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2018-10

揭秘 |港珠澳大桥的首级控制网是如何布设的?

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10月23日上午9时,超级跨海工程、世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥历经14年筹建,正式宣布开通。它跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程;它实现总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道隧道最长,也是公路建设史上,技术最复杂、施工难度最高、工程规模最庞大的桥梁。

人们欣喜的注视着这颗伶仃洋上的明珠,而我深感自豪和欣慰,因为我曾是港珠澳大桥建设的一名参与者。港珠澳大桥的正式开通,把我的思绪吹回到了十年前的那些日日夜夜……

 

加班加点,技术方案速编写

 

港珠澳大桥位于珠江口外伶仃洋海域,是连接香港、珠海、澳门的大型交通枢纽。这一重大工程对于贯彻“一国两制”方针,全力支持香港、澳门两个特别行政区积极应对国际金融危机,保持繁荣稳定,进一步加强内地与港澳的合作,拓展粤港澳三地合作的深度和广度,支持港澳在内地企业的发展具有重要意义。

 

港珠澳大桥施工难度比目前世界上已建的最长跨海大桥杭州湾跨海大桥还要大。为确保大桥工程质量,必须建立高精度的大桥首级控制网。我所在的单位——自然资源部下属国测一大队凭借领先的技术、精良的装备、高素质的员工和攻坚克难的精神,以及在苏通长江大桥首级控制网建立和深圳湾大桥首级控制网监理测量积累的丰富经验,被大桥主体工程设计勘察单位中交公路规划设计院选为合作伙伴,承担起了大桥首级控制网布测任务

 

2008年9月初,单位任命我为该项目的技术负责人,全面负责项目技术工作。首要任务是编写技术方案,而这时,距方案评审时间(2008年9月18日)不足10天。

 

接受任务后,我立即着手收集港珠澳大桥相关资料以及之前已完成的其它大桥首级控制网项目的技术资料。在编写方案期间,经常加班加点至深夜,有两个晚上通宵未眠。编写技术方案过程中有一个关键环节,根据大桥登陆地点设计控制网点的位置。若收集测区范围内的地形图在图上设计控制点位置,时间根本来不及,并且,粤、港、澳三地的坐标系也不统一。我利用测区范围内的谷歌地图影像作为设计底图,根据大桥登陆地点,顾及网型结构强度,初步确定了控制点的位置,为编写方案节约了时间。

 

2008年9月18日,港珠澳大桥前期工作领导小组在珠海召开设计方案评审会,《港珠澳大桥首级控制网测量工作大纲》顺利通过专家评审。

 

克服困难,踏勘选建首战捷

 

2008年9月23日,承担控制网选建任务的技术人员进入测区。在驻地,我组织参与工作的所有技术人员进行技术培训,明确工作内容和选建技术要求,并对人员进行分组、分工,开始对珠海、东莞、深圳等地及香港、澳门特别行政区进行实地踏勘。

 

9月的粤港澳地区骄阳似火,白天最高气温达40℃以上,给踏勘选点工作增添了很大的难度。9月30日,我和同事郭江海到横琴岛洋环村附近的山上选点。当地村民告知,有一条小路可以到达山顶,但近10年来几乎没人上山,路已被树木和灌木覆盖。我们用砍刀开路、做标记,在树木和灌木丛中艰难行进,跋涉了两个多小时才到达约200米高的山顶。

 

站在山顶上我们却发现,山顶植被茂密,对GPS信号有严重影响,不便于基建施工,必须另外勘选。当我们想沿着上山时留下的路标原路返回时,郁郁葱葱的树木和灌木竟将路标掩藏得无影无踪。我们只得再次挥起砍刀,开路下山。天逐渐黑了,下山越来越难,走不了多久,路就被灌木丛和密林阻断,不得不重新开路,如此反反复复不知道多少回。好不容易走到离山脚还有70米高的一个废弃采石场,我们就踩着松动的石头,滑跑下山坡。等我们回到驻地时,已是深夜。第二天一早,由当地老乡引路,我们终于找到了一块很大的基岩空地,与澳门隔江相望。这里观测条件较好,基础稳固,是比较理想的选点位置。经过一个多月的奋战,10月31日,珠海、东莞、深圳地区踏勘选点工作结束。

 

