深中通道沉管隧道洞内外联系测量及双洞投点联系测量方法应用.pdf

深中通道沉管隧道洞内外联系测量及双洞投点联系测量方法应用韩战伟，成益品（中交一航局第二工程有限公司，山东青岛266071）摘要：结合深中通道东人工岛端沉管安装所处地形条件复杂，而沉管安装精度要求高，为提高深水沉管的高精度贯通测量，开展沉管隧道双洞投点联系测量与隧道内交叉双导线（双线形联合锁网）相结合的测量技术应用研究，从测量方法、精度测试等方面进行改进，并与常规测量方法数据进行对比，进一步探索提升沉管安装精度的方法。通过应用实践，采用沉管隧道双洞投点测量方法进行深中通道最终接头贯通测量，与E24管节的对接合龙精度横向偏差7.8 mm，满足设计及要求，有效提高了深中通道沉管隧道贯通测量精度，确保了沉管隧道高精度贯通测量。关键词：深中通道；双洞投点测量；洞内外联系测量中图分类号：U652.62文献标志码：B文章编号：2095-7874（2024）02-0083-04doi：10.7640/zggwjs202402015Application of inside and outside of tunnels connection survey anddouble tunnel projection points connection surveyin the Shenzhen-Zhongshan LinkHAN Zhan-wei,CHENG Yi-pin（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao,Shandong 266071,China）Abstract：In combination with the complex terrain conditions at the end of the east artificial island of the Shenzhen-Zhongshan Link,where the immersed tube is installed,and the high requirements for the installation accuracy of the immersedtube,in order to improve the high-precision penetration survey of the deep water immersed tube,the application research of thesurvey technology combined with the connection survey of the double tunnel projection points and the crossing double wires(double line joint locking network)in the immersed tube tunnel was carried out,and the improvement was made from theaspects of measurement methods,accuracy testing,and the data was compared with the conventional survey methods to furtherexplore methods to improve the installation accuracy of the immersed tubes.Through application practice,the final jointpenetration survey of Shenzhen-Zhongshan Link was conducted by using the method of double tunnel projection pointmeasurement of immersed tunnels.The transverse deviation of the docking accuracy with E24 tube is 7.8 mm,which meets thedesign and requirements,effectively improves the penetration survey accuracy of Shenzhen-Zhongshan Link,and ensures thehigh-precision penetration survey of immersed tunnels.Key words：Shenzhen-Zhongshan Link;double tunnel projection point connection survey;inside and outside of tunnelsconnection survey中国港湾建设China Harbour Engineering第44卷第2期2024年2月Vol.44No.2Feb.2024收稿日期：2023-05-23修回日期：2023-06-20作者简介：韩战伟（1986），男，河南周口人，工程测量技师，建筑工程技术专业，从事沉管隧道管节安装及贯通测量工作。