测量的方案港珠澳.docx
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测量的方案港珠澳
1、工程概况
拟建的珠澳口岸人工岛位于珠海市拱北湾近岸海域，地理坐标为22°12’31”N，22°34’31”E。
港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程的施工包括人工岛护岸、陆域形成、地基处理及交通船码头。
形成后的陆域交工标高为+4.8m。
本工程填海面积208.87万m2，护岸长度6079.344m，海巡交通船码头长95m。
北标段主要包括斜坡式东护岸1345.625m，半直立式北护岸1551.564m，半直立式西护岸134.750m。
真空联合堆载预压地基处理约17万m²，堆载联合降水预压地基处理约92万m²，直立式交通船码头（前沿线长95m）等。
具体见图1:
工程平布置图。
图1:
工程平面图
2、适用范围
本方案适用港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程北标段。
3、编写依据
（1）《水运工程测量规范》（GTJ2003-2001）
（2）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）
（3）《水运工程测量质量检验标准》（JTS258-2008）
（4）《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）
（5）《港珠澳大桥首级控制网测量成果表》
（6）《港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程施工图设计图纸》
（7）《港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程施工图设计技术标准和要求》
（8）《重力式码头设计与施工规范》（JTS167-2-2009）
（9）《防波堤设计与施工规范》（JTS298-98）
（10）《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2000）
（11）《水运工程施工安全防护技术规范》（JTS205-1-2008）
（12）广州南华工程管理有限公司的《施工测量监理交底通知书》
（13）《港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程（北标段）施工组织设计书》；
（14）《港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程施工招标设计文件》
4、施工部署
4．1工作流程
由于施工测量任务大，因此必须制定严格的作业计划，分配好时间，具体工作流程如：
4.2施工测量组织工作
由项目经理部测量人员组成测量班组进行工程施工定位；工程现场施工测量前，组织测量技术人员进行审图，确认无误后方可按图施测。
具体的测量工作由各个分项主管在每日的调度会上提出，经调度批准后，交测量主管进行统筹兼顾，分轻重缓急后，作具体安排。
4.3测量机构人员配置
序号
职务
数量
备注
1
测量主管
1
2
测量工程师
2
3
测量工程技术员
6
4.4测量管理组织机构图
4.5测量原则
（1）执行测量规范；遵守先整体后局部的工作程序，对各个细部进行定位定线。
（2）确立定位定线工作经监理验收后，再进行下一步工作的作业制度。
（3）测量放线方法应简捷明了，避免无谓繁琐，力求省力省工省时省费用，以提高工作效率。
（4）按图施工，不得更改设计图纸上的相关数据；如有疑问，按相应程序上报。
4．6仪器配置
序号
仪器名称
型号
生产厂家
出厂编号
精度等级
检定证书编号
检定日期
1
全站仪
TC402
徠卡
676199
2"，1mm+1ppm
CC-20080613
2009-4-16
2
水准仪
NA2
徠卡
5573529
3mm/km
08-4547
2008-12-4
5
GPS
SPS770
天宝
220389289
5mm+1ppm
CC-20080463
2009-3-4
6
GPS
SPS770
天宝
220390506
5mm+1ppm
CC-20080464
2009-3-4
8
GPS
SPS770
天宝
220390446
5mm+1ppm
CC-20080465
2009-3-4
9
GPS
SPS770
天宝
220375138
5mm+1ppm
CC-20080466
2009-3-4
10
GPS
5800
天宝
4838158792
5mm+1ppm
CC-20090649
2009-3-18
11
GPS
5800
天宝
4838158779
5mm+1ppm
CC-20090648
