三峡工程清漂码头工程施工测量控制方法

陈兆斌

摘要：介绍了三峡工程上游清漂码头水上水下各类建筑物施工方法，并就各类建筑物不同精度要求提出了有针对性的测量解决方案，阐述了水下测量、土石方挖填測量、混凝土建筑物测量及金属结构测量的方法，分析了如何保证测量作业精度及提高作业效率的措施，论证了该措施的可靠性及实用性，对线路测量、GPS测量近景测量等技术的引进进行了概述，并提出了测量工作中应注意的问题。

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.

关键词：三峡工程;清漂码头;测量方法;精度;应用

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

中图分类号：U642                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）12-0111-03

1  概述

三峡右岸清漂码头工程是专为清理三峡水利枢纽上游大量生活和工业垃圾而修建的专用转运靠泊码头，对保护中华民族母亲河——长江的生态环境有重要作用。建筑物位于秭归新县城下游紧邻茅坪防护大坝左侧，施工作业区面积约二十万平米，工程总体属二类建筑物，工期22个月。

从施工作业区来划分，工程可分为水下抛投护岸工程及岸上各类建筑物工程，从建筑物分类来划分，工程可分为土石方工程、混凝土房建及道路工程、金属结构埋件安装工程。从测量精度来划分可分为普通精度测量和精密工和测量，从测量模式划分有常规全站仪法测量及GPS定位测量等内容。

本项目涵盖的建筑物类型多，测量精度要求不一，需对各类施工项目进行认真分析，选定适宜的测量方法，以兼顾测量的精度和作业效率，从而满足施工进度和质量的要求。

2  施工控制网布设及精度统计

如图1，三峡清漂码头位于三峡主体工程右岸进水塔上游、紧邻茅坪土石坝右侧，三峡工程三期施工时的首级控制网点（图中TN点）均保存完好，且为了大坝安全监测，首级网点均进行了年度周期观测，成果可靠。在进行本项目测量控制网布设时，充分利用了已有首级控制点按照插点法在清漂码头施工区布设一定密度的加密控制点。由于首级控制点精度等级较高，且均为安置有强制归心装置的混凝土标墩，稳定性较好，整网的内部附和精度较高，首级网点均为二等以上等级点，距离清漂码头施工区最远约3km，最近约0.4km。布设加密点时，选择多个首级网点组成三角网，按边角网测量的方法，以四等控制点观测指标为精度要求进行施测，经平差估算，加密网点的平面位置精度及高程精度均可以达到±10mm。完全可满足测量放样要求，见表2。

3  水下工程测量控制

3.1 水下工程测量方案选择

本项目护坡设计为三级马道，其中▽141m高程以下为抛投区。施工时间为7月至8月，坝区水位基本在▽150m高程以下，测区最大水深约25m，最大宽度约为70m，抛投时采用长臂反铲在▽141m高程马道作业，由于测区内已有连续运行参考站CORS系统，水深、流速、水域面积均适合选择GPS RTK配合测深仪进行水下测量。仪器选型时选择南方灵锐S82GPS接收机，该机为双频接收机，其RTK平面精度：±5mm，高程精度：1cm±1cm×1ppm，测深仪选择海鹰HY-1700测深仪，其测程为0.3m～100m，利用此二款仪器配合进行水下地形测量和水下抛石形体的控制十分快速有利。

鉴于施工区已完全覆盖CORS系统，水下地形测量时无需架设基准站，利用移动运营商的地面基站GPRS传输网络基站至接收机的GPS差分信号，选取三个以上的首级控制点作为检校点，使用四参数法计算出地心坐标与施工区的三维坐标转换参数，并分别内置于GPS手薄和水上导航软件南方自由行中，再按照规范进行其它控制点坐标检查，当较差小于±5cm时即可进行水下测量，每次水下测量作业前后对测区的水位进行测量，并取其平均数作为水位高程。水下测量时使用“南方自由行”导航软件引导航线，并同步进行水深测量，实时监控视图，采集数据，使用软件时对系统设置、测深仪换能器的深度、数据后处理等项工作严格检查，以有效的保证测量正确性和测量精度。

