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主线纵坡处于三个下坡段,分别是K5+500~K6+050段为-2.7%、K6+050~K6+690段为-1.9%和K6+690~K7+730为-0.83%,相邻坡度设半径36000m和26600m的圆曲线。
E匝道从沿江高速右线桥MK73+390处预留位置引出,在EK1+232.898接入F匝道,由5段曲线组成;
F匝道从沿江高速左线桥MK75+343.702处预留位置引出,在右线K7+162.887接入深中通道,长1887.040m,由11段曲线组成;
G匝道从深中通道左线ZK7+026.672处引出,接入沿江高速右线桥MK75+908.285处,长1777.663m,由11段曲线组成;
H匝道从F匝道的FK0+489.800处引出,在CK1+584.328处接入C匝道,长875.563m,由11段曲线组成。
1.3测量条件
1.3.1气温
工程区年平均气温22.6℃,最热月7月平均气温28.6℃,最冷月1月平均气温14.7℃。
历年极端最高和极端最低气温分别为38.7℃和0.2℃。
1.3.2风浪
人工岛区域地处亚热带季风气候区,风况有明显的季节性。
受季风控制,本地区春冬季盛行偏北风,夏秋季盛行偏南风。
最大风速的年内分布差异较大,一般夏季最大风速主要是台风(热带气旋)造成的,冬季的最大风速是由于冷空气南下造成的。
该海域全年以风浪为主,涌浪少见;
海域的年平均波高为0.2m,最大波高为1.92m;
年平均周期为3.1s,最大周期为4.6s。
常浪向为SSE向,出现频率为12.5%,强浪向为NNW,最大波高为1.92m。
本海域的较大波浪主要是由台风引起。
1.3.3雷暴
年平均雷暴日为68.1d;
雷暴天气主要集中出现在4-9月,占全年的90%以上,11月至翌年1月较少出现雷暴天气。
1.3.4灾害性天气
影响工程区域的灾害性天气系统主要有热带气旋、暴雨以及强对流天气带来的龙卷风、雷击和短时雷雨大风。
其中,热带气旋强度强,频率高,灾害重,是影响该区域的最具威胁的自然灾害之一。
据研究,该地区的致灾大风也几乎均由热带气旋天气系统造成。
1.3.5潮汐水文
伶仃洋周边海域潮汐类型属于不规则半日潮,平均潮差在0.85~1.70m,最大潮差在2.30~3.20m之间,最小潮差在0.04~0.13m之间,平均潮差、最大潮差和最小潮差变化均由南向北逐渐增大。
潮位特征值如下:
平均高潮位:
1.28m
平均低潮位:
-0.18m
平均海平面:
0.52m
最大潮差:
3.22m
平均潮差:
1.47m
平均涨潮历时:
5:
52小时
平均落潮历时:
6:
34小时
1.3.5测区现状特征及困难
测量区域主要以海面为主面积约47.63万m2。
测区海面上广深沿江高速正在修建,后期的清淤测量可能会受到一定影响,特别是桥墩基础及围护桩给测量工作带来很大障碍。
港航局设置钢管桩用于疏通水上航道。
现场具体情况如下图所示:
图1-3隧道下穿沿江高速图1-4钢管桩现状限制水上航道
1.4主要技术标准
根据《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)、《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)相关规定,主线主要技术指标:
(1)公路等级:
高速公路标准;
(2)建设规模:
双向八车道;
(2)设计行车速度:
主线隧道设计车速100km/h;
(3)建筑限界:
隧道行车道宽4×
3.75m,左侧侧向宽度0.75m,右侧侧向宽度1.0m;
左侧检修道宽0.75m,右侧余宽0.5m(含防撞侧石宽度),建筑界线宽度为18m,界限高度为5m;
二、编制依据
(1)《公路勘测规范》JTGC10-2007;
(2)《工程测量规范》GB50026-2007;
(3)《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T18314-2009;