11月6日,国测一大队与港珠澳大桥前期工作协调小组办公室、中交公路规划设计院组成踏勘小组,进入香港特区踏勘。11月13日,香港境内控制网选建工作告捷,踏勘小组到达澳门。在澳门建设发展办公室和澳门地图绘制暨地籍局的配合下,澳门控制网选建工作顺利进行。11月15日,澳门地区控制网选建工作完成。

 

从9月23日至11月15日,国测一大队技术人员仅用53天时间,就完成了粤、港、澳测区的踏勘和项目设计,为快速推进大桥首级控制网布测打下了坚实的基础。

 

港珠澳大桥设计寿命是120年,是“世纪工程”。大桥首级控制网不仅为施工建设期间提供测量基准,而且在大桥开通后,也为其安全运营监测提供监测基准。所以,在踏勘选点时尽量选取观测条件良好,地质基础稳定的基岩作为建点位置。个别首级平面控制点受条件所限,无法选择基岩基础的,则采用每点打入4根8米长,直径为108毫米的钢管,管内浇筑混凝土,作为点位的基础,以保证点位的稳定。

 

在数年后,遇到一位中铁大桥局(港珠澳大桥测控中心主体单位)的同仁跟我说,你们建立的首级控制网很稳定,经过几年复测,基本没什么变化。听到这句话,感觉当年选建控制点时所经历的种种磨难也值了!

 

争分夺秒,精心施测创佳绩

 

 

港珠澳大桥首级控制网共布设平面控制网观测墩16个,其中珠海区域8个,澳门区域2个,香港区域6个;一等水准路线250千米,桥位区二等水准路线100千米;一、二等高精度跨江(海)高程传递12处。2008年11月中旬,国测一大队选派精兵强将,进驻港珠澳大桥测区作业,夜以继日地实施大桥首级控制网观测工作。

 

春节是合家团聚的日子,也是中国人心目中最重要的传统节日。就在2009年1月24日,农历大年三十这天,在香港、珠海、澳门作业的测绘队员们依然拼搏在生产一线。大年初一,在项目指挥部的统一组织下,28名队员分别从香港、珠海、澳门赶到深圳,参加春节团圆宴,1月26日,大年初二,队员们全都回到各自的岗位,继续紧张有序地开展各项工作。

 

2009年2月10日,港珠澳大桥首级控制网测量项目提前完成外业工作,进入数据处理及资料整理和汇编阶段。

 

通力协作,项目进展保顺利

 

港珠澳大桥是国家重点工程,工期紧、任务重,并涉及内地、香港、澳门,争取各方面的支持、协调和配合非常重要。在港珠澳大桥工程首级控制网施测过程中,国测一大队得到上级单位的大力支持,得到港珠澳大桥前期工作协调小组办公室、中交公路规划设计院有限公司、珠海市重大项目推进办公室、香港路政署测量部、香港地政总署、澳门建设发展办公室、澳门地图绘制暨地籍局等部门和单位的全力配合。特别是香港、澳门有关部门在港珠澳大桥首级控制网选建及观测阶段,做了大量细致、扎实的工作,并在人员、车辆、设备及事务协调等方面给予大力支持。

 

香港、澳门特别行政区的社会体制与内地不同,工作程序、习惯等也存在很大差别。按照香港的法律,办理GPS观测墩的用地审批手续在正常情况下需要3个月时间,还有施工许可等多项手续需要办理,否则政府不允许施工,市民也会投诉。如果按这个时间计算,测量工作肯定无法按期完成,大桥总体工程进展也会受到很大影响。经过反复协商,香港地政总署等部门克服困难,做了大量工作,最终把用地审批手续办理时间缩短为一个月。2008年12月19日,所有用地审批手续都办理完结。

 

2009年1月22日,在澳门进行水准观测时,队员们遇到一个很大的难题。在进行澳门与氹仔两岛水准观测时,相关作业必须在嘉乐庇总督大桥上进行。这座大桥长约2.7千米,来往车辆繁多,车流导致的桥体震动会对数据精确度造成很大影响。指挥部紧急联系澳门的协作单位,寻求解决办法。很快,经过澳门建设发展办公室大力协调,采取夜间封桥的方案,以保证观测工作顺利进行。

 

 