3.2 水下工程施工形体控制方法

如图2所示为水下抛投断面图，工程开工前应完成水下原始地形测量，剖绘出原始断面线后与设计断面线进行叠加套合，图上量算出岸上马道抛投点与水下最远抛投点的水平距离及抛填高度，在马道上按照一定的间距放样出相应断面桩号，并将量算出的距离及高度在实地标定，至此就可以指导机械设备进行抛投。

抛投工作结束后，再次利用GPS RTK联合测深仪进行水下地形图测量，剖绘出实际抛投断面线与原断面图叠加，即可检查出每个桩号断面处的抛投形体质量。需要注意的是在进行水下地形测量的航线布设时，应按照《工程测量规范》5173-2012要求，航线应与断面线平行，水深采样点的间距小于3米为宜，以真实的反映出实际的断面形状。由于抛投工作不可能一次达到设计形体，往往需要重复进行补抛和挖填修整，上述水下测量及定位测量工作需要多次进行，直至抛投断面达到设计标准。

3.3 水下工程施工测量精度分析

在此项目的断面形体控制测量中，测量误差主要来源于外业数据采集及内业水深处理和数据综合处理二个方面。

3.3.1 外业数据采集精度

水下地形测量时利用RTK GPS确定平面位置，影响GPS测量精度的因素有许多，诸如多路径效应、电离层误差等等，在此不再赘述，严格执行全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范的要求，RTK测量保证在差分信号的有效传输，并不超过规定距离时（单基站应小于7km，网络基站作用距离可达30km），RTK平面误差可以控制在±5cm以内。水深测量时的误差主要是声速改正误差、换能器吃水误差等，上述误差均可以在仪器设置或准备过程消除大部分，测量规范规定，水深小于等于20m时，高程中误差为±0.2m;水深大于20m时，高程中误差为±0.01H（H为水深值，单位m）。

3.3.2 内业综合数据处理误差

内业数据处理时，首先要进行采集的水深数据取样，数据合并及数据综合输出。如图3，采样点间还有地形变化，数据采集时由于地形的复杂、测点的密度等因素在进行水下断面测深线的编辑采集时可能去掉了真值而采集了伪值，因此需要编辑人员耐心和经验。而在进行数据合并综合过程中，由于测深的延迟效应，不同的水深时平面位置与测深点的匹配存在一定的误差，加上验潮站的选择与水位测量等综合原因，数据内业处理的误差也可控制在±5cm以内。

总体上，本项目水下测量的平面位置精度为±5cm，高程精度±15cm，高于测量规范的要求。

4  岸上工程测量控制

4.1 岸上工程测量方案选择

岸上工程主要由土石方工程、混凝土工程及金属结构工程组成。均可以根据工程要求的测量精度选用全站仪利用首级网点、加密点以及图根点，使用全站仪极坐标法、坐标放样法、直角放样法及专用控制网加密等方法进行各类工程项目的测量控制，本项目选用的全站仪为徕卡TCR702，其精度指标为测角精度2″，测距精度为（2+2×D）mm。测量控制重点是设计图纸的读审、加密点的位移保护、测量计算程序的编制检查以及过程控制和资料收集整理。

4.2 岸上工程施工形体控制方法及精度分析

4.2.1 土石方工程

本项目土石方工程主要有边坡修整、挡墙基础挖填、筑物及进巷道路路基挖填浇筑等。准备好图纸读审时测量数据及计算器程序，选择视野开阔且距离在300m以内的合适位置架设全站仪，配合棱镜放样出挖和浇筑填结构线，采用同样的方法也可进行挖填结束后的测量验收工作。测量精度可以采用式1进行估算，测量精度可以达到工程测量规范中要求土石方测量精度为±5cm的要求。

