海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法

海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法適用范圍

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》適用于所有水工工程和橋梁工程的沉樁定位，尤其是海工工程遠(yuǎn)距離打樁定位。

海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法工藝原理

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》的工藝原理敘述如下：

一、設(shè)備及精度

采用GPS RTK、無棱鏡測距儀、精密測傾儀等先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，結(jié)合專門開發(fā)的打樁定位計(jì)算機(jī)軟件。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、主動(dòng)的船身和樁身位置的精確計(jì)算。突破了傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀或全站儀定位方法必須要求通視的限制，使水上精密打樁定位的離岸距離達(dá)到20千米以上。大大提高了施工效率，最大限度地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.GPS系統(tǒng)及應(yīng)用

經(jīng)過20多年的發(fā)展，截至2005年，GPS及RTK定位技術(shù)被作為一項(xiàng)非常重要的技術(shù)手段和方法，已經(jīng)在測繪、工程施工等各種測量領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，并替代了大部分的常規(guī)測量。

GPS采用差分技術(shù)提高定位精度。通過差分技術(shù)，可以有效地消除衛(wèi)星信號(hào)的各種誤差，使相對(duì)定位精度達(dá)到2~3厘米。GPS RTK定位技術(shù)是采用數(shù)傳電臺(tái)，將參考站的衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到流動(dòng)站，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度定位。

2.無棱鏡測距

隨著激光測距技術(shù)的發(fā)展，截至2005年，無棱鏡測距技術(shù)也有了迅速的發(fā)展，測距精度可以達(dá)到1~3毫米。

3.精密測傾儀

精密測傾儀是一種高精度的傾斜傳感器，一般可以測定諸如船身或樁架等對(duì)象的縱橫傾斜，其精度可達(dá)到0.05°。

二、船體位置與姿態(tài)確定

打樁定位的結(jié)果是要測定樁身的位置、方位和傾斜度，由于不能將GPS天線直接安裝在樁身上，因此為實(shí)現(xiàn)對(duì)樁身的定位和定向一般在打樁船上安裝兩臺(tái)或三臺(tái)GPS RTK接收機(jī)（流動(dòng)站）、一臺(tái)測傾儀以確定船體的位置和姿態(tài)，以確定船體的位置與姿態(tài)。當(dāng)同時(shí)安裝三臺(tái)GPS和一臺(tái)船體測傾儀時(shí)，由三臺(tái)GPS RTK數(shù)據(jù)計(jì)算的船體傾斜可以與測傾儀測定的船體傾斜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和檢核。

如圖1中所示，坐標(biāo)系統(tǒng)O-XYZ對(duì)應(yīng)的是三維船體坐標(biāo)系統(tǒng)，假設(shè)船體的縱傾和橫傾分別為α和β，首先繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)β角，得到坐標(biāo)系XY"Z'，該坐標(biāo)系繞Y"軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α得到過三維船固坐標(biāo)系原點(diǎn)且位于水平面的坐標(biāo)系統(tǒng)O-X"Y"Z"，稱該坐標(biāo)系統(tǒng)為瞬時(shí)船體水平坐標(biāo)系統(tǒng)，該坐標(biāo)系統(tǒng)的平面坐標(biāo)與工程坐標(biāo)系統(tǒng)存在平移、旋轉(zhuǎn)的關(guān)系。

三維坐標(biāo)系統(tǒng)之間的旋轉(zhuǎn)矩陣分別為：

旋轉(zhuǎn)角為從各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的正向看，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角為正，順時(shí)針為負(fù)。

由三維船固坐標(biāo)系統(tǒng)O-XYZ轉(zhuǎn)換到瞬時(shí)船體水平坐標(biāo)系統(tǒng)O-XYZ的轉(zhuǎn)換矩陣為：R=R_X（-β）·R_Y（α）。

工程坐標(biāo)系統(tǒng)xoy與瞬時(shí)船體水平坐標(biāo)系統(tǒng)XOY之間的關(guān)系式為：

三、船體坐標(biāo)系與GPS坐標(biāo)系實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換

