引黃工程北干輸水管線施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

朱偉山

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 基本情況

1.1 工程概況

山西省萬(wàn)家寨引黃工程北干線（1號(hào)隧洞出口至大同南郊?jí)虮に畮?kù)）輸水線路位于山西省北部，行政隸屬朔州、大同。線路途經(jīng)朔州市、山陰縣、懷仁縣、大同市，全長(zhǎng)約120 km。

施工控制網(wǎng)作業(yè)區(qū)位于晉西北，是典型的丘陵地貌。地形特點(diǎn)為西北高、東南低。平均海拔1100 m以上。氣候類型為塞外氣候，冬、春兩季風(fēng)沙大，早、晚溫差大。冬季凍土層較深，測(cè)區(qū)內(nèi)沖溝較多，給外業(yè)施測(cè)帶來(lái)較大困難。線路兩側(cè)分布有村莊，大忻線貫穿整個(gè)測(cè)區(qū)，交通較為便利。施工控制網(wǎng)最終的成果主要為山西省萬(wàn)家寨引黃工程北干輸水線路及調(diào)蓄水庫(kù)施工服務(wù)。

1.2 工程任務(wù)

本次工程任務(wù)是建立輸水線路施工控制網(wǎng)。輸水線路管線全長(zhǎng)約120 km，包括調(diào)壓閥室、調(diào)蓄水庫(kù)等建筑設(shè)施。施工控制網(wǎng)用來(lái)控制輸水工程的總體布置和各水工建筑物軸線之間的相對(duì)位置，滿足施工放樣的需要。考慮到通視和標(biāo)段施工需要，計(jì)劃做C級(jí)GPS點(diǎn)約130個(gè)，三等水準(zhǔn)約200 km。

1.3 測(cè)區(qū)已有成果及兼容性評(píng)價(jià)

國(guó)家Ⅱ等三角點(diǎn)，Ⅱ苗山和Ⅱ奶奶廟以及1號(hào)洞控制點(diǎn)Ⅱ北干15等國(guó)家點(diǎn)，經(jīng)查勘標(biāo)石保存完好，未發(fā)現(xiàn)問題，可作為本次控制網(wǎng)的起算點(diǎn)（在使用前應(yīng)對(duì)其成果進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格方可使用）。

國(guó)家Ⅰ等水準(zhǔn)大榆線（山陰至大同段）和國(guó)家Ⅱ等水準(zhǔn)店山線部分成果，已在引黃北干帶狀圖測(cè)繪時(shí)多次使用，部分標(biāo)石保存完好，可作為本次Ⅲ等水準(zhǔn)的起算數(shù)據(jù)。

1.4 采用的坐標(biāo)系和高程系

為保證與規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量資料相吻合，本次施工控制網(wǎng)以規(guī)劃設(shè)計(jì)階段所改算的成果為起算數(shù)據(jù)。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的平面控制網(wǎng)情況：以Ⅱ苗山為原點(diǎn)，以苗山至北干15的方位為起算方位，以大同南郊西萬(wàn)莊作為檢核點(diǎn)。高程投影面為1000 m。高程系統(tǒng)采用1956黃海高程系。

1.5 作業(yè)儀器及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

作業(yè)儀器采用南方北極星9600GPS靜態(tài)接收機(jī)（5+1ppm）6臺(tái)（套）；Trimble的 DINI12電子水準(zhǔn)儀2臺(tái)（套）；拓普康全站儀（2″級(jí)）1臺(tái)。

2 平面控制網(wǎng)測(cè)量方案設(shè)計(jì)

2.1 GPS平面控制等級(jí)確定

由于各種建筑物對(duì)放樣的精度要求不同，須確定控制網(wǎng)的精度，依據(jù)《水利水電施工測(cè)量規(guī)范》，結(jié)合本工程的需要選取±30 mm為建筑物平面放樣的精度要求，若平均邊長(zhǎng)為1 km，計(jì)算得邊長(zhǎng)相對(duì)精度為1/83000，則需建立C級(jí)GPS平面控制網(wǎng)保證建筑物的放樣精度。

2.2 GPS平面控制布網(wǎng)原則

一是利用國(guó)家Ⅱ等三角點(diǎn)苗山和北干1號(hào)隧洞的平面控制點(diǎn)BG15作為控制的起算數(shù)據(jù)，布設(shè)C級(jí)平面控制網(wǎng)。

二是C級(jí)GPS網(wǎng)沿輸水管線兩側(cè)布設(shè)，平均邊長(zhǎng)約1.5 km，每測(cè)站至少有一個(gè)方向通視，由于線路長(zhǎng)，控制點(diǎn)多，點(diǎn)位編號(hào)分別以C050編號(hào)，如“C050，C051，C052等依次類推，本次控制范圍為1號(hào)隧洞出口至大同南郊?jí)虮に畮?kù)，共布設(shè)130個(gè)控制點(diǎn)，其中包括滿足水工建筑物放樣的39個(gè)控制點(diǎn)（4個(gè)分水口、4個(gè)調(diào)節(jié)閥室、3個(gè)調(diào)蓄水庫(kù)）。

