海上超大直径钢管桩单桩基础工程的施工测量控制_靳华伟.pdf

第 46 卷 第 6 期2023 年 6 月测绘与空间地理信息GEOMATICS SPATIAL INFOMATION TECHNOLOGYVol 46，No 6Jun，2023收稿日期:20210816作者简介:靳华伟(1983)，男，河南项城人，工程师，注册测绘师，学士，主要从事工程管理、工程测量管理、公路工程、港口巷道工程及新能源工程等工程测量工作。海上超大直径钢管桩单桩基础工程的施工测量控制靳华伟(中国铁建港航局集团有限公司新能源分公司，广东 珠海 519000)摘要:以汕头大唐南澳海上风电场(322 MW)单桩风机基础施工项目为例，对恶劣海况区超大直径钢管桩单桩基础工程施工测量特点进行分析与阐述。重点探究单桩基础桩位定位与施工测量的施工测量技术方案，利用现场总结测量过程中的相关事项，为海上恶劣海况区施工测量提供测量技术参考。关键词:海上风电;单桩基础;稳桩平台;垂直度测量中图分类号:P25;TB22文献标识码:A文章编号:16725867(2023)06017203Construction Control Survey of Single Pile Foundation Engineering ofOffshore Superlarge Diameter Steel Pipe PilesJIN Huawei(New Energy Branch of CCC Harbour and Channel Engineering Bureau Group Co，Ltd，Zhuhai 519000，China)Abstract:This article takes the singlepile wind turbine foundation construction project of China Guangdong Nuclear Power ShantouNanao Offshore Wind Farm(322 MW)as an example to describe the construction survey characteristics of the singlepile foundationengineering of superlarge diameter steel pipe piles in the complicated offshore environment It focuses on the exploration of the pilepositioning and survey control scheme of the steel pipe pile single pile foundation，summarizes the precautions in the survey processthrough field practice，and provides a reference for similar construction survey projects in the complicated offshore environmentKey words:offshore wind power;single pile foundation;pile stabilizing platform;squareness survey0引言随着我国海上风电项目施工技术的成熟，建设成本的降低，海上风电项目拥有了广阔的发展空间。单桩风机基础是海上风机的主要基础形式，承载着整个风机的自重以及各种海况下的风、海浪、潮汐、洋流等多种综合性不固定荷载，是整个风机基础稳定性的重要支撑1。结合海上风机单机容量已向大型化机组(10 MW 以上)方向发展，因此，对海上超大直径钢管桩单桩风机基础的施工质量要求非常高，所以在风机基础的垂直度测量过程中必须保证测量的准确性，以保证桩顶法兰盘的绝对水平度，风机塔筒安装及风机安装的施工质量，确保在运行期风机基础的安全与稳定。1海上桩基施工测量特点超大直径钢管桩单桩基础工程的施工离岸较远，对定位精度、垂直度、法兰盘水平度要求较高，不能布设全覆盖的高精度测量控制网，只能布设半覆盖的测量控制网或者采用星站差分技术;稳桩平台轻便化，导致施工测量作业空间与作业环境均受限，如水面对 GPS 信号的接收产生多路径效应，潮流涌浪对稳桩平台的晃动等，诸多环境因素的影响进一步加大测量作业的困难;在喂桩时的平面位置控制、垂直度控制，沉桩施工过程中的垂直度调整以及沉桩结束前的高程控制等技术标准方面更为严格。综上所述，施工测量特点对海上超大直径钢管桩单桩基础工程的施工测量提出了新的挑战。