(4)《公路全球定位系统(GPS)测量规范》JTJ/T066-98;
(5)《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898-2009;
(6)《水运工程测量规范》JTS131-2012;
(7)《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006;
(8)《水运工程质量检验标准》JTS257-2008;
(9)《水利水电工程测量规范》SL197-2013;
(10)深中通道东人工岛工程施工设计图;
(11)深中通道管理中心和测量控制中心相关文件;
(12)《深中通道项目测量管理办法》;
(13)深中通道控制网交接桩资料;
(14)深中通道管理中心提供的2016年首级控制网成果资料。
三、控制点复测与加密
3.1交接桩及复测制度
在业主组织控制桩交接后,根据施工组织和现场情况埋设加密控制点,并通知局精测队来现场对控制网进行首级复测和施工控制网加密,测量成果满足规范要求后,经总工审核签字,上报到监理组和测控中心审核批准。
项目施工阶段,根据时间和施工进度,采取三级复测制度,由局、处和项目部测量队每半年对施工加密控制网进行复测和加密,并上报监理。
3.2平面坐标和高程系统
深中通道坐标系采用国家2000大地坐标系椭球参数,假定SZ02的坐标为:
XSZ02=150000.000,YSZ02=250000.000,以1980西安坐标系中SZ02-SZ09的坐标方位角245°
26′56.18″为起算方向,投影面高程35m,中央子午线113°
42′52.69″。
高程系统采用1985国家高程基准。
3.3首级控制网复测
3.3.1平面网复测
对深中通道首级网复测采用GPS方式进行测量,首级网执行《全球定位系统(GPS)测量规范》B级的精度要求,见表3.1;
表3.1全球定位系统GPSB级网精度指标
级别
相邻点间平均距离(km)
相邻点基线分量中误差
最弱边相对中误差
水平分量(mm)
垂直分量(mm)
B
50
≤5
≤10
≤1×
10-7
深中通道首级控制网共12个点,其中东岸有SZ01、SZ02、SZ03、SZ04、SZ05、SZ06六个点,西岸有SZ07、SZ08、SZ09、SZ10、SZ11、SZ12六个点。
其中SZ01、SZ05、SZ09、SZ12四个点是测控中心建立的GNSS连续运行参考站(SZTD-CORS),测量时这四个站点不用再架设GPS接收机,平差计算时使用由测控中心提供基站接收的数据,见图3-1。
图3-1深中通道首级平面控制网示意图
首级网外业测量及内业计算技术要求详见《首级控制网复测及施工加密网测量专项方案》,资料另行上报。
3.3.2高程网复测
线路水准复测和加密共同进行,东西岸执行《国家一、二等水准测量规范》二等水准测量的技术要求,见表3.2、表3.3。
表3.2水准测量的主要技术要求
测量等级
每公里高差中数中误差(mm)
测段、区段、路线往返较差
附和线路闭合差
检测已测侧段高差之差(mm)
二等
±
1
2
注:
k为测段、区段或线路长度(km),当测段长度小于0.1km时,按0.1km计算;
L为附合的路线长度(km);
R为检测侧段长度(km)。
表3.3水准观测的主要技术要求
等级
水准仪型号
视线长度(m)
前后视的距离较差(m)
前后视的距离较差累计(m)
视线离地面最低高度(m)
基、辅分划读数较差(mm)
基、辅分划所测高差较差(mm)
数字水准仪重复测量次数
DS1
≥3且≤50
≤1.5
≤6
≤2.8且≥0.55
0.4
0.6
≥2次
水准复测和加密同步进行,东西两岸采取分段测量检核平差,东岸深圳段以BM02~BM01~S301~SZ06~BM03~S302~S303组成附合式闭合水准路线。
西岸中山段以BM07~BM06~BM05~MAD01~MAD02~MAD03~MAD04组成附合式闭合水准路线,如图3-2所示。