2009-3-18
12
测深仪
HD27
中海达
1506
±1cm+0.1％×h
20090331
2009-5-22
注：
在施工过程中，可根据工作的实际需要对仪器设备进行增减,仪器的检定有效期为一年。
4.7施工测量工作内容：
本工程施工测量放样包括有水下基槽、水下抛石、水下基床、水下基床整平、空心方块安装和上部结构等工程，主要涉及的测量范围有水下地形测量、安装定位测量和上部工程结构施工放样等方面。
5、测量控制网
业主提供的《港珠澳大桥首级控制网测量成果表》，根据工程的实际情况，我部选用GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点来作为本程的首级控制点。
本工程使用的测量坐标系统为1954年北京坐标系，高程系统为1985国家高程基准。
5．1测量控制网复测
根据规范要求，我部对本程工程需要使用的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点进行了复核，复测详细方案见《港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程（北标段）控制点复测方案》。
根据复测成果报告显示，这些控制点都满足了施工精度要求。
5.2测量平面控制网建立
在人工岛没有形成陆域之前,我部主要依靠使用RTK-GPS进行施工测量,此方法能满足施工精度要求，平面控制网与高程控制网待人工岛形成一定的陆域之后才能在岛上进行控制点加密。
5.2.1加密点的选布
平面控制加密点选点时应充分利用业主提供的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点，并结合施工放样的要求来进行加密。
加密点选埋在便于施工放样和保存的地方，两相邻加密点间的距离不应短于300米；相邻点之间要求通视，为便于GPS测量，加密点应埋设在开阔地带，远离高压线、发射塔、树木、房屋等遮盖物。
选点位置直接影响GPS测量的观测质量，点位务必选在高度角15°以上无障碍物遮挡的地方。
5.2.2加密点的埋设
为保证控制点长期保存，避免锈蚀，加密点标心采用不锈钢桩头，十字丝刻划，标石采用混凝土现场浇注，标石面规格为40cm×40cm。
详见图2.加密控制点点位标志示意图
图2.加密控制点点位标志示意图
5.2.3加密点名命名原则
为防止加密点点名命名重复，在使用时造成混淆，以DN点名为基础，点名加后缀，沿岛的南边向岛的北边为加大方向,第一个点名后缀为“-1”，第二个点名后缀为“-2”，依次类推。
5.2.4加密点技术要求
1）、测量方法
采用静态GPS测量的方法进行平面控制点的加密测量。
测量等级和技术标准按《水运工程测量规范》（GTJ2003-2001）和《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）执行，按D级网的精度要求进行加密。
2）、GPS测量作业的基本技术要求
级别
项目
D级
静
态
测
量
卫星截止高度角（°）
≥15
同时观有效卫星数
≥4
时段长度（min）
≥60min
有效观测卫星总数
≥4
观测时段数
1．6
数据采样间隔（S）
5~15
PDOP或GDOP
≤8
天线的对中精度为3mm，每时段观测前后分别量取天线高，误差不大于3mm，取两次平均值作为最终结果。
3）、GPS接收机的精度指标
级别
D级
a（mm）
≤10
b（mm/km）
≤20
a—接收机固定误差（mm）；b—接收机比例误差系数。
4）、GPS测量网形设计
施工现场平面控制点加密应在业主提供的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点基础上进行加密点。
控制网以大地四边形或三角形为基本图形组成带状网。
每个控制点至少有3个以上的基线方向。
详见图3：
平面控制点及高程控制加密网图。
图3：
平面控制点及高程控制加密网图
5）、GPS测量作业前准备工作应符合下列规定：
（1）、根据投入作业的GPS接收机台数和控制网网形设计，提前一天编制作业计划。
（2）、根据控制网技术设计所确定的作业模式，在接收机或控制器上配置预制参数，参与作业的接收机所配制的参数应相同。
（3）作业前，必须检查电池容量是否满足作业要求，数据存储设备应有足够的存储空间，仪器及其附件必须齐全。
（4）天线安置应符合下列要求：
天线利用脚架直接对中,有观测墩的点采用强制对中。
雷雨季节架设天线时，要注意防雷击。
雷雨过境时，应停止观测，并卸下天线。
（6）必须严格遵守调度命令，按作业计划规定时间同步观测同一组卫星。
当某个测站没按计划到达点位时，应及时通知其他各测站，并经观测计划编制者同意对时段作必要调整，作业人员不得擅自更改观测计划。
