中交第三航务工程局有限公司厦门分公司福建厦门361006
摘要：近年来，随着国家能源交通、水利、电力、石化等基本建设的快速发展，船舶运输吨位不断加大，迫使码头建设逐渐向大型化、深水化发展。对重力式码头工程而言，大型沉箱结构具有整体稳定性好、施工快速、结构耐久性好等特点，沉箱安装的测量控制难度随之提高。结合实践工程项目重点介绍特大型沉箱安装测量控制办法及注意事宜。
关键词：重力式码头；特大型沉箱；测量控制
1工程概况
厦门港后石港区3#泊位工程B标段设计为20万吨级散货船码头，码头主体结构为重力式沉箱结构，单个重量4000吨以上沉箱15件，其中最大重量4365吨，标准沉箱的尺寸为长×宽×高：19.086×21.95×25m。码头顶面高程10.0m，前沿设计水深近期为-19.1m，远期为-20m，又因工程地点直面外海，气候环境恶劣，受海风海浪影响极大，潮水涨退速度快，施工安装测量控制面对巨大挑战。
2测量准备
2.1控制网复测
沉箱的精准安装为重点工序是本工程的重中之重，为确保安装精度，首先应对业主提供控制点进行复测并加密形成测量控制网。业主提供主要控制点（6点）和经业主同意使用的加密控制点（S1、HS-1、HS-2点）组成共9点，平面坐标系统使用1954北京坐标系，中央子午线117°，实际位置关系见下图（1）：
使用GPS静态测量方法，测量部通过借调一共六台GPS，先使六台架设在主要控制点上作业1.5小时，然后统一关机将三台仪器搬至另外三个未测控制点上，留三台在主要控制点上不动，待架设完成后统一开机作业1.5个小时，作业中测量人员应填好静态测量记录表，并注意仪器状态，作业结束后整理仪器将数据导入电脑解算数据。以三台未移动过仪器的控制点为解算基点，将对应坐标信息输入软件，进行网平差，查看平差报告，相邻点基线分量中误差：水平≤10mm，垂直小于等于20mm，最弱边相对中误差≤1/20000，符合精度要求后整理资料申请报验。高程系统以厦门理论最低潮面为零点，与其他高程面换算关系见下图（2）：
控制点高程复测使用三等水准测量作业，先对水准仪i角进行检查，合格后按计划路线开始作业，因路线较长需N次测量作业，要选取适当位置做临时高程点便于继续作业使用，临时高程点应选取在稳固的岩石上、台阶或者钉木桩。观测测量顺序按后-前-前-后，并将观测信息填入测量表格，每次作业结束后计算数据，检核无误后方可继续作业，如发现数据闭合不上，应首先检查测量数据与计算是否出错，在出错的作业段有目的地去现场返工，完整作业完成后申请报验。
2.2坐标转换
沉箱安装的测量基准线为设计图纸码头前沿线，为便于测量作业，将设计图纸坐标转换为施工坐标会极大的简化设计图纸旋转角度的影响，能更直观简单的把设计位置表达出来。结合设计图纸和现场情况后，决定以平行码头设计前沿线起始位置为坐标横轴（Y）设桩号为零，以垂直码头设计前沿线为纵轴（X），并设前沿线位置为1000，实际转换关系见下图（3）：
图中M2、M3、M1为设计前沿线的主要组成点，转换后坐标分别为M2（1000，0）、M3（1000，211）、M1（1000，422）。
2.3沉箱安装测量控制方法制定
因工程所在地直面外海，沉箱安装时正值年末11月份，海风尤为强烈，根据施工经验和现场实际环境因素，测量部制定了两种测量控制方案。
方案（一）：采用两台拓普康GPT7001全站仪（2″级）前方交会法控制沉箱安装，实际观测图见下图（4）：
在沉箱设计位置一侧保持桩号不变，平行X轴适当位置架设全站仪A，在另一侧使照准视线与X轴夹角β为30°～60°，距离适当位置架设全站仪B，两台仪器X轴不可位于同一水平线上，并算出架站点与架设棱镜位置的角度等关系，安装时需四名测量人员同时作业，两个人在岸上看全站仪，另外两人在沉箱计划位置架设棱镜，全站仪架设完成后，修正实时温度等改正参数，开始后视，后视应盘左、盘右各后视一次，查看照准误差C值应不大于9″（2C互差作业前已调至18″内），否则应重新后视，后视完成后，将全站仪顺时针转至放样方位角，锁盘开始观测，并通过对讲机告诉指挥人员如何调整位置，当两台全站仪观测位置信息同时吻合放样数据时，该位置即为沉箱设计安装位置。
