瓯江口滩涂工程三维海洋测绘基准建立与研究

2016-01-26项谦和

测绘通报 2015年12期

关键词：软土地基基准控制

项谦和

(1. 中国地质大学(武汉)，湖北武汉 430074； 2. 浙江省测绘大队，浙江杭州 310030)

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

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

瓯江口滩涂工程三维海洋测绘基准建立与研究

项谦和1.2

(1. 中国地质大学(武汉)，湖北武汉 430074； 2. 浙江省测绘大队，浙江杭州 310030)

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

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

摘要：国家海洋发展战略目标指出，形成我国东部沿海地区重要的经济增长点，并打造“一核两翼三圈九区多岛”为空间布局的海洋经济大平台，即以宁波—舟山港为核心；环杭州湾产业带，温州、台州沿海产业带为两翼；杭州、宁波、温州都市为三大沿海圈，为产业升级服务。温州浅滩工程三维海洋测绘基准建立与研究项目，旨在解决软土地基浅滩工程施工时控制点与测绘精度问题，海洋测绘方法与陆地测绘有明显的差别，在方案设计、外业施测、内业平差计算和成果处理等方面都进行了技术设计，取得了令人满意的成果。本文通过对瓯江口滩涂工程三维海洋测绘基准建立加以分析和阐述，可为以后类似项目的实施提供参考。

关键词：瓯江口滩涂；软土地基；海洋测绘；基准；控制

一、引言

瓯江口滩涂工程三维海洋测绘基准建立与研究项目是为瓯江口新区、温州浅滩围涂工程开发建设进行平面基准、高程基准、陆域地形资料、水域水下地形资料、平面和高程全局情况资料等数据采集和整理的测绘工作。本项目涉及控制网测设、地形图测绘、海洋测绘与市政工程测量，是为了真实反映瓯江口新区、温州浅滩围涂工程水域的水深地形情况，保证船舶的航行安全，准确计算施工土方量的重要项目，为了保证瓯江口新区、温州浅滩围涂工程开发建设与施工设计的顺利进行。本次作业冲积浅滩、地基为温州软土地基，澳湾地形复杂，水域风大浪急，海况条件恶劣，技术含量高，质量控制难度大，计算分析复杂。

二、工程概况

浙江省温州市瓯江口新区地处温州沿江发展轴与沿海发展轴的交汇处，规划面积130 km2，包括灵昆岛、霓屿岛和浅滩围涂区域，距离温州市区约20 km，紧邻状元岙深水港、大小门岛深水港和温州永强机场，沈海高速复线、城际快速道及城市轻轨S1、S2线规划贯穿其中，拥有得天独厚的空间拓展优势、产业提升基础和交通设施支撑，是一个既可依托主城区发展，又可相对独立发展的区域。目前，浅滩一期24 km2围区已经形成，浅滩二期60 km2涂建设正加紧实施，对外交通主框架建设全面启动，77省道延伸线和瓯江南口大桥正在加紧建设，一期总投资约130亿元。如图1所示。

图1　工程分布示意图

三、三维基准建立与测设

1. 控制网测设

(1) 采用GNSS框架网+全面网的布设方式建立浙江省温州市瓯江口新区平面基准

在高精度的坐标框架基准下布设GPS三等网，测设时网形设计合理，图形结构强，可靠性高。本项目在进行大量的资料整理与分析、完成大量的计算与试验分析的基础上，采用多种科学、合理的精度评定方法，给出了温州市厘米级精度的似大地水准面结果。通过对似大地水准面精化成果外业直接检验可知，本次似大地水准面精化结果精度较高，达到了设计的要求。

本控制桩采用钻孔灌注桩，有效桩长60～70 m，桩身直径800 mm。桩身钢筋配置如图2所示：①主筋：10∅16(桩顶下43 m范围)、5∅16(桩顶43 m以下至桩底17 m范围)，沿桩周均匀分布；②箍筋：∅6@250；③加劲筋：∅16@2000；④桩身混凝土强度等级C25，坍落度18～22 cm，主筋保护层50 mm。孔底沉渣不大于5 cm。上端浇注1200 mm×1200 mm的平台。

