甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準建立與研究

項謙和

(1. 中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊，浙江 杭州 310030)

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

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

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甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準建立與研究

項謙和1.2

(1. 中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074； 2. 浙江省測繪大隊，浙江 杭州 310030)

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

Surveying and Mapping Engineering

XIANG Qianhe

摘要：國家海洋發展戰略目標指出，形成我國東部沿海地區重要的經濟增長點，并打造“一核兩翼三圈九區多島”為空間布局的海洋經濟大平臺，即以寧波—舟山港為核心；環杭州灣產業帶，溫州、臺州沿海產業帶為兩翼；杭州、寧波、溫州都市為三大沿海圈，為產業升級服務。溫州淺灘工程三維海洋測繪基準建立與研究項目，旨在解決軟土地基淺灘工程施工時控制點與測繪精度問題，海洋測繪方法與陸地測繪有明顯的差別，在方案設計、外業施測、內業平差計算和成果處理等方面都進行了技術設計，取得了令人滿意的成果。本文通過對甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準建立加以分析和闡述，可為以后類似項目的實施提供參考。

關鍵詞：甌江口灘涂；軟土地基；海洋測繪；基準；控制

一、引言

甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準建立與研究項目是為甌江口新區、溫州淺灘圍涂工程開發建設進行平面基準、高程基準、陸域地形資料、水域水下地形資料、平面和高程全局情況資料等數據采集和整理的測繪工作。本項目涉及控制網測設、地形圖測繪、海洋測繪與市政工程測量，是為了真實反映甌江口新區、溫州淺灘圍涂工程水域的水深地形情況，保證船舶的航行安全，準確計算施工土方量的重要項目，為了保證甌江口新區、溫州淺灘圍涂工程開發建設與施工設計的順利進行。本次作業沖積淺灘、地基為溫州軟土地基，澳灣地形復雜，水域風大浪急，海況條件惡劣，技術含量高，質量控制難度大，計算分析復雜。

二、工程概況

浙江省溫州市甌江口新區地處溫州沿江發展軸與沿海發展軸的交匯處，規劃面積130 km2，包括靈昆島、霓嶼島和淺灘圍涂區域，距離溫州市區約20 km，緊鄰狀元岙深水港、大小門島深水港和溫州永強機場，沈海高速復線、城際快速道及城市輕軌S1、S2線規劃貫穿其中，擁有得天獨厚的空間拓展優勢、產業提升基礎和交通設施支撐，是一個既可依托主城區發展，又可相對獨立發展的區域。目前，淺灘一期24 km2圍區已經形成，淺灘二期60 km2涂建設正加緊實施，對外交通主框架建設全面啟動，77省道延伸線和甌江南口大橋正在加緊建設，一期總投資約130億元。如圖1所示。

圖1　工程分布示意圖

三、三維基準建立與測設

1. 控制網測設

(1) 采用GNSS框架網+全面網的布設方式建立浙江省溫州市甌江口新區平面基準

在高精度的坐標框架基準下布設GPS三等網，測設時網形設計合理，圖形結構強，可靠性高。本項目在進行大量的資料整理與分析、完成大量的計算與試驗分析的基礎上，采用多種科學、合理的精度評定方法，給出了溫州市厘米級精度的似大地水準面結果。通過對似大地水準面精化成果外業直接檢驗可知，本次似大地水準面精化結果精度較高，達到了設計的要求。

本控制樁采用鉆孔灌注樁，有效樁長60～70 m，樁身直徑800 mm。樁身鋼筋配置如圖2所示：①主筋：10?16(樁頂下43 m范圍)、5?16(樁頂43 m以下至樁底17 m范圍)，沿樁周均勻分布；②箍筋：?6@250；③加勁筋：?16@2000；④樁身混凝土強度等級C25，坍落度18～22 cm，主筋保護層50 mm。孔底沉渣不大于5 cm。上端澆注1200 mm×1200 mm的平臺。

