甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立與研究

項(xiàng)謙和

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊(duì)，浙江 杭州 310030)

Building and Research of Oujiang River Estuary Tidal Flats 3D Marine

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

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甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立與研究

項(xiàng)謙和1.2

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊(duì)，浙江 杭州 310030)

Building and Research of Oujiang River Estuary Tidal Flats 3D Marine

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

摘要：國家海洋發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)指出，形成我國東部沿海地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，并打造“一核兩翼三圈九區(qū)多島”為空間布局的海洋經(jīng)濟(jì)大平臺(tái)，即以寧波—舟山港為核心；環(huán)杭州灣產(chǎn)業(yè)帶，溫州、臺(tái)州沿海產(chǎn)業(yè)帶為兩翼；杭州、寧波、溫州都市為三大沿海圈，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)服務(wù)。溫州淺灘工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立與研究項(xiàng)目，旨在解決軟土地基淺灘工程施工時(shí)控制點(diǎn)與測繪精度問題，海洋測繪方法與陸地測繪有明顯的差別，在方案設(shè)計(jì)、外業(yè)施測、內(nèi)業(yè)平差計(jì)算和成果處理等方面都進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)，取得了令人滿意的成果。本文通過對甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立加以分析和闡述，可為以后類似項(xiàng)目的實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：甌江口灘涂；軟土地基；海洋測繪；基準(zhǔn)；控制

一、引言

甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立與研究項(xiàng)目是為甌江口新區(qū)、溫州淺灘圍涂工程開發(fā)建設(shè)進(jìn)行平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、陸域地形資料、水域水下地形資料、平面和高程全局情況資料等數(shù)據(jù)采集和整理的測繪工作。本項(xiàng)目涉及控制網(wǎng)測設(shè)、地形圖測繪、海洋測繪與市政工程測量，是為了真實(shí)反映甌江口新區(qū)、溫州淺灘圍涂工程水域的水深地形情況，保證船舶的航行安全，準(zhǔn)確計(jì)算施工土方量的重要項(xiàng)目，為了保證甌江口新區(qū)、溫州淺灘圍涂工程開發(fā)建設(shè)與施工設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。本次作業(yè)沖積淺灘、地基為溫州軟土地基，澳灣地形復(fù)雜，水域風(fēng)大浪急，海況條件惡劣，技術(shù)含量高，質(zhì)量控制難度大，計(jì)算分析復(fù)雜。

二、工程概況

浙江省溫州市甌江口新區(qū)地處溫州沿江發(fā)展軸與沿海發(fā)展軸的交匯處，規(guī)劃面積130 km2，包括靈昆島、霓嶼島和淺灘圍涂區(qū)域，距離溫州市區(qū)約20 km，緊鄰狀元岙深水港、大小門島深水港和溫州永強(qiáng)機(jī)場，沈海高速復(fù)線、城際快速道及城市輕軌S1、S2線規(guī)劃貫穿其中，擁有得天獨(dú)厚的空間拓展優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)提升基礎(chǔ)和交通設(shè)施支撐，是一個(gè)既可依托主城區(qū)發(fā)展，又可相對獨(dú)立發(fā)展的區(qū)域。目前，淺灘一期24 km2圍區(qū)已經(jīng)形成，淺灘二期60 km2涂建設(shè)正加緊實(shí)施，對外交通主框架建設(shè)全面啟動(dòng)，77省道延伸線和甌江南口大橋正在加緊建設(shè)，一期總投資約130億元。如圖1所示。

圖1　工程分布示意圖

三、三維基準(zhǔn)建立與測設(shè)

1. 控制網(wǎng)測設(shè)

(1) 采用GNSS框架網(wǎng)+全面網(wǎng)的布設(shè)方式建立浙江省溫州市甌江口新區(qū)平面基準(zhǔn)

