混合測量控制網(wǎng)在FAN工程中應(yīng)用

摘 要：在條件允許下，混合測量控制網(wǎng)在工程中巧妙使用，不僅保證地形測量和建筑物定位、施工放樣等的精度，而且大大提高工作效率，減少工作量，縮短工期，節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：混合控制網(wǎng)；全站儀；GPS

1 工程概況

FAN水電工程是我公司在非洲承建的EPC工程。它位于埃塞俄比亞境內(nèi)中西部高原的地區(qū)，距首都亞的斯亞貝巴西北方約250km的Blue Nile River流域的Neshe河上。氣候為亞熱帶氣候，年平均氣溫22°，年均降雨量為1200～1600mm，5～9月為雨季，其余月份為旱季，干、濕季節(jié)明顯。地形主要特征為地勢起伏，并散布有高山和較深的河谷。工程主要由攔水大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房三部分組成。大壩最大高差為38m，海拔2197～2235m，壩頂長1000m。水庫的總庫容為4.48億m3。引水系統(tǒng)由低壓管道長1000m、直徑為2.7m的；低壓隧洞長840m、直徑3.2m馬蹄形；豎井：井高215m鋼襯、直徑2.5m；調(diào)壓井：井高89.4m、直徑3.0m；高壓隧洞長520m，高壓明鋼管長1482m、直徑2.6～2.1m。廠房為地面廠房，共安裝2臺水戽式水輪發(fā)電機組，裝機容量為9.7萬KW。廠房建基面海拔為1610m，廠房最大高差為30.50m。此外還有場內(nèi)三條永久道路，總長為32.6km和業(yè)主營地工程。

2 采用混合工程控制網(wǎng)必要性

（1）FAN工程地理環(huán)境和客觀條件決定的。地形主要特征為地勢起伏，并散布有高山和較深的河谷，植被茂盛，大壩到廠房高差約600m，處處陡崖峭壁，沒有行走道路，交通困難。具體說，引水系統(tǒng)和廠房區(qū)域，河谷狹窄，高差大，植被密，植被主要是原始灌木林；大壩區(qū)域，視野開闊，高差不大，河床較寬，地勢平緩，周圍植被主要是莊稼。業(yè)主提供控制點基準點是短邊導線控制點，精度差，平面點位誤差達±10cm，邊長短，平均約100m，主要分布在大壩區(qū)域，控制范圍有限。全部工程部位是個整體，必須有統(tǒng)一控制。因此，我們根據(jù)業(yè)主提供的航攝地形圖和設(shè)計院設(shè)計可行性研究報告中確定的工程大體范圍及需要施測地形范圍，布置工程測量首級控制網(wǎng)，由六個點組成（見圖1）。其中大壩區(qū)域布置四個點，廠房布置兩個點。如果單憑運用一種測繪儀器來完成測量任務(wù)，其難度非常大。倘若僅采用全站儀測量，則大壩區(qū)域沒有問題，但引水系統(tǒng)至廠房區(qū)域由于高差大，傾角大，植被茂盛，不論平面觀測或三角高程觀測，測量的數(shù)據(jù)必會是誤差大且工作量大，耗費時間長。水準測量，則路線要繞道很遠很遠，工作量大，測站多，誤差也很大。如果單采用GPS作業(yè)，由于業(yè)主提供控制點基準精度差，誤差太大，而且邊長短，控制點范圍有限，精度達不到保證。怎么辦？我們綜合考慮，采用混合測量控制網(wǎng)，全站儀和GPS全部使用，共同完成測量任務(wù)。

（2）設(shè)備具備。FAN工程是我公司在非洲接的EPC工程，測量任務(wù)多，不僅施工階段測量，還由設(shè)計階段設(shè)計用圖地形測量，補充勘探測量，竣工初期變形測量。地形測量范圍大，植被茂盛，陡崖峭壁地方很多，之就需要多種儀器配合測量，利用各自優(yōu)勢。全站儀免棱鏡可以測量不易到達處地形，GPS可以測量植被茂密的地形，由于測量控制手簿能顯示測量范圍，而不易漏測。根據(jù)工程需求，我們配置測量儀器有天寶GPS三臺套，全站儀2臺、水準儀3臺，計算機2臺。

