1、1重庆巫溪中梁星溪沟防渗工程施工控制网设计技术摘要：本文详细介绍了中梁星溪沟防渗工程施工控制网优化设计、实测和数据处理的全过程。经按预定方案实施，其精度达到了预期的效果，为下一步工程施工建设提供了可靠的依据。 关键词：中梁水电站、控制网设计、精度分析 中图分类号：TM622文献标识码：A 文章编号： 施工控制网的建立，对于水电工程的设计施工到建成后的监测都是十分重要的，是施工测量的骨架，骨架建立得质量如何，直接影响着施工放样的质量，因此应当引起各方面给以足够的重视。否则会引发难以收拾的不良后果，造成巨大损失。下面就介绍了中梁星溪沟防渗工程施工控制网建立全过程。 一、工程概况 中梁水电站库区的星
2、溪沟防渗工程位于中梁一级大坝上游约 16 公里处，灌浆平洞在星溪沟下游约 200 米西溪河右岸处，与星溪沟平行布置，洞口高程?626.00。 星溪灌浆洞是分别由高程 626.00m(勘探平洞)和高程 540.00m（灌浆平洞）两个洞子组成。高程 626.00m 的灌浆平洞为勘探平洞扩挖而成，2洞子全长约 570.0m；高程 540.00m 灌浆平洞的轴线相对勘探平洞轴线向下游移动 8.5 米，洞口设于龙潭河右岸公路边，进口高程为 580.00m，灌浆平洞断面设计尺寸 4.0m5.0m(宽高)。 为保证平洞开挖的准确，需要建立施工测量控制网。 经实地踏勘，没有找到任何与国家坐标高程系统相联系的测
3、量点。根据工程施工建设的需要，将联测一级大坝坝区原有控制点组成控制网。二、工程对控制测量的要求 为保证施工阶段的施工测量的准确性，确定如下的控制测量的基准和精度要求。 星溪沟防渗工程两个灌浆平洞洞口高程分别为 580m 和 620m；中梁水电站枢纽施工控制网一级坝址部分的投影高程面为 580m。为了与坝址施工控制网坐标系统统一,平面坐标系统为 1954 年北京坐标系和一级电站独立坐标系(中央子午线为 109d30”（投影高程面 580m） ，高程系统为1956 年黄海高程系。 根据 DL/T5173-2003水电水利工程施工测量规范及星溪沟防渗工程的特点，确定控制测量网的最弱点点位中误差平面不
4、大于 10mm, 最弱点高程精度不大于 20mm。 三、布设原则 控制网精度上满足工程建设各阶段施工对平面和高程控制的要求；密度上满足施工运用常规仪器方便进行工程放样；技术先进、经济合理，确保控制测量成果正确、可靠；根据工程的进展分级、分批布设。 3四、控制测量 1、平面控制网布设 星溪沟平面控制网布设 4 点（观测墩标） ，点的编号为 XX01XX04，并联侧 2 点坝址区原有的控制点，构成 6 个点的三等 GPS 控制网。网形见图 1-1 图 1-1 平面控制网略图 为保证施工控制网精度在数据处理时，先通过 6 个点的 GPS 网计算出 XX01XX04 的坐标；然后利用 XX01XX04
5、 中 GPS 观测条件较好的 2点作为起算点，联合地面观测的边长数据进行 4 个点的平差计算，以获得这四个点较高精度的平差成果。 以先验测角中误差 2.0“、通视边测边中误差（2+2ppm?D）mm、不通视边测边中误差（3+0.5ppm?D）mm，以左岸 XX01 为固定点，以 XX01 至左岸的 XX02 为固定方向，采用控制网数据处理软件包对该设计方案进行了估算。 a) 可靠性因子及边长相对精度：经估算，全网拟订的方向、边长观测元素可靠性因子及边长相对精度列于表 1-2 和表 1-3。 由以上两表可以看出，边长观测元素可靠性因子最小的为 0.38，其平均可靠性因子 0.46；方向观测元素平
6、均可靠性因子 0.53。可靠性因子4计算的结果表明，本网观测元素的整体可靠性好，具有良好的可发现观测粗差的能力。 最弱边 XX03-XX04 边长相对中误差为 1/224000，平均边长相对中误差为 1/280706，高于水电水利工程施工测量规范最弱边长相对中误差不大于 1/150000 和平均边长相对中误差小于 1/250000 的要求。 b) 点位误差元素：网点各点位误差元素列于表 1-4。 表 1-4 表明，网中最弱点为 XX03，其点位中误差为2.0mm10mm，完全满足规范要求。 1.1 选点 平面控制网布网时参照中梁水电站施工总布置图及有关要求进行布设；然后，结合现场情况进行点位的
7、选定。选点的基本原则：（1）网点应选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。视线离障碍物的距离不宜小于 1.5m。 （2）网点选定时，既要考虑图形结构且便于加密，又要考虑施工放样的方便。 （3）GPS 网点应视野开阔，有利于卫星信号的接收。 1.2 埋标 每个平面施工控制网点均埋设钢筋混凝土观测标墩。标墩由标座、标身和安装于标顶的仪器强制归心底盘组成。标墩参照水电水利工程施工测量规范的要求进行。 1.3 观测方案及技术要求 5三等平面控制网将利用 GPS 定位技术采用静态方式进行测量。采用4 台徕卡 GX 1230 双频接收机进行观测，仪器静态测量方式的标称精度为(3+0.510-6