2工程概况大唐南澳勒门海上风电场位于汕头市南澳县南部海域的勒门列岛附近，距离北侧南澳岛最近距离约11 5 km，距离西侧汕头市陆地最近距离约 18 km，场址规划面积约 56 km2，水深在 1826 m 之间。风机基础为非嵌岩单桩钢管桩结构，桩顶标高+16 0 m，桩底标高70 085 6 m，桩长 88105 m，桩径 6 08 5 m(变径)，钢管桩壁厚 7095 mm。3钢管桩沉桩施工测量3 1平面位置测量钢管桩的平面位置测量控制可以分为 3 个步骤23，即稳桩平台的定位测量、钢管桩喂桩平面位置的控制与误差调整及钢管桩平面位置成桩测量。3 1 1稳桩平台定位测量本项目采用的起重船为华天龙，全回转 4 000 T，尾吊式定位作业。华天龙起重船采用 D 定位技术进行概略定位，稳桩平台采用 GPS 精确定位。首先将 2 台 GPS 固定在稳桩平台上，2 台 GPS 的中心所构成的直线和稳桩平台后沿重合。2 台 GPS 之间的距离大于抱桩架的尺寸，如图 1 所示。该布设方法减少起重船的大臂对 GPS 信号的遮挡与干扰。在本项目以抱桩架为施工坐标原点建立独立坐标系，利用稳桩平台设计尺寸参数(GPS 的 2 点均为已知固定点，GPS1 与 GPS2 到中轴线的距离为 9 5 m，抱桩架中心到稳桩平台后沿为 25 5 m)，为 GPS1 与 GPS2 方位角，以 GPS1 与 GPS2 为基准线，把 2 台 GPS 测量数据纳入独立坐标系。GPS1 与 GPS2 之间的方向为东西向，由图 1中的相互关系能够推算出桩中心的设计坐标。假设 GPS1 的坐标为(a1，b1)，GPS2 的坐标为(a2，b2)，GPS1 与 GPS2 的轴线中心坐标为(a，b)，则桩心坐标为:X=9 5cos25 5sin+a(1)Y=9 5sin+25 5cos+b(2)当稳桩平台站位为真北方位时，=180，则式(1)、式(2)简化为X=a9 5(3)Y=b25 5(4)图 1TK 与钢管桩相对关系示意图Fig 1Schematic diagram of the relative relationshipbetween TK and steel pipe piles当推算得到的实际坐标与设计坐标差值小于 500 mm时，起重船停止收放锚缆，待起重船稳定后开始吊放稳桩平台。平台放稳后对其位置进行复测，复测合格后进行稳桩平台加固，插入 4 根支腿桩。加固完成后再次复测，并测量高程参考点高程，用于桩顶标高测量控制。3 1 2钢管桩平面位置的控制与误差调整喂桩完成后，利用稳桩平台加固后复测的结果，通过液压千斤顶的伸缩行程对钢管桩的中心位置进行调整，使其中心坐标偏差满足设计要求，完成对钢管桩位置的精调。3 1 3钢管桩平面位置成桩测量打桩结束后，通过起重船把测量平台起吊的桩顶，利用 GPSTK 在桩顶内壁圆周处均匀地测量 3 点，通过 3点定圆心的方法，反算实际钢管桩沉桩后的中心坐标，然后对比绝对定位偏差。3 2高程控制在钢管桩施工打入桩顶高程接近 21 m 时，利用停锤间隙，通过全站仪三角高程测量的方法，对钢管桩桩顶设计标高进行测量，利用辅助测量工具，换算桩顶高程 1718 m 的锤击贯入度，当钢管桩施工到设计标高 16 5 m 处时，暂停锤击，计算 0 5 m 的贯入度，测量桩顶高程，并告知施工人员超高实际数量，当接近设计标高时及时叫停，防止将钢管桩打低。锤击沉桩结束后，利用全站仪三角高程测量的方法，测量出桩顶的成桩高程。3 3垂直度控制在测量过程中需要架设 2 台全站仪，检测桩身垂直度。为了更好地控制桩身垂直度，消除在制桩过程中的错节误差、直线度观测误差等，把 2 台全站仪分别架设在桩的两侧，并布设成 90，每台仪器观测 2 个方向，从下向上观测桩的两边，观测角度偏差值，利用小角法等方法计算垂直偏差值4。如图 2 所示。图 2全站仪架设示意图Fig 2Schematic diagram of total station installation当钢管桩喂入抱桩架后，用周围的液压顶升固定桩位，桩位固定完成后，开始沉桩。在沉桩入泥前，需要 2 个测量员观测钢管桩的垂直度是否变化，根据变化情况，及时指导顶升装置的施工人员对钢管桩进行顶升或收缩，不断地调整，直至符合设计要求后进行沉桩入泥5。垂直度控制是整个沉桩过程的关键过程，直至沉桩结束。4法栏盘水平度测量钢管桩沉桩完成后，对法栏盘水平度测量。法栏盘水平度限差小于 3，通过钢管桩的 4 个轴线点(NESW)及在 4 个轴线点间均匀内插的 4 个点，利用水准仪按顺序观测，并计算其高差及水平度。法兰盘水平度成果见表 1(直径 6 500 mm)，水平度最大值为 0 76。