（3）技術(shù)成熟。儀器精度較高，測量技術(shù)人員精干，數(shù)據(jù)處理軟件較多，TGO和南方測繪平差易。

（4）方案可行。根據(jù)規(guī)范和設(shè)計技術(shù)規(guī)定，F(xiàn)AN工程屬于大中型工程，建筑物施工平面控制可用三四等測量控制網(wǎng)就能滿足施工精度要求，水準四等滿足要求。大壩、廠房相對獨立，還可以采用相對精度提高其精度。從測量技術(shù)來說我們配置的全站儀和GPS兩種儀器觀測平面都能滿足精度要求。高程控制，從當前規(guī)范看GPS只能達到五等精度。即使這樣大壩、廠房可采用相對精度提高其平面和高程精度來滿足施工精度要求。連接大壩廠房的引水系統(tǒng)能否達到施工精度要求呢？從建筑物結(jié)構(gòu)分析看：低壓隧洞與高壓隧洞有豎井連接的，高壓明管每個鎮(zhèn)墩之間有伸縮節(jié)，鋼管連接還有湊合接。這就給高程誤差分配提供調(diào)節(jié)位置和范圍，由此可見方案可行。

3 方案實施過程

3.1 控制網(wǎng)布置

根據(jù)已有當?shù)氐匦钨Y料、測量任務(wù)范圍和初步設(shè)計圖紙，經(jīng)過分析研究，先在圖上布置控制網(wǎng)型和網(wǎng)點數(shù)，再現(xiàn)場踏勘。根據(jù)現(xiàn)場地理環(huán)境進行網(wǎng)點挑選。優(yōu)化控制網(wǎng)。在滿足生產(chǎn)需求的提前下，盡量減少測量工作量，加快進度。

3.2 選點埋標

在內(nèi)業(yè)和外業(yè)綜合考慮選定網(wǎng)點，準備各種材料，現(xiàn)場埋標。埋好后，準備其他工作，如儀器自檢，電池充電，需要通視網(wǎng)點間障礙物清除等，等標墩穩(wěn)定后準備觀測。

3.3 基準確定

業(yè)主提供基準精度不能滿足要求，且我們控制系統(tǒng)又要與當?shù)乇３忠恢?。我們對業(yè)主提供控制點進行選擇，選擇其一控制點和其與另一點方向作為我們的平面和高程基準。

3.4 測量觀測

大壩區(qū)四個點按照大地四邊形用全站儀觀測，高程用水準儀觀測。大壩和廠房六個點用GPS全部觀測。

3.5 數(shù)據(jù)處理

大壩四個網(wǎng)點先用大地四邊形進行平差求出個點坐標和高程。大壩和廠房六個網(wǎng)點運用TGO軟件處理，基線向量提取及精度統(tǒng)計信息，三維無約束平差，再把大壩四個網(wǎng)點帶入進行約束平差，得出平差成果。對成果進行各項技術(shù)評估，各項指標均符合要求，測量成果得到業(yè)主認可。

4 采用混合工程控制網(wǎng)的成效

（1）工作成效。工程首級網(wǎng)提前建成，提早使用。如果按常規(guī)工期最少延長一個月。全站儀與GPS配合使用地形測量也很快完成。FAN工程前期測量完成后進行成本分析，直接成本就比預(yù)算節(jié)約80萬元。測量工作量也大大減少。同時也大大降低野外安全隱患。

（2）實踐是最好證明。通過一段時間工程施工，大壩到廠房施工道路打通后，各方面條件改善，我們進行一次控制網(wǎng)復測，高程用三角高程測量，經(jīng)過成果檢核比較，各項技術(shù)指標均不錯，與原控制網(wǎng)偏差很小，遠在允許范圍內(nèi)。直到工程完工，建筑物各項精度指標符合要求。低壓隧洞、調(diào)壓井、豎井、高壓隧洞精確貫通。高壓明管準確安裝。整個工程正常運行。

5 結(jié)束語

在實際工作中，我們常常會遇到各種難題，往往試圖用每一種方法去解決。解決問題方法有多種，如果善于思考，綜合考慮，綜合運用，優(yōu)化組合，將會事半功倍。

參考文獻

[1]《GPS測量與數(shù)據(jù)處理》李征航、黃勁松著2005年03月.

[2]《控制測量學》武漢測繪學院控制測量教員組、同濟大學大地測量教研室合編1987.2.

[3]《水電水利工程施工測量規(guī)范》DL/T5173-2003.

作者簡介：涂修法，葛洲壩集團第一工程公司工程測量工程師，從事多年水電工程測量工作。