由于打樁船上設(shè)備位置和樁中位置是根據(jù)船體坐標(biāo)系進(jìn)行計(jì)算的。而RTK GPS的坐標(biāo)一般為WGS84或工程坐標(biāo)系坐標(biāo)，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。

船體坐標(biāo)系統(tǒng)與工程坐標(biāo)系統(tǒng)都是平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，將（X_B，Y_B）轉(zhuǎn)換為（X_P，Y_p）的計(jì)算公式：

公式中的2個(gè)平移參數(shù)（△X_p，△Y_p）和1個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)（α_BP）需要根據(jù)GPS實(shí)時(shí)定位結(jié)果計(jì)算。

通過這一計(jì)算過程，可以建立起GPS與船體之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。從而可以實(shí)時(shí)地將通過測距儀測定的樁身在船體坐標(biāo)系中的位置轉(zhuǎn)換到GPS或進(jìn)一步轉(zhuǎn)換到工程坐標(biāo)系中。

海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法施工工藝

• 工藝流程

采用《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》進(jìn)行打樁定位時(shí)，一般需要經(jīng)過三個(gè)階段。第一階段為建立坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系，第二階段為打樁系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，第三階段為實(shí)時(shí)打樁定位。

• 操作要點(diǎn)

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、建立坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系（圖2）

這一階段的主要工作是，根據(jù)設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立GPS首級(jí)控制網(wǎng)，并根據(jù)已知的控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算GPS坐標(biāo)系統(tǒng)與施工坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

在建立坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系時(shí)，對(duì)特大型橋梁等大型施工項(xiàng)目，一般應(yīng)采用參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，對(duì)較小規(guī)模的施工工程還可以采用平面轉(zhuǎn)換模型。應(yīng)當(dāng)注意的是，不管采用何種模型，已知控點(diǎn)的精度和分布對(duì)最終的定位精度有很大的影響，應(yīng)盡可能使已知點(diǎn)分布均勻，所有已知點(diǎn)覆蓋的面積應(yīng)大于施工區(qū)域總面積的1/2以上。

轉(zhuǎn)換關(guān)系建立后，應(yīng)對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行必要的檢核。具體方法是，對(duì)第一根或開始幾根樁在施打時(shí)同時(shí)采用常規(guī)測量和 GPS打樁定位兩種方法，兩者相互檢查。如果兩種定位方法結(jié)果的差異在誤差允許范圍以內(nèi)，則說明坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換正確，否則應(yīng)查明原因，直到檢核一致后才可以采用單獨(dú)的GPS定位方法進(jìn)行打樁。通過這一檢核，還可以檢查GPS打樁系統(tǒng)的其他參數(shù)的正確性。

二、打樁系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

打樁系統(tǒng)參數(shù)包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、船形參數(shù)、設(shè)備參數(shù)和樁參數(shù)。其中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)由上述中計(jì)算得到，可以是參數(shù)轉(zhuǎn)換或平面轉(zhuǎn)換參數(shù)。船形參數(shù)和設(shè)備參數(shù)在系統(tǒng)安裝時(shí)測定，對(duì)同一條打樁船來說.這兩項(xiàng)參數(shù)一般情況下不會(huì)改變。因此，除非系統(tǒng)設(shè)備的安裝位置有所變化，否則這兩項(xiàng)參數(shù)不需要重新測定和設(shè)置。

三、實(shí)時(shí)打樁定位

實(shí)時(shí)打樁定位包括6個(gè)步驟，選擇當(dāng)前樁號(hào)、定位、坡比、開始打樁、暫停打樁、結(jié)束打樁。

1.選擇當(dāng)前樁號(hào)

對(duì)話框中，定為系統(tǒng)要求選擇當(dāng)前施打樁的樁號(hào)、輸入當(dāng)前樁的實(shí)際坡比和當(dāng)前施打樁的打樁模式。系統(tǒng)在完成選擇當(dāng)前施打樁號(hào)后，在計(jì)算機(jī)的平面定位顯示屏幕（系統(tǒng)輔助屏幕）上將標(biāo)出當(dāng)前樁號(hào)位置，同時(shí)，將自動(dòng)進(jìn)入"移船"工作狀態(tài)。此時(shí)必須至少有兩臺(tái)GPS處于正常工作狀態(tài)，而兩臺(tái)測距儀暫停工作。無論當(dāng)前樁的打樁模式是"精密定位"模式還是"標(biāo)準(zhǔn)定位"模式，都是以標(biāo)準(zhǔn)樁中位置計(jì)算實(shí)時(shí)樁中坐標(biāo)。