371第 6 期靳华伟:海上超大直径钢管桩单桩基础工程的施工测量控制表 1法兰盘水平度测量成果表Tab 1Measurement results of flange levelness点位观测值(mm)(水准尺读数)高差(mm)水平度()N555S55940 62E560W56330 461563355850 762559456230 465钢管桩成桩测量成果及精度评定将钢管桩成桩测量设计数据与实测数据进行精度对比，验证施工测量控制方案的可行性，钢管桩垂直度成果见表 2。表 2钢管桩垂直度成果表Tab 2esults table of verticality of steel pipe piles序号方向高度(m)偏差(mm)倾斜率1方向 15 5281/690方向 25 7361/9552方向 14 87121/406方向 25 0291/5583方向 15 1261/853方向 25 3081/6634方向 14 2171/601方向 24 4571/636根据表 1 可知，法栏盘水平度为 0 76，小于 3，满足设计要求;由表 2 可知，倾斜率满足设计要求的垂直度1/400 的要求。6结束语此施工测量控制方案已在汕头大唐南澳海上风电场单桩风机基础施工项目得到验证，施工测量控制方案可以满足设计要求，但在测量过程中仍然需要注意以下 3 个方面:1)海上作业环境复杂，作业前应确保仪器的稳定性，对仪器进行校核，保证测量数据的准确性，避免返工。2)在稳桩平台定位时，需要对桩位的偏位情况进行实时观测，如若发现偏差较大，应当立即提起重新进行定位，严禁对钢管桩进行强行纠偏，以免造成钢管桩桩体的破坏。3)根据观测情况，动态地调整钢管桩的垂直度。根据垂直度的变化趋势适当调整观测的频率、锤击的力度及千斤顶压力。参考文献:1易建华，姬翠翠，黄文学，等 港珠澳大桥钢管桩施工定位测量技术应用J 地理空间信息，2014，12(5):134136 2叶建，刘碧玉，冯小亮 渤海湾海上风电场大规模超长钢管桩沉桩技术与控制J 海洋开发与管理，2018，35(S1):6974 3苏锦强，刘星 海上风电场超大型钢管桩测量控制J 港工技术与管理，2017(3):913 4李坤 海上风电基础单桩施工垂直度测量技术 J 广东建材，2021，37(5):2729 5钮国平 海上风电基础单桩施工垂直度测量控制J 工程建设与设计，2020(20):2728 编辑:任亚茹(上接第 171 页)与传统的人工特征提取结合 SVM 分类器的方法相比，迁移学习省去了对特征进行比较和挑选的过程，并且达到了较高的分类精度。虽然整体上精度较高，但是与调整之后的机器学习相比依然偏低，并且在类别个数较低的时候依然表现出了较高的学习成本，不能适应现代网络环境下的大数据的特点。3结束语本文旨在从颜色、形状、纹理 3 个角度描述图像部分内容，进而给 WMS 图层建立分类体系，研究在图像分类领域中较为流行的机器学习算法，对传统机器学习和深度学习两种方法进行对比，以达到优化检索效率，能够让用户快速、准确地定位感兴趣的资源。本文在 WMS 图层分类领域探寻基于图内容特征的 WMS 资源自动分类方法，分析了传统机器学习和迁移学习在 WMS 图像上的分类结果，并取得了一定的成果。但是对于海量的 WMS 资源，本文所做的工作仍然有着一定的局限性，需要进行更深入的研究和更广泛的探索。参考文献:1邬群勇，王钦敏，王焕炜 一种 Web 地图服务搜索器的设计 J 微计算机应用，2009(2):3539 2张敏，桂志鹏，成晓强，等 一种 WMS 领域主题文本提取及元数据扩展方法J 武汉大学学报(信息科学版)，2019，44(11):1 7301 738 3李牧闲，桂志鹏，成晓强，等 多核学习与用户反馈结合的 WMS 图层检索方法J 测绘学报，2019，48(10):1 3201 330 4张建伟，陈允杰 高光谱图像分类方法综述J 南京信息工程大学学报(自然科学版)，2020，12(1):89100 5刘雪莹 基于深度学习的遥感图像检索方法研究D 北京:中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)，2017 6李君伟 基于 HSV 的彩色纹理图像分类及目标追踪 D 成都:西南交通大学，2019 7刘毅，张明 基于局部颜色直方图的图像检索方法研究及实现 J 计算机与现代化，2004(10):117118 8张小丹，吕建平 基于 SVM 的非相关线性判别分析算法研 究J 计 算 机 工 程 与 应 用，2008，44(4):227229 9汪廷华，陈峻婷 核函数的选择研究综述J 计算机工程与设计，2012，33(3):1 1811 186 编辑:张曦471测绘与空间地理信息2023 年