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    港珠澳大桥建设中用到了哪些测绘知识

    2018-10-27 14:28:57 来源: 测绘地信
    聊聊

    大桥跨越珠江口伶仃洋海域,连接香港、珠海、澳门三地,项目全长约50公里,海中桥隧工程总长约35.58km。整个工程施工质量与测量精度密切相关,其中用到了不少测绘专业技术。


    港珠澳大桥总平面图 | 中国政府网

    一、首级控制网的布测

    港珠澳大桥属特大型跨海桥隧工程,它跨越粤、港、澳三地,三地的坐标及高程系统互不相同,为了做到高精度、一网多用、长期保持大桥测量基准的稳定和统一,必须先行建立统一的首级平面及高程控制网,将港珠澳大桥的测量基准全部统一到该网基础之上,以保证后续勘测、施工测量及变形测量监控的顺利开展。

    港珠澳大桥首级控制网建网测量于2008年9月至2009年2月间完成,共布设了16个GPS平面兼高程控制点,分别按国家B级GPS控制网和国家一、二等水准测量的精度要求进行设计和测量。控制网平差后的成果精度,均达到了技术设计书规定的精度指标。


    港珠澳大桥首级平面控制网示意图


    港珠澳大桥首级高程控制网示意图

    根据建网成果报告中所示:

    首级平面控制网中,CGCS2000坐标系下最弱点GZA08的二维点位中误差为±3.8mm,最弱边GZA04—GZA06的相对中误差为1/764013;工程独立坐标系下最弱点GZA08的二维点位中误差为±3.5mm,最弱边GZA04—GZA06的相对中误差为1/837388;

    首级高程控制网中,一等水准测量每公里往返测高差中数的偶然中误差为±0.36mm,二等水准测量每公里往返测高差中数的偶然中误差分别为±0.48mm(香港测区)和±0.26mm(澳门测区)。

    二、工程坐标系设计

    由于大桥呈近似东西走向、占线长、经度跨越范围大、工程路面高程变化大(约41.7 ~56.0m) ,国家或地方坐标系在工程区域内存在较大的投影长度变形,为此,必须建立投影变形满足施工需要的工程独立坐标系。又因桥梁和隧道的平均高程面差距较大,且沉管隧道施工对测量定位的精度要求高,故需分别建立桥梁工程坐标系和隧道工程坐标系。


    工程坐标系设计参数

    坐标系的投影长度变形主要受两部分因素的影响:

    (1)实量边投影到参考椭球面上的长度变形

    (2)参考椭球面上的长度归算到高斯平面上的长度变形

    港珠澳大桥工程坐标系采用高程抵偿面的任意带高斯正形投影方法,目的是最大限度地减小坐标投影的长度变形。然而,由于全桥中线处在不同的经度位置,中线各处的桥面高程也不一样,因此,按统一的中央子午线和平均高程面设计的工程坐标系,不可能完全消除投影变形对工程施工的影响,只能使其降至最低。

    经过计算和分析可知: 使用工程坐标系放样时,主体工程区域内桥梁的投影长度变形值综合影响在(-4.0~+4.9) mm内; 隧道的投影长度变形值综合影响在 (-2.7~+3.9) mm内。主体工程投影长度变形均在 ±5 mm/km 以内,满足工程应用的要求。


    主体工程投影长度综合变形的变化曲线

    三、沉管隧道贯通测量

    和陆地隧道相比,海上沉管隧道是由预制管节水下对接而成,受环境条件的限制,隧道口控制点布设困难,观测条件更差。

    沉管隧道不仅要对不同施工面的最终贯通偏差进行控制,还要评估每一个管节的安装效果,为后续管节的安装提供指导,这无疑对贯通测量提出了更高的技术要求。

     


    港珠澳大桥沉管隧道平面示意图

    创新性提出的针对沉管隧道的双线形联合锁网布测方法。通过陆上 1:1 模拟试验和工程实测数据分析,验证了双线形联合锁网的精度和可靠性。与全导线网相比,双线形联合锁网精度提高 15%~30%,可靠性也有小幅提升。


    隧道内控制网布设方案

    双线形联合锁网,两个全导线网的每一对控制点都进行短边联系测量。短边角度测

    量受仪器本身的误差、对中误差和觇标照准误差影响较大,角度观测值误差易超限,只进行边长测量。


    沉管安装测量定位流程示意图

    四、控制网监理复测

    控制网监理复测的目的有两个,一是复核控制网的建网观测和计算质量,验证控制网测量成果的精度是否达到规定要求; 二是通过复测成果与建网成果的比较分析,全面评估控制点的稳定性,并对控制网检测与复测、控制点保护提出建议。

    复测外业从2008年12月21日开始,到2009年5月27日全部结束,内业数据处理和资料整编与分析总结工作在6月底完成。第一次复测的GPS控制网网点16个,同时联测珠海测区已知GPS控制点3个;高程控制网复测一等水准路线的总长度为249.2 km,二等水准路线的总长度为95.2 km,连测水准点124个;考虑到大桥工程需要进行三维定位,所有观测墩墩顶均进行了二等水准联测。(小煤球云丹)
     

    参考文献:

    [1]丁川. 港珠澳大桥测量控制网复测技术分析[D]. 华南理工大学, 2017.

    [2]吴迪军, 熊伟. 港珠澳大桥工程坐标系设计[J]. 测绘通报, 2012(1):53-55.

    [3]熊金海, 吴迪军等. 特大型跨海桥隧工程测量基准的建立与维护[J]. 测绘地理信息, 2013, 38(1):49-51.

    [4]尹海卿. 港珠澳大桥岛隧工程设计施工关键技术[J]. 隧道建设, 2014, 34(1):60-66.

    [5]港珠澳大桥岛隧工程项目测量技术与控制.

    [6]李冠青, 黄声享. 港珠澳大桥沉管隧道贯通误差预计[J]. 测绘科学, 2016, 41(12):10-13.

    [7]成益品, 孙阳阳, 高应东. 外海超长沉管隧道精密贯通测量设计与实践[J]. 中国港湾建设, 2018(5).

    [8]黄声享,李冠青等.港珠澳大桥沉管隧道施工控制网布设研究[J].武汉大学学报(信息科学版),2018

    [9]吴迪军, 熊伟, 郑强. 港珠澳大桥首级控制网复测方法研究[J]. 工程勘察, 2011, 39(9):74-78.

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