2.定位

在當(dāng)前施打樁基本就位進(jìn)行精密定位時(shí)，在系統(tǒng)子菜單中選擇"定位"功能項(xiàng)。此時(shí)，系統(tǒng)將檢查當(dāng)前樁的打樁模式。若打樁模式為"精密定位"模式則系統(tǒng)將打開水平測距儀，并開始精密定位。否則，系統(tǒng)按"標(biāo)準(zhǔn)定位"模式進(jìn)行定位，此時(shí)，水平測距儀處于關(guān)閉狀態(tài)（圖3）。

3.坡比

由于多種原因，在的定位和施打過程中，樁的傾斜坡比可能會(huì)發(fā)生變化。此時(shí)，若不對(duì)這一變化加以改正，則可能會(huì)影響到定位精度。子菜單項(xiàng)中的"坡比"項(xiàng)就是用于修改實(shí)際樁坡比的。樁的實(shí)際坡比在打樁過程中可根據(jù)需要隨時(shí)修改。

如果系統(tǒng)在樁架上安裝了測傾儀，一般不需要人工改變坡比。

4.開始打樁

當(dāng)打樁開始時(shí)，操作者應(yīng)及時(shí)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊此子菜單項(xiàng)中的"開始打樁"控件，以便系統(tǒng)開始記錄并處理有關(guān)的打樁數(shù)據(jù)（圖4）。

在當(dāng)前樁的打樁模式為"精密定位"模式時(shí)，此時(shí)GPS、水平測距儀、測傾儀及錘擊計(jì)數(shù)器都處于工作狀態(tài)，在主計(jì)算機(jī)屏幕和輔助計(jì)算機(jī)屏幕上將分別實(shí)時(shí)顯示各類狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。

在當(dāng)前樁的打樁模式為"標(biāo)準(zhǔn)定位"模式時(shí)，兩臺(tái)水平測距儀不工作，樁中坐標(biāo)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樁中位置計(jì)算。在主計(jì)算機(jī)屏幕和輔助計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示的內(nèi)容與"精密定位"模式相同，但水平測距儀數(shù)據(jù)設(shè)為"0"。

一旦開始打樁，打樁過程的有關(guān)數(shù)據(jù)將被實(shí)時(shí)地記錄下來，并作即時(shí)處理。

當(dāng)打樁的實(shí)時(shí)貫入度接近或小于最小允許貫入度，或樁頂實(shí)時(shí)標(biāo)高接近設(shè)計(jì)標(biāo)高值時(shí)，系統(tǒng)給出提示。但在操作者選擇"結(jié)束打樁"前系統(tǒng)仍處于打樁狀態(tài)，并繼續(xù)紀(jì)錄打樁數(shù)據(jù)。

因"暫停打樁"或意外中斷后，系統(tǒng)重新恢復(fù)"開始打樁"狀態(tài)，打樁數(shù)據(jù)將添加在前次記錄文件中，以確保打樁記錄的完整性。

5.暫停打樁

由于在沉樁施工中出現(xiàn)異常情況，如打樁船出現(xiàn)故障等導(dǎo)致沉樁施工暫停。系統(tǒng)的各傳感器繼續(xù)工作。實(shí)時(shí)貫入度將停止計(jì)算，打樁數(shù)據(jù)也停止紀(jì)錄。其他計(jì)算和顯示內(nèi)容與"開始打樁"期間相同。用鼠標(biāo)再次單擊"開始打樁"可恢復(fù)打樁狀態(tài)。

6.結(jié)束打樁

在當(dāng)前樁施打完成后，需要選擇"結(jié)束打樁"功能項(xiàng)。此時(shí)系統(tǒng)關(guān)閉水平測距儀，但GPS仍然處于工作狀態(tài)，主計(jì)算機(jī)和輔助計(jì)算機(jī)屏幕顯示內(nèi)容鎖定不變。