方案（二）：使用两台拓普康GPS同时动态测量待安装沉箱两侧前沿位置，实际观测图见下图（5）：
使用此次复测出来的控制点数据建立新测量任务，校验坐标、高程校验信息，将测量控制准线（码头设计前沿线）做成道路文件编入测量手簿，测量作业前确保仪器和手簿电量充足，核查手簿数据是否准确，即可开始测量作业，作业时两台仪器同时测量X轴与设计前沿线的偏距，Y轴以小桩号方向控制为主，当手簿显示信息与沉箱设计位置信息一致时，沉箱即到达设计位置。
首个沉箱安装完成后，其余沉箱依次安装，使用一台GPS作业即可（在相邻沉箱上做出X轴偏距标志线，使用仪器控制另一侧X轴偏距与Y轴桩号）。
2.4沉箱安装误差对比
方案（一）中使用的拓普康GPT全站仪（GTP7001）为2″级仪器，根据仪器使用技术参数规格书，在棱镜模式下观测点位中误差为±2mm+2ppm*D（D为距离单位Km），计划两台仪器架设点距观测棱镜架设点距离均小于200m；方案（二）中使用的拓普康GPS（HIPERV）根据使用技术参数规格书，在动态测量作业状态下，点位中误差为10mm+1ppm*D，实际基站架设点与沉箱安装时移动接收机最大距离为892.47m。根据规范标准当沉箱高度大于20m，沉箱轴线（X）允许偏差为200mm，接缝（Y）允许偏差为8H/1000=200mm，H为实际沉箱高度。由此得出两种方案测量精度均满足施工要求，可以执行。
因为方案（一）测量精度高于方案（二），所以安装时优先使用方案（一），，但该方法受自然环境因素影响大，需要在良好天气下进行，而实际现场气候恶劣且多变，天气情况无法准确判断；当天气恶劣情况时采用方案（二），GPS动态测量虽然精度不如全站仪。但是作业简便，可单人操作而且具有全天候和良好的的抗干扰性等优点，可以应对复杂的自然条件因素。
3现场安装测量控制
根据施工测量经验，决定沉箱实际安装位置整体沿X轴方向岸侧缩进15cm作为预留位移值，横轴桩号保持不变。实际沉箱安装时当天气候并不理想阵风强烈且水气很大，因使用方案（一）测量方法棱镜架设困难、仪器抖动异常、视线折射严重，难以保证测量精度，研究决定使用方案（二）测量方法。
当沉箱下沉至底面与基床距离约0.3m时，测量人员搭乘交通船至沉箱进行精细定位，为保障仪器和人员安全，不宜直接测量沉箱外壁角点，应沿X轴方向从沉箱外壁向内量取100cm、Y轴方向从沉箱外壁向内量取20cm处作为实时测量点，实际位置关系见下图（6）：
相对应的放样数据也要进行位置偏差改正，即X轴方向距设计前沿线偏距为100+15=115cm，Y轴方向需加上20cm，当两台仪器手簿测得信息与上述放样信息吻合时，沉箱即到达设计位置。
4安装后续工作
安装完成后采集沉箱位置信息，并布设沉降位移观测点（一般取四个角点X轴、Y轴各缩进30cm），将沉箱实际位置信息生成图形为下一个沉箱安装做参考。
5结语
因气候条件恶劣，该工程15个沉箱特大型均采用GPS动态测量方法顺利安装完成，且后续沉降位移观测数据正常平稳，截至2016年6月码头主体施工完成，已具备船舶停靠条件，交工验收工作圆满顺利，赢得了业主及监理的一致好评，并获得中交三航局优质工程、全国标准化建设工地第一名殊荣。
如今GPS技术发展快速，我国自主研发的北斗全球定位系统日益完善，GPS测量精度不断提高，本人结合该实践工程，验证了使用GPS动态测量方法不仅可以满足施工精度要求，还具备全天候测量条件，对便捷施工、保证施工工期，节约施工成本提供了有力保障。
参考文献：
[1]水运工程质量检验标准（JTS257-2008），人民交通出版社
[2]水运工程测量规范（JTS131-2012），人民交通出版社
[3]工程测量规范（GB50026-2007），中国计划出版社
[4]全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2009），中国计划出版社