长引桥码头沉桩定位技术的应用

郑春南赵健群

郑春南1赵健群2（1.黑龙江省航道局测量大队；2.黑龙江黑航工程监理咨询有限公司）

摘要：无掩护特长引桥码头沉桩控制是码头工程施工的重点和难点,关系到整个工程的成败。在长江下游某地有两个由长1500m以上引桥和一个长500m×宽30m码头泊位组成的码头工程，桩基础为600mm砼方桩或Ф800mmPHC的管桩，现分别采用传统前方交会法和GPSRTK定位技术进行沉桩控制，并对两种方法进行比较，本文通过介绍采用传统前方交会法和GPSRTK定位技术在无掩护特长引桥码头沉桩控制中的应用，谈谈本人对无掩护特长引桥码头沉桩控制的体会。

关键词：码头排架前方交会GPS基准站桩船测量平台

1沉桩控制方案之一——前方交会法

1.1测量平台的布设

1.1.1布设方案由于实际沉桩控制偏差包括控制点误差、对中误差、仪器后视误差、测角误差、外界影响误差等，其中测角误差为误差主要来源，约占总误差的一半，根据《港口工程质量检验评定标准》中水上沉桩允许偏差，若按实际沉桩施工控制测角误差100mm、沉桩控制点离目标600m考虑，则在测站允许的测角误差为：β=1/2×0.10×206265/600=17”。由于一般沉桩都采用J2经纬仪半测回法控制，（J2一测回方向中误差m方＝2”，则半测回方向中误差为m半方√2×2”＝2.8”），其半测回测角中误差m半测＝√2m半方＝4”，取其3倍中误差为极限误差即3m半测＝3×4”＝12”∠17”，故完全能够满足施工精度要求。

在堤岸上设立三个沉桩控制点：即在引桥中心线对应岸线位置设立一个控制点S2，在其上、下游约250m各设一个控制点S1、S3由于岸线三个控制点S1、S2、S3直接控制引桥600m处附近沉桩，目标不太清晰，特别是有雾天气控制更加困难，因此考虑利用岸侧三个点S1、S2、S3控制岸侧至引桥450m内沉桩，利用测量平台PT1、岸侧控制点S1、S2控制引桥450m-600m位置沉桩。根据控制点分布情况，沉桩控制分别在450m处和600m处交会角最差（近岸几个排架一般为钻孔灌注桩基础），经计算可知：450m处沉桩交会角为58004’，600m处沉桩交会角分别为22037’和67006’。

测量平台控制点PT1、PT2、PT3控制江心600m-1200m的引桥排架沉桩，PT1、PT2互为后视，PT1、PT3互为后视。现计算其两端远点沉桩交会角度），由计算可知，引桥600m附近其沉桩交会角分别为59005’和84028’，1200m附近其沉桩交会角分别为53012’和65056’，一般测量人员沉桩控制均能满足规范要求，因此方案是可行的。

由于PT1测量平台离引桥1200m以外排架及码头泊位排架桩距离太远，利用PT1测量平台控制沉桩误差大,且雾大、流急时定位困难，因此在施工安排上考虑先施打岸侧至江心600m引桥，然后从引桥1200m往600m施打，这样施打引桥1200m以外桩时，引桥1200m附近的下横梁已经浇注好，于是可在下横梁设立沉桩控制点L1，利用PT2，PT3测量平台和下横梁控制点L1便可控制引桥1200m以外墩台及码头泊位排架桩。由于受条件限制，引桥1200m至码头泊位部分桩位控制时，PT2与L1之间夹角太小，且PT2离码头前沿较远，起校核作用不大，但由于施打引桥1200m至码头泊位桩时，引桥1200m以内排架桩已沉完且引桥排架结构相同，故桩船在施打1200m以外至码头泊位桩时，桩船指挥人员应根据前面已沉排架桩粗略检查拟沉桩位置是否有误。这样码头泊位上游端头便成为控制条件最差的地方。经计算其交会角分别为24037’和40056’，和第一种情况一样，受施工条件限制，极少量交会角不能达到规范要求的前方交会法沉桩，根据施工经验，沉桩控制也能达到施工要求。