高程网外业测量及内业计算技术要求详见《首级控制网复测及施工加密网测量专项方案》。
图3-2深中通道首级水准控制网示意图
3.4加密控制点测量
在施工的各个阶段需布设一、二级施工加密控制点,以满足施工测量的需要,施工加密控制点的测量原则都是要闭合或附合到首级网上。
3.4.1平面加密点测量
平面加密点的测量根据测量条件,采用GPS和导线测量的方式。
1、GPS按《公路勘测规范JTGC10-2007》的二等或三等网的技术要求进行测量,见表3.4。
加密点以深中通道测量控制中心SZTD-CORS作为约束条件,对平面网进行整体二维约束平差,约束平差后查看最弱边精度是否能满足规范精度指标,若不能满足精度要求,则重新进行外业补测。
表3.4一、二级加密网观测的主要技术要求
三等
卫星高度角(°
)
≥15
观测时段长度(min)
≥240
≥90
平均重复设站数(次/每点)
≥4
≥2
有效观测卫星数
数据采样间隔(s)
≤30
GDOP
加密网测量和计算平差要求详见《首级控制网复测及施工加密网测量专项方案》,资料另行报批。
2、导线测量采用附合导线或闭合导线的形式,起算点为首级控制网点或首级加密控制网点,按三、四等导线的技术要求进行加密测量,需要加密时专项报批。
导线测量的主要技术要求见下表。
表3.5导线测量的主要技术要求
附(闭)合导线长度(k)
边数
每边测距中误差(mm)
单位权中误差(″)
测距相对中误差
方位角闭合差(″)
1.8
≤9
≤±
14
1/52000
≤3.6√n
四等
2.5
≤12
10
1/35000
≤5√n
注:
1、表中n为测站数。
2、以测角中误差为单位权中误差。
3、导线网节点间的长度不得大于表中长度的0.7倍。
表3.6水平角方向观测法的技术要求
仪器等级
半测回归零差(″)
一测回内2c
互差(″)
同一方向值各测回互差(″)
测回数
1″级仪器
≥6
2″级仪器
≤8
≤13
≥10
当观测方向的垂直角超过±
3°
的范围时,该方向2C互差可按同一观测时间段内相邻测回进≤
行比较。
表3.7边长测量技术要求
观测次数
每边测回数
一测回读数较差限值(mm)
单程各测回较差(mm)
往返较差
往测
返测
≥1
≥3
≤7
≤√2(a+bD)
1、测回是指照准目标一次,读数4次的过程。
2、表中a为固定误差,b为比例误差系数,D为水平距离(Km)。
测量前对全站仪及配套的棱镜组进行自检。
施测是按三、四等导线精度要求的,每站限差满足要求后才迁站,计算成果精度需满足相关等级的技术要求。
内业计算采用科傻地面控制测量数据处理系统(CODAPS)软件。
3.4.2高程加密点测量
高程加密点按二等水准的技术要求进行测量,加密前需检核已知点的稳定可靠性,并附合或闭合到首级高程点上。
技术要求见表3.2、表3.3。
高程加密网外业测量及内业计算技术要求详见《首级控制网复测及施工加密网测量专项方案》。
四、施工测量
4.1工程施工前测量的准备工作
4.1.1设计资料的复核计算
因本项目工程结构复杂,相互间关系密切复杂,在施工测量工作开展前,必须仔细对设计施工图纸进行审核,根据设计图纸提供的线路、结构等基本数据,计算施工测量所需的线路参数、桩点坐标、结构物(构造物)的轴线、高程等,结构复杂和相互间接触的部位,须建立与线路关系的CAD图进行比较分析。
发现有疑问和问题的地方,及时形成图纸会审记录上报。
所有计算数据都要有计算人员及复核人员签字,并将线路计算数据报监理及测控中心审查。
4.1.2测量设备的检定
根据工程施工对测量精度的要求,配备相应的仪器设备,仪器进场前按规定要求送检,并向监理报备合格的检定证书。
施工过程中按照鉴定周期送交计量鉴定单位进行鉴定,并定期对仪器进行常规的检验和校正,以保证仪器使用期间的精度。
4.1.3人员培训和技术交底
开始施工前,针对工程的特点,组织进行对控制桩位的保护、水上施工测量、围堰与围护结构放样、隧道及匝道的施工测量、测量管理等方面内容进行培训、技术交底、安全交底等准备工作。