在高精度的坐標(biāo)框架基準(zhǔn)下布設(shè)GPS三等網(wǎng)，測設(shè)時(shí)網(wǎng)形設(shè)計(jì)合理，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)，可靠性高。本項(xiàng)目在進(jìn)行大量的資料整理與分析、完成大量的計(jì)算與試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，采用多種科學(xué)、合理的精度評(píng)定方法，給出了溫州市厘米級(jí)精度的似大地水準(zhǔn)面結(jié)果。通過對似大地水準(zhǔn)面精化成果外業(yè)直接檢驗(yàn)可知，本次似大地水準(zhǔn)面精化結(jié)果精度較高，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。

本控制樁采用鉆孔灌注樁，有效樁長60～70 m，樁身直徑800 mm。樁身鋼筋配置如圖2所示：①主筋：10?16(樁頂下43 m范圍)、5?16(樁頂43 m以下至樁底17 m范圍)，沿樁周均勻分布；②箍筋：?6@250；③加勁筋：?16@2000；④樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，坍落度18～22 cm，主筋保護(hù)層50 mm?？椎壮猎淮笥? cm。上端澆注1200 mm×1200 mm的平臺(tái)。

圖2　樁身鋼筋配置圖

(2) 三、四等GNSS控制測量

1) 三、四等GNSS控制點(diǎn)采用美國天寶(Trimble)R8-3系列靜態(tài)雙頻接收機(jī)(5臺(tái)套)、中海達(dá)F61系列靜態(tài)雙頻接收機(jī)(5臺(tái)套)進(jìn)行觀測。組網(wǎng)與觀測的主要技術(shù)要求執(zhí)行《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》，主要為以下幾個(gè)方面：衛(wèi)星高度角≥15°，有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥4，數(shù)據(jù)采樣為15 s，PDOP值≤6，三等GNSS控制點(diǎn)觀測時(shí)段≥90 min、四等GNSS控制點(diǎn)觀測時(shí)段≥60 min，技術(shù)要求嚴(yán)格于規(guī)范要求，數(shù)據(jù)采樣間隔率為15 s，從而保證了較好的星座圖形強(qiáng)度和數(shù)據(jù)采集量。天線高每時(shí)段前后各量取一次，互差小于3 mm，取平均值記入觀測手簿。

表1　三等GNSS控制網(wǎng)實(shí)際觀測量主要技術(shù)指標(biāo)

4) 當(dāng)全部數(shù)據(jù)經(jīng)過同步環(huán)、異步環(huán)及復(fù)測邊檢核合格后，進(jìn)行無約束平差，通過后進(jìn)行溫州城市坐標(biāo)系、1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、CGCS2000坐標(biāo)系下約束平差。平差精度見表3。

表2　四等GNSS控制網(wǎng)實(shí)際觀測量主要技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表3　溫州城市坐標(biāo)系下平差精度表

5) 數(shù)據(jù)處理及精度：GNSS控制網(wǎng)的基線處理采用TBC 2.60軟件，平差分別采用TBC 2.60軟件和CosaGPS V5.21軟件進(jìn)行，將兩種成果在溫州城市坐標(biāo)系下進(jìn)行比較，并采用其中一種軟件的平差成果作為最終成果以供使用，結(jié)果比較及最終采用成果見表4。

表4　平差的結(jié)果坐標(biāo)比較表

(3) 高精度的高程測量

在建立高精度的高程基準(zhǔn)時(shí)，采用了先進(jìn)的精密水準(zhǔn)測量技術(shù)，測定出各高程基準(zhǔn)點(diǎn)的精確高程。為保證水準(zhǔn)標(biāo)石的保存和使用，在本次三等水準(zhǔn)的標(biāo)石埋設(shè)中，根據(jù)國家規(guī)范規(guī)定和溫州的地質(zhì)條件按一等水準(zhǔn)標(biāo)石的要求進(jìn)行埋設(shè)，區(qū)域內(nèi)地基屬典型軟土地基的，實(shí)際采用了基巖水準(zhǔn)標(biāo)石、打樁深埋鉆孔樁砼水準(zhǔn)標(biāo)石。特別是在平坦地區(qū)，只要不是基巖上的點(diǎn)均采用了深埋鉆孔樁砼水準(zhǔn)標(biāo)石，鉆孔樁的直徑為0.8 m，深度達(dá)60～70 m。這為溫州市的高程基準(zhǔn)的長期穩(wěn)定性提供了可靠的保證，這種水準(zhǔn)標(biāo)石埋設(shè)方法是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新。

