核電廠首級測量控制網的建立與精度分析

郝 明

河北中核巖土工程有限責任，河北石家莊 050021

核電廠控制網的建立主要是為了保證核電站前期的建設工作，是有關地形測量、水電路管網等的工程建設，核電控制網一般由首級控制網、次級控制網和微網等部分組成。首級控制網的建設是符合國家基準點的要求，在廠區周圍設置的具有一定密度和數量的控制網點，能夠對核電廠的前期建設工作具有一定的奠基作用。核電廠的建設十分重要，那么，對于控制網的建設精度要求也是比較高，而且核電建設精度也會隨著建筑物和設備安裝的精度不同有所變化，對于控制測量的精度也是有不同要求的。對于不同等級的控制網需要根據不同建設階段實際情況做出相應的調整工作。核電廠控制網的建立為工程建設提供了一定的科學依據。核電廠中的中次級控制網屬于精密工程控制測量網，首級控制網主要是做好地形圖的繪制、總平面規劃和地質勘察等，需要將廠區周圍的一些坐標和系統引入到廠區中進行測量。根據《工程測量規范》，首級平面控制網可以使用衛星定位測量、導線測量等的方法，我們通常了解的核電廠平面控制網一般采用的是GPS衛星定位測量方式，實現對精度的測量，首級網的平面測量系統，其投影長度不能大于2.5cm，通常的測量方式是將首級平面控制網點與已知的高程點組成在一起進行測量，形成一個閉合的路線，能夠保證測量的精確度。

1 測區概況

測區預建立一個工程容量為6×1000MWe核電機組，采用的是第三代核電AP1OOO的核電技術，廠址建設地區是海邊，其中三面環海，整個廠區的占地面積達到150.41公頃，海拔是5～12m，這個廠區曾經還建設了一期工程，其規模是2×1000MWe核電機組，所處的地形平坦，視野開闊，進行觀測的條件比較好，對于建立核電廠首級控制網很重要，也是十分便利的，對于核電廠建筑物的施工定位和廠房觀測方面發揮著重要的作用。所選擇的區域一定要是地域比較開闊，而且地基要穩固，可以建立在一些本身就開挖的區域，要避免一些回填的區域；要便于控制網安裝階段的工程施工，能夠提供開闊的地方，有利于安裝工程的順利實施，也能夠有利于廠房內部一些控制網的安裝施工。對于傳統核電廠網的建立，一般采用的是全站儀觀測，在當前的核電站安裝的過程中，開始利用GPS測量定位技術，實現靜態化的觀測，能夠有效輔助一種高精度全站儀復核的建設工作，實現對控制網的建立和分析。在施工的過程中，主要是進行施工放樣、相關設備安裝、調試和測量等的一系列工作，提供統一的精密控制基礎和對控制網的精密度測量。

2 控制網設計檢測

在對控制網進行設計測量的過程中，需要對測區有關的測量信息進行收集，其中包括測區的地質情況、周圍環境情況、前期使用的測量技術等方面，同時還需要對本身存在的控制點精度和控制點的位置情況進行測量，做好分析工作。首先，需要選擇其中的A、B、C、D四點作為測量的起止點，從這4點中間選擇一個點作為高程起算點。通常了解的首級控制網平面坐標系統需要在2cm上下浮動，出現的投影長度變形也是在2.5cm上下變化，首級控制網能夠作為比例尺進行地形圖的測繪、工程地質勘測和對整體工程平面的規劃設計，也是建立工程次級網的基礎。根據《全球定位系統GPS測量》和《工程測量規范》中都有規定，核電廠首級控制網建立的平面點中的誤差要始終保持在2cm左右，其中的高程精度需要保持在6mm左右/km，這也是一個比較規范的設計標準，也是經過多次實驗和檢測得出的結論，能夠充分應用到工程建設中；也是符合一定的設計標準，滿足工程的實際需求。核電廠在建成之后，還需要做好后期的檢測和維護工作，要本著后期的各項測量、施工放樣等的一些長遠打算和考慮，要始終堅持合理優化的原則，既能夠滿足當前工程的實際需求，又能夠被很好的保存，便于后期的維護和使用。對于首級控制網的平面網點位置應該選擇在規劃好的道路旁，要距離道路路邊4～5m位置，從整體的平面規劃圖上看，規劃好的建筑物不會影響到一些點位的整體觀測效果，需要根據現場的實際情況布設GPS網點，從整體上不會影響到通視，水準點的布設位置與平面控制點的布設位置都是需要采用三等水準點。