1.1.2沉桩控制测量

1.1.2.1平面控制利用业主提供的平面控制点，用布导线的方法把S1、S2、S3与码头控制点联测，PT1、PT2、PT3、L1与S1、S2联测，其成果用于沉桩平面控制。沉桩控制具体操作方法为常规方法，一般测量人员都能达到要求，这里不再累述。

1.1.2.2高程控制根据业主提供的高程控制点BM1，建立一条经过码头高程控制点BM1、S2、PT1、PT2、PT3的闭合水准路线，其测量成果经内业平差作为沉桩高程控制点成果。沉桩控制时，先用DS1水准仪测出仪器视线高，根据桩位斜率计算出理论桩顶高程，再用经纬仪卡桩上理论读数来控制沉桩标高。

2沉桩控制方案之二——GPS定位

沉桩定位若采用GPSRTK定位技术，至少应采用的仪器设备有：四台GPS接收机以及相应的无线电收发装置（移动的流动站标称精度：10mm+1ppm×D）、两套可控调焦的摄像机以及相应的无线网络传输设备、声音采集传感器、奔Ⅳ电脑一台、沉桩定位软件一套、两个测量人员。

2.1沉桩前的准备工作

2.1.1基准站的建立及检测在引桥上游(距引桥中心线约300m)比较稳固的水泥观测墩上建立基准站，基准站周围视野开阔，无大型建筑物、电力线、发射塔及水面，基准站高出岸堤3m以上，基准站tc的坐标采用全站仪在控制点上直接测定，在tc点架设基准站，在两控制点上架设流动站，检测流动站显示坐标和高程是否和理论坐标在误差允许范围内，以判断基准站坐标转换参数是否正确。

2.1.2流动站的建立在打桩船的左右两舷和尾部约10m高的钢管上架设三台流动站，并在岸上准确测量三台流动站和龙口相对船体的相对坐标及船体其他参数，这样岸上基准站发射差分改正信号，船上三台流动站通过GPSRTK技术就能获得厘米级的定位精度，并实时动态显示。

2.2沉桩过程操作岸上基准站发射差分改正信号，船上三台流动站通过GPSRTK技术来获得厘米级的定位精度，再由打桩软件辅助对桩位实现精确的实时平面定位并显示平面坐标及高程，贯入度和锤击数是通过船头两侧的摄像机以及声音采集传感器来实时记录。

2.3实施效果通过对本工程沉桩后的桩位检测，95%以上都能达到±15cm以内，100%能达到±20cm以内（符合表一规范要求），沉桩质量优良。系统在运行中稳定，方便、高效、定位结果，实现了定位过程中数据的自动采集与处理，以图形和数字的形式反映桩位的当前和设计位置，便于操作人员调整船位进行施工。在GPSRTK有效作用距离范围内，能实现远离岸码头的沉桩定位。

2.4GPSRTK定位方法优缺点GPS定位沉桩与传统前方交会沉桩方法比较具有以下特点：①沉桩定位快速、高效、精确；②可以远离岸线沉桩，沉桩精度不受影响；③不受晚上、雨天沉桩及潮汐影响，有雾天气受影响较少；④使用测量人员少，且劳动强度较传统前方交会法低的多。

GPS定位沉桩与传统前方交会沉桩方法比较具有以下缺点：①基准点坐标转换参数质量都将影响沉桩定位质量；②多路径效应的产生可能出现错误数据；③当失锁、假锁现象出现时，测量工作无法进行。

3个人体会

3.1GPS设备属一次投资长久性受益，故在远岸码头别是特长引桥码头施工中具有显著的优点。但是有时受打桩船资源配备影响,有的桩船还没配备GPSRTK设备,还必须用传统前方交会法沉桩。

3.2GPSRTK定位技术用于沉桩测量作业可以大大提高作业效率及定位质量。