結(jié)束打樁后，應(yīng)及時(shí)生成打樁記錄表。

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》主要有如表1所示各項(xiàng)設(shè)備和軟件組成。

GPS設(shè)備應(yīng)根據(jù)計(jì)量法要求定期進(jìn)行檢定，測距儀應(yīng)在初次使用時(shí)進(jìn)行檢定，并在每個(gè)工程開始時(shí)，采用鋼卷尺等測量工具進(jìn)行比對(duì)。

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》首先以GPS作為基本定位儀器對(duì)打樁船進(jìn)行定位。在此基礎(chǔ)上。配合輔助測量設(shè)備對(duì)施打

樁的樁位進(jìn)行精確定位，以提高系統(tǒng)的定位精度。它具有如下幾個(gè)主要功能和特點(diǎn)。

1.能實(shí)現(xiàn)離岸（或離GPS參考臺(tái)）20千米左右的工作距離，常年有效工作距離在10千米以上。

2.實(shí)現(xiàn)定位過程中數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。即打樁定位過程中的樁中心平面位置的定位、樁頂標(biāo)高的控制及貫入度的計(jì)算等一系列實(shí)時(shí)定位信息的處理均由工法自行完成。

3.定位過程將原來的由岸上測量人員來指揮駕船人員進(jìn)行移船操作，改為由移船操作人員直接根據(jù)計(jì)算機(jī)屏幕的顯示或提示自行完成移船定位操作。減少定位過程的中間環(huán)節(jié)。提高移船定位操作的直觀性和便利性。

計(jì)算機(jī)屏幕能同時(shí)以圖像及數(shù)字的形式反映出施打樁的設(shè)計(jì)位置及該樁的主要設(shè)計(jì)參數(shù)（包括設(shè)計(jì)的樁中心坐標(biāo)、樁頂標(biāo)高、平面扭角、傾斜度等），以及停錘標(biāo)準(zhǔn)（包括標(biāo)高控制標(biāo)準(zhǔn)和貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)）和當(dāng)前施打樁的實(shí)時(shí)位置及主要實(shí)時(shí)參數(shù)（如樁中心坐標(biāo)偏差、樁頂標(biāo)高偏差、平面扭角偏差、實(shí)時(shí)傾斜度、實(shí)時(shí)貫人度等），便于操作人員進(jìn)行對(duì)照比較，調(diào)整船位，準(zhǔn)確定位。

4.具有較高的定位精度。根據(jù)理論估算，平面定位精度可達(dá)5厘米以內(nèi)，滿足規(guī)范對(duì)相應(yīng)條件下打樁定位允許偏位的要求。

5.打樁結(jié)束后，計(jì)算機(jī)將能提供一份標(biāo)準(zhǔn)格式的打樁記錄表。

6.按該工法操作，可以不受雨、霧、夜晚及視線遮擋等因素的影響，可全天候工作。

采用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀或全站儀進(jìn)行沉樁定位的方法僅適用于1～2千米測距范圍內(nèi)，對(duì)于遠(yuǎn)海打樁工程，傳統(tǒng)的搭設(shè)測量平臺(tái)無論是在定位精度還是在定位的時(shí)效性上都存在著問題。隨著海洋工程的不斷發(fā)展，大量的遠(yuǎn)海打樁工程不斷出現(xiàn)，這就要求開發(fā)研制適用于遠(yuǎn)海工程施工的打樁定位系統(tǒng)，以適應(yīng)工程建設(shè)發(fā)展的需要。

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）在2005年前有了很大的發(fā)展。截至2005年，GPS的實(shí)時(shí)相位差分技術(shù)（RTK）已使遠(yuǎn)至10~20千米的測量定位精度達(dá)到厘米級(jí)，數(shù)據(jù)采集率和獲得測量成果的實(shí)時(shí)性都很高。因此，利用GPS技術(shù)，輔助以其他測量手段和計(jì)算機(jī)技術(shù)，開發(fā)適用于遠(yuǎn)海工程施工，且具有一定自動(dòng)化程度的精密的"海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)"已成為可能。

