亭子口水利樞紐施工控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施

亭子口水利樞紐施工控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)施對(duì)嘉陵江亭子口水利樞紐施工控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)、實(shí)施等方面進(jìn)行論述，介紹以GPS網(wǎng)為主、精密測(cè)量部分地面邊為輔進(jìn)行高精度平面控制，以水準(zhǔn)測(cè)量為主、電磁波測(cè)距代三角高程為輔進(jìn)行高程控制的實(shí)施方法和經(jīng)驗(yàn)。標(biāo)簽：施工控制網(wǎng);GPS;地面邊DesignAndImplementationTheConstructionControlNetworkRepetitionofTingZiKouHydroprojectZhouJunFeng（China’shydropowerconsultinggroupzhongnansurveydesignandresearchinstituteco.，LTD，ChangShaHuNan，410014）【Abstract】ThispaperintroducestherelationondesignandimplementationtheconstructioncontrolnetworkrepetitionofTingZiKouHydroproject.ToexpoundofcombinationnetworkofGPSandhighprecisedistancemeasurementsisproposedforhorizontalcontrolnetwork.，levelingsurveyandelectromagneticdistancemeasurementoftrigonometriclevelingisproposedforelevationcontrolindetail.【KeyWords】constructioncontrolnetwork，GPS，distance1概述嘉陵江亭子口水利樞紐工程位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，壩址距蒼溪縣城陵江鎮(zhèn)上游約15km，是嘉陵江干流開(kāi)發(fā)中唯一的控制性工程，是以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水為主，兼顧發(fā)電、航運(yùn)，并具有攔沙減淤等效益的綜合利用工程。水庫(kù)正常蓄水位458m，死水位438m，設(shè)計(jì)洪水位461.3m，校核洪水位463.04m，總庫(kù)容40.67億m3。水庫(kù)預(yù)留防洪庫(kù)容10.6億m3（非常運(yùn)用時(shí)為14.4億m3），可灌溉農(nóng)田292.14萬(wàn)畝，電站裝機(jī)1100MW，通航建筑物為2×500t級(jí)。嘉陵江亭子口水利樞紐壩軸線總長(zhǎng)995.4m，壩頂高程465m，最大壩高115m。樞紐布置為：河床中間布置9個(gè)表孔、5個(gè)底孔及消能建筑物，底孔（兼作排砂孔）布置在表孔左側(cè)，河床左側(cè)布置壩后式電站廠房，河床右側(cè)布置垂直升船機(jī)，兩岸布置非溢流壩段。2施工控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)2.1平面控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)壩區(qū)首級(jí)施工控制網(wǎng)復(fù)測(cè)采用二等GPS和地面測(cè)邊聯(lián)合布網(wǎng)方案。亭子口水利樞紐首級(jí)施工控制網(wǎng)由TZ01～TZ13及TK01～TK05共計(jì)18個(gè)點(diǎn)組成。復(fù)測(cè)采用二等GPS對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，并加測(cè)部分地面邊長(zhǎng)。邊長(zhǎng)測(cè)量使用TC2003全站儀（標(biāo)稱精度為±（1+1×10-6D）mm，0.5″）按二等測(cè)邊精度施測(cè)。二等GPS測(cè)量觀測(cè)網(wǎng)形見(jiàn)圖2.1-1。圖2.1-1二等GPS測(cè)量觀測(cè)網(wǎng)形2.2高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)設(shè)計(jì)亭子口水利樞紐首級(jí)施工網(wǎng)的高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)由一個(gè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)和一個(gè)光電測(cè)距代三等水準(zhǔn)高程網(wǎng)組成，二級(jí)布設(shè)。2.2.1二等水準(zhǔn)網(wǎng)布置首次觀測(cè)時(shí)所有網(wǎng)點(diǎn)均按二等水準(zhǔn)要求測(cè)高程（包括所有平面網(wǎng)點(diǎn)），復(fù)測(cè)將左岸5個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)、右岸3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)及原國(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)K-BM-99及平面網(wǎng)的部分網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)成閉合環(huán)，跨河水準(zhǔn)設(shè)在嘉陵江大橋下游側(cè)過(guò)河，按《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T12897-2006）中有關(guān)二等水準(zhǔn)測(cè)量精度標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施測(cè)。