E-mail：751677973 0引言目前，沉管隧道施工测量过程中，洞外、洞内平面基准联系测量通常采用常规测量方法，即在隧道洞口控制点上架设全站仪直接向洞内测量中国港湾建设2024年第2期边角的方法1，施工界面影响导致测量空间受限，采用预留的贯穿隧道顶板的施工孔向隧道内投射点位，将洞外高精度的平面基准传递至隧道内。另外，超长隧道施工时，为加快施工进度及保证隧道更准确贯通，大多采用竖井向隧道内投射点位的方法2，建立洞外、洞内平面联系测量。而深中通道东端管节安装贯通测量施工界面影响大，堰筑段净空高16 m，常规测量方法无法施测，预留的贯穿隧道顶板的施工孔和竖井投点误差大，影响洞内平面测量精度，进而影响隧道的贯通测量准确性。因此采用在施工通道布设同轴支架双洞投点测量方式，洞外采用GNSS静态观测，洞内采用交叉双导线（双线形联合锁网）3，通过同轴支架实现洞外、洞内联系测量，提高沉管隧道高精度贯通测量。1工程应用深圳至中山跨江通道项目（简称深中通道）地处珠江口核心区域，是一项超大型跨海通道工程。岛隧工程隧道全长为6 845 m，其中沉管隧道起点K7+030，终点K12+065，全长为5 035 m，由32个大型预制钢壳管节对接安装而成，隧道进、出口两端均由人工岛组成，标准管节长度为165 m，采用两孔一管廊结构，左右行车孔宽度为18.3 m，中管廊宽度为4.8 m，管廊分为上下两层。管节沉管安装横向允许偏差依50 mm4，沉管隧道线形精细化控制难度高。东人工岛沉管对接端与堰筑段衔接，堰筑段采用密闭式施工方式，常规导线测量方法无法进行施测，所以采用在施工通道布设同轴支架双洞投点测量方式，洞外采用GNSS静态观测，洞内则采用交叉双导线（双线形联合锁网），通过同轴支架实现洞外、洞内联系测量。2网形布设2.1洞外控制网布设由于东人工岛沉管对接端与堰筑段衔接，堰筑段采用密闭式施工，堰筑段左右车道预留施工通道完成后，在堰筑段左右车道预留施工通道上布设同轴支架投点装置，点号分别为RTD1、RTD2、LTD1、LTD2。与深中通道首级控制网SZ01、SZ05、SZ12、SZ15点进行 联测，采用GNSS静态观测模式采集数据，洞外控制网网形示意图见图1。2.2洞内控制网布设洞内采用闭合导线测量，网形为左、右行车道交叉双导线（双线形联合锁网）联系网，导线测量以投点支架控制点RTD1、RTD2、LTD1、LTD2为起算点，实现洞内外联系测量。LJD1、LJD2、LJD3作为数据检核支导线网起算点。由于东人工岛端隧道位于曲线段上，受通视条件影响，洞内导线按照300耀500 m左右布设一对导线点，分别在E25、E28、E32管节左右行车道布设导线点，左行车道导线点以“EnLL、EnLR”命名，En表示管节编号，第一位置的L表示左行车道，第二位置的L、R分别表示左车道左侧墙及右侧墙。右行车道导线点以“EnRL、EnRR”命名，En表示管节编号，第一位置的R表示右行车道，第二位置的L、R分别表示右车道左侧墙及右侧墙。左右车道交叉导线网联测通过外侧墙（间距约40 m）导线点进行，通过双洞导线控制网的布设，实现了洞内测站点之间的联系测量，增加了多余观测数目和检核条件，形成较强的网形结构，提高了洞内测站点的平面坐标结果的精度和可靠性，进而保证沉管隧道的高精度贯通测量。洞内导线网形见图2。图1洞外控制网网形示意图Fig.1Schematic diagram of control network outsidethe tunnel图2洞内导线网形示意图Fig.2Schematic diagram of wire network insidethe tunnelE32LLE28LLE25LLLTD2E28LRLJD3LTD1E32RLE28RLLJD2RTD2RTD1LJD1E32LRE32RRE28RRE25RR左车道中廊道车道右SZ15SZ12SZ05SZ01LTD1RTD1RTD2LTD284窑窑2024年第2期3点位布设及外业观测3.1支架设计与安装由于深中通道东人工岛沉管对接端与堰筑段衔接，堰筑段采用密闭式施工，根据堰筑段预留施工通道，设计同轴支架，同轴支架竖向穿置于隧道顶板的预留施工通道内，且其顶底两端分别凸出隧道顶板的顶面和底面，同轴支架的顶端和底端安装强制对中盘，2个强制对中盘的轴线为同一铅垂线，在隧道左右车道预留施工通道内沿隧道宽度方向的两端分别安装1个同轴支架，安装过程中采用高精密水平尺调平同轴支架顶端面和底端面，在制作过程中确保洞外强制对中盘与洞内强制对中盘的偏心误差不大于1 mm，同轴支架见图3。