導(dǎo)語(yǔ):黨的十八大以來(lái),我國(guó)推動(dòng)建造了一大批世界第一、中國(guó)之最的超級(jí)工程和“大國(guó)重器”,托舉起億萬(wàn)人民邁向美好生活的中國(guó)夢(mèng),驅(qū)動(dòng)中國(guó)巨輪信心滿(mǎn)懷駛向中華民族偉大復(fù)興的勝利彼岸。工程測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用。從我國(guó) 17.7 萬(wàn)公里縱橫交錯(cuò)的高速公路與4.6 萬(wàn)公里的高速鐵路,到拔地而起的 3000 多座超高層建筑;從千座以上規(guī)模恢宏的大型橋梁與 4.6 萬(wàn)多個(gè)鐵路公路隧道,到 350 萬(wàn)公里的城市公用管線(xiàn),無(wú)一不是精準(zhǔn)的工程測(cè)量數(shù)據(jù)做先導(dǎo)和安全保障,無(wú)一不凝聚著工程測(cè)量領(lǐng)域廣大測(cè)繪科技人員的心血與智慧。為展現(xiàn)工程測(cè)量技術(shù)創(chuàng)新以及重大工程應(yīng)用實(shí)踐所取得的豐碩成果,工程測(cè)量分會(huì)組織編寫(xiě)的《大國(guó)工程測(cè)量技術(shù)》(第二部)一書(shū)于2024年8月出版,現(xiàn)選取其部分代表性項(xiàng)目推出“大國(guó)工程測(cè)量”專(zhuān)題,以工程案例介紹現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
大國(guó)工程測(cè)量—深中通道工程
深圳至中山跨江通道項(xiàng)目是繼國(guó)家特大級(jí)交通項(xiàng)目港珠澳大橋之后,又一個(gè)世界級(jí)“隧道、人工島、橋梁”交通集群工程,是國(guó)家高速公路網(wǎng)中,沈海高速公路的重要交通連接線(xiàn),也是國(guó)務(wù)院頒布《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要(2008-2020年)》中早已確定的重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,是對(duì)接港澳大都市、橫穿珠三角城市群、貫通我國(guó)大西南的黃金戰(zhàn)略通道;是連接珠三角“深莞惠”和“珠中江”兩大經(jīng)濟(jì)圈唯一的陸路直連通道;是連接廣州南沙、深圳前海、珠海橫琴三個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)的交通紐帶。深中通道的規(guī)劃建設(shè)對(duì)鞏固提升“21 世紀(jì)海上絲綢之路”起點(diǎn)的戰(zhàn)略橋頭堡地位;推動(dòng)珠江口灣區(qū)世界級(jí)城市群崛起;打通粵東通往粵西乃至祖國(guó)大西南的便捷通道,對(duì)擴(kuò)大珠三角對(duì)祖國(guó)西南腹地的經(jīng)濟(jì)輻射具有重大戰(zhàn)略意義。
深中通道是深圳至中山以及廣州市南沙區(qū)的跨江通道,設(shè)計(jì)時(shí)速100千米/小時(shí),雙向八車(chē)道,道路全長(zhǎng)24公里,其中海底隧道長(zhǎng)約6.8公里,沉管隧道長(zhǎng)約5公里,橋梁工程長(zhǎng)約17.2公里,其關(guān)鍵控制性工程為主跨1666米的雙塔懸索橋,伶仃洋大橋與主跨580米的雙塔斜拉橋中山大橋,集“橋、島、隧、水下互通”于一體的超級(jí)跨海集群工程,采用國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用、國(guó)際首次大規(guī)模應(yīng)用的鋼殼混凝土組合結(jié)構(gòu)形式,由32節(jié)管節(jié)和1個(gè)最終接頭組成,是目前世界上最寬的海底沉管隧道。深中通道平面規(guī)劃如下圖所示。
深中通道平面規(guī)劃示意圖
2 解決的關(guān)鍵問(wèn)題
2.1 長(zhǎng)距離跨海測(cè)量
深中通道主體工程跨海距離長(zhǎng)、控制網(wǎng)布設(shè)困難、高程控制測(cè)量難度大,一般常規(guī)測(cè)量方法無(wú)法滿(mǎn)足精度要求,需要采取新技術(shù)、新方法解決問(wèn)題。
首級(jí)網(wǎng)測(cè)量圖形示意圖
2.2 安裝精度的保證
鋼殼管節(jié)標(biāo)定工作是常態(tài)化工作,本身難度不大,但深中通道項(xiàng)目面臨鋼殼管節(jié)在工廠(chǎng)預(yù)制完成后,先后經(jīng)歷舾裝、演練、浮運(yùn)、沉放和安裝等多個(gè)步驟,受到海水、風(fēng)、浪、一體船以及管節(jié)內(nèi)部水箱的影響,導(dǎo)致沉管管節(jié)的幾何形狀不斷發(fā)生變化;鋼殼混凝土沉管在深水安裝過(guò)程中,受自身重量、水壓力、吊纜拉力和壓載水箱壓力等各種受力影響,不可避免產(chǎn)生一定的形變;加之端鋼殼安裝作業(yè)在長(zhǎng)9m、寬62m、深18m的基坑內(nèi)進(jìn)行。由于基坑內(nèi)自上而下共設(shè)置5道支撐梁、6根格構(gòu)立柱樁及基坑周邊砼圍檁、支撐梁、立柱、棧橋板等支撐體系對(duì)測(cè)量視線(xiàn)的影響,基坑內(nèi)可用于端鋼殼安裝控制網(wǎng)布設(shè)的實(shí)際有效空間只有6.3m×35m的范圍,由此導(dǎo)致端鋼殼控制面板距測(cè)量觀測(cè)墩的最近距離只有5.8m,最大觀測(cè)仰角達(dá)到55°,大大增大了端鋼殼安裝精度測(cè)控難度,因此沉管要實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)對(duì)接,做到所有管節(jié)都高精度標(biāo)定,難度較大且極富挑戰(zhàn)性。