（7）经检查，接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确，接收机预置状态和工作状态正常后，方能启动接收机开始测量。
（8）每个时段观测前后，应各量取天线高一次，两次量测值互差不得大于3mm，取平均值作为最后天线高。
当互差超限时，应查明原因，提出处理意见并记入测量手簿。
观测中，作业员应逐项填写测量手簿。
（9）接收机开始记录数据后，应及时将测站名、测站号、时段号、天线高等信息记录在手簿上。
同时应注意仪器的警告信息，及时处理各种特殊情况。
（10）一个时段观测过程中严禁进行以下操作：
关闭接收机重新启动，进行自测试，改变接收设备预置参数，改变天线位置，按关闭和删除文件功能键等。
（11）静置和观测期间应防止仪器震动，不得移动仪器，要防止人员或其他物体碰动天线或阻挡信号。
（12）在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。
当必须使用时，对讲机、手机应离开天线10m以上，车载电台应距天线50m以上。
（12）经检查，调度命令已执行完毕，所有规定的作业项目已完成并符合要求，记录和资料完整无误，后方可执行下一个调度命令。
5.2.5平面控制网GPS测量数据处理
GPS平面控制网采用GPS随机后处理软件进行基线解算和平差处理；基线处理时删除观测条件差的时段和观测条件差的卫星,不让其参与平差。
本工区平面坐标系统的参考椭球为1954北京系参考椭球，椭球参数为：
长半轴a=6378245m，短半轴b=6356863.0188，扁率f=1/298.3。
，采用自定义高斯投影转换，投影带中央子午线为114°00′00″,投影高为0米。
1）内业数据处理及精度评定
（1）、GPS网基线解算与网平差采用商业软件。
基线解算采用仪器制造商提供的数据处理软件平差处理。
（2）、外业数据质量检查和数据预处理
对GPS观测数据进行异步环、重复基线进行计算检核。
及时进行观测数据的处理和质量分析，检查其是否符合规范和技术设计要求。
由独立观测边组成的闭合环的坐标分量闭合差应符合下式：
Wx≤3
*s
Wy≤3
*s
Wz≤3
*s
WS≤3
*s
重复基线较差应小于GPS接收机标准差的2
s倍。
当检查发现观测数据不能满足要求时，应对成果进行全面分析，必要时应补测或重测。
各级GPS网相邻点间弦长精度用下式表示：
式中σ——中误差（mm）；d——相邻点间距离（km）。
当各项要求符合标准后，进行GPS网的无约束平差。
基线向量的改正数（VΔx，VΔy，VΔz）绝对值应在规定限差（3σ）之内。
2）内业数据平差计算方法
（1）、基线处理
GPS平面控制网采用GPS商业处理软件进行基线解算和平差处理；基线处理时删除观测条件差的时段和观测条件差的卫星不让其参与平差。
（2）、控制网的平差
基线解算完成后,首先在WGS-84椭球下进行控制网的无约束平差。
对所需的基线解进行选择，形成的基线向量文件，即三维向量网平差所需要的基线向量，进行GPS三维向量网的无约束平差，作用是在WGS-84空间直角坐标系中进行三维向量网平差。
平差时首先需要输入一个点的三维坐标，并生成基线向量文件。
平面控制点加密点约束平差时，以经过复测确认正确无误的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点作为平面固定点。
外业观测的当天晚上应对观测数据进行初步整理，发现问题及时解决。
5.2测量高程控制网的建立
5.2.1加密水准点的布置
水准点加密和平面控制网并网。
点位规格参照四等水准点的规格实施。
水准点加密测量应按附合水准路线在设计水准基点间进行加密。
命名规则沿着口岸人工岛南北方向第一个点名为“BM-1”，第二个点名为“BM-2”，依次类推。
加密高程控制点位标志示意图详见图4：
图4：
加密高程控制点位标志示意图
5.2.2水准点加密测量的方法
人工岛上形成陆域之后施工现场高程控制点加密应在业主提供的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点基础上进行加密点。
根据实际情况，高程控制点引测采用GPS静态测量，控制网内必须有3个以上的已知高程点，解算时采用平面拟合或曲面拟合。
需要在岛内水准点间加密也可以采用常规测量方法进行水准点加密。
常规水准测量技术要求如下：
（1）按四等水准测量技术要求进行施测，设计每公里高差中数的偶然中误差为±1mm。
（2）四等水准测量使用徠卡NA2水准仪，测量时应使用配套的水准尺，测量过程中应使用尺垫立尺，扶尺时应使用尺撑，使水准尺上的气泡居中，水准尺竖直。
NA2
（3）水准测量观测顺序为：
后—后—前—前。
（4）晴天观测时，应给仪器打伞，避免阳光直射，
（5）同一测段往返测应分别在上午与下午进行。