圖2　樁身鋼筋配置圖

(2) 三、四等GNSS控制測量

1) 三、四等GNSS控制點采用美國天寶(Trimble)R8-3系列靜態雙頻接收機(5臺套)、中海達F61系列靜態雙頻接收機(5臺套)進行觀測。組網與觀測的主要技術要求執行《衛星定位城市測量技術規范》，主要為以下幾個方面：衛星高度角≥15°，有效觀測衛星數≥4，數據采樣為15 s，PDOP值≤6，三等GNSS控制點觀測時段≥90 min、四等GNSS控制點觀測時段≥60 min，技術要求嚴格于規范要求，數據采樣間隔率為15 s，從而保證了較好的星座圖形強度和數據采集量。天線高每時段前后各量取一次，互差小于3 mm，取平均值記入觀測手簿。

表1　三等GNSS控制網實際觀測量主要技術指標

4) 當全部數據經過同步環、異步環及復測邊檢核合格后，進行無約束平差，通過后進行溫州城市坐標系、1954北京坐標系、1980西安坐標系、CGCS2000坐標系下約束平差。平差精度見表3。

表2　四等GNSS控制網實際觀測量主要技術指標統計表

表3　溫州城市坐標系下平差精度表

5) 數據處理及精度：GNSS控制網的基線處理采用TBC 2.60軟件，平差分別采用TBC 2.60軟件和CosaGPS V5.21軟件進行，將兩種成果在溫州城市坐標系下進行比較，并采用其中一種軟件的平差成果作為最終成果以供使用，結果比較及最終采用成果見表4。

表4　平差的結果坐標比較表

(3) 高精度的高程測量

在建立高精度的高程基準時，采用了先進的精密水準測量技術，測定出各高程基準點的精確高程。為保證水準標石的保存和使用，在本次三等水準的標石埋設中，根據國家規范規定和溫州的地質條件按一等水準標石的要求進行埋設，區域內地基屬典型軟土地基的，實際采用了基巖水準標石、打樁深埋鉆孔樁砼水準標石。特別是在平坦地區，只要不是基巖上的點均采用了深埋鉆孔樁砼水準標石，鉆孔樁的直徑為0.8 m，深度達60～70 m。這為溫州市的高程基準的長期穩定性提供了可靠的保證，這種水準標石埋設方法是一個技術創新。

本次共施測三等水準路線長211.8 km，共施測控制點56個，其中起算點5個。組成6條附合路線和2條閉合路線進行檢查，附合線路與環閉合差均符合限差要求，水準路線閉合差統計見表5。

表5　三等水準線路閉合差統計表

三、四等水準網的平差和精度：平差使用清華山維公司NASEW95平差軟件，并采用南方平差易軟件對計算結果進行比較，平差后各項限差均符合規范要求。最后采用成果為清華維公司NASEW95軟件的平差成果，兩種軟件平差的結果比較見表6。

表6　平差的結果高程比較表

2. 工藝創新理念融入測繪

本文提出GNSS水準控制點淺灘鉆孔灌注樁施工技術，并對GNSS水準控制點灌注樁施工工藝進行研究，解決了溫州淺灘水下砼配合比設計問題，提高了混凝土抗硫酸鹽、抗海水侵蝕性能，采取拔球法澆注水下混凝土方法，保證基樁混凝土澆筑完畢后才凝固。

1) 針對鋼筋籠安裝對接難問題進行了技術設計，用安裝導向架起吊后，將鋼筋籠立豎直，拆去下端吊繩，將第一節(底節)鋼筋籠吊到需要安裝的孔內下放，適時割去籠內“米”字撐，當放至上端接頭位置處時，將鋼筋籠臨時固定于平臺上松去吊點。用安裝導向架依次吊起相鄰的上一節鋼筋籠，與臨時固定平臺上的鋼筋籠對接，對接時，應先對正有對號入座標記的一根主筋，然后調整各主筋對正，吊機吊點緩緩下降鋼筋籠，將最先接觸的幾根主筋先點焊連接，然后逐一焊接所有主筋。