图2　桩身钢筋配置图

(2) 三、四等GNSS控制测量

1) 三、四等GNSS控制点采用美国天宝(Trimble)R8-3系列静态双频接收机(5台套)、中海达F61系列静态双频接收机(5台套)进行观测。组网与观测的主要技术要求执行《卫星定位城市测量技术规范》，主要为以下几个方面：卫星高度角≥15°，有效观测卫星数≥4，数据采样为15 s，PDOP值≤6，三等GNSS控制点观测时段≥90 min、四等GNSS控制点观测时段≥60 min，技术要求严格于规范要求，数据采样间隔率为15 s，从而保证了较好的星座图形强度和数据采集量。天线高每时段前后各量取一次，互差小于3 mm，取平均值记入观测手簿。

表1　三等GNSS控制网实际观测量主要技术指标

4) 当全部数据经过同步环、异步环及复测边检核合格后，进行无约束平差，通过后进行温州城市坐标系、1954北京坐标系、1980西安坐标系、CGCS2000坐标系下约束平差。平差精度见表3。

表2　四等GNSS控制网实际观测量主要技术指标统计表

表3　温州城市坐标系下平差精度表

5) 数据处理及精度：GNSS控制网的基线处理采用TBC 2.60软件，平差分别采用TBC 2.60软件和CosaGPS V5.21软件进行，将两种成果在温州城市坐标系下进行比较，并采用其中一种软件的平差成果作为最终成果以供使用，结果比较及最终采用成果见表4。

表4　平差的结果坐标比较表

(3) 高精度的高程测量

在建立高精度的高程基准时，采用了先进的精密水准测量技术，测定出各高程基准点的精确高程。为保证水准标石的保存和使用，在本次三等水准的标石埋设中，根据国家规范规定和温州的地质条件按一等水准标石的要求进行埋设，区域内地基属典型软土地基的，实际采用了基岩水准标石、打桩深埋钻孔桩砼水准标石。特别是在平坦地区，只要不是基岩上的点均采用了深埋钻孔桩砼水准标石，钻孔桩的直径为0.8 m，深度达60～70 m。这为温州市的高程基准的长期稳定性提供了可靠的保证，这种水准标石埋设方法是一个技术创新。

本次共施测三等水准路线长211.8 km，共施测控制点56个，其中起算点5个。组成6条附合路线和2条闭合路线进行检查，附合线路与环闭合差均符合限差要求，水准路线闭合差统计见表5。

表5　三等水准线路闭合差统计表

三、四等水准网的平差和精度：平差使用清华山维公司NASEW95平差软件，并采用南方平差易软件对计算结果进行比较，平差后各项限差均符合规范要求。最后采用成果为清华维公司NASEW95软件的平差成果，两种软件平差的结果比较见表6。

表6　平差的结果高程比较表

2. 工艺创新理念融入测绘

本文提出GNSS水准控制点浅滩钻孔灌注桩施工技术，并对GNSS水准控制点灌注桩施工工艺进行研究，解决了温州浅滩水下砼配合比设计问题，提高了混凝土抗硫酸盐、抗海水侵蚀性能，采取拔球法浇注水下混凝土方法，保证基桩混凝土浇筑完毕后才凝固。

1) 针对钢筋笼安装对接难问题进行了技术设计，用安装导向架起吊后，将钢筋笼立竖直，拆去下端吊绳，将第一节(底节)钢筋笼吊到需要安装的孔内下放，适时割去笼内“米”字撑，当放至上端接头位置处时，将钢筋笼临时固定于平台上松去吊点。用安装导向架依次吊起相邻的上一节钢筋笼，与临时固定平台上的钢筋笼对接，对接时，应先对正有对号入座标记的一根主筋，然后调整各主筋对正，吊机吊点缓缓下降钢筋笼，将最先接触的几根主筋先点焊连接，然后逐一焊接所有主筋。

2) 针对桩基检测管的密封性问题进行了技术设计。钢筋笼接头经监理工程师检查合格后，即可松去临时固定设施，再下放钢筋笼(适时割去内侧“米”字撑)。要严格控制下放速度，防止碰撞孔壁，接毕并下沉到位。