本次共施測三等水準(zhǔn)路線長211.8 km，共施測控制點(diǎn)56個(gè)，其中起算點(diǎn)5個(gè)。組成6條附合路線和2條閉合路線進(jìn)行檢查，附合線路與環(huán)閉合差均符合限差要求，水準(zhǔn)路線閉合差統(tǒng)計(jì)見表5。

表5　三等水準(zhǔn)線路閉合差統(tǒng)計(jì)表

三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)的平差和精度：平差使用清華山維公司NASEW95平差軟件，并采用南方平差易軟件對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，平差后各項(xiàng)限差均符合規(guī)范要求。最后采用成果為清華維公司NASEW95軟件的平差成果，兩種軟件平差的結(jié)果比較見表6。

表6　平差的結(jié)果高程比較表

2. 工藝創(chuàng)新理念融入測繪

本文提出GNSS水準(zhǔn)控制點(diǎn)淺灘鉆孔灌注樁施工技術(shù)，并對GNSS水準(zhǔn)控制點(diǎn)灌注樁施工工藝進(jìn)行研究，解決了溫州淺灘水下砼配合比設(shè)計(jì)問題，提高了混凝土抗硫酸鹽、抗海水侵蝕性能，采取拔球法澆注水下混凝土方法，保證基樁混凝土澆筑完畢后才凝固。

1) 針對鋼筋籠安裝對接難問題進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)，用安裝導(dǎo)向架起吊后，將鋼筋籠立豎直，拆去下端吊繩，將第一節(jié)(底節(jié))鋼筋籠吊到需要安裝的孔內(nèi)下放，適時(shí)割去籠內(nèi)“米”字撐，當(dāng)放至上端接頭位置處時(shí)，將鋼筋籠臨時(shí)固定于平臺(tái)上松去吊點(diǎn)。用安裝導(dǎo)向架依次吊起相鄰的上一節(jié)鋼筋籠，與臨時(shí)固定平臺(tái)上的鋼筋籠對接，對接時(shí)，應(yīng)先對正有對號(hào)入座標(biāo)記的一根主筋，然后調(diào)整各主筋對正，吊機(jī)吊點(diǎn)緩緩下降鋼筋籠，將最先接觸的幾根主筋先點(diǎn)焊連接，然后逐一焊接所有主筋。

2) 針對樁基檢測管的密封性問題進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)。鋼筋籠接頭經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后，即可松去臨時(shí)固定設(shè)施，再下放鋼筋籠(適時(shí)割去內(nèi)側(cè)“米”字撐)。要嚴(yán)格控制下放速度，防止碰撞孔壁，接畢并下沉到位。

3) 針對混凝土的密實(shí)性和耐海水耐蝕性問題進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新。為有效防范混凝土的堿骨料反應(yīng)，采用RMA海水耐蝕劑。RMA海水耐蝕劑摻入量方法選擇如下：不透水層以下2.0 m至海涂面以下6.0 m摻水泥用量5%；海涂面以下6.0 m至海涂面段摻水泥用量10%；海涂面以上摻水泥用量15%。

4) 為保證鉆孔灌注樁質(zhì)量，進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，采取拔球法澆注水下混凝土?；炷撂涠瓤刂圃?8～22 cm之間，并摻適量(由試驗(yàn)確定)的緩凝劑和耐腐蝕劑，其緩凝時(shí)間必須達(dá)8 h以上，保證基樁混凝土澆筑完畢后才凝固?；炷凉嘧⒚鎽?yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂0.8～1.0 m，待強(qiáng)度達(dá)到80%后用人工配合風(fēng)鎬鑿除樁頭。