在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返测可同在上午或下午进行。
5.2.3高程控制网测量数据处理
高程控制点加密点约束平差时，以经过复测确认正确无误的GZA04、GZA05GZA06、GZA07控制点作为高程固定点。
按平面拟合或曲面拟合进行平差计算。
平面拟合网内必须有三个已知高程控制点，曲面拟合必须有四个以上的已知高程控制点。
5.2.4潮位观测
为了便于观测潮位我部考虑在珠海九洲港南码头边设立水尺，如施工现场条件允许时也可以在施工区域内设立水尺，水尺设置要牢固，水尺的零点与本工程高程基准面一致。
水尺的设置范围高于高水位，低于低水位。
通过水尺进行观测，使用对讲机方式报送实时潮位。
水尺零点应经常校核；水尺倾斜时应立即进行校正，并校对水尺零点高程。
6、GPS基准站
6.1RTK-GPS基准站
在工程所在位置以北距离2.5km处的珠海九洲港南码头四航局项目部内设立RTK-GPS定位系统参考基准站，通过与控制点GZA04、GZA05GZA06、GZA07进行联测，确定基准站的坐标，并通过计算得到RTK-GPS定位所需要的坐标转换参数。
基准站的位置高程也要定期进行复核，在施工过程中要确保转换参数的正确输入。
基准站在使用过程中以每月为周期进行基准站进行校对。
6.2RBN-DGPS基准站
本工程RBN-DGPS接收机接收广东三灶信标站的差分信号。
台站位置：
B=22：
00：
00，L=113：
24：
00，频率：
291KHZ，采用三参数转换为本工程使用的北京54坐标系，三参数为△x=0，△y=143.6，△z=74.3，通过与控制点GZA04、GZA05GZA06、GZA07进行比对，求出固偏差输入到测量软件进行改正。
在使用过程中要定期进行比对改正。
7、工程施工测量
由于工程位于距岸2km以上的水域，定位精度要求较高，难以搭建测量平台，根据工程条件及施工需要，对于工程前期的水下地形、砂吹填和块石抛填、船舶定位等施工项目主要采用双频RTK-GPS进行施工定位及放样，对于抛填砂船舶、砂吹填等施工项目主要采用DGPS测量定位技术进行施工定位。
随着后续陆域的形成，在稳固的地基上埋设加密控制点，采用全站仪及水准仪等常规仪器完成要求高精度的陆上结构施工放样任务。
本工程采用双频GPS-RTK测量定位系统：
实时动态相位差分技术（RTK技术）和配套的全自动的成图和测量软件。
GPS的工作原理：
基准站架设在已知点上，对所有可见（有效高度角≤15度）卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电电台传输设备，实时的发送给用户观测站（流动站）；在用户站上，GPS接受机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时的计算并显示用户站的三维坐标（x,y,h），其平面定位精度可达±（10mm+1ppm）,高程定位精度±（20mm+1ppm）,均满足施工要求。
7.1水下地形测量
7.1.1无验潮水下地形测量
本工程水下地形测量主要使用双频RTK-GPS与数字化测深仪相结合，使用中海达海洋测量软件，其原理即是在软件中设置好RTK-GPS和测深仪的相关参数，测量人员指挥船长驾驶测量船沿着计划线航行，利用实时差分（RTK）实时测得GPS天线位置的三维坐标（x,y,h）结合由测深仪同步测得的换能器至海底的距离H，将由RTK-GPS测得天线高程Hgps换算到同一平面位置上的水下泥面高程H′。
由H′=HGPS-h0-H（HGPS为GPS获得的高程值,hO为接收天线到测深探头的距离，H为测深仪获得的水深值）即可以求出水下相应点的高程。
由于系统在测量过程中是处于运动状态，所以RTK-GPS接收仪与测深仪的数据采集必须同步进行，显然在上述的测量过程中，无需对水面高程进行测定，即无验潮。
详见图5；水下地形测量示意图。
图5：
水下地形测量示意图
图6：
水下高程测量时，测量船航迹控制图
具体实施：
作业前使用中海达Haida测量软件在电脑上预先编制测量计划线，以人工岛东西方向为断面，断面间距为10米来编制计划线。
作业时，电脑屏幕能实时显示待测的断面计划线。
来导引测量能到达测区并按预先设计的断面的计划线航行。
在中海达测量软件设置平面位置每移动2米自动采集一组定位和水深数据，并自动储存。
然后用中海达海洋成图软件4.2对外业采集的数据进行编辑处理，生成水下地形图（或水深图），断面图，自动计算断面面积和断面挖填体积。
详见图6水下高程没量时，测量船航迹控制图。
7.1.2有验潮水下地形测量
有验潮水下地形测量与无验潮的测量方法基本相似，有验潮水下地形测量主要使用DGPS与数字化测深仪相结合，使用中海达海洋测量软件，其原理即是在软件中设置好DGPS和测深仪的相关参数，测量人员指挥船长驾驶测量船沿着计划线航行，利用全球卫星定位系统差分模式测得GPS天线位置的二维坐标（X,Y）结合由测深仪同步测得水面至海底的距离，将由相对应时间水位换算到同一平面位置上的水下泥面高程。