4.2水下地形测量
4.2.1测线布设
测线设计根据规范,按照测图比例以及技术要求进行布设。
4.2.2测前使用仪器比对
1GPS坐标比对:
在每次工作之前,必须在控制点上进行比对,并把比对数据记录在手簿上面,确认准确后方可进行工作。
2测深仪比对:
在每次水深测量工作前后都应使用校仪板或水砣绳对测深仪进行校对。
在校对前须用皮尺对校正板和水砣的刻度进行检查,没有错误后才能进行校对。
在校对时根据测区实际水深按2米一档进行。
如果测区工况条件不允许使用校正板,可以使用水砣绳进行校对工作。
4.2.3测量方法
水深测量采用中海达HDMAX超声波测深仪(H≤20m,深度误差限值±
0.2m,H>20m,深度误差限值0.01H,H为测区水深)进行,平面定位使用GPS进行平面定位,使用南方专业水道测量软件进行平面定位和水深数据的采集。
在进行测量的前后,进行工前及工后校仪,确保水深测量数据的准确、可靠。
4.2.4验潮及水位改正
验潮:
采用人工验潮,在测区附近码头利用水准仪和水位尺进行验潮,每10分钟进行一次。
4.2.5内业处理
使用南方专业水道测量软件对采集的数据进行内业编辑处理,输入潮位文件,根据测深纸对假水深进行改正,自动生成*.EDT文件保存在EDIT文件夹内,进行排序生成*.XYZ文件自动保存在XYZ文件夹内,然后生成*.DXF文件,最后使用CAD软件包进行成图工作。
在整个内业编辑工作必须严格按照中华人民共和国交通部《水运工程测量规范》JTS131-2012及公司ISO质量管理进行。
4.3海底清淤测量方法
4.3.1施工测量范围
包含堰筑段临时围堰钢板桩基底、东人工岛下测量工作包括水深测量、岛壁和钢板桩清淤前后断面测量、基槽开挖测量、岛壁回填测量等。
水下地形测量包括岛壁和钢板桩清淤前后断面测量、基槽开挖测量、岛壁回填测量等。
图4-1临时围堰施工表层清淤平面图
图4-2东人工岛海底清淤平面图
4.3.2水上测量原理
水深测量以RTK三维水深测量装置为主,并辅助使用测深杆和测深锤。
RTK三维水深测量系统使用南方GPS接收机、南方SDE230测深仪、水深测头、南方导航软件通过数据电缆连接组成。
GPS提供实时三维坐标,数字测深仪提供同步水深,确定目标测点高程。
水上测量原理如下图:
图4-3水上测量原理图
操作要求为:
①确定目标区范围,输入相关测点密度控制数据;
②根据电脑屏上指示的航行路线,按定距或定时方式施测样点高程,所测数据存入电脑;
③所采集样点高程数据经成图软件处理,按需要可输出测区全部或部分水下地形平面图,测区内任意位置、方向的断面图或三维地形图。
并可显示断面挖填方面积等,用于水下抛石挖泥施工测量十分方便准确。
相关断面资料、挖填方量信息可实时提取。
测量高程精度±
100mm,平面位置精度±
50~100mm。
测量时把测深仪换能器安装在船头1/2~1/3的位置,GPS天线与换能器位于同一垂直位置,测量前在测量软件里做好工作航线。
测量方法与水下地形测量一致,将所采集样点高程数据经成图软件处理,按需要输出测区全部或部分水下断面图。
在施工过程中,测量过程可采用GPS与数字化自动测深系统进行施工监测,达到对形态及误差进行测量和控制。
施工监测程序如下:
①预设适合本工程施工控制格网参数的监测格网。
②按预设格网的测点密度进行水下地形测量,获得该测区的水下地形资料数据。
③测量数据的处理和使用水下地形测量成果整理通过专用测绘成图软件将实测数据进行处理,绘制断面图和三维立体图像。
图4-4三维效果示意图
三维立体图可以直观地反映水下基床成型情况。
同时将设计断面制作成数据模板,将实测断面叠加到设计断面上进行比较,就能在电脑屏幕上很清楚地显示出抛石断面成型情况和计算出抛石量及需补抛的位置和数量。
多次测量的成果可以叠加,并采用不同的颜色进行填充,直观地反映每次测量的结果。
施工中水下基床、防波堤水下抛石等工程也可采用花篮式测深锤辅助进行水下断面实时测量,进行施工监测。
4.3.3海底清淤测量方法
