水利枢纽控制网测量.docx

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水利枢纽控制网测量

百色水利枢纽施工控制网测量综述

丁万庆刘豪杰王海滨刘朋俊黄河水利委员会勘测规划设计研究院，河南郑州4500031工程概况

百色水利枢纽位于郁江支流右江上游河段。

坝址距百色市22km，是一座以防洪为主，兼有发电、航运、灌溉、供水等综合利用的大型水利工程。

工程由碾压混凝土重力坝，两座副坝和那禄线通航建筑物组成。

电站装机540

MW,4台机组，单机135MW。

水库总库容56亿m3。

主坝坝顶高程234m,最大坝高130m,坝顶长700m,宽12m;银屯副坝为混合料心墙堆石坝，位于主坝东侧约5km的银屯沟和那禄左沟的分水岭处。

坝顶高程为235m，最大坝高为50m，坝顶长375m，宽7m。

香屯副坝为均质土坝，坝顶高程为235m，最大坝高30m，坝顶长96m，宽7m。

2技术设计

2.1设计原则

（1）紧密结合百色水利枢纽工程特点和实际情况，顾及建筑物位置、地形条件、地质条件，根据工程施工总平面布置图和有关测绘资料，结合甲方的有

关要求，布设主坝区和副坝区施工控制网。

（2）

即把施工控制网

施工控制网的精度应以能满足施工放样的精度为原则。

根据有关施工放样建筑物平面、高程位置的精度，推求施工控制网的精度点作为施工放样的起算点，以不考虑起算点误差为原则

（3）采用优化设计的理论和方法，顾及控制网的精度、可靠性，兼顾费用原则，通过方案对比，选用科学、先进、经济合理的设计方案。

（4）设计方案力求简明，易于实施，具有明显的可操作性。

2.2基本精度指标和使用数据

2.2.1基本精度指标

根据百色水利枢纽工程的特点，选设稳定的控制点作为网的平面起算点。

起算点至某一方位作为已知方位，通过优化设计，使平面控制网最弱点的点位中误差小于±3.0mm，平面网点观测边长间的高差精度必须满足边长改化的精度要求，经估算平面网点的高程精度应不低于三等水准。

从“工程意义”上认为相对稳定区域选设1组高程基准点，作为施工控制网的高程起算点。

高程控制网的精度为每km高差中数的偶然中误差应小于±1.0mm。

高程控制网最弱点的高程中误差应小于±3.0mm。

平面控制网应进行可靠性分析。

观测量的最小可靠性因子应大于0.2,网的平均可靠性因子应大于0.4。

2.2.2使用数据

满足以上设计精度指标，需使用以下数据：

测角中误差土1〃.0；

单位权方向中误差先验值土0.7;

测距先验中误差1mm+1ppm*D；

二等水准先验单位权中误差±1.0mm/km；

三等水准先验单位权中误差±3.0mm/km。

2.3方案的优化

在满足以上基本精度指标和使用数据的基础上，依据主坝区总平面布置图及有关测绘和地质资料，结合甲方的有关要求，在主坝区选设P101-P110共10点组成的主坝区平面控制网，然后对此网进行了优化。

2.3.1边角全测网

根据已有的10个控制网点，当采用在每一测站对能通视的所有点都进行观测时，共需观测方向72个，边长34条。

此网的最弱点点位中误差为±2.7mm，最小可靠性因子为0.37，网的平均可靠性因子为0.72。

2.3.2观测部分边角网

对上述边角全测网进行优化，当观测方向优化为60个，观测边长为31条时，网的最弱点点位中误差为±2.7mm，最小可靠性因子为0.39，网的平均可靠性因子为0.70；当观测方向优化为53个，观测边长为28条时，网的最弱点点位中误差为±3.0mm，最小可靠性因子为0.37，网的平均可靠性因子为0.68；当观测方向减少至46个，观测边长减少至27条时（见图1），网的最弱点点位中误差为±2.91mm，最小可靠性因子为0.35，网的平均可靠性因子为0.63。