1月24日凌晨1点至6点,澳门交通事务局对嘉乐庇总督大桥实施了交通封闭。为保证观测工作万无一失,国测一大队迅速从香港、珠海等地抽调精兵强将,赶赴澳门进行夜间观测。作业人员经过近5个小时的紧张施测,澳门氹仔两岛水准路线胜利贯通,观测成果优良,确保了港珠澳大桥工程首级控制网的各项工作顺利推进。

 

技术先进,总体成果创一流

 

港珠澳大桥首级平面GPS控制网采用了科学先进的数据处理方案,获得了高精度的坐标成果,其基线精度优于0.5ppm,相对点位精度优于2毫米。首级高程控制网采用一、二等精密水准联测,实施了多处跨江跨海高程传递测量,获得了平差后每千米中误差仅0.3毫米的精密高程成果。通过三地联测,还分别确定了国家坐标系、香港与澳门坐标系之间的转换参数,并建立了大桥工程建设所需的高程基准和相应的独立坐标系。同时,依据最新的地球重力场理论和方法,建立了高精度的港珠澳大桥地区局部重力似大地水准面,与GPS水准联合求解后,精度达到6毫米。

 

2009年2月10日,中交公路规划设计院有限公司在珠海召开港珠澳大桥首级控制网测量项目外业验收会,审议《港珠澳大桥首级控制网测量外业工作报告》。与会代表及专家一致认为,港珠澳大桥首级控制网测量外业数据资料翔实、可靠,测量成果优良,精度指标达到相关规范和项目技术设计书要求。

 

2009年3月8日,港珠澳大桥建设筹备办公室在西安主持召开港珠澳大桥首级控制网测量成果评审验收会。中国科学院院士陈俊勇,中国工程院院士宁津生、刘经南以及香港路政署、同济大学、武汉大学、西南交通大学、中山大学等多家单位的知名专家出席会议。会上,专家委员会一致认为:港珠澳大桥首级控制网综合利用GPS、水准、重力场的理论与方法,建立了港珠澳大桥首级三维控制网和相应的高精度似大地水准面布设方案科学合理,施测质量控制严谨,精度优良,平面控制网相对点位精度优于2毫米,高程控制网平差后中误差达到了0.3毫米的精密精度,局部重力似大地水准面拟合精度达到6毫米,是我国目前最精确的局部似大地水准面之一。项目成果理论严密、技术先进、创新性强,总体成果达到了国际先进水平。该项目的总体方案和成果,为港珠澳大桥工程建设提供了精确可靠的现代测绘基准,对我国大桥首级控制网的建立具有重要的指导意义。

 

随着港珠澳大桥首级控制网成果通过验收,移交给港珠澳大桥前期工作协调小组办公室后,我们就离开了该项目,这一离别,已是匆匆十年。

虽十载离别,但我仍时刻关注着港珠澳大桥。在这十年间,港珠澳大桥的建设者们在忙碌的建设着,2011年,港珠澳大桥人工岛主体结构工程完成;2015年,208座海上墩台全部完工;2017年,港珠澳大桥主体工程全线贯通……每一次关于大桥进展的新消息都让我激动不已。

 

港珠澳大桥被称为是“新的世界七大奇迹”之一,也再次向世界证明了中国实力。作为测绘工作者、大桥的建设者之一,我深感自豪与欣慰,同时,我继续参与到新的项目中去,完成属于测绘人的使命。作为项目技术负责人,十年间,我先后完成了927海岛礁一期工程、国家现代测绘基准选埋、徐州地铁1、3号线控制网建立、京沪高铁精测网复测等等国家重大基础测绘项目和重点工程项目。今年初,按照党和国家机构改革部署,自然资源部正式组建,测绘工作全面融入新的国家自然资源大格局,我坚信,乘着新时代的东风,我们测绘人和测绘事业,必将在实现民族伟大复兴的中国梦、在推进我国自然资源管理和生态文明建设中发挥新的更大的作用!

 

港珠澳大桥简介

 

英文名:Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

 

全长:55公里

 

设计寿命:120年

 

总投资:1000亿元以上

 

开工时间:2009年12月15日

 

通车时间:2018年10月24日

 

中国建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁项目

 

 

来源:国测一大队、中国测绘宣传中心

作者:薛贵东

原题:情系港珠澳大桥

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【技术研究】报备坐标串批量转shp或gdb

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