核電廠控制網的建設周期比較長，一些電機組的建設需要花費很長的時間，只有將首級網建設完成，以后次級網的建設也就會十分便利，對于次級網的布設奠定一定的基礎，能夠有效減少觀測的誤差，在一定程度上有利于保證對點位的選擇，增強點位的穩定性。對于平面控制點的選擇，主要是采用一種強制性的手段對中觀測墩進行埋設，一般埋設的深度是進入到基巖內部0.5m。對于觀測墩的建設，主體是由4根直徑為16mm的鋼筋作為主筋，在豎直面方向，每隔200mm要進行圍繞一周，在組成一定框架之后，在觀測墩的周圍需要做一圈水泥地面，以能夠保證整個鋼筋架的穩固性。這個水泥地面的大小為1.6m×1.6m，厚度大約是200mm，還要在其周圍安裝上防護欄，觀測墩需要分為兩期進行澆筑，在第一次澆筑過程中，需要距離頂部140mm處。第二次澆筑距離第一期的位置是60mm處，利用長管將對中盤進行水平方向的整置，完成一系列的工作之后，還需要在觀測墩的下方，在與水泥平臺連接的位置裝有水準標志，這個水準標志主要是采用直徑為20mm，長度為300mm的不銹鋼鋼筋，需要橫向插入到的觀測墩的內部，要能夠與鋼筋外圍的一些鋼筋進行有效連接。

還有對高程網的施工測量，主要是以三等水準點為起始點開始進行測量，需要與首級控制網點組合成一定的閉合式的水準路線，一般觀測的儀器主要是瑞士產的NA2+GPM3水準儀進行觀測和測量，而且在觀測的過程中，需要按照《工程測量規范》中的相關標準進行測量，對于觀測要求和各方面的誤差都要在規定的范圍之內。這樣才能夠有效的保證所有施測過程的準確和嚴格。

在對首級測量控制網的水平方向進行施測的過程中，主要利用到兩種施測的工具，有采用南方9600型GPS接收機和南方靈銳80動態GPS接收機，使用靜態的一種測量方式。在測量的過程中，設備狀況和各項指標需要按照相應的規范進行測量和觀測，要符合一定的觀測要求。在對外進行觀測的過程中，需要按照全球定位系統GPS中的測量規范和GPS控制網的測量規范進行，在控制網操作技術方面需要保證技術的到位，要充分符合一定的測量標準。

3 控制網精度分析

對于控制網的精度分析，一般主要包括對平面精度分析、高度精度分析和后期的質量檢查方面。（1）對于平面精度的測量過程中，需要利用到的軟件是南方GPS后處理軟件，該軟件的應用主要是針對基線和整體控制網的約束平差方面進行測量，從測量結果中能夠看出，首級控制網的平均邊大約是1.1km，基線長度的精度是11.41mm，在對基線的檢測符合一定標準之后，將三準基線與相應方差作為一定的觀測點，從三維坐標中選擇其中的一個點作為起始點進行計算。在約束平差中，基線分量的改正數與無約束平差之間的改正數的平差之間的絕對值是0.93mm。（2）控制網的高程精度分析，在對外觀進行檢測合格之后，需要將觀測到的高差輸入到計算機中，進行平差方面的計算，對于三等水準測量使用到的軟件主要是平差軟件，水轉路線的長度是3.5km。在測量的過程中，水準測量需要在測量精度和各項誤差方面滿足相應的要求和規范，在誤差方面不能存在過大的誤差，要能夠充分保證整體的可靠性。（3）在對各項高程進行測量之后，還需要對首級控制網的質量進行檢測，對于整體的工程做好驗收和收尾工作。首先需要對各種原始的數據進行檢測和計算，要保證各項原始數據的記錄準確，各項檢測都需要符合相應的規范要求。對于平面精度的檢測，會使用到TC2003進行對測距和測角的檢查，在檢查結果中，其需要符合全球定位系統中的測量規范。

4 結語

綜上所述，對于首級控制網的建設工作也是一項長期的工程，需要平面、高程以及維護方面做好相應的施工檢測和后期的質量控制，要保證控制網的建立和精度方面的準確和符合一定的標準；同時核電廠的建立也會因為地形地貌的不同，建立的模型也是有所區別的。

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