無定向閉合導(dǎo)線測量技術(shù)在核電中的應(yīng)用

黃金生

(中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

核電廠房數(shù)量多、布置不規(guī)則、分散等特點以及廠房±0.000 m以上結(jié)構(gòu)施工，導(dǎo)致廠區(qū)控制網(wǎng)點相互之間的通視條件差；核電廠址一般選擇巖石地質(zhì)條件，廠房、道路管網(wǎng)負(fù)挖施工需要采用爆破方式，會對廠區(qū)控制網(wǎng)點產(chǎn)生擾動、變形、沉降影響，甚至破壞，導(dǎo)致可利用的控制網(wǎng)點數(shù)量變少，甚至無法滿足核電施工測量。

采用常規(guī)的三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、已知定向閉合導(dǎo)線進(jìn)行控制網(wǎng)測量難以實施；只采用簡單的無定向?qū)Ь€測量，未有多余觀測，其精度和可靠性低，無法滿足核電控制網(wǎng)測量要求。為了使恢復(fù)的廠區(qū)測量控制網(wǎng)點實現(xiàn)較高的精度要求和可靠性，達(dá)到已有控制網(wǎng)點的精度要求。結(jié)合現(xiàn)場施工環(huán)境、測量控制點布設(shè)情況或穩(wěn)定性狀況，最大限度降低測量誤差、提高精度。經(jīng)過不斷地分析、對比，并結(jié)合國內(nèi)外施工控制網(wǎng)測量經(jīng)驗，采用無定向閉合導(dǎo)線測量技術(shù)及施工方法，解決核電廠區(qū)測量控制網(wǎng)難以實施的難題。

1 無定向閉合導(dǎo)線測量原理

1.1 無定向閉合導(dǎo)線簡介

無定向閉合導(dǎo)線就是沒有已知方向的閉合導(dǎo)線，從一個導(dǎo)線點出發(fā)，沿著導(dǎo)線各點轉(zhuǎn)一圈，最后閉合到出發(fā)的導(dǎo)線點上，整個閉合導(dǎo)線中兩個或多個已知點之間沒有相鄰形成定向點。從理論上看，這種閉合導(dǎo)線是不能夠使用常規(guī)的方法來計算出各條邊的坐標(biāo)方位角以及各未知點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，主要是因為起算的時候沒有定向點，且所有已知點之間不通視。所以，我們也將這種導(dǎo)線稱之為無定向閉合導(dǎo)線。無定向閉合導(dǎo)線如圖1所示。

1.2 無定向閉合導(dǎo)線計算

無定向閉合導(dǎo)線任意一個已知點都沒有定向角，在推算各個未知點導(dǎo)線邊時必須有一個定向角。以假定起始坐標(biāo)方位角法為例，闡述無定向閉合導(dǎo)線計算原理。

以圖1為例，B點、F點為已知點，H點為校核點，其余為待測點，β1,β2，…，βn均為觀測角，S1,S2，…，Sn均為觀測邊長。首先進(jìn)行閉合導(dǎo)線內(nèi)角和計算β1+β2+…+βn，與多邊形內(nèi)角和(n-2)×180°的差值Δβ是否滿足精度要求，把Δβ按照觀測角個數(shù)進(jìn)行觀測角改正。

2 無定向閉合導(dǎo)線測量特點

單條或一般的無定向?qū)Ь€由于相對多余觀測數(shù)較少，尤其是缺少導(dǎo)線的橫向控制，對角度觀測缺乏檢核。三角網(wǎng)精度較高，但需要觀測點之間相互通視，且邊長不宜相差過大。無定向閉合導(dǎo)線測量具有以下特點:

1)具有閉合導(dǎo)線的特點，對觀測角進(jìn)行多余觀測以及角度閉合差改正，在一定程度上消除導(dǎo)線橫向誤差的影響。

2)導(dǎo)線各點上的方向數(shù)較少，除結(jié)點外只有兩個方向，對通視條件要求的限制較小，易于選點和降低覘標(biāo)高度。

3)圖形布置非常靈活，選點時可根據(jù)具體情況隨時改變或增減控制點。

4)進(jìn)行往返多余測回觀測，能避免不易發(fā)現(xiàn)觀測值中的粗差，提高可靠性。

5)加入校核點，有利于減少或降低導(dǎo)線橫向誤差、縱向誤差的影響。

6)架設(shè)儀器、棱鏡、覘標(biāo)時，采用天底儀進(jìn)行對中整平，最大限度減少儀器對中與覘標(biāo)偏心誤差，提高對點精度、角度觀測值精度、閉合導(dǎo)線可靠性。

