施工控制網復測起算點可靠性研究

李忠峰，趙浩鵬，張海龍

(西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710032)

1 概述

根據《火力發電廠工程測量技術規程》(DL/T 5001－2014)第10.1.11的要求，“廠區控制點應采取保護措施，并在施工期間每隔3～6個月復測一次”的規定，對于施工控制網的復測已成為日常重點工作，其關系到施工放樣的準確性和建構筑物之間連接的正確性。

眾所周知，火力發電廠是一個由多個分部工程組成的系統工程，由于施工現場是多道工序組成的，基礎開挖、地基處理、大型車輛運輸、龍門吊起吊重物及施工過程中會產生震動，高大建筑物封頂后對地面施加的壓力，這些因素會對測量控制點的穩定性產生負面影響。同時，自然雨水的侵蝕以及管道漏水的浸泡都會加速控制點的沉降和位移。要排除這些因素對控制網精度的影響，復測過程中選擇數據可靠、點位穩定的控制點作為起算數據，使整個控制網數據前后統一、保證放樣數據的一致性具有現實意義。

施工控制網復測是基于控制點在上述環境中其點位穩定性發生了變化，且因位置不同，變化不一；有的點位穩定性發生了變化，有的點位穩定性未發生變化，這種現象難以用直觀的方法識別。因此，如何判斷起算控制點的可靠性，顯得尤為重要。針對此問題，本文運用誤差理論知識，計算高程較差中誤差、距離較差中誤差的方法，通過觀測計算，篩選出穩定點位，達到解決問題的目的。

2 高程較差、距離較差的限差計算

本文以某電廠建立施工控制網和復測為實例。該電廠首次高程控制網使用三等水準建立。采用“測量控制網平差系統HLADJV3.0”進行平差計算，平差后每km高差中誤差±1.0 mm，起始點相對于最弱點高差中誤差±1.0 mm，各項精度指標滿足技術規程的要求。平面控制網采用四等導線建立，采用“測量控制網平差系統HLADJ V3.0”進行平差計算，平差后測角中誤差mβ=±0.7″，最弱邊相對精度為1/140000，最弱點點位中誤差±2.1 mm。成果見表1。

2.1 高程較差的限差計算

假定第二次水準測量采用同精度觀測，則起始點相對于最弱點高差中誤差在±1.0～±2.0 mm之間。考慮到施工場地控制點穩定性發生了變化，起始點高程中誤差按考慮。

則有：ΔH=H首次－Hi

高程較差中誤差：

高程較差的限差：

即所有控制點在保持穩定狀態下，首次計算的高程(或i－1次)與第i次計算的高程較差不得大于3.0 mm(或5.0 mm)。關于高程較差的限差取值范圍見本文6.2。

2.2 距離較差的限差計算

由平面控制平差報告可知，最弱邊相對精度1/140000，則有：

距離較差的限差：

或直接使用儀器標稱精度指標，如TC1201的測距精度為：1+1.5 ppm，則：

距離較差的限差：

火力發電廠一般占地面積大約在800 m×1000 m左右，施工控制網邊長大于500 m的概率較小，用500 m作為參考值，則：距離較差的限差采用±5.0 mm較為適宜。

2.3 算例

2013年10月完成了某電廠建立施工控制網的測量工作，2015年3月業完成施工控制網復測，經現場實際測量，其成果見表1。

表1 某電廠工程控制點成果

3 高程較差中誤差及距離較差中誤差的計算

式中：V為高程較差，V=H首次－Hi；改正數為(VV中數)；n代表點數。

計算距離較差中誤差、距離較差中數的公式與(1)、(2)相同。

4 對比分析

就本次復測的成果進行對比，依據誤差理論確定起算點。高程較差統計表分為三類。

第一類：隨意選取某個控制點作為起算點，計算結果見表2。

表2 第一類高程較差統計

第二類：對某一測段或兩段的高差進行了檢測，主觀上有傾向性選擇某控制點作為起算點，計算結果見表3。

表3 第二類高程較差統計

第三類：采用高程較差和的中數作為依據，選出的控制點作為起算點，計算結果見表4。

表4 第三類高程較差及高程較差中誤差統計

4.1 高程較差計算與統計

以本次選擇的起算點為準，按水準線路逐一求出其它各點的高程；再對應點號，用首次的高程值減去本次的高程值，得到該點的高程較差。計算結果見表2、表3、表4。

由表2可知，只依賴前次的成果或隨意選擇起算點，而未對起算點的高差沒有進行檢測，結果不能確保起算點的可靠性。例如：隨意選用K06或K01再或K12作為起算點，高程較差呈現的是系統性誤差，其結果不正確的。

