某航电枢纽工程施工控制网建设技术

沈家海，邹云龙

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

1 工程概况

某航电枢纽是以航运为主兼有发电等综合利用工程，总库容约3.44亿m3，正常蓄水位以下库容1.36亿m3。建设规模为正常蓄水位18 m，通航标准为Ⅲ级航道标准，Ⅲ级船闸2座，径流式电站2座，总装机容量12.6 MW。该工程分为东大河工程和西大河工程，东大河工程先行施工，施工内容为导流明渠、围堰、船闸、电站厂房、泄水闸（12孔）、鱼道、两岸连接土坝、航标工程、坝顶公路桥、金属结构（含启闭设备）安装及配套工程设施。

交桩控制点有P130、2245、2103三个平高共用点，其与坝轴线平面位置见图1所示。

图1 控制网平面布置图Fig.1 Plan layout of the control network

2 施工控制网设计

2.1 交桩控制点踏勘

踏勘P130、2245、2103三个控制点现场，控制点标识清晰稳固。通过控制点标识信息，判定P130高程等级高于2245、2103。

2.2 控制网网形设计

由图1可见，交桩控制点在施工区域外，需要对交桩控制网进行扩展建成施工控制网[1]，以P130和2245、2103为基准，按照“兼顾施工控制、兼顾施工监控、兼顾施工放样”的原则进行施工控制网设计。

1）在坝轴线往上游约1 km、远离岸线约1 km的位置，各选择1个测点，点名ID01、IX01，与交桩控制点P130、2245和2103组成施工控制网框架。

2）在西大河河岸找到1个标识清晰稳固的点，点名2092，可以作为河岸枯水期、丰水期变形监测点。

3）在沙洲上选择点名FW01、JM01的2个点，作为施工测量点。

2.3 测量精度等级选择

根据水电枢纽工程的分等指标[2]中的“水库总库容”指标，确定本工程等别为二等，分等指标如表1所示。

表1 水电枢纽工程的分等指标Table 1 The classification index of hydro-power junction project

根据二等工程等别，确定施工控制网平面采用二等控制网精度，高程采用三等水准网精度[3-4]。

2.4 外业观测和内业解算

平面控制网，外业数据采用GNSS接收机静态测量方法进行采集，内业解算采用GNSS设备随机软件Pinnacle V1.07计算。

高程控制网，外业数据采用全站仪三角高程观测方法[5-6]进行采集，内业解算采用科傻Codaps软件计算。

2.5 控制网成果检测

1）边长检测

用全站仪（标称精度：测角1″、测距（1+1.5D）mm，D为测量距离，km）测量某边的往、返测水平边长，取均值与控制点平面坐标反算平距进行比较。

2）高差检测

采用几何水准测量方法，按照三等水准精度测量某测段高差，与控制点高差进行比较。

2.6 点位埋设

挖掘一个1 m深、底部0.6 m宽的坑，坑顶挖出排水通道避免雨季积水，将4根φ22 mm长0.8 m螺纹钢筋部分打入坑底，4根钢筋呈外八字分布，然后在干燥的土坑中浇筑混凝土并埋置专用测量标志。

3 控制网外业测量

3.1 平面观测

共有4台GNSS接收机（标称精度：平面（3+0.5d）mm、高程（5+0.5d）mm，d为基线长度，km）采集静态观测数据，同步观测时间2 h，GNSS测量网形见图2。

图2 GNSS观测网形图Fig.2 The net diagram of GNSS observation

3.2 高差观测

高差观测先以P130做闭合高程路线，然后往FW01、JM01、2092、ID01、IX01 观测，高差观测路线见图3。

图3 高差观测路线示意图Fig.3 The schematic diagram of route in height difference observation

4 控制网内业解算

4.1 起算基准的选择

1）平面起算基准点

采用无约束平差方法解算GNSS静态数据，比较坐标反算距离与实测距离，按照“边长相对中误差≤1/150 000”择优选择，边长检测信息见表2，选择P130、2245作为控制网平面约束点。

表2 交桩控制网边长检测Table 2 The side check of the cross-pile control net

2）高程起算基准点

P130高程等级高，以P130为高程起算点。

4.2 平面数据解算

1）数据预处理

用TEQC软件，将GNSS观测数据文件转换成RINEX标准格式数据文件。

2）重复基线检验

式中：a为相应等级控制网的固定误差，取5 mm；

b为相应等级控制网的比例误差系数，取2 mm/km；

s为重复基线的均值，km。

3）环闭合差检验

同步环检验的闭合差应符合：

异步环检验的闭合差应符合：

式（2）、式（3）中 δ同式（1），n取3。

4）控制点平面成果解算

用Pinnacle软件，在地方坐标系下，约束P130、2245两点，解算其余控制点平面坐标值。

4.3 高程数据解算

使用科傻地面平差软件对高差观测数据进行平差，以P130为起算点，按照闭合水准路线进行平差得各控制点高程值。

5 控制网成果检测

5.1 边长检测

增加临时点名JM02、JM03，共形成3条边长，检测边在控制网中分布见图4，边长检测信息见表3。

图4 检测边在控制网中分布图Fig.4 The distribution map of the checked side in the control net

表3 边长检测信息一览表Table 3 The list of the checked side length information

5.2 高差检测

测段2092-IX01的高差检测成果见表4。

表4 测段2092-IX01高差检测信息一览表Table 4 The list of the checked height difference for levelling section 2092-IX01

6 结语

本工程施工控制网建设是在交桩控制网的基础上，为满足施工测量需要进行的同级拓展，通过检测某测段高差和不同位置边长的方法来验证控制网成果质量。检测结果表明，施工控制网满足要求。

水利水电工程建设周期长、施工监测要求高，施工控制网为工程提供精准的平面和高程值，保证在建工程各工序以及后期西大河工程与在建东大河工程的位置一致性，为工程施工质量打下良好基础。