特大型火力发电厂施工控制网的建立

摘要：本文阐述了广东平海发电厂施工控制网的建立，包括控制网精度指标设计、网形设计、测量仪器的选择、点位布设、外业施测及内外计算、成果分析的全过程，肯定了利用GPS测量系统建立测量控制网的高效率、高精度的优越性。

关键词：平海发电厂；施工控制网；建立

1概述

广东平海电厂位于广东省东南沿海大亚湾东岸的湖头角，厂址所处的稔平半岛属惠州市惠东县管辖；电厂东向距平海、港口两镇约12km，与广东大亚湾核电站隔海相望，西北向距马鞭洲15万吨级油码头12km，地理位置为东经114°45′、北纬22°36′。厂区总占地面积超过130万m2。电厂规划总容量为6台1000MW级高效超临界燃煤汽轮发电机组，一期工程建设4台1000MW级机组，该电厂属广东省特大型火力发电厂。

为满足平海发电厂工程长周期精确施工放样的需要，需在厂区建立施工控制网。布设施工控制网主要是测设工程建筑物的轴线端点和高程基点，因其具有控制范围小、控制点密度大、精度要求高、使用频繁和易受施工干扰等特点，有很强的特殊性。因此，通常需建立专用的施工坐标系，以便于进一步施工放样，此时不仅要考虑控制目的、网的强度及便于保护，还应注意将建筑物的轴线端点和特殊的工程位置点等选作施工控制网点。施工控制测量包括：施工控制网的坐标系统设计和精度设计、施工控制网的布设、控制点的标石或观测墩的埋设或建造、控制网的观测及平差计算以及控制网的定期复测。

2施工控制网技术设计

2.1测量精度指标设计

平海电厂施工控制网选择采用GPS测量系统进行施测，并使用高精度全站仪对GPS基线边长进行检测；高程控制网采用电子水准仪测量。根据设计要求结合相关规范要求，该施工控制网各项精度指标设计如下：

1） 平面控制按不低于GPS网E级网布置施测；

2） 高程控制按不低于三等水准精度施测；

3） 四等以下控制网相对于起算点的最弱点位中误差应小于±5cm。

2.2控制网基准及网形设计

平面控制采用1954北京坐标系统施测，并通过坐标转换公式将北京坐标系转换成电厂独立坐标系，高程采用1985国家高程基准。

在布设控制网点时，充分考虑到电厂后续工程建设需要，同时满足各期工程及不同建构筑施工建设的要求，考虑到施工放样的需要，根据《火力发电厂工程测量技术规程》（DL/ T 5001 - 2004 ）规定，控制网点以稳定可靠、方便使用、通视良好及便于长期保存为原则。参照平海发电厂总平设计图，该GPS-E级网主要采用边连接形式，共布设控制点15个，其中包括新造标埋石控制点11个，分别编号S01~S11，以及已知的首级4个平面控制点，分别编号GPS01、GPS03、GPS04及GPS07，另外选择GPS02号控制点作为附合水准路线上的附合控制点。平海发电厂GPS施工控制网的点位布设如图1 所示。

图1 平海发电厂GPS施工控制网络图

3GPS控制测量

3.1控制点位布设

平面高程控制网点的布设以稳定可靠、方便使用、通视良好、便于长期保存为原则。GPS点点位布设要求：

1）视野开阔、便于仪器设置和操作；

2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送信道，其距离不小于50m；

3）附近无强烈反射卫星信号的对象（如大型建筑物、水面等）；

4）有利于其它测量手段扩展和联测；

平面高程控制网点的布设见图1。

3.2控制点标石的埋设

GPS-E级网控制点标石的埋设一律为现场浇注的正四棱台混凝土标石，露出地面部分尺寸为30×30cm，下底尺寸为50×50cm，埋深约50cm，中间嵌有Φ4cm的不锈钢标芯，圆头标芯中心有Φ1mm的圆孔供对中用。

3.3GPS外业施测

根据所收集到的原有测绘资料，以测区附近4个首级测量控制网D级GPS点作为起算依据，该4个首级测量控制点平面成果为1954北京坐标系，高程成果为1985国家高程基准.

