程引测到观测墩强制归心面板中心。高程控制点布设示意图如图3。

图3 高程控制点布设示意图

高程控制点位置及形式见表3。

光电测距三角高程测量

由于C8与C10间隔着港池，所以将水准网内各高程控制点分为三条闭合水准路线进行往返观测。以SC1为起算点，分别为SC1-C5-G2-C10-SC1；SC1-C11-G1-C8-SC1以及SC1-SC2-SC3-G3。测量过程中严格执行规范及设计书的要求边长往返观测2测回，测段往返高差不符值超限，应先就可靠程度较小的往测或者返测进行整测段重测，并按下列原则取舍：

如果重测的和原来测的高差不符值已经超过往返的高差不符值的限差，另一单程高差的不符值不超出限差，则重测的数据可以使用。

如果同方向中数和另一单程高差的不符值不超出限差，且两高差不符值没有超出限差，则取同方向中数作为该单程的高差。

计算

外业数据采集合格后，采用南方测绘仪器公司生产的平差软件《平差易》(PA2005)进行数据平差。水准测量的测段高差观测值须进行水准标尺长度改正、水准标尺温度改正、环线闭合差等各项改正，改正完成后方可进行平差计算。计算时以改正后测段高差为元素、以距离倒数定权进行平差计算。

应注意的问题

为了消除大气折光的影响，需注意观测的时间，多云或阴天、清晨或傍晚是最好的观测时间。在厂房和露天场地交界处可准备手电削弱因背光造成的折光影响。

施测控制网时，当所测数据超过上述技术要求范围时，应及时进行重测或补测。一测回中2C互差超限，或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，应重测超限方向并联测零方向。超限的方向数大于测站方向总数的1/3时，应重测整个测回。

架设仪器后，测点不能离人。因无线通话对测距影响较大，进行测量时应暂停使用手机、对讲机等无线设备。

避免在大风、大雾等天气恶劣情况下进行控制网测量。

测量控制网具有限制测量误差累积统，领全局的作用，是各项工程中施工测量的重要依据。自沉管预制场完成控制网布设至今，全部钢壳管节及最终接头卸驳后的验收、浇筑中的监测以及浇筑后的验收等各项施工过程的实践检验，特别是端钢壳的精度测量满足规范和图纸要求。为工程的顺利完成提供坚实的保障。

本文刊载 / 《数智视界》杂志

2024年 第2期 总第29期

作者 / 古世煌 周俊文

作者单位 / 深中通道管理中心

中交四航局第二工程有限公司

编辑 / 李诗韵

美编 / 赵雯

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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