7)相對于三角網(wǎng)，減少邊長和角度觀測數(shù)量，縮短觀測、間歇時間，減少環(huán)境對控制點以及觀測的影響，保證觀測的連續(xù)性，提高觀測值的可靠性，從而提高工作效率。

3 應(yīng)用實例

3.1 工程概況

以霞浦核電一期工程1號機(jī)組次級控制網(wǎng)點恢復(fù)為例，采用無定向閉合導(dǎo)線測量技術(shù)進(jìn)行次級控制網(wǎng)點恢復(fù)測量，并與已有次級控制網(wǎng)點數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，分析該測量技術(shù)方法的可行性與實用性[1]。

結(jié)合霞浦核電一期工程1號機(jī)組廠房布置情況、現(xiàn)場施工環(huán)境、次級控制網(wǎng)點位置及數(shù)量等綜合考慮，在1號機(jī)組沿著核島、常規(guī)島、BOP廠房布設(shè)一圈閉合導(dǎo)線點。共12個控制網(wǎng)點，其中包含2個已知點、2個校核點、2個過渡點。

次級控制網(wǎng)點恢復(fù)點既要利于埋設(shè)、觀測以及后續(xù)使用方便，更要降低現(xiàn)場施工對其影響，保證恢復(fù)點長期性、穩(wěn)定性、適用性，恢復(fù)點采用不小于0.5 m長、直徑不小于φ20的鋼筋埋設(shè)于可靠、穩(wěn)定的地方，高程點與平面點共用，控制點周圍采用2 m×2 m的欄桿進(jìn)行防護(hù)。

3.2 無定向閉合導(dǎo)線測量

在進(jìn)行外業(yè)觀測前，需要對儀器工具進(jìn)行常規(guī)性檢校，并滿足要求；對測量人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，明確操作方法、注意事項；對作業(yè)環(huán)境(溫度、濕度、風(fēng)速等)提前了解，合理安排外業(yè)作業(yè)時間[2]。采用徠卡全站儀TS60，從一個已知點出發(fā)，逆時針觀測，邊長觀測數(shù)據(jù)取0.1 mm，角度觀測數(shù)據(jù)取0.1″。

閉合導(dǎo)線測量技術(shù)要求見表1，觀測數(shù)據(jù)見表2。

表1 閉合導(dǎo)線測量技術(shù)要求

表2 1號機(jī)組次級控制網(wǎng)點恢復(fù)觀測數(shù)據(jù)

3.3 無定向閉合導(dǎo)線計算

無定向閉合導(dǎo)線計算采用“科傻地面控制測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”軟件進(jìn)行平差計算，首先進(jìn)行無定向近似坐標(biāo)計算，再進(jìn)行精密平差。

平差坐標(biāo)及精度見表3。

表3 平差坐標(biāo)及其精度

3.4 精度分析

與已有次級控制網(wǎng)點CJ10點比較(理論值A(chǔ)=4 096.690 3，B=7 108.008 4)，其差值為ΔA=-1.1 mm，ΔB=1.8 mm；與業(yè)主委托的第三方測量機(jī)構(gòu)測量的次級網(wǎng)點CJ04點比較(理論值A(chǔ)=3 755.430 8，B=6 907.193 8)，其差值為ΔA=0.8 mm，ΔB=-0.7 mm。

綜上所述，無定向閉合導(dǎo)線測量精度達(dá)到工程測量規(guī)范最高等級三等導(dǎo)線技術(shù)與精度要求，甚至個別測量技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)超三等導(dǎo)線技術(shù)要求，基本滿足三角形網(wǎng)二等精度要求。因此，無定向閉合導(dǎo)線測量滿足工程測量規(guī)范要求以及核電土建、安裝施工要求，滿足1號機(jī)組次級控制網(wǎng)整體性、精確性、統(tǒng)一性，保證核電施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

隨著測繪技術(shù)、測繪儀器的發(fā)展，測量技術(shù)方法也發(fā)生巨大的變化，投入少、工期短、效率高、技術(shù)與方法簡便，去完成復(fù)雜的、高精度的測量工作是不斷追求和高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。采用無定向閉合導(dǎo)線測量技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)點布設(shè)、恢復(fù)、加密、復(fù)測等在核電建設(shè)中實用性強(qiáng)、布點靈活、操作簡單、測量精度高，該技術(shù)不僅滿足了核電現(xiàn)場施工需要、保障了核電建設(shè)質(zhì)量、降低了施工環(huán)境對控制網(wǎng)測量的干擾，而且也減少人員、設(shè)備投入成本，縮短施工工期，提高作業(yè)效率和社會經(jīng)濟(jì)效益，從而為企業(yè)保安全、強(qiáng)質(zhì)量、降成本、穩(wěn)增效提供堅實保障。