此网为优选网型。

2.4观测方案设计

2.4.1设计要点

（1）施工平面控制网的坐标系统应与规划设计阶段的坐标系统相一致，主坝与副坝控制点坐标应位于一个投影带内。

（2）平面控制网的边长应投影至指定的高程面上，控制点的坐标应计算至指定的高程面上，并施加工程保密系数。

（3）平面控制点应埋设具有强制对中设备的混凝土观测墩，且外加钢管保护。

高程控制点应设置保护盖、保护井等保护设施。

埋设的标墩、标石必须做到牢固、稳定、易于长期保存。

（4）施工控制网应定期进行复测，为施工放样提供不同时期准确的测绘成果。

（5）根据本工程的特点，经多种方案对比及优化，确定平面控制网观测精度为二等，平面控制点的高程精度为三等；高程控制网的观测精度为二等，高程控制网的联测精度为三等。

联测的高程起始点应进行校标，以判断高程起始点的稳定性。

（6）经过优化设计，平面控制网的估算精度和可靠性指标见表1。

高程控

制网的最弱点的高程中误差经估算均小于土3.0mm。

表1控制网的设计精度、估算精度、观测精度比较表

项

目

主坝区控制网

香屯副坝控制网

银屯副坝控制网

设计

精度

估算

精度

实测

精度

设计

精度

估算精

度

实测

精度

设计

精度

估算

精度

实测精

度

测角中

±1.0

±1.0

±0.62

±1.0

±1.0

±0.81

±1.0

±1.0

±0.33

误差/〃

最弱边

1/250

1/300

1/580

1/250

1/4300

1/370

1/250

1/350

1/1030

相对中

000

000

000

000

00

000

000

000

000

误差

点位中

±3.0

±2.9

±1.7

±3.0

±1.9

±「2

±3.0

±2.0

±0.4

误差

/mm

观测量

最小可靠性因子

>0.20

0.35

0.35

>0.20

0.37

0.37

>0.20

0.32

0.32

网的整

体可靠

性因子

>0.40

0.63

0.63

>0.40

0.50

0.50

>0.40

0.50

0.50

242观测方案设计

（1）平面控制网

经方案优化设计,确定主坝区平面控制网选用P101〜P110共10点组成的

边角混合网。

在香屯和银屯副坝各设一个大地四边形，点名分别为P201〜

P204、P301-P304,构成副坝区平面控制网,见图1。

图1百色水利枢纽平面施工控制网图

（2）高程控制网

主坝区高程控制网布设于坝轴线附近右江两岸道路旁，共设13座标石。

其

中高程起算点设在右江右岸从工程意义”上认为相对稳定的乐屯沟口，布设3个基岩标为一组的组标。

坝轴线两端各埋设一座基本岩石标。

以上标石组成两个水准闭合环，在坝轴线的上、下游各设一处跨河水准，中间一处利用平圩大桥做跨河水准。

在两个副坝区各埋设3座水准标石分别组成两个闭合环，点名分别为G201〜G203、G301〜G303，构成副坝区高程控制网。

在主坝与银屯副坝、银屯副坝与香屯副坝之间各埋设4座水准标石，点名分别为GX01〜GX04、GY1〜GY4，以水准支线连接。

以上所有水准点构成百色水利枢纽高程

控制网，见图2

图2百色水利枢纽高程施工控制网图

3控制网点的造埋

造埋工作是施工控制网测量的基础工作，点位和标石质量的好坏不仅影响其本身的稳定与安全，还影响到整个控制网的观测精度和可靠性，同时还关系到控制点是否能够长期保存和使用。