如表3所示，K04～K05測段、K11～K12測段、K14～K15測段高差較差滿足技術規程的要求，可以任選用其中的一點作為起算點，但從整個控制網的情況來衡量，起算數據仍不可靠。

(1)如K04～K05測段高差較差滿足技術規程的要求，K05～K06測段高差較差不滿足技術規程的要求，這時第一選擇是滿足技術規程要求的K04或K05作為起算點。

(2)又如K11～K12測段高差較差滿足技術規程的要求，K12～K13測段高差較差不滿足技術規程的要求，這時第一選擇是滿足技術規程要求的K11或K12作為起算點。

(3)再如K14～K15測段高差較差滿足技術規程的要求，K13～K14測段高差較差不滿足技術規程的要求，這時第一選擇是滿足技術規程要求的K14或K15作為起算點。

施工控制網即使進行了檢測工作，片面強調某測段高差較差滿足技術規程的要求，但起算點不一定可靠。只有用誤差理論選取M值最小的點才是最可靠的。

在表2中，以K12為起算點計算的高程較差列中，取高程較差和的中數，本例中數為6.4 mm，對應的起算點應是K13或K08。

如表3中，以K11為起算點計算的高程較差列中，取高程較差和的中數，本例中數為5.6 mm，對應的起算點應是K13或K08。以K08、K02、K13為起算點，計算結果見表4。

在表4第五列、八列、十一列中，只取滿足條件[(中數－3 mm)≤高差較差的中數≤(中數+3 mm)]的點進行統計，其余點不進行統計(剔除粗差)。

4.2 距離較差計算與統計

以本次選擇的起算點為準，經平差計算，求出各點坐標。采用坐標反算，求出本次起算點到各點的距離。如以K08為起算點，則：

用同樣的方法，計算首次K08到各點的距離，計算結果見表5。

表5 距離較差統計

表5為距離較差統計表。本算例平面控制網起算點的可靠性為一次性通過，符合要求，在此不做過多敘述。但衡量起算點可靠性的算法、思路與選擇高程起算點是一致的。

5 選取控制點作為起算點頻次統計

本算例共6次選擇起算點，現將每次與高程較差和的中數最接近的控制點選出，并進行統計，統計結果見表6。

表6 被選為起算點頻次統計

由表4、表6統計結果表明，選出K08作為起算點是最佳方案。在表4中，以K08、K02、K13為起算點，計算的高程較差中誤差屬同一個量級，可靠程度一樣。

6 幾點說明

6.1 選擇起算點和選擇可靠點的區別

用高程較差的取值范圍進行可靠點篩選，如：(中數－3 mm)≤高程較差的中數≤(中數+3 mm)，即滿足這個條件的點被選出；而起算點是用高程較差的中數選取的，其結果見表7。

表7 被選為可靠點頻次統計

表6共進行了6次計算，選出的起算點和表7每一次選出結果基本一致。可見，用高程較差的取值范圍選取可靠點更加快捷方便。

從實際工作角度出發，在表2中，高程較差統計只計算一次，按區間〔(中數－3 mm)≤高程較差的中數≤(中數+3 mm)〕選擇可靠點，取4－6個比較合適。

6.2 高程較差取值范圍

(1)把高程較差取值范圍擴大，如取(中數－5 mm)≤高程較差中數≤(中數+5 mm)，則選出的可靠點多，計算工作量增大，但選取最佳起算點的結果是一樣的。

(2)把高程較差取值范圍縮小，只取最靠近高程較差中數的點，有可能把最佳起算點排除在外，如表6所示，在第四次、第六次選取的過程中，沒有選取K08、K13點。雖然計算工作量減小了，但預期目的沒有達到。

6.3 高程較差中誤差

本文設定的高程較差中誤差與實際計算的高程較差中誤差比較接近，且計算值小于目標值。

7 結論

(1)采用本方法確認的施工控制網復測起算點可靠性高，能使整個控制網數據前后統一、保證放樣數據一致性；可以排除原先復測計算時的隨意性和片面性，更重要的是統一認識，杜絕隨意性和片面性(高程較差呈現系統誤差)計算成果的使用；具有快速尋找到起算點并合理選擇點位的優點。不論是高程較差、還是距離較差，只要大于限差的規定，控制點點位就發生了變化，應以本次復測的成果為準。

(2)本方法對沉降觀測基準網、變形觀測控制網的復測也有借鑒意義。

[1]DL/T 5001－2014，火力發電廠工程測量技術規程[S].