摘要：针对大连湾海底隧道项目因施工区域环境复杂，GPS信号偶见中断的问题，现将北斗定位系统投入沉管浮运安装测控系统中进行定位使用。通过多期模拟使用及精度比对，E1管节浮运安装过程中将北斗定位系统作为主要定位系统。根据沉管浮运安装过程中稳定性表现及沉管安装结果，北斗定位系统满足大连湾海底隧道项目沉管浮运安装测控要求。 关键词：海底隧道；北斗定位系统；沉管安装；浮运安装定位
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概况
大连湾海底隧道建设工程北起梭鱼湾20号路，南至人民路，道路等级为城市快速路，双向六车道规模，主线设计速度为60km/h。主线包括南北两岸接线段及沉管隧道段，全长5098.227m，其中沉管隧道长3035m（由1节135m直线管节，12节180m直线段管节和5节148m曲线段管节组成）。北侧暗埋段长380m，敞开段长50m，南岸暗埋段长1192m，敞开段长200m，最终接头位于E18和南岸暗埋段之间，采用“顶进节段”法实现整个隧道的贯通。
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定位准备
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架设
在首级控制点DLB2处架设单北斗，主要设备包括：北斗接收机、电台及扼流线圈。架设完成后将GPS和北斗流动站架设在已知点，分别连接GPS与单北斗进行快速静态测量，将坐标进行比对，比对结果见表2.1-1。 表2.1-1 连接两测量坐标对比
连接 | 供水控制器 实测坐标 | 与B2点差值(mm） |
X | Y | Z | X | Y | Z |
北斗 | 4314547.845 | 41439.291 | 5.786 | 0 | 0 | -7 |
GNSS | 4314547.844 | 41439.291 | 电视机转盘5.789 | 1 | 0 | -4 |
差值（mm） | 1 | 0 | -3 | / |
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对比结果显示，北斗运行稳定，定位精度与GNSS相近，皆满足施工要求。
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2.2.1沉管一次标定
为建立管节坐标系，测得特征点相对位置关系以及对二次标定及浮运安装测控系统提供测量基准，进行管节一次标定，主要标定内容有管节线性测量、顶面特征点标定、端面特征点标定、管内特征点标定。
标定测量完成后建立管节坐标系，将首端端面特征点投影到端面顶部，投影点相加取中，即为管节坐标系原点，并以指向GINA 端的方向为x 轴正方向，使用左手法则建立y坐标轴， 过原点o做垂直于xoy平面的线为z轴，并以向上方向为z轴正方向。取管节顶面设计高程为管节坐标系的高程基准，管节坐标系示意图见图2.2-1。
图2.2-1 管节坐标系示意图
管节坐标系建立完成后需将测量特征点坐标转换为管节坐标系坐标，为沉管二次标定提供测量基准。
称重装置
2.2.2沉管二次标定
为确定测量塔顶GNSS天线及棱镜中心点与管节各特征点之间的关系，对沉管浮运安装测控系统提供安装参数以及调整导向系统至设计位置，进行沉管二次标定。使用全站仪标定出测量塔GPS及北斗天线盘在管节坐标系中坐标，结合沉管一次标定中计算出的端面特征点坐标，得到定位设备与沉管8个角点的相对位置关系，从而能够根据定位系统测量坐标推出沉管8个角点的施工坐标。
沉管浮运安装测控系统通过对测量塔顶GNSS天线/棱镜位置的实时定位数据和安装在沉管上的倾斜仪实时姿态数据，结合GNSS天线/棱镜及倾斜仪的标定数据，通过软件实时计算管节各外形特征点的施工坐标及管节姿态，指导管节的沉放对接施工。
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沉管安装测控系统陆地模拟试验
沉管一次标定后得到沉管布设特征点的相对位置关系，在特征点架设北斗定位设备，通过沉管安装测控系统模拟出设计位置，可以得出沉管安装测控系统及北斗定位导航的精度。汇总软件解算成果与全站仪测量成果比对差值，坐标偏差成果见表2.3-1。
表2.3-1 软件解算与标定差值
序号 | 管节标定坐标(m) | 软件解算坐标(m) | 差值(mm) |
X | Y | Z | X | Y | Z | △x | △y | △z |
T1 蒸馏水发生器 | 4314560.370 | 41261.578 | -4.954 | 4314560.375 | 41261.576 | -4.965 | 竹炭颗粒-5 | 2 | 11 |
T2 | 4314562.787 | 41294.866 | -4.956 | 4314562.792 | 41294.864 | -4.967 | -5 | 2 | 11 |
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激光电筒经对比计算，沉管安装测控系统与北斗定位导航系统满足施工精度要求。
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