管節(jié)管內(nèi)貫通與姿態(tài)點(diǎn)分布
最終接頭推出段貫通與姿態(tài)點(diǎn)
2.3 施工環(huán)境復(fù)雜
施工區(qū)域地理環(huán)境、氣象水文條件惡劣,為測(cè)量工作的實(shí)施和測(cè)量精度產(chǎn)生較大影響。尤其對(duì)于控制網(wǎng)的建立及維護(hù)造成了巨大的困難。控制網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量的基準(zhǔn),必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,但海上施工地點(diǎn)離岸較遠(yuǎn),受海上風(fēng)浪影響大。面對(duì)以上難度,為保證控制網(wǎng)精度,需提高控制網(wǎng)建立的標(biāo)準(zhǔn),并且提高復(fù)測(cè)頻率,研究新技術(shù)、新方法,確保控制網(wǎng)精度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
2.4施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容多、難度大
深中通道項(xiàng)目監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括東人工島的島體沉降、位移監(jiān)測(cè)、沿江高速橋墩自動(dòng)監(jiān)測(cè)、堰筑段監(jiān)測(cè)、基坑變形監(jiān)測(cè)、E匝道變形監(jiān)測(cè)、隧道主體結(jié)構(gòu)沉降位移監(jiān)測(cè)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè);沉管隧道施工沉降、位移監(jiān)測(cè)、接頭差異變形監(jiān)測(cè);伶仃洋大橋、中山大橋橋墩、梁體徐變監(jiān)測(cè)等內(nèi)容,監(jiān)測(cè)內(nèi)容多、監(jiān)測(cè)工作量大,應(yīng)對(duì)此種監(jiān)測(cè)內(nèi)容復(fù)雜、工作量大的困難、安全風(fēng)險(xiǎn)高等因素,宜采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)輔以人工監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)工作。
3 展望
深中通道作為集“橋、島、隧、水下互通”四位一體的超級(jí)工程,其成功建設(shè)將為今后國(guó)內(nèi)外的橋隧建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn),具體到測(cè)量工作,其主要經(jīng)驗(yàn)如下:
1.建立高標(biāo)準(zhǔn)的深中通道施工控制網(wǎng)并進(jìn)行常態(tài)化維護(hù),為項(xiàng)目建設(shè)提高了嚴(yán)密、精準(zhǔn)的起算基準(zhǔn)。
2.提出了間接高差測(cè)量技術(shù),有效地削弱了大氣折光影響,使得長(zhǎng)距離跨海高程測(cè)量達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求。
3.研制了一種新型跨海測(cè)量發(fā)光體覘標(biāo),提高了跨海高程測(cè)量精度和作業(yè)效率。
4.應(yīng)用了管節(jié)位姿標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng),保障了管節(jié)預(yù)制、管節(jié)浮運(yùn)質(zhì)量及安全。
5.研發(fā)的基于攝影測(cè)量技術(shù)的沉管對(duì)接測(cè)量,提高了管節(jié)貫通測(cè)量精度和效率。
6.視覺(jué)測(cè)量、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在深中通道得到使用,提高了監(jiān)測(cè)效率,并且大量節(jié)約了人工成本。
7.建立了精測(cè)網(wǎng)二級(jí)復(fù)核體系,并在施工測(cè)量中都融入換手復(fù)核工作,對(duì)確保深中通道的高質(zhì)量建設(shè)意義重大。
2022年6月中山大橋順利合龍,2023年4月伶仃洋大橋順利合龍,2023年6月深中通道海底沉管隧道最終接頭成功對(duì)接,這標(biāo)志著深中通道建設(shè)主體結(jié)構(gòu)已順利完成。至此,世界上最長(zhǎng)海底沉管隧道的主體結(jié)構(gòu)已完成,這不僅標(biāo)志著成功就在眼前,也將在繼港珠澳大橋之后國(guó)內(nèi)橋隧方面樹(shù)立起第二個(gè)標(biāo)桿,為行業(yè)提供更多技術(shù)參考。
深中通道全景圖
參考文獻(xiàn):大國(guó)工程測(cè)量技術(shù),第二部/宋超智,陳翰新,李清泉,西安:西安地圖出版社,2024.8