7.2抛石定位
抛石定位采用双GPS定位法，即在定位工作船上安装两台RTK-GPS移动站（一台移动站作为定位，另外一台移动站作为定向），两台移动站与船舷平行，在海上定位测量软件中输入定位工作船的船型和实际尺寸，GPS接收机在工作船中的位置，在软件上设置主、副工作点，这样在计算机屏幕上就能实时动态显示工作船的位置和方向。
详见图7抛石定位示意图。
图7抛石定位示意图
具体实施过程：
根据施工方案和抛填计划，事先在计算机上用海上定位测量软件调入工程地形图，把抛填位置和船向在图上标出来，到实地作业时，把RTK-GPS联接到计算机的海上定位测量软件中，屏幕上就会实时显示出船位和船向，参照图上的目的和船向，以及偏航窗口显示的偏航量来调度定位施工船，直到定位施工船调度到预定位置和方向，抛石船便可靠上定位船进行抛石，在靠船和抛石过程进行全过程监控，如果发现偏位过大或超出规范，及时调整以确保定位精度。
在抛石过程中，由专业抛石工进行监控，用测量水砣进行水深测量，控制抛石面标高，以免超高。
抛石完毕用水下地形测量方法进行水下地形测量，以便及时了解抛填后的成型情况和抛填方量。
在施工过程中，水下抛石填筑过程可采用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。
水下抛石填筑的施工监测程序如下：
详见图8三维效果示意图、图9水下填方断面相关资料显示效果图。
（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8三维效果示意图
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。
图9水下填方断面相关资料显示效果图
7.3挖泥船施工定位及挖深控制
7.3.1平面位置控制
采用DGPS（信标机）进行导航定位，配用罗经来进行定向。
挖泥船在挖泥作业时均安装DGPS定位仪及罗经和HaiDa海洋测量定位软件与电脑联合使用。
挖泥船上的DGPS在接收卫星信号的同时，也接收安装在陆地平面控制点上的DGPS基准台的差分信号，从而测得准确的挖泥位置坐标，通过计算机以图形的形式实时显示出挖泥船在设计疏浚区的相对位置。
同时，在计算机的屏幕上以不同的颜色显示挖泥区不同标高的泥面。
7.3.2挖泥深度控制
通过施工人员打水砣的方法测得水深，可知实时的相对挖泥深度。
潮位的变化通过无线通讯设备对讲机传送到挖泥船上，挖泥操作员据此不断准确地调整泥斗的下放深度。
在挖泥开挖完毕后通过水下地形测量方法进行测量，以便及时了解挖泥情况。
7.4基床整平
基床整平是采用GPS-RTK仪器进行平面和高程控制。
用水管加工一条测杆（长度根据基床面标高而定）,把GPS天线固定在测杆的顶端,测杆的底端焊接一块直径为0.5米的圆盘。
安放钢轨时，在RTK-GPS仪器固定解和测杆垂直的状态下，实时测得钢轨面的高程，通过使用水下对讲机指挥潜水员来调整钢轨高差，测量读数时要注意控制好测杆的垂直度,垂直度控制是借助于在测杆上安装一个水平气泡，安放好钢轨后，潜水员以钢轨面为参照面来进行基床整平。
详见图10基床整平示意图。
图10基床整平示意图
7.5空心方块安装
空心方块安装主要控制方块的平面位置控制，空心方块粗定位在安装基床位置,使空心方块下降到底距基床面一米左右时,测量人员上到空心方块顶面的,在空心方块两端角点分别安装两台RTK-GPS移动站来控制空心方块的平面位置。
在施工条件允许的情况下，也可以采用常规的测量方法来进行空心方块安装，即是利用经纬仪或全站仪的定向方法。
7.6上部结构施工放样
在岛内陆域形成一定工作面后，在岛上较稳定基础上加密施工控制网，再采用常规测量方法如全站仪、水准仪等常规仪器进行施工放样。
7.7吹填施工测量
吹填施工测量包括施工前、施工中、竣工后的地形测量；施工期的检查测量；沉降观测等。
主要采用RTK-GPS进行施工测量，辅以利用布设在围埝上的图根点由常规测量立方法进行施工测量。
地形测量内容包括吹填区围埝、泄水口、陆上排泥管线位置及出、入口高程、沉降杆位置原地面高程及围埝外20m内的地形。
吹填区地面高程采用断面法或方格网法测定，断面间距、点距不大于图上20mm。
地形起伏较大时，适当缩小点距。
根据工程需要和土质情况，布设一定数量的沉降杆。
沉降杆稳固的竖直设置在吹填区原地面上，并采取相应的保护措施。
沉降杆进行编号并测定其零点高程。
8、沉降位移观测
8.1基本要求
8.1.1仪器设备、人员素质的要求
根据本工程的设计说明，观测精度要求高的特点，为了能精确地反映出的沉
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