水电站工程施工测量控制网的布设规划

水电站工程施工测量控制网的布设规划

章建银

（中国葛洲坝集团勘测设计有限公司  湖北，武汉 430070）

摘要：水利发电工程复杂，工程结构单元众多，洞室纵横交错，为了保证每一项结构单元工程位置施工的准确及精度，合理布局施工测量控制网尤为重要，满足精度要求的统一的施工测量控制网是整体工程的质量生命。下文对水电站工程施工测量控制网的布设规划工作进行阐述。

关键词：水电站工程  施工测量控制网  布设规划工作

水利发电工程复杂，工程结构单元众多，洞室纵横交错，为了保证每一项结构单元工程位置施工的准确及精度，合理布局施工测量控制网尤为重要，满足精度要求的统一的施工测量控制网是整体工程的质量生命。控制测量工作主要包括工区首级控制网复核、施工区测量控制网加密及复核、细部施工部位测量控制点的施测以及控制网的日常使用、校核及维护等工作，下文分别进行论述。

1、工区首级控制网复核工作。施工区域内首级控制网一般情况下由工程发包人前期提供，该控制网为工程控制性测量网点，点位分布较稀，因受地形限制，一般情况下不具备直接使用条件。在工程开工前，应对该控制网点成果进行签收并组织技术人员及设备进行复核。复核工作包括复核技术方案的编写、外业的实施、内业成果整理及结论以及技术总结报告，在复核技术方案里，应该对需要投入的人力仪器资源、观测方式、观测条件、观测精度、各项技术标准及规范以及成果结论和处理意见进行规划和约束。当首级控制网在从工程发包人处交接桩以后应在测量监理工程师的旁站下进行复测，复测成果满足规范要求并报送监理单位审核通过后开始投入使用，在使用过程中，除了每年进行年度复测并报审测量监理工程师外，按照测量监理工程师的要求还应进行不定期的复测，包括地震、施工区大型爆破以及土石方开挖完之后混凝土浇筑之前的复测。复测工作均采取同等级施测。

2、施工区测量控制网的加密测量及复核工作。施工区首级控制网点一般因为点位密度不够，难于满足实际施工要求，所以要进行控制网点加密工作。控制网点加密要结合施工部位、首级控制网点位置以及观测条件等多方面因素进行布设规划。以复核过的首级控制基准点为施工加密控制网的起算点，按照“整体布置、分期实施、逐级加密”的原则和工程设计布置，在满足工程施工技术要求的前提下，布设施工测量加密控制网。其中导线控制测量因其灵活高效、观测精度高等特点，尤其是在洞室工程施工中，常被作为加密控制测量的常用布设形式，导线控制网又分为闭合导线和符合导线两种形式，高程一般采用三角高程导线测量。根据工程结构单元工程的设计位置分布特点，一般应布设多条导线，导线一般采用国家四等观测要求进行施测，原则上覆盖主体工程的所有施工单元，施工加密控制网均已报送测量监理工程师并在审核通过后投入使用。加密控制网一般位于施工区域内，因受施工过程中各项因素的干扰，所以网点稳定性差，易于遭到破坏。所以对加密控制网要进行定期和不定期的复核，复核工作要报批测量监理工程师，并在测量监理工程师的旁站下进行，复核结果报审测量监理工程师批准后使用。

