混合測量控制網在FAN工程中應用

摘 要：在條件允許下，混合測量控制網在工程中巧妙使用，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，節約成本。

關鍵詞：混合控制網；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中西部高原的地區，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、發電引水系統和發電廠房三部分組成。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。此外還有場內三條永久道路，總長為32.6km和業主營地工程。

2 采用混合工程控制網必要性

（1）FAN工程地理環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，引水系統和廠房區域，河谷狹窄，高差大，植被密，植被主要是原始灌木林；大壩區域，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，主要分布在大壩區域，控制范圍有限。全部工程部位是個整體，必須有統一控制。因此，我們根據業主提供的航攝地形圖和設計院設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，由六個點組成（見圖1）。其中大壩區域布置四個點，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，其難度非常大。倘若僅采用全站儀測量，則大壩區域沒有問題，但引水系統至廠房區域由于高差大，傾角大，植被茂盛，不論平面觀測或三角高程觀測，測量的數據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，由于業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，全站儀和GPS全部使用，共同完成測量任務。

（2）設備具備。FAN工程是我公司在非洲接的EPC工程，測量任務多，不僅施工階段測量，還由設計階段設計用圖地形測量，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）技術成熟。儀器精度較高，測量技術人員精干，數據處理軟件較多，TGO和南方測繪平差易。

（4）方案可行。根據規范和設計技術規定，FAN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能否達到施工精度要求呢？從建筑物結構分析看：低壓隧洞與高壓隧洞有豎井連接的，高壓明管每個鎮墩之間有伸縮節，鋼管連接還有湊合接。這就給高程誤差分配提供調節位置和范圍，由此可見方案可行。

3 方案實施過程

3.1 控制網布置

根據已有當地地形資料、測量任務范圍和初步設計圖紙，經過分析研究，先在圖上布置控制網型和網點數，再現場踏勘。根據現場地理環境進行網點挑選。優化控制網。在滿足生產需求的提前下，盡量減少測量工作量，加快進度。

3.2 選點埋標

在內業和外業綜合考慮選定網點，準備各種材料，現場埋標。埋好后，準備其他工作，如儀器自檢，電池充電，需要通視網點間障礙物清除等，等標墩穩定后準備觀測。

3.3 基準確定

業主提供基準精度不能滿足要求，且我們控制系統又要與當地保持一致。我們對業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 數據處理

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

4 采用混合工程控制網的成效

（1）工作成效。工程首級網提前建成，提早使用。如果按常規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，直接成本就比預算節約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復測，高程用三角高程測量，經過成果檢核比較，各項技術指標均不錯，與原控制網偏差很小，遠在允許范圍內。直到工程完工，建筑物各項精度指標符合要求。低壓隧洞、調壓井、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，優化組合，將會事半功倍。

參考文獻

[1]《GPS測量與數據處理》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。