為滿足現(xiàn)代工程建設(shè)需要，并根據(jù)遠(yuǎn)海工程施工的特點(diǎn)，中交三航局有限公司2002年研制成功了"海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)"。中交第三航務(wù)工程局在東海大橋、杭州灣跨海大橋、洋山國際航運(yùn)中心等建設(shè)工程中應(yīng)用"海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)"的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)，形成了《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》。

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》的操作流程，關(guān)鍵工序的質(zhì)量要求和注意事項(xiàng)，必須遵照?qǐng)?zhí)行的國家、地方（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范名稱有：

1.《水運(yùn)工程測量規(guī)范》JTJ 203—2001；

2.《港口工程樁基規(guī)范》JTJ 254—98；

3.《公路勘測規(guī)范》JTJ 061—99；

4.《公路路線勘測規(guī)程》JTJ 061--99；

5.《工程測量規(guī)范》GB 50026—93；

6.《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》GB 12897—91；

7.《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》JTJ/T 066—98；

8.《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T 18314—2001；

9.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ 001—97；

10.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)程》JTJ 041—2000；

11.《三航局海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)操作手冊(cè)》。

以東海大橋工程為例對(duì)《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》進(jìn)行效益分析。

一、經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)的打樁定位方法一般要求在距打樁現(xiàn)場1千米以內(nèi)的范圍內(nèi)布置有一定數(shù)量的穩(wěn)定測量控制點(diǎn)。對(duì)于像東海大橋這樣主橋長約28千米的工程，若采用傳統(tǒng)的打樁定位方法進(jìn)行樁基工程定位則至少需要在海上建造12座穩(wěn)定的測量平臺(tái)。據(jù)經(jīng)營部門測算，在類似東海大橋海域建造一座測量平臺(tái)的造價(jià)約為64萬元，12座的造價(jià)約為768萬元，船舶調(diào)遣及工程結(jié)束后測量平臺(tái)的拆除費(fèi)用約為116萬元，若按5條打樁船同時(shí)打樁計(jì)，還需投入全站儀等常規(guī)儀器費(fèi)用約為100萬元。故為完成類似東海大橋樁基工程的施工定位工作，若按傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行定位，則需增加投入近1000萬元。而在一條打樁船上安裝一套"海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)"的投入約為80萬元，一套工法的使用期望壽命為10年，安裝有該工法的打樁船在完成東海大橋樁基工程以后，還可以投入到杭州灣跨海大橋等遠(yuǎn)海工程中使用。若將一條打樁船安裝該工法的一次性投入分?jǐn)傇跂|海大橋工程中，則投入5條打樁船的費(fèi)用約為200萬元，比使用傳統(tǒng)方法在一個(gè)東海大橋工程中即可節(jié)省費(fèi)用近800萬元。另外，工法不受雨、霧、夜晚及視線遮擋等因素的影響，可全天候工作，加快了樁基工程施工的進(jìn)度。

注：施工費(fèi)用以2005-2006年施工材料價(jià)格計(jì)算

二、社會(huì)效益

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》使遠(yuǎn)離岸線的打樁定位成為可能，是對(duì)傳統(tǒng)定位方法的重大發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)形式的高速發(fā)展，大量遠(yuǎn)離岸線的海工工程的不斷出現(xiàn)，該工法得到了更加廣泛地應(yīng)用。如杭州灣跨海大橋等也采用了該工法，節(jié)省近千萬元。該工法不僅適用于遠(yuǎn)離岸線的海工工程，還適用于所有水工工程和橋梁工程的沉樁定位，能保證打樁船全天候施工，不受雨、霧、夜晚及視線遮擋等因素的影響，加快了樁基工程施工的進(jìn)度，降低了測量工的勞動(dòng)強(qiáng)度，故于2003年在中交第三航務(wù)工程局的十三條打樁船上推廣了該工法。與此同時(shí)，行業(yè)內(nèi)部各兄弟單位也陸續(xù)采用了該工法進(jìn)行沉樁定位。

與采用傳統(tǒng)定位方法一樣，《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》在施工過程中，采取的安全措施如下：