3、细部施工部位测量控制点的施测。仅仅首级控制网和加密控制网并不能满足日常施工测量工作的要求，因为这两级控制网点不可能覆盖全部施工作业部位，在不能直接通过这两级控制网点设站施测的部位，如果每次都从这两级控制网点进行支点甚至二次支点，那么会严重影响工作效率，甚至会因此耽误施工进度，尤其在隧洞混凝土二衬施工过程中，前期开挖工作中施测的四等导线点部分破坏，混凝土施工时洞内脚手架密布，不具备导线施测条件，随着混凝土仓位的推进，施工测量控制点数量及精度的保证非常困难，所以在细部施工部位布设加密控制点就显得尤为重要了。对于已破坏的导线点利用已有条件进行恢复，对于无法恢复的点位，利用就近导线点进行加密施测，在已浇筑完成的部位的底板和侧墙上面利用就近导线点和上一仓位的加密点进行加密。随着仓位的推进，对加密点定期进行“回头检查”以及与邻近部位的控制点进行系统间的互相检查。当前仓位作业设站时，无论是设站点、后视点还是检查点，必须有一个点是上一仓位加密点，检查结果不超限，方可开始作业。对于金属结构以及机电设备安装施工过程中，布设金属结构专用控制网，确保安装相对精度。所有控制点位安排专人对控制网点进行维护。施工部位环境复杂，施工干扰大，灰尘、烟气、水雾气、泥浆大，甚至有些部位空间狭小，所以在这些施工部位施测等级控制网不现实，而且也无法满足控制网施测相关规范技术要求。那么在这种条件下，合理布设施工部位细部测量控制点，既能满足施工部位测量工作需要，又能满足施工测量规范精度要求，同时还不会因为测量工作效率低而影响施工进度。由首级控制网或者加密控制网在建筑物细部施工部位沿整体轴线两侧布设双自由支导线或者在建筑物细部施工部位周围布设线性交叉自由支导线，是一种最理想的针对细部施工部位的施工测量控制网点布设方式。导线之间互相校核。导线包括平面控制点和三角高程控制点。在施测导线点时，观测步骤按照四等控制网技术要求进行。对于每个细部施工部位，导线点至少布设4个有效控制网点，因为无论是强制对中控制网点设站还是边角交会自由设站，数学理论上必须具备2个点，同时还必须保证有1个多余观测点，即校核条件点。另外1个点为预留点，防止因施工干扰损坏。在控制网点布设位置方面，既要考虑施工测量作业的方便使用，又要考虑导线点布设方面的稳定性，导线点既可以布设在稳定地面，还可以布设在稳定的建筑物墙体或者洞室开挖侧墙稳定的岩面上，比较灵活。导线点位置布设如果合理，在日常的施工测量作业过程中，可以达到事半功倍的效果，如果采取自由设站方式，那么在仪器设站位置的选择时，施工部位的影响因素占大部分，而无需花太多精力去考虑控制网点的影响因素（包括控制网点的通视条件和角度的精度影响）。控制网点的制作可以采取刻画或者钻孔埋桩的方式，并用红色油漆喷涂醒目标记，防止灰尘泥浆覆盖，便于寻找。对于控制网点的坐标系统的选择，视施工测量作业及外业计算方便而定，可以选择首级控制网坐标系统，也可以选择相关建筑物轴线相对坐标系统。下面对细部施工部位自由导线点及放样点位的精度进行分析。在以下精度分析中，把加密控制网作为所有施工部位临近基准控制网，那么细部施工部位加密控制点则相当于加密控制网的设站支出测站点。根据施工规范的要求，支点须测角4测回，测距6次读数，则4测回的测角中误差为：

则支点的点位误差的计算公式为：

高程误差公式为：

取测距中误差Ms=±3mm，垂直角一般不小于20°，支点至控制点的距离不大于200m，设Z=20°、S=200m，目标棱镜的对中误差为Mt=±1mm，则Mp=±4.2mm;Mh=±2.92mm。

在日常测量作业过程中，坐标法直接设站和边角交会自由设站是最常用的两种方法。其中影响坐标法直接设站精度的因素主要有：仪器对中误差、后视方向误差。该误差对后续放样影响很小，暂不考虑。边角交会自由设站的精度估算公式是：

式中： 

MP  —— 测站点的点位中误差，单位mm；

  —— 以测边为起始方向顺时针观测另一已知点方向的右角， 单位 °′″；

  —— 已知点间边长（）与所测边长（）的比值；

—— 测距中误差，单位mm；

—— 水平角观测中误差，单位″；

、  —— 已知边、测距边，单位m；

  —— 206265″；

式中：取45°，取1.2，取3mm，取5″，取100m。

则：Mp＝±4.7mm。

则此时通过细部施工部位加密点（支点）自由设站的点位中误差为：

在实际作业过程中，不难发现放样点的主要误差来源包括：测站的误差或仪器对中误差m偏；测角误差mα；测距误差mS；在放样点上置镜误差m置；将放样点标定在地面上的标定误差τ。则放样点相对于邻近基准控制点的精度估算公式为：

式中：s：放样时测站到放样点的距离；

      a：全站仪测距固定误差，2mm；

      b：全站仪测距比例误差，2ppm。

另外：m偏在此取测站点的点位中误差即±6.30mm，mα取3″，S取100m，m置取2mm，τ取2mm。则：m放＝±7.39mm。

从以上精度估算值可以看出，放样点的点位中误差为±7.39mm，小于对应规范要求中对开挖工程、填筑及混凝土工程点位限差的要求，满足规范精度要求。

4、控制网点的日常使用、校核及维护。对于控制网点，要做好点之记或者醒目的标记，便于日常测量工作中易于识别和寻找。对于砼标墩网点，在标盘连接口竖直居中安放标杆，便于照准。在具备条件的情况下，在控制网点周围做好防护设施，对于周围的杂草或植被，及时清除，保持视线良好。在控制网点的日常使用过程中，要注意随时校核，包括坐标和方位角的校核，如果发现异常，要做到及时汇报，及时查找原因，并及时修复甚至复测。

   结束语：水电站测绘项目管理工作中控制网的合理布局以及满足规范要求的精度关乎整体工程的质量生命，控制网的规划要从工程整体布局的高度出发，分清主次，全域覆盖，只有严格按照“整体布置、分期实施、逐级加密”的方案实施，方可保证工程施工测量工作满足相关规范和设计要求。

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