在利用该4个首级测量控制作为起算依据前，先对其可靠性进行检校，经检测证实其资料准确可靠，可以作为平面、高程控制起算之用。

观测过程使用6台Leica双频GPS接收机，采用相对静态测量作业模式进行GPS网观测。

GPS-E级网外业观测各项实测技术指标见表1。

表1GPS-E级网外业观测技术指标

3.4GPS-E级点测量精度指标

1）天线高取测前、测后两次量测的平均值，且两次读数之差不大于3mm；

2）使用LEICA Geo Office随机软件对GPS测量数据进行处理，根据软件包的说明按缺省参数进行基线解算和网平差，通过联测3个及以上已知点进行坐标基准转换。

3）相邻点基线其测量精度及所组成异步环的闭合差应符合下式规定：

δ= (mm)其中a=5mm，b=1ppm

式中：d为相邻点距离，单位为km；

4）若干个独立观测边组成闭和环时，全长闭合差应符合下式规定：

w≤3 δW=

式中：n为闭合环中的边数，δ为相应级别规定的精度（按平均边长计算）；

5）复测基线长度较差ds≤2 δ；

6）GPS E级网中最弱点的点位中误差（相对于起算点）应小于±5cm；

7）所有基线通过环闭合差、重复基线差的检验后，在WGS84坐标系下进行三维无约束平差，求解各控制点的三维空间坐标。然后在工程独立坐标系统中进行二维约束平差，求解各施工控制点的工程独立坐标。

3.5GPS高程控制测量

利用原有的4个GPS-D级首级控制点的水准成果作为高程起算数据，在WGS84坐标系统下进行三维无约束平差，再进行坐标基准转换，拟合出GPS点的高程。高程点位中误差不得大于5cm。

3.6控制测量内业检查与计算

1）所有外业观测手簿，内业须经两重检查并签名后方可进行内业计算，当采用电子手簿时，应先打印出观测数据进行校核检查后，才可进行计算；

2）内业计算时，外业边长观测值应进行固定误差、比例误差、周期误差三项仪器误差改正；

3）GPS数据平差采用Leica Geo Office数据处理软件进行处理，平差的结果满足GPS-E级控制测量精度要求。

3.7主要精度指标

GPS测量控制网平差后的点位内附合精度统计如表2所示：

表2点位精度统计表

由表2可见，由于采用合理的施测方案及观测方法，以及较长的观测时间，本次测量的精度完全符合规范要求，该施工控制网的建立达到了设计目标。

3.8GPS基线边长检测

GPS基线边长检测是使用Leica TC1800全站仪来进行的，检测过程按国家四等光电测距的要求测量控制网中4条基线边长，与GPS平差边长比较结果见表3。由表3可见最大互差为3.4mm，平均互差为2.2mm，由此验证了GPS控制网成果完全可靠。

表3平海电厂施工控制网边长检测统计表

测站 目标 全站仪测量检测边长

（m） GPS归算至85国家高程基准面边长

4高程控制网的建立

4.1 水准点位布设

高程控制采用三等水准测量的作业方法进行，根据水准测量规范的要求，结合测区实际情况在地形图上拟定出合理的水准网和水准路线布设方案。水准点的位置应能保证埋设标石的稳定、安全和长期保存，并便于观测。水准点应尽可能选在道路附近，基岩露头或土层较浅处。

本次水准点的布设基本与平面控制点重合，水准线路主要沿道路布设。选择平海电厂首级控制网点GPS01、GPS02、GPS03、GPS07、S09及S11号6个平面控制点建立高程控制网，以GPS01号点作为高程起算点，将GPS07作为高程校核点。

4.2外业观测与记录

水准测量使用Leica DNA03电子水准仪和铟钢数码水准尺，该仪器的标称精度为每公里高差中误差±0.3mm。按国家三等水准测量的要求按附合水准路线进行观测，过程实现观测数据自动记录，有效避免人为记录错误，减少内业数据检查的工作量。

本次水准控制测量共完成水准路线3.9公里。水准测量外业完成后，将电子水准测量数据通过专用软件直接导出并输入至计算机，然后采用清华山维控制网平差系统“NASEW V3.0”软件对水准网进行严密平差，要求进行附合差计算、验算、精度评定、成果表输出，平海电厂施工控制网测量水准成果见表4。

由平差结果显示，该附合水准路线高程控制网的附合路线闭合差为-1.52mm，大大小于允许限值±23.70mm的要求；而线路中最大附合路线闭合差为+5.20mm，也小于允许闭合差限值±8.80mm的要求。由此可见，高程控制网完全满足三等水准网要求。

表4施工控制网测量水准成果表

5结束语

1）按相关技术要求，利用GPS测量系统配合高精度水准仪及全站仪建立广东平海电厂施工控制网，从测量结果来看，各项精度指标及成果均能符合规范要求，成果质量完全满足发电厂各建构筑物进行施工期间测量的精度标准。

2）由于施工控制网的建立后，由于发电厂建设周期较长，且施工现场环境复杂，为确保各控制点的稳定，应该定期对所建立的控制网进行复测，确保控制网成果质量。

3）由于GPS测量系统的日益成熟以及相关解算、平差软件的普及，利用GPS测量系统建立控制网，其建网速度快，测量成果精度高，只要具备足够的GPS测量设备，只需在外业施测时投入多点时间，内业数据处理通过专用软件对测量数据进行解算、平差，就可以轻易将控制网的等级提高，给控制网、点的建立带来高精度的测量成果。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。