水準(zhǔn)網(wǎng)布置見(jiàn)圖2.2-1。圖2.2-1水準(zhǔn)網(wǎng)布置圖2.2.2光電測(cè)距代三等水準(zhǔn)高程網(wǎng)布置由于平面網(wǎng)的邊較長(zhǎng)，為了保證平面網(wǎng)的高程精度，二等平面施工控制網(wǎng)高程測(cè)量采用二等水準(zhǔn)和光電測(cè)距代三等水準(zhǔn)高程網(wǎng)相結(jié)合的方法進(jìn)行。即用二等水準(zhǔn)直接聯(lián)測(cè)TZ05、TZ06、TK01、TK03、TK04、TK05、TZ01、TZ03、TZ11、TZ13共10個(gè)平面網(wǎng)點(diǎn)的高程，平面控制網(wǎng)的其余8個(gè)點(diǎn)的高程采用光電測(cè)距代三等水準(zhǔn)方法（按二等測(cè)距邊要求）進(jìn)行觀測(cè)，二等光電測(cè)距邊經(jīng)過(guò)優(yōu)化后布置見(jiàn)圖2.2-2。圖2.2-2二等光電測(cè)距邊布置圖3測(cè)量實(shí)施3.1二等GPS網(wǎng)觀測(cè)GPS觀測(cè)采用4臺(tái)徠卡RTKGPS1230雙頻接收機(jī)同步進(jìn)行觀測(cè)，接收機(jī)相位一致性≤1mm，靜態(tài)測(cè)量實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)偏差滿足±（3mm+0.5ppm）。采用觀測(cè)模式為靜態(tài)測(cè)量，每時(shí)段至少同步觀測(cè)2小時(shí)，每點(diǎn)不少于2個(gè)觀測(cè)時(shí)段。有效同步觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)都在5顆以上，衛(wèi)星截止高度角15°，數(shù)據(jù)采樣間隔為15″，PDOP值小于5，沒(méi)有進(jìn)行氣象元素的測(cè)定。外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)以觀測(cè)日期建立目錄，每天的觀測(cè)數(shù)據(jù)在同一目錄下每個(gè)接收機(jī)數(shù)據(jù)保存在一個(gè)文件夾里，以便于管理。3.2二等水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)采用天寶DiNi0.3mm電子水準(zhǔn)儀及配套數(shù)碼銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺觀測(cè)，每天水準(zhǔn)測(cè)量前均進(jìn)行i角檢查，最大值為-6.01〞，滿足規(guī)范要求。觀測(cè)按《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》GB12897-2006中有關(guān)二等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行，記錄為儀器自動(dòng)記錄。左岸以K-BM-099為起點(diǎn)，經(jīng)TZ06S、TZKⅡ5、STK3、STK4、STK2、STK1、TK01S、BM1形成環(huán)線進(jìn)行1個(gè)往返觀測(cè);右岸以BM2為起點(diǎn)，經(jīng)TK03S、TZKⅡ8、TZ13S、TZ11S、TK04S、TZ01S、TZ03S、TZKⅡ6、TK05S、TZKⅡ7、TZ05S形成環(huán)線進(jìn)行1個(gè)往返觀測(cè);過(guò)河水準(zhǔn)BM1至BM2進(jìn)行2個(gè)往返觀測(cè)，水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)為18.3km。（注：TZ××S、TK××S為平面網(wǎng)標(biāo)墩的水準(zhǔn)標(biāo)志）3.3電磁波測(cè)距邊及天頂距觀測(cè)觀測(cè)采用TC2003全站儀（其標(biāo)稱精度為測(cè)距：±（1mm+1ppm），測(cè)角：±0.5″）進(jìn)行觀測(cè)，共測(cè)邊29條。測(cè)邊按《水電水利工程施工測(cè)量規(guī)范》DL/T5173–2003中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。邊長(zhǎng)測(cè)量前后測(cè)站、鏡站均記錄溫度、氣壓，并根據(jù)溫度、氣壓檢定結(jié)果進(jìn)行修正;天頂距對(duì)向觀測(cè)，中絲法各4測(cè)回。4計(jì)算分析4.1電磁波測(cè)距邊長(zhǎng)及高差計(jì)算邊長(zhǎng)改化及高差計(jì)算采用中南院編制的Excel表對(duì)觀測(cè)邊長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)距儀加常數(shù)、乘常數(shù)、周期誤差，溫度、氣壓、二差改正及傾斜改正并計(jì)算高差，邊長(zhǎng)最后歸算至412m高程面上。4.2平面控制網(wǎng)平差GPS觀測(cè)基線利用隨機(jī)商用軟件LEICAGeoOffice自動(dòng)解算，平面控制網(wǎng)的的平差采用“科傻GPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”軟件進(jìn)行。三維無(wú)約束平差：中央子午線為：105°0′，采用1個(gè)固定點(diǎn)（TZ01，采用該點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系的單點(diǎn)定位成果）在WGS84橢球上投影，進(jìn)行三維自由網(wǎng)平差。二維聯(lián)合平差：平面控制網(wǎng)起算數(shù)據(jù)采用與首次觀測(cè)同樣的起算數(shù)據(jù)，以TZ01為固定點(diǎn)，TZ01→TZ02為固定方向，并加入了高精度全站儀施測(cè)的邊長(zhǎng)，將這些邊長(zhǎng)投影至412m高程面上所得平距與基線數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合平差，得到412m高程面上的平差結(jié)果。