3.2外业观测1）同轴支架洞外点采用GNSS静态观测采集数据，以深中通道首级控制网SZ01、SZ05、SZ12、SZ15为起算点进行洞外控制点平面坐标解算。2）通过洞外测量设备测量得到洞外强制对中盘中心的平面坐标，以此定位洞外高精度的平面基准点，由于洞外强制对中盘的轴线和洞内强制对中盘的轴线为同一铅垂线，因而洞内强制对中盘中心的平面坐标与洞外强制对中盘中心的平面坐标一致，由此获取该洞内强制对中盘中心的平面坐标，作为隧道内高精度的平面基准点。同轴支架安装测量见图4。3）采用Leica TS60全站仪配合机载多测回测角程序进行导线的自动测量并记录，对每个测站的2C互差、半测回归零差、同一方向值各测回互差、垂直角指标差互差和测距较差等精度指标进行检查。精度指标满足高速铁路工程测量规范5要求，对超限的测站及时进行补测。4）在测站点E32LL架设全站仪，在LTD1、LTD2、E32RR、E28LL、E28LR点处架设棱镜，采用全圆方向观测法，进行水平角度和边长观测。5）在测站点E32LR架设全站仪，在LTD1、LTD2、E28LL、E28LR点处架设棱镜，采用全圆方向观测法，进行水平角度和边长观测。6）其余测站点测量方法同步骤4）、5）。7）洞内全站仪依托左右行车道交叉双导线（双线形联合锁网）联系控制网分别照准2个洞内棱镜及对应车道侧墙棱镜，实现洞内测站点之间的联系测量。水平角方向观测法技术要求见表1。4数据处理4.1洞外数据处理同轴支架洞外GNSS平面控制点为约束点，在隧道工程独立坐标系下按严密平差法进行整网的约束平差，平面加密控制网按全球定位系统（GPS）测量规范6中GPS网公路二等精度要求进行，公路二等GPS网外业观测技术要求见表2。4.2洞内数据处理利用洞内LTD1、LTD2、RTD1、RTD2平面表2公路二等GPS网观测的基本技术要求Table 2Basic technical requirements for highway secondclass GPS network observation公路二等15逸240逸4逸4臆30注：1）计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数；2）观测时段长度，应为开始记录数据时到结束记录的时间段；3）采用基于卫星定位连续运行基准站点观测模式时，可连续观测，但观测时间应不低于表中规定的各时段观测时间的和。卫星截止高度角/（毅）时段长度/min重复设站次数/（次 点-1）同时观测有效卫星数数据采样间隔/s等级项目表1水平角方向观测法技术要求Table 1Technical requirements for horizontal angledirection observation method等级仪器等级半测回归零差/（义）一测回内2C互差/（义）同一方向值各测回互差/（义）四等以上0.5义级仪器484注：当观测方向的垂直角超过依3毅的范围时，该方向的2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。图3同轴支架示意图Fig.3Schematic diagram of coaxial support洞内强制对中盘洞外强制对中盘韩战伟，等：深中通道沉管隧道洞内外联系测量及双洞投点联系测量方法应用图4同轴支架安装测量示意图Fig.4Installation and measurement diagram of coaxialsupport仪器支架棱镜隧道内隧道顶板仪器85中国港湾建设2024年第2期表3洞内控制点检核数据Table 3Inspection data of control points inside the tunnel点号初次测量检核测量差值X/mY/mX/mY/m驻X/mm驻Y/mmLTD1146 277.562 0244 854.347 5146 277.563 1244 854.346 51.1-1.0LTD2146 280.743 0244 853.401 5146 280.744 9244 853.401 91.90.4RTD1146 305.398 0244 843.964 6146 305.399 1244 843.963 51.1-1.1RTD2146 302.903 1244 846.482 9146 302.904 9244 846.484 01.81.1坐标，使用武汉大学 科傻地面控制测量数据处理通用软件包（简称：CODAPS）进行洞内导线网的平差，对测量的导线边长进行高程改化，将距离改化到隧道工程独立坐标系的投影面上，计算得到E32LL、E32LR、E32RR、E32RL四个测站点平面坐标。5数据检核及评估5.1数据检核堰筑段端墙拆除后，在敞开段支撑梁及敞开段端墙布设3个控制点LJD1、LJD2、LJD3作为支导线网起算点，LJD1与LJD2、LJD3间距离500 m左右，3个点采用GNSS平面控制点为约束点，在隧道工程独立坐标系下按严密平差法进行整网的约束平差。