外海无掩护深水环境大型构件施工精准测量控制技术.pdf

298 外海无掩护深水环境大型构件施工精准测量控制技术 1 主要技术内容 三亚新机场人工岛钢圆筒项目是继港珠澳大桥人工岛钢圆筒项目之后的又 一超级工程，创下了人工岛护岸结构单筒直径最大、振沉工艺最复杂等多项世界 记 录。由于钢圆筒护岸结构的特殊性，钢圆筒的测量定位、振沉纠偏必须严格满 足施 工精度，才能保证钢圆筒自身稳定性及后续副格精准嵌入钢圆筒，确保施工整体稳 定性。且施工海域潮流涌浪及气候环境极为复杂，严重影响海上施工定位 和海上测 量，而钢圆筒定位和纠偏后允许平面偏差 ≤ 25mm ，垂直度 ≤ 1/100 ，宽 榫槽锁口 平面扭角 ≤ 1° ，如何在外海复杂环境下保证钢圆筒振沉的准确定位成 为整个施 工阶段的重中之重，因此有必要对振沉过程中定位和纠偏所涉及到的测量技术展 开研究。 为了保证超大直径钢圆筒护岸结构测量技术能够充分指导并应用于施工过 程，在研究的测量技术的基础上，通过建立指挥系统，在测量反馈信息的基础上 作 出指挥方案指导施工过程，实现对施工质量和施工过程的有效控制，形成了与 该工程 测量技术相适应的测量控制技术，深化了研究技术成果的应用，对保证施 工质量、提 高施工效率有着重要意义，并为其他海上关键施工过程提供了提供技术借鉴和支撑。 图 1 平面效果图 本工程通过配备各类测量监控仪器，根据不同的测量原理形成一套高精度的 测量监控系统，制定详细的测量监控流程，对振沉施工进行实时监控，为钢圆筒 定位、纠偏提供实时动态数据。为保证测量的实时动态数据有效指导并控制施工 299 过程，提高钢圆筒定位纠偏的效率和精度，通过建立指挥系统实现测量与施工的 动 态循环，直至测量定位满足要求，实现对振沉精度和振沉效率的有效控制。同时， 钢圆筒在整个施工阶段和使用期的沉降变形是不可避免的现象，对其进行持 续测量 监控，对确保工程安全和工程质量的影响意义深远。 (1) 钢圆筒振沉测量监控系统 为了钢圆筒能够快速、精准定位，单独设置了具有良好稳定性的定位驳。定 位驳上安装 2 台 GPS-RTK 接收机、 2 台激光扫描仪、 2 台倾斜仪、 3台自动跟 踪全站仪和计算机处理系统，并在起重船振沉系统刚性振动梁上安装 4组液位 计和 360 ° 适配反射棱镜（安装于液位计顶部 ），组成一套测量监控系统，用于 钢圆筒定位、姿态测定与监控测量。并预先将钢圆筒振沉后的设计中心坐标、标 高、 平面扭角等参数输入计算机内，振沉过程中通过测量监控系统实时显示钢圆 筒位置 和偏差，从而实现钢圆筒振沉定位和过程监控。 图 2 定位驳设备布置平面示意图 (2) 定位原理 监控系统运行时， 2台 GPS-RTK 接收机实时接收 GPS 基准站差分信号，获 得实时三维数据。钢圆筒的振沉定位涉及到各测量设备的数据结果，各测量设备 的 基准坐标系不同，就需要将测量坐标系之间进行转换。坐标系的转换具体如下： 通过 设置七参数、投影和椭球参数转换得到 WG484 与海南坐标系的转换，通过 2台 GPS 的海南坐标和船体坐标得到海南坐标系和船体坐标系的转换，通过全站 仪在船体坐标系下的标定，得到全站仪测量坐标的船体坐标。故通过全站仪测得 的棱镜坐标可转换为棱镜的船体坐标继而转换为海南坐标，再结合棱镜的钢圆筒 300 坐标，可得钢圆筒任意点的海南坐标，转换流程如图 2所示。 图 3 钢圆筒振沉定位系统坐标转换流程 (3) 测量监控 1) 平面位置测量 钢圆筒平面位置采用激光扫描仪测量，通过扫描在钢圆筒的截面上密集采集 测点位置坐标。建立椭球数学模型计算，对密集的测点数据采用最少二乘法进行 拟 合，通过设定允许偏差限值，曲线拟合求得钢圆筒的中心位置。 图 4 扫描仪数据采集及拟合示意图 2) 倾斜度测量 根据上下扫描仪测定的钢圆筒中