式中：Mp——放样点的点位中误差，m;ms——测距中误差，m;S——测距边长，平距，m;mβ——水平角观测中误差，″;ρ——206265″。

土石方工程中测图及方量计算工作较多，外业数据采集时测站点精度应达到图根点精度要求（图上0.1mm），并注意测点密度和轮廓点位置。内业计算时应对比例尺大小、断面线间距及长度、成图范围等提前规划，使得成果规范美观，便于各期工程量叠加计算，达到批量成图处理的目的。

4.2.2 混凝土工程

本项目混凝土工程主要有进巷道路路面浇筑、电器机房、变电所建筑等，此时，外业作业测站测设时可利用边角交会的方法就近架设仪器，放样验收则可以采用极坐标的方法，因此影响最后测量放樣点的精度因素有测站误差、极坐标放样误差、棱镜竖直误差照准误差及其它偶然误差。其中边角后方交会时注意交会角不要在90°附近，且已知边大于1.5倍以上测距边，当测距边小于200m时，测站精度可以达到±5mm，极坐标放样精度可以达到±5mm，其它误差±5mm，因此总的测量误差可以控制在±10mm以内。

由于码头建筑物基本以进巷道路为结构基准线，进巷道路长约700m，设置9个转折点，若采用手工计算则效率较低，计算器程序编制时以道路平曲线为基准，采用“通点公式”、“线元法”将道路及与道路有关的建筑物的结构计算放入一个计算程序中，并实现坐标与桩号偏距的正反算功能，同时调用道路的竖曲线程序，实现三维坐标计算，极大的减小了内业工作量，减小了现场放样起算数据输入错误的概率。

4.2.3 金属结构工程

码头的金属结构建筑物主要是运载垃圾物的滑道及靠船系船墩埋件，如图4，轨道水平全长63m（平距），坡度1∶2.1，高差达30m，其形体主要控制偏差要求为：轨道直线度为±3mm，跨距偏差±5mm，任意点高程差偏值0～+3mm，属于精密测量工程范畴，若按经验公式，测量误差占形体总误差的40%计算或等影响原则，测量误差应小于±2mm。测量控制时，首先利用加密点建立以轨道轴线为基准的专用控制网共记四个点，二端点严格用钢尺量距保证跨距，轨道调整验收时，以此四点为测站及后视点，采用压直线配合钢板尺读数的方法，测量误差仅仅是仪器对中误差及照准误差，由于距离较近，目标清晰，平面误差得到有效控制。高程测量采用全站仪配合专用小棱镜的方法进行光电测距三角高程测量，其误差精度估算见式（3）。在此短距离上正倒镜进行观测消除指标差，高程精度可以达到±1mm亦可满足要求。

5  工程竣工资料收集与整理

由于长江汛期及涸水期的原因，工区内水位变化较大，本项目历时二年才完工，工程竣工资料必须及时收集整理，否则极易出现漏测导至资料不全的情况发生。资料收集时采用如下步骤。

①以施工总平面布置图为底图，将建筑物重要的点线及主要测量控制点标绘于底图上，并将上述内容放入设计线图层中，对于施工中变更项目也要及时对底图进行修改、补绘。②本项目的土石方工程完工后，引进了近景摄影测量新技术对工区进行了1：500大比例尺测图，工程形体满足各项技术要求。同时，每一项单项工程完工后，均及时进行竣工数据的采集，并以新图层在底图上进行展绘处理。③及时对日常验收文档资料进行分类整理，当竣工后的形体资料无法实测时，可作为竣工资料的更新补充数据使用。④工程全部完工后，对照设计底图进行全要素、全范围套合比对，达到无一遗漏的目的。

6  结论

此测量作业方法在三峡工程泄洪坝段长江岸坡治理、永久船闸闸墩施工等项目得到应用，针对码头工程这类建筑分类多，测量精度要求从毫米级到厘米级精度的测绘项目，在制定和实施测量方案时应灵活运用，即重视测量精度也重成本投入，充分发挥测量仪器设备的功能，编制切实高效的计算程序和内业处理软件，大力引用新技术，可以确保此類测工作的质量和效率。

参考文献：

[1]CH/T2009--2010，全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范.

[2]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[3]工程测量学[M].武汉大学出版社，2005，10.