1.6級(jí)風(fēng)以上不得進(jìn)行沉樁施工，以確保打樁船和樁基及人員的安全。

2.沉樁過程中，樁架下不得站人，以防沉樁過程中樁架上落下物傷人。

3.沉樁前，認(rèn)真研究沉樁區(qū)域地質(zhì)資料，在含有軟弱夾層可能發(fā)生溜樁的區(qū)域，要求開始進(jìn)行空錘輕擊，等樁尖穿過軟弱夾層后，再進(jìn)行正常錘擊，以確保打樁船和樁基及人員的安全。

4.在吊樁移船時(shí)，當(dāng)打樁船接近已有結(jié)構(gòu)物或已沉樁基時(shí)，要求船慢速移動(dòng)，以防碰撞，以確保打樁船和結(jié)構(gòu)物的安全。

5.在架設(shè)GPS接收機(jī)天線時(shí)，要求架設(shè)避雷針，以免雷電擊穿GPS設(shè)備，確保設(shè)備安全。

6.電焊要遠(yuǎn)離GPS接收機(jī)天線，以電焊的強(qiáng)電流擊穿GPS設(shè)備，確保設(shè)備安全。

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：

• 實(shí)例1：東海大橋工程

東海大橋北起于上海南匯區(qū)蘆潮港，跨越杭州灣北部海域南至浙江嵊泗縣小洋山，是洋山深水港連接上海市及長三角的主要通道；東海大橋橋線總長約為31千米，沉樁5697根、大小承臺(tái)626只。全部采用該工法進(jìn)行樁基施工。三航局承建東海大橋工程Ⅵ標(biāo)段，全長15千米、沉樁3355根（均為斜樁）、大小承臺(tái)372只，該工程項(xiàng)目工作量大、工期緊、工程質(zhì)量要求高，施工條件差。樁基偏位：直樁≤25厘米、斜樁≤30厘米，高程控制在0～10厘米。整個(gè)跨海段非通航孔與通航孔邊墩中參與評(píng)定樁基工程總量為3355根，最終樁位合格率達(dá)到95.4%。

• 實(shí)例2：杭州灣跨海大橋

杭州灣跨海大橋北起杭州灣北岸嘉興市鄭家逮，向南跨越杭州灣，止于寧波市慈溪市水路灣，全長36千米。工程起點(diǎn)樁號(hào)為K49＋000，終點(diǎn)樁號(hào)為K85＋000。大橋全程設(shè)南、北兩座航道橋，其中主航道橋（北航道橋）設(shè)計(jì)通航能力為5000噸級(jí)。杭州灣跨海大橋按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，大橋設(shè)計(jì)時(shí)速100千米/小時(shí)。

中交第三航務(wù)工程局承建杭州灣跨海大橋工程的第Ⅵ合同段，第Ⅵ合同段施工區(qū)域位于南航道橋兩側(cè)，包括中引橋水中低墩區(qū)和南引橋水中低墩區(qū)兩部分組成，全長4550米，共67個(gè)墩號(hào)、134個(gè)承臺(tái)，總樁數(shù)為1348根。其中中引橋水中低墩區(qū)里程號(hào)為K59＋837～K63 267，長3430米，墩號(hào)為C84～C133，共50個(gè)墩號(hào)，100個(gè)承臺(tái)；南引橋水中低墩區(qū)里程號(hào)為K65＋385～K66＋505，長1120米，墩號(hào)為E01~E17，共17個(gè)墩號(hào)，34個(gè)承臺(tái)。樁基設(shè)計(jì)值：中引橋鋼管樁樁徑ф1500毫米，樁長79～88米，樁頂標(biāo)高為＋1.70米，單個(gè)承臺(tái)9根樁，100個(gè)承臺(tái)計(jì)900根樁；南引橋鋼管樁樁徑ф1600毫米，樁長85～87米，樁頂標(biāo)高為＋1.60米，單個(gè)承臺(tái)樁數(shù)不等，分別為16根和10根樁組成，計(jì)418根樁。樁最大傾斜度6:1，最大平面扭角50°，全部為斜樁。杭州灣跨海大橋Ⅵ合同工程工期從2003年11月15日開工，2006年5月15日完工。沉樁區(qū)域距北岸9.9～16.6千米，距南岸更遠(yuǎn)，無法采用常規(guī)定位方法進(jìn)行沉樁定位，中交第三航務(wù)工程局采用該工法進(jìn)行沉樁定位，其竣工偏位統(tǒng)計(jì)見表2。