因此，标石的埋设应确保其稳固、可靠、美观、便于长期保存和使用。

平面控制网点埋设带有强制归心装置的钢管混凝土观测墩，且外加钢管保护帽。

强制对中装置采取特殊措施施工，其平整度及安装精度直接影响观测成果精度。

高程控制点埋设不锈钢标志，外加钢板保护盖和混凝土保护井。

为便于长期保存和使用，保护帽、保护盖和保护井设不锈钢专用保护锁锁定。

标墩钢管外壁涂防蚀剂，然后用防护漆油漆成白色。

钢管壁及保护井上印制测量标志、严禁破坏”、点名、建造单位和建造日期等字样

多数控制点埋设在基岩上。

由于枢纽区覆盖层厚，个别平面控制点无法埋设在基岩上时，除加大其底盘面积外，在底盘四周及中央各设一个钢管阻滑桩。

阻滑桩的深度不小于2.0m。

个别高程控制点无法埋设在基岩上时，加大了标石的底盘面积和柱石体积。

4控制网的观测

4.1观测方案

平面坐标系统采用联测于1954年北京坐标系的独立坐标系，3°分带，带号为35，主副坝坐标统一于一个投影带内。

高程系统采用1956年黄海高程系。

控制网的水平角、边长及高差观测、控制网验算、精度评定及平差等，统一使用国内领先水平的《高精度控制测量自动化系统》进行，使用HP200掌上型计算机记录数据。

4.1.1平面控制网

主坝区平面控制网以P106为起算点，P106至P104的方向为起算方位,按二等精度使用0.〃级的电子经纬仪观测水平角12测回，使用1mm+1ppm*D精度的测距仪往返观测边长4测回，观测网型见图1。

边长观测经仪器加、乘常数改正、气象改正、倾斜改正，最后边长归化至指定的高程面。

空间归算选用高程法进行。

香屯副坝平面控制网以P201为起算点，P201〜P203的方向为起算方位；银屯副坝平面控制网以P301为起算点，P301〜P303的方向为起算方位。

其它要求同主坝区控制

4.1.2高程控制网

高程控制网观测见图2，观测等级为二等，使用NI002自动安平水准仪观测。

平面控制网点的高程联测精度为三等，使用NI007自动安平水准仪观测。

4.2控制网的观测精度

4.2.1平面控制网

平面控制网的观测精度见表1。

从表1中可以看出，平面控制网的测角中误差最大值为土0.〃8优于土1.〃0

的设计指标；最弱边相对中误差最大为1/370000，优于1/200000的设计指标；最弱点的点位中误差最大为土1.7mm,优于土3.0mm的设计指标；观测量最小可靠性因子均大于0.2，网的平均可靠性因子均大于0.4。

4.2.2高程控制网

二等水准观测的每公里高差中数的偶然中误差为±0.54mm优，于±1.0mm的设计指标。

三等水准观测的每公里高差中数的偶然中误差为±1.46mm，优于±3.0mm的设计指标。

高程控制网最弱点的高程中误差为土1.24mm优于

±3.0mm的设计指标。

4.3控制网的联测

平面控制网与国家三角点或坝址区测图控制网相联测。

联测后求出平面施工网的起算点坐标和起算方位。

高程控制网与附近的国家水准点相联测。

联测后的控制网进行了校测，校测合乎要求后，作为控制网的起算数据。

4.4控制网精度的验证

控制网的观则精度表明：

观测控制网的最弱点的点位中误差、测角中误差、测距中误差、二等及三等水准单位权中误差，均满足设计指标，且有较高

的精度富裕量，有利于施工加密的扩展。

观测结果对控制网的设计进行了验证。

5结语

（1）百色水利枢纽施工控制网点的设计、造埋、观测借鉴了黄河小浪底等大型水利枢纽施工控制网、变形测量控制网的设计、造埋、观测及计算等方面的经验,观测使用先进的TC2002电子全站仪，外业记录载体使用HP200掌上型计算机，记录软件使用《高精度控制测量自动化系统》，进行自动记录、校核、计算、储存、平差、打印成果表等，实现了测量内外业一体化、自动化，减少了工人干预，提高了成果的可靠性，工作效率提高30%以上。

（2）为确保高程控制网的观测精度，二等水准观测采用了可用于观测一等水准精度的NI002自动安平水准仪，三等水准观测采用了可用于观测二等水准精度的NI007自动安平水准仪。

即使用的仪器比其必要的观测精度提高了一个等级，确保了本控制网的观测精度。

（3）在控制网的设计、造埋、观测工作过程中，开展“三环节”管理，严格按ISO9001质量体系文件运行。

（4）高精度的施工控制网应定期进行复测，复测周期以1年为宜，以确保不同时期都提供准确的测量成果。

随着主体工程的开工，在大江截流蓄水以前，应及时建立水利枢纽工程的变形测量控制网，并取得初始值，为大坝变形观测提供可靠的基准，以确保工程的施工、运营阶段的工程安全。

（5）高精度控制网的设计、造埋、观测等工作还可能遇到更多的技术难