2) 針對樁基檢測管的密封性問題進行了技術設計。鋼筋籠接頭經監理工程師檢查合格后，即可松去臨時固定設施，再下放鋼筋籠(適時割去內側“米”字撐)。要嚴格控制下放速度，防止碰撞孔壁，接畢并下沉到位。

3) 針對混凝土的密實性和耐海水耐蝕性問題進行了技術創新。為有效防范混凝土的堿骨料反應，采用RMA海水耐蝕劑。RMA海水耐蝕劑摻入量方法選擇如下：不透水層以下2.0 m至海涂面以下6.0 m摻水泥用量5%；海涂面以下6.0 m至海涂面段摻水泥用量10%；海涂面以上摻水泥用量15%。

4) 為保證鉆孔灌注樁質量，進行了技術創新，采取拔球法澆注水下混凝土。混凝土坍落度控制在18～22 cm之間，并摻適量(由試驗確定)的緩凝劑和耐腐蝕劑，其緩凝時間必須達8 h以上，保證基樁混凝土澆筑完畢后才凝固。混凝土灌注面應高出設計樁頂0.8～1.0 m，待強度達到80%后用人工配合風鎬鑿除樁頭。

5) 對樁基檢測方法進行研究。采用超聲波和小應變相結合的檢測方法，然后配合一定比例的鉆芯取樣和大應變檢測，對樁長、砼強度及樁身完整性進行驗證，以綜合評價樁的質量。本工程主墩鉆孔樁經檢測均為Ⅰ、Ⅱ類樁,其質量滿足規范要求。

四、第三方評價與應用

在該項目工作中，堅持以“為顧客提供最完整的服務和最優質的成果”為質量方針，保質保量，認真積極工作，并按照客戶和相關規范的雙重要求，堅持科學創新、精心組織、精心設計、精心施測，嚴格檢查把關。2012年5月本項目設計通過專家組評審，評價為技術路線先進，工藝流程經濟合理，軟土地基布置三、四等GNSS控制點與三等水準控制點具有技術創新。在項目實施中嚴格執行技術設計和技術標準，強化技術培訓，質量控制措施有效，2012年12月、2013年12月經浙江省測繪質量監督檢驗站檢驗驗收，質量評為“優”。

成果在管理使用中，為安全航海保障、港航工程建設獲得高精度準確的水下地形圖資料等提供了技術支持，并得到了滿意的后續服務,達到預期目標，生產效率很高，控制技術成果應用廣，有效地推動了“數字溫州”建設，加快了溫州市各種基本比例尺成圖(更新)周期，真正實現了在利用GPS技術確定平面位置的同時，也測定了高程，充分發揮了GPS精度高、成本低、快速、靈活等特點。

五、結束語

本文項目作為一個大型工程在國民經濟建設中有一定意義，對浙江省經濟的可持續性發展奠定了基礎，與國家的“海西三角”發展遠景規劃相支持，與國家的“十一五”規劃相適應，與浙江省海洋經濟發展目標相一致。

采用GNSS框架網+全面網的布設方式建立的浙江省溫州市甌江口新區平面基準，是溫州市精確的基礎的測繪成果資料。由此建立的高精度坐標框架基準，如能定期復測，可以監測出基準點在全球框架下的坐標及其隨時間變化的運動特征，將在今后溫州市甌江口新區的城市建設、局部地殼運動特征研究、地質環境評價、海平面變化監測等方面起到至關重要的作用，具有重要的科學意義。

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DOI:引文格式：丁旭華.淺析傳統紙質地圖的轉型[J].測繪通報，2015(12)：105-107.10.13474/j.cnki.11-2246.2015.391

作者簡介：項謙和(1977—)，男，高級工程師，主要研究方向為海洋測繪、大地測量、地籍測量。E-mail: 215187606@qq.com

收稿日期：2015-08-27

中圖分類號：P229

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)12-0101-04

引文格式： 項謙和. 甌江口灘涂工程三維海洋測繪基準建立與研究[J].測繪通報，2015(12)：101-104.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.390