在施工过程中采用设置水位观测尺(水尺)、测深锤测量(打水砣)、设置水中浮标等简单可行的方式进行施工过程测量控制,并定期进行测深仪扫测复核,按照过往相关施工经验,其测量精度可以满足施工过程控制要求。
1水尺的设计与设置
通过设置水尺的方式实时读取施工区域的水位,以便于挖泥船调整抓斗下放深度,以及用于打水砣时计算河床面标高。
(1)根据观测断面的地形条件选用直立式水尺、倾斜式水尺和矮桩式水尺。
选择水尺形式时,应优先选用直立式水尺;
当直立式水尺设置或测读有困难而断面附近有固定的岸坡或水工建筑物的护坡时,可选用倾斜式水尺;
在易受航运、漂浮物等冲击以及岸坡十分平坦的断面,可选用矮桩式水尺。
当断面情况复杂时,可按不同的水位级分别设置不同形式的水尺。
(2)水尺的刻度必须清晰,数字必须清楚且大小适宜。
按工程需要,最小刻度为2cm,整体累积误差不大于3mm。
(3)水尺刻度、数字、底板的色彩对比应鲜明,且不易褪色、不易剥落。
(4)水尺设置的位置必须便于观测人员接近,直接观读水位,并避开涡流、回流、漂浮物等影响,必要时应采用静水设施保证读数的精度。
(5)水尺设置好之后,应对其零点高程进行测量及校核,校核频率以能掌握水尺零点高程的变动情况,取得准确连续的水位资料为原则,通常选择在水流速变化较大的洪水过后进行校核。
当发现水尺有变动或整理数据时对零点高程有疑问的,应该进行校核。
图4-5水尺设置示意图
2测深锤的设计与使用
通过打水砣的方式,对施工过程中的开挖深度进行初步控制。
(1)按照开挖最大水深设置测绳长度,暂定30m。
(2)考虑到隧址流速普遍不大,选择锤头重5kg。
(3)在测绳上按照20cm一个点做好标记,每20cm与整米处的标记应当有所区分。
在测绳上做标志时,应将测绳浸水后再受测,并在深锤重量自然拉直的状态下设置。
当标记模糊不清时,应当及时更换或补设。
(4)水砣下放时应缓慢进行,避免河床泥质松软时锤头过多进入土层。
(5)水砣使用时应对同一点测量2次,测量结果取平均值。
(6)在开挖过程中应做到勤打水砣、勤测水深。
(7)在移船前,用水砣检查水深合格后方可前移;
若发现浅点及时补挖。
图4-6测深锤制作示意图
3水中浮标设置
通过水中浮标的设置,可以直观的了解到开挖或疏浚的施工范围。
(1)通过GPS将清淤内边线及清淤外边线测出并用浮标标出。
(2)水中浮标应颜色鲜明,以便于水上作业人员观察。
(3)浮标放置采用小艇配合GPS定位的方式进行,在放置好浮标后,应适当收紧锚索,使浮球随水流偏移的幅度控制在允许范围之内(±
1m)。
(4)水上作业人员应根据水流方向、流速及浮球位置,适当调整作业范围。
施工期间采用DGPS全球卫星定位系统及电子图形显示系统进行挖泥船实时平面定位,确保开挖平面尺度。
并实时测量施工区水位,及时把水位信息传送到挖泥船,开挖操作员据此控制挖深。
图4-8抓斗挖泥船清淤施工图
图4-9边坡阶梯法施工示意图
4.4岛壁回填测量方法
岛壁的测量工作主要堤心石标高和坡度、扭王块安装定位、挡浪墙施工放样,水下施工及回填测量。
1、抛填前,使用RTK(GPS)与数字化测深系统进行地形测量,经配套软件处理,把抛填区分成网格,网格密度按2~3次填满计算,定点网格尺寸初定为2.5×
2.5m,编制每网格抛填数量施工控制表
2、首块扭王块安装定位测量时采用采用测杆及GPS进行定位。
3、通过GPS定位仪引导进行自身抛锚定位对二片石施工,通过在投影线垂直堤心线测出坡底线、中部和坡顶线三点高程,计算护坡是否满足设计要求。
4、砌块石施工测量放线,用标杆和细线标示浆砌块石的顶标高,以方便控制浆砌块石的标高。
5、挡浪墙施工放样采用全站仪极坐标法,三等水准测量方法进行里程点、角点和高程控制。
6、放样精度必须符合规范的有关要求;
7、放样完成后要及时对记录进行整理,分析放样精度;
8、记录格式按《施工放样外业作业表》记录
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