• 實(shí)例3：上海國際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)中港區(qū)水工碼頭工程

洋山深水港區(qū)小洋山中港區(qū)前期工程位于杭州灣口東北部，上海蘆潮港東南的崎嶇列島海區(qū)小洋山島南側(cè)岸線，順接已建洋山港一期碼頭的東部，于小洋山鑊蓋塘島與小巖礁島之間。工程所在地東南距大洋山島約4千米，東北距嵊泗縣城菜園鎮(zhèn)約40千米，西北距上海吳淞口約110千米、距上海蘆潮港約32千米，北距長江口燈船約72千米，距寧波北侖港約90千米，向東經(jīng)黃澤洋直通外海，與國際遠(yuǎn)洋航線相距約104千米。洋山深水港區(qū)小洋山中港區(qū)水工碼頭總長2600米，其中小洋山中港區(qū)前期工程水工碼頭1350米，建設(shè)規(guī)模為四個(gè)第五（六）代集裝箱船專用泊位。碼頭總寬66米，由碼頭和接岸結(jié)構(gòu)兩大部分組成，其中碼頭寬42.5米，接岸結(jié)構(gòu)寬23.5米。碼頭前沿線至前沿軌道距離為4米，集裝箱裝卸橋軌距為35米，后沿軌道至碼頭后沿距離為3.5米。

中交第三航務(wù)工程局承建中港區(qū)碼頭工程Ⅰ標(biāo)碼頭、Ⅰ標(biāo)承臺(tái)、Ⅰ標(biāo)承臺(tái)、Ⅳ標(biāo)承臺(tái)工程，總計(jì)水上沉樁2011根。中交第三航務(wù)工程局采用該工法進(jìn)行沉樁定位，其竣工偏位統(tǒng)計(jì)見表3。

通過"海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位系統(tǒng)"在東海大橋工程、杭州灣跨海大橋、洋山深水港工程等數(shù)十個(gè)大、中型工程沉樁中應(yīng)用證明：其定位精度均能滿足《水運(yùn)工程測量規(guī)范》JTJ 203—2001的允許偏位值的要求。

《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》采用的設(shè)備如攝像機(jī)、免棱鏡測距儀、GPS接收機(jī)、無線電電臺(tái)、傾斜儀等的電源電壓均為12伏，屬于安全電壓，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生不良影響。另外，GPS無線電電臺(tái)發(fā)出的功率僅4瓦，對(duì)環(huán)境也不會(huì)產(chǎn)生污染。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2008]22號(hào)，《海工工程GPS遠(yuǎn)距離打樁定位工法》被評(píng)定為2005-2006年度國家一級(jí)工法。 2100433B

專用于水中打樁作業(yè)的工程船。按打樁架性能和打樁方式分類見圖2。使用的多是以柴油機(jī)液壓式為動(dòng)力的變幅式打樁船。其工作機(jī)構(gòu)有設(shè)在艏的樁架及其變幅機(jī)構(gòu)。樁架上有打樁錘及其起落架、替打和抱樁器 (背板)以及供其上、下移動(dòng)的龍口，樁架頂部設(shè)有多組滑輪、吊鉤和兩側(cè)的升降平臺(tái)、船體調(diào)平裝置、錨和錨纜等。打樁錘有蒸汽錘、柴油錘、液壓錘、振動(dòng)錘等。柴油錘又分筒式和導(dǎo)桿式兩種。筒式柴油錘具有打樁效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此使用廣泛。樁架變幅機(jī)構(gòu)有絲槓和油缸兩種型式，樁架高度小于30米的多采用絲槓型式。船體調(diào)平裝置多采用平衡水艙式。為長途拖航安全，有的打樁船還設(shè)有樁架放倒裝置。打樁船一般為非自航、靠錨纜的收、放來移位。

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范 GB/T 18314-2001

Specifications for global positioning system (GPS) surveys