二等平面網(wǎng)共測(cè)GPS基線61條，復(fù)測(cè)基線16條，由平差軟件自動(dòng)處理，組成環(huán)線30個(gè)，各項(xiàng)特征值均在限養(yǎng)之內(nèi)。具體的復(fù)測(cè)基線較差及環(huán)線閉合差特征值見(jiàn)表4.2-1、表4.2-2、表4.2-3、表4.2-4。表4.2-1復(fù)測(cè)基線較差特征值表復(fù)測(cè)基線名長(zhǎng)度（m）長(zhǎng)度閉合差（m）允許值（m）備注TZ02～TZ011036.86390.00220.0262長(zhǎng)度閉合差最小TK01～TZ131091.57890.01110.0259長(zhǎng)度閉合差最大表4.2-2復(fù)測(cè)基線較差特征值分析表復(fù)測(cè)基線較差Δ（0～1/3）Δ允（1/3～2/3）Δ允（2/3～1）Δ允合格復(fù)測(cè)基線個(gè)數(shù)133016百分比81.25%18.75%0%100%表4.2-3環(huán)線閉合差特征值表環(huán)名長(zhǎng)度（m）環(huán)閉合差（mm）允許值（mm）備注TZ09～TZ05～TZ071350.196.0243.92最短環(huán)TZ02～TK04～TZ123185.730.4247.13最長(zhǎng)環(huán)TZ01～TK04～TZ123001.990.0046.88閉合差最小TK04～TK01～TZ122906.6216.2046.69閉合差最大表4.2-4環(huán)線閉合差特征值分析表閉合差Δ（0～1/3）Δ允（1/3～2/3）Δ允（2/3～1）Δ允合格環(huán)線個(gè)數(shù)282030百分比93.33%6.67%0%100%平面控制網(wǎng)二維聯(lián)合平差后的最弱點(diǎn)TZ09點(diǎn)位中誤差為：2.8mm，最弱邊TK01-TZ12的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為：1/196000，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為：1/771245。滿足規(guī)范要求的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差小于5mm，最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差小于1/150000，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差小于1/250000的要求。4.3高程控制網(wǎng)平差4.3.1二等水準(zhǔn)網(wǎng)平差水準(zhǔn)測(cè)量取往返測(cè)高差平均值后，對(duì)各測(cè)段高差進(jìn)行水準(zhǔn)標(biāo)尺標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度改正（不進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行改正）。根據(jù)測(cè)段往返測(cè)不符值計(jì)算的每公里水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差M△=±0.57mm<±1.0mm。二等水準(zhǔn)路線以K-BM-099為起算點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)間高差以取其往返測(cè)高差平均值作為該段高差的平均值，采用平差軟件為“科傻控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)98版”。平差后的每公里高差中數(shù)全中誤差Mw=±1.27mm/km<±2mm/km（允許值）。4.3.2三等三角高程網(wǎng)平差三等高程網(wǎng)采用按二等水準(zhǔn)要求測(cè)量并經(jīng)平差計(jì)算后的二等高程點(diǎn)作為起算點(diǎn)。使用Excel計(jì)算表求得相應(yīng)網(wǎng)點(diǎn)間的高差，用“科傻控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)98版”進(jìn)行平差。計(jì)算的12個(gè)環(huán)閉合差特征統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4.3.2。表4.3.2三等三角高程網(wǎng)環(huán)線閉合差特征統(tǒng)計(jì)表閉合差Δ（0～1/3）Δ允（1/3～2/3）Δ允（2/3～1）Δ允合格環(huán)線個(gè)數(shù)84012百分比66.67%33.33%0%100%高程環(huán)線閉合差分布正常，平差后的每公里高差中數(shù)全中誤差Mw=±4.3mm/km<±6mm/km（允許值），滿足規(guī)范要求。平差后的高程中誤差最大為：±3.98mm（TZ09）。5結(jié)語(yǔ)亭子口水利樞紐施工控制網(wǎng)采用以GPS網(wǎng)為主、精密測(cè)量地面邊為輔的聯(lián)合網(wǎng)方案，其精度完全能滿足規(guī)范要求，且比常規(guī)地面網(wǎng)節(jié)省時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，比單獨(dú)的GPS網(wǎng)精度高。高程控制網(wǎng)采用二級(jí)布設(shè)，對(duì)部分二等平面控制網(wǎng)點(diǎn)的高程采用三等電磁波測(cè)距代三角高程測(cè)定，節(jié)約的時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，其余二等平面控制網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)采用高精度電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量，為后續(xù)的高精度觀測(cè)創(chuàng)造了有利條件