8、)mm。 观测时应注意 GPS 网构成多边形或附合路线。最简独立闭合环或附合路线的边数8；GPS 网相邻点间基线长度精度 计算时的固定误差 a取 5mm，比例误差系数 b 取 2mm/km；网的平均边长为 300m1500m，平均边长相对中误差小于 1/150000。 GPS 观测应遵守下列规定： (1)GPS 静态测量作业的基本技术要求见表 1.5。 (2)施测前应依照测区的平均经、纬度和作业日期编制 GPS 卫星可见性预报，根据该表进行同步观测环图形设计及观测时段设计，编制出作业计划进度表。 (3)GPS 网测量不观测气象元素，只记录天气情况。 (4)GPS 天线定向标志应指向正北。天线安
9、装需严格对中，每时段观测前后各量取天线高一次，两次较差不大于 3mm。 GPS 观测数据应符合下列规定。 (1)任意三边同步环的坐标分量相对闭合差及全长相对闭合差，三等GPS 网的限差分别为 3.010-6 和 5.010-6。 (2)异步环的坐标分量闭合差及全长闭合差应符合： (3)复测基线的长度较差应符合： 61.4 数据处理 GPS 网数据处理时，首先利用 LEICA Geo Office 软件自动解算基线；然后采用“GPS 数据处理系统”软件进行网的平差处理。 GPS 网数据处理应符合： 1、基线计算时，起算点坐标的误差应保证在 20m 以内。2、无约束平差计算时，基线向量的改正数（V
10、X、VY 、VZ）绝对值均不应大于 3。3、在无约束平差确定有效观测量的基础上，约束平差计算时，基线向量的改正数与无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（d VX 、d VY、d VZ）均不应超过 2。 GPS 网可以是混合网，用其他方法测量的边长数据应不低于相应等级的精度要求，其原则是应使平差计算精度更高。平差时，未加入外部边长数据的 GPS 网，其平差结果应与外部边长进行比较，对 GPS 平差结果进行检校。 2、 高程控制网 本施工控制网的高程系统为 1956 年黄海高程系。控制网设计由一个三等水准网和一个光电测距代三等水准高程网组成。 2.1 三等水准测量 2.1.1 选点、埋石 三等
11、水准点共 3 个，部分标石可利用平面控制点标墩基座上的水准标志，根据星溪沟的地质条件，计划 2 个水准点采用预制混凝土水准标石，一个水准点利用平面控制点 XX03 标墩基座上的水准标志。 7a) 选点 选点时根据枢纽工程施工总体布置和施工放样的需要进行布置。选点的基本原则是首先必须保证点位稳定且能长期保存；其次是必须满足施工放样的需要。 预制混凝土水准标石编号为“XIII-1”和“XIII-2” ，平面控制点XX03 标墩基座上的水准标志的水准点直接编号为“XX03 下” 。 b) 埋石 所有水准点均埋设砼水准标石。 2.1.2 水准点高程联测与检校 测区原有从两河口至中梁乡大桥的三等水准。在
12、进行中梁水电站施工控制网首次观测时利用其中的 III-07 作为起算点施测了覆盖整个电站的相对的二等水准，本次水准测量计划利用 III-07 作为起算点施测，并同时在 III-07 和 III-08 之间进行单测段的水准测量，以检校点位的稳定性。 2.1.3 观测方案及技术要求 三等水准采用 DS05 级水准仪和 3m 普通木制水准尺进行观测，记录采用电子手薄进行。有关技术要求参照水电水利工程施工测量规范三等水准测量技术要求及三等水准测量测站技术要求。 2.1.4 数据处理 三等水准采用电子手薄记录。由往返测高差之差计算的每公里水准测量偶然中误差 M 小于3.0mm/km。 2.2 三等光电测
13、距三角高程测量 82.2.1 观测方案及技术要求 平面控制网点除 XX03 直接利用水准测量的方法施测高程外，其它点按三等光电测距三角高程测量的方法施测高程。具体要求参照测距作业技术要求及光电测距三角高程测量技术要求。 三角高程网采用三角高程网高程联测在三等水准网上进行。测量方法可采用光电测距三角高程法和几何水准法。 2.2.2 数据处理 三等光电测距边长改化及高差计算采用 Excel 表格编制的计算表，选择合适的大气折光系数进行计算；三角高程网平差计算采用控制网数据处理软件。高程起算点确保稳定。 五、结语 满足了工程建设各阶段施工对平面和高程控制的要求，确保了平洞开挖的质量。 参考文献： DL/T5173-2003水电水利工程施工测量规范.