3) 针对混凝土的密实性和耐海水耐蚀性问题进行了技术创新。为有效防范混凝土的碱骨料反应，采用RMA海水耐蚀剂。RMA海水耐蚀剂掺入量方法选择如下：不透水层以下2.0 m至海涂面以下6.0 m掺水泥用量5%；海涂面以下6.0 m至海涂面段掺水泥用量10%；海涂面以上掺水泥用量15%。

4) 为保证钻孔灌注桩质量，进行了技术创新，采取拔球法浇注水下混凝土。混凝土坍落度控制在18～22 cm之间，并掺适量(由试验确定)的缓凝剂和耐腐蚀剂，其缓凝时间必须达8 h以上，保证基桩混凝土浇筑完毕后才凝固。混凝土灌注面应高出设计桩顶0.8～1.0 m，待强度达到80%后用人工配合风镐凿除桩头。

5) 对桩基检测方法进行研究。采用超声波和小应变相结合的检测方法，然后配合一定比例的钻芯取样和大应变检测，对桩长、砼强度及桩身完整性进行验证，以综合评价桩的质量。本工程主墩钻孔桩经检测均为Ⅰ、Ⅱ类桩,其质量满足规范要求。

四、第三方评价与应用

在该项目工作中，坚持以“为顾客提供最完整的服务和最优质的成果”为质量方针，保质保量，认真积极工作，并按照客户和相关规范的双重要求，坚持科学创新、精心组织、精心设计、精心施测，严格检查把关。2012年5月本项目设计通过专家组评审，评价为技术路线先进，工艺流程经济合理，软土地基布置三、四等GNSS控制点与三等水准控制点具有技术创新。在项目实施中严格执行技术设计和技术标准，强化技术培训，质量控制措施有效，2012年12月、2013年12月经浙江省测绘质量监督检验站检验验收，质量评为“优”。

成果在管理使用中，为安全航海保障、港航工程建设获得高精度准确的水下地形图资料等提供了技术支持，并得到了满意的后续服务,达到预期目标，生产效率很高，控制技术成果应用广，有效地推动了“数字温州”建设，加快了温州市各种基本比例尺成图(更新)周期，真正实现了在利用GPS技术确定平面位置的同时，也测定了高程，充分发挥了GPS精度高、成本低、快速、灵活等特点。

五、结束语

本文项目作为一个大型工程在国民经济建设中有一定意义，对浙江省经济的可持续性发展奠定了基础，与国家的“海西三角”发展远景规划相支持，与国家的“十一五”规划相适应，与浙江省海洋经济发展目标相一致。

采用GNSS框架网+全面网的布设方式建立的浙江省温州市瓯江口新区平面基准，是温州市精确的基础的测绘成果资料。由此建立的高精度坐标框架基准，如能定期复测，可以监测出基准点在全球框架下的坐标及其随时间变化的运动特征，将在今后温州市瓯江口新区的城市建设、局部地壳运动特征研究、地质环境评价、海平面变化监测等方面起到至关重要的作用，具有重要的科学意义。

参考文献：

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[2]国家测绘局.GB/T 18314—2009 全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京:中国标准出版社，2009.

[3]项谦和.舟山群岛新区海洋测绘的实施与研究[C]∥第二十届海洋测绘综合性研讨会论文集.[S.l.]：[s.n.]，2012.

[4]国家测绘局.GB/T 12897—2006 国家一、二等水准测量规范[S].北京:中国标准出版社，2006.

[5]中华人民共和国交通部. JTJ203—2012 水运工程测量规范[S].北京:人民交通出版社，2012.

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[7]徐胜华,刘纪平,王想红,等.基于三维GIS的海洋标量场数据动态可视化[J].测绘通报,2013(10):50-53.

[8]郭英起,张振海,王杨.建立GPS控制网观测方案优化的研究[J].测绘工程，2011,20(3):12-14.

[9]吴敏,赵勇.利用TGO软件实现国外不同坐标系成果之间转换的探讨[J].矿山测量，2011(3):9-11.

[10]刘大杰.全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，2001.

DOI:引文格式：丁旭华.浅析传统纸质地图的转型[J].测绘通报，2015(12)：105-107.10.13474/j.cnki.11-2246.2015.391