2.3 GPS點(diǎn)的選點(diǎn)和標(biāo)石埋設(shè)

C級(jí)GPS點(diǎn)位一般按平均邊長(zhǎng)約1 km左右在1∶10000地形圖上設(shè)計(jì)選定，但考慮到通視等原因可稍作變動(dòng)。

C級(jí)GPS點(diǎn)位應(yīng)選在便于安置接收設(shè)備，可操作，視野開闊，質(zhì)地堅(jiān)硬，穩(wěn)固可靠，遠(yuǎn)離樹木和河流的地方。與舊點(diǎn)重合時(shí)，應(yīng)在新點(diǎn)名后加注舊點(diǎn)名點(diǎn)號(hào)。與水準(zhǔn)點(diǎn)重合時(shí)，應(yīng)在新選點(diǎn)名后的括號(hào)內(nèi)附上水準(zhǔn)點(diǎn)等級(jí)和編號(hào)。

標(biāo)石尺寸：下底400 mm×400 mm，上底200 mm×200 mm，高度500 m，樁頂有不銹鋼標(biāo)志，標(biāo)石表面刻有點(diǎn)號(hào)，埋深0.5 m，與地表持平。

標(biāo)石下有0.2 m搗固的土石層，標(biāo)石埋設(shè)后均應(yīng)四周夯實(shí)搗緊并在現(xiàn)場(chǎng)繪制點(diǎn)標(biāo)記。

2.4 GPS外業(yè)數(shù)據(jù)處理

由于GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集量大，因此要求作業(yè)人員將每天接收機(jī)所采集的外業(yè)數(shù)據(jù)當(dāng)天進(jìn)行基線解算，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

基線解算和網(wǎng)平差計(jì)算采用隨機(jī)軟件包進(jìn)行。

3 高程控制網(wǎng)測(cè)量方案設(shè)計(jì)

3.1 高程控制測(cè)量等級(jí)確定

根據(jù)已知高程點(diǎn)分布情況和布設(shè)的水準(zhǔn)線路長(zhǎng)度，依據(jù)《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》《水利水電施工測(cè)量規(guī)范》《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》高程控制采用三等精度水準(zhǔn)測(cè)量，能較好地達(dá)到施工放樣的要求。

3.2 高程控制測(cè)量布網(wǎng)原則

一是起算采用國(guó)家Ⅰ等水準(zhǔn)大榆線和國(guó)家Ⅱ等水準(zhǔn)店山線部分成果。二是由于輸水線路較長(zhǎng)約120 km，而且線路有部分水工建筑物，對(duì)高程精度要求較高，根據(jù)已知高程點(diǎn)分布情況和布設(shè)的水準(zhǔn)線路長(zhǎng)度，依據(jù)《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》《水利水電施工測(cè)量規(guī)范》《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》高程控制采用三等精度水準(zhǔn)測(cè)量，才能達(dá)到施工放樣的要求。

3.3 高程控制點(diǎn)的選點(diǎn)和標(biāo)石埋設(shè)

由于輸水線路較長(zhǎng)，高程控制點(diǎn)盡量利用C級(jí)GPS平面控制點(diǎn)，當(dāng)不滿足需要時(shí)布設(shè)一定密度的高程控制點(diǎn)。點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、安全僻靜、觀測(cè)方便和利于長(zhǎng)期保存的地方。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 GPS質(zhì)量控制方案

首先，GPS觀測(cè)前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，要求作業(yè)人員嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范作業(yè)，減少人為的對(duì)點(diǎn)誤差；其次，設(shè)計(jì)合理的控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)提高控制網(wǎng)的精度及可靠性；第三，做好星歷預(yù)報(bào)，盡量避開觀測(cè)衛(wèi)星少、GDOP值大的觀測(cè)時(shí)段；選擇合適的站址測(cè)站遠(yuǎn)離大面積水域、陡坡，以防止多路徑效應(yīng)的影響；遠(yuǎn)離雷達(dá)、電視發(fā)射塔、微波站等電磁波輻射源，防止電磁波干擾。觀測(cè)的最小高度角上不應(yīng)有成片的障礙物。

4.2 高程質(zhì)量控制方案

三等水準(zhǔn)觀測(cè)過程中，使用鑒定合格的儀器進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。嚴(yán)格按照規(guī)范作業(yè)，作業(yè)開始后應(yīng)在出工前檢測(cè)i角，避免在惡劣的天氣下進(jìn)行。

5 結(jié)論

本次施工控制網(wǎng)的外業(yè)測(cè)量大約耗時(shí)40 d，合理的設(shè)計(jì)方案和實(shí)施方法大幅提高了測(cè)繪外業(yè)工作效率和施工控制網(wǎng)的精度，滿足了施工放樣的需求，使設(shè)計(jì)方案和實(shí)施計(jì)劃優(yōu)化到最經(jīng)濟(jì)的范圍，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。