采用支导线测量，在LJD1点架设全站仪，以LJD1LJD2点为后视定向边，利用全圆观测法进洞 观 测 法 测 量LJD3、LTD1、LTD2、RTD1、RTD2，并使用CODAPS进行导线网的平差，通过数据比对，偏差值在2 mm内，说明此方法精度可靠7，网形图见图2，检核数据见表3。5.2精度评估洞外横向误差：洞外已知控制点与控制网中待定点距离约780 m，根据岛隧施工控制网复测以及检测结果分析定向点的点位误差及计算的起始方位角误差，测站点的横向点位误差为0.9mm，计算洞外定向边的方位角中误差为0.24义，洞外定向边引起的横向贯通误差M洞外=依4.9 mm8。洞内横向误差：洞内导线测量按照隧道二等闭合导线网3进行测量，测角中误差取1.0义，测边误差取所用仪器LeicaTS60的标称测距精度0.6mm+10-6D（D为测距，mm）。按照设计的网形和测角、测边精度进行计算，得到东人工岛端导线网引起的横向贯通误差M洞内=依10.1 mm8。洞内外总横向误差：M总=依M2洞外+M2洞内姨=依11.2 mm8。6结语沉管隧道双洞投点联系测量方法，改善了洞内外联系测量条件，提升了洞内外平面联系测量精度。通过洞外控制网和洞内导线测量精度评估，洞内外总横向误差依11.2 mm，深中通道最终接头安装完成后与E24管节之间的对接合龙精度横向偏差7.8 mm，管节沉管安装横向允许偏差依50 mm，沉管隧道的双洞投点联系测量方法可为类似隧道工程测量提供借鉴。参考文献：1成益品.隧道贯通测量长边导线布设方法设计与实现J.中国港湾建设，2023，43（2）：16-19，29.CHENG Yi-pin.Design and implementation of long side traverselayout method in tunnel through surveyJ.China Harbour Engi原neering,2023,43(2):16-19,29.2成益品.沉管隧道安装测量塔投点贯通测量技术J.中国港湾建设，2022，42（3）：67-70.CHENG Yi-pin.Penetration survey technology of measuring towerprojected points for immersed tube tunnel installationJ.ChinaHarbour Engineering,2022,42(3):67-70.3成益品，张浩强，张超，等.深中通道沉管隧道平面贯通测量方案研究设计J.中国港湾建设，2022，42（8）：55-59.CHENG Yi-pin,ZHANG Hao-qiang,ZHANG Chao,et al.Studyand design of plan penetration survey scheme for immersed tubetunnel of Shenzhen-Zhongshan LinkJ.China Harbour Engineering,2022,42(8):55-59.4深中通道管理中心.深中通道项目岛隧工程质量检验评定标准S.试行版.2019.Shenzhen-Zhongshan Link Management Center.Quality inspectionand evaluation standard for island and tunnel engineering ofShenzhen-Zhongshan Link projectS.trial version.2019.5TB 106012009（J 9622009），高速铁路工程测量规范S.TB 106012009(J 9622009),Code forengineering survey of highspeed railwayS.6GB/T 183142009，全球定位系统（GPS）测量规范S.GB/T 183142009,Specifications for global positioning system(GPS)surveysS.7成益品，孙阳阳，高应东.外海超长沉管隧道精密贯通测量设计与实践J.中国港湾建设，2018，38（5）：12-15.CHENG Yi-pin,SUN Yang-yang,GAO Ying-dong.Design andpractice of precise through survey of offshore super long immersedtunnelJ.China Harbour Engineering,2018,38(5):12-15.8GB 500262020，工程测量规范S.GB 500262020,Standard for engineering 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