5) 對樁基檢測方法進(jìn)行研究。采用超聲波和小應(yīng)變相結(jié)合的檢測方法，然后配合一定比例的鉆芯取樣和大應(yīng)變檢測，對樁長、砼強(qiáng)度及樁身完整性進(jìn)行驗(yàn)證，以綜合評(píng)價(jià)樁的質(zhì)量。本工程主墩鉆孔樁經(jīng)檢測均為Ⅰ、Ⅱ類樁,其質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

四、第三方評(píng)價(jià)與應(yīng)用

在該項(xiàng)目工作中，堅(jiān)持以“為顧客提供最完整的服務(wù)和最優(yōu)質(zhì)的成果”為質(zhì)量方針，保質(zhì)保量，認(rèn)真積極工作，并按照客戶和相關(guān)規(guī)范的雙重要求，堅(jiān)持科學(xué)創(chuàng)新、精心組織、精心設(shè)計(jì)、精心施測，嚴(yán)格檢查把關(guān)。2012年5月本項(xiàng)目設(shè)計(jì)通過專家組評(píng)審，評(píng)價(jià)為技術(shù)路線先進(jìn)，工藝流程經(jīng)濟(jì)合理，軟土地基布置三、四等GNSS控制點(diǎn)與三等水準(zhǔn)控制點(diǎn)具有技術(shù)創(chuàng)新。在項(xiàng)目實(shí)施中嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)，質(zhì)量控制措施有效，2012年12月、2013年12月經(jīng)浙江省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢驗(yàn)驗(yàn)收，質(zhì)量評(píng)為“優(yōu)”。

成果在管理使用中，為安全航海保障、港航工程建設(shè)獲得高精度準(zhǔn)確的水下地形圖資料等提供了技術(shù)支持，并得到了滿意的后續(xù)服務(wù),達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，生產(chǎn)效率很高，控制技術(shù)成果應(yīng)用廣，有效地推動(dòng)了“數(shù)字溫州”建設(shè)，加快了溫州市各種基本比例尺成圖(更新)周期，真正實(shí)現(xiàn)了在利用GPS技術(shù)確定平面位置的同時(shí)，也測定了高程，充分發(fā)揮了GPS精度高、成本低、快速、靈活等特點(diǎn)。

五、結(jié)束語

本文項(xiàng)目作為一個(gè)大型工程在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有一定意義，對浙江省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，與國家的“海西三角”發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃相支持，與國家的“十一五”規(guī)劃相適應(yīng)，與浙江省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)相一致。

采用GNSS框架網(wǎng)+全面網(wǎng)的布設(shè)方式建立的浙江省溫州市甌江口新區(qū)平面基準(zhǔn)，是溫州市精確的基礎(chǔ)的測繪成果資料。由此建立的高精度坐標(biāo)框架基準(zhǔn)，如能定期復(fù)測，可以監(jiān)測出基準(zhǔn)點(diǎn)在全球框架下的坐標(biāo)及其隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)特征，將在今后溫州市甌江口新區(qū)的城市建設(shè)、局部地殼運(yùn)動(dòng)特征研究、地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)、海平面變化監(jiān)測等方面起到至關(guān)重要的作用，具有重要的科學(xué)意義。

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DOI:引文格式：丁旭華.淺析傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖的轉(zhuǎn)型[J].測繪通報(bào)，2015(12)：105-107.10.13474/j.cnki.11-2246.2015.391

作者簡介：項(xiàng)謙和(1977—)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楹Ｑ鬁y繪、大地測量、地籍測量。E-mail: 215187606@qq.com

收稿日期：2015-08-27

中圖分類號(hào)：P229

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)12-0101-04

引文格式： 項(xiàng)謙和. 甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準(zhǔn)建立與研究[J].測繪通報(bào)，2015(12)：101-104.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.390