新建佛山西站施工控制网布设方案设计

【摘 要】施工控制网是工程建设的基础。以新建佛山西站项目为例，介绍了施工控制网的布设要求，分别分析了平面控制网和高程控制网的测量要求和数据处理方法。工程实践表明，该设计方案科学合理，可以满足工程施工的要求。

【关键词】佛山西站;施工控制网;GPS;水准

1 引言

施工控制网时工程施工的基础和依据，其精度直接影响工程质量。新建铁路工程及附属设施施工控制网精度要求高，测量难度大。目前平面控制网多采用GNSS方法布设、高程控制网一般使用高精度电子水准仪测量。探讨施工控制网布设方法和具体要求，非常必要。

2 工程概况

新建佛山西站位于广东省佛山市狮山镇，车站共有在建贵广、南广铁路、珠三角城际铁路佛肇、广佛环线以及预留拟建深茂铁路等5条线路引入，分设客专场和城际场，两场横列布置，贵广、南广铁路和深茂铁路合设专场，规模为6台15线（含正线4条），到发线有效650米。

本测量项目的目的是为佛山西站顶棚吊装提供测量数据，满足施工需求，精度等级按《高速铁路工程测量规范》（TB 10601-2009）执行。其中平面控制网按CPII要求布设，采用GPS静态观测，测量等级按三等施测;高程控制网按二等高程控制测量施测。

3 施工控制网布设方案

3.1 已有资料利用情况

为保证施工控制与前期工作测量基准的统一，施工控制网的布设以现有的首级控制网作为优先起算，起算数据由业主提供。施工控制网布设前对首级控制网进行检测，当首级控制网破坏或精度不能满足工程需求时，需业主提供更高等级的起算点，同时对首级控制网点进行检核。

3.2 坐标和高程系统

平面基准采用施工独立坐标系，参数为：WGS84椭球，中央子午线113°00′00″，投影面大地高0米。高程基准采用1985国家高程基准。

3.3 施工控制网布设

3.3.1 平面控制网布设

（1）布网设计

各级GPS网采用逐级布设，布设原则主要考虑作业需求、测区已有资料、测区地形、交通情况及作业效率等因素。首级平面控制网采用CPII网布设，精度、观测要求GPS三等要求执行。本着按规范作业的原则，所设计的网形能够覆盖整个施工区域，每次观测均计划投入徕卡GPS 9台，同步进行观测。新布设的GPS控制网最少与3个高等级的已知控制点连测。

（2）选点埋石

① GPS控制点选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方，其中部分点位的选择应同时兼顾水准联测的需要。②埋点位置要求地势开阔，且要避开高度角15°以上的挡星障碍，以便接收到足够的卫星信号。③远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波塔等），其距离大于200米;远离高压线及微波传送信号通道不小于50米;④点位选在交通方便，并有利于其它测量手段拓展及连测;⑤点位选择底质稳定，易于标示长期保存;⑥当利用旧点时，首先确认该点的完好性，并符合相应规格和埋石要求，且能长期保存。

（3）GPS平面控制网外业观测要求

①采用的观测仪器确保通过国家计量局检验，在检验的有效期内使用;本工程观测时使用9台双频徕卡GPS接收机，其静态测量的标称精度为5mm+1ppm。②天线通过三脚架分别置于各个测站上，采用静态测量作业模式。③经检查接收机电源电缆和天线连接无误后方可开机。④GPS网的布设，应视作业时的卫星状况、预期达到的精度、成果可靠性以及接收机的数量和测区的交通等情况综合考虑，按照优化设计的原则进行，一般由若干个独立观测环构成。⑤GPS D级网的观测技术要求：设置卫星截止高度角15°;历元采样间隔为10″;有效观测卫星数不少于4颗;GDOP值小于6;GPS天线对中误差小于2mm;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2mm，如果大于该值，及时分析原因或者开展补救措施;有效时段长度≥60min。

（4）GPS控制网数据处理

GPS网平差是在近似WGS-84坐标系统下的无约束三维平差。

基线向量解算时，解算全部基线，选用配套软件自动解算。GPS基线向量网成果的内符合精度分析：对无约束平差成果进行分析，主要考察基线向量观测值改正数、各点坐标中误差、点位中误差、GPS基线向量边的方位和边长相对精度。基线向量解算后，可初步检查一下评判各基线的置信参数，检查同步环、异步环等闭合差，查出超限原因，剔除有粗差的基线。

检验合格后，进行GPS控制网无约束平差，输出控制点在WGS-84坐标下的三维坐标、各基线向量三个坐标差观测值的改正数、基线长度、基线方位、点位和边长的精度信息。

无约束平差后，以无约束平差确定的有效观测量为基础，进行约束平差。平差结果，输出控制点在国家坐标系下的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线长度、基线方位角等，以及相关精度信息。

3.3.2 高程控制测量

本项目中高程基面采用1985国家高程基准。利用测区内或测区旁的已知高等级高程控制点作为起算点，按二等施测。

（1）水准点选点与埋石

在水准路线布设前，进行现场踏勘，收集道路、地形等信息，同时做好技术设计，获取最优路径;

水准点选在土质坚实、安全僻静、观测方便和利于长期保存的地点，应尽可能选在道路附近，基岩露头或土层较浅处，点位采用埋石或混凝土浇灌方法。避免选择易受水淹、潮湿，易土崩、滑坡等不利地貌点;为满足数据处理及应用方便，部分点与CPII控制网GPS点同点。

（2）水准外业观测与记录

用于水准测量的仪器必须经过国家计量局的鉴定，并确保作业时间在仪器的鉴定合格期内开展;数字水准仪在每天实测前进行i角测定，仅当i角值小于15″方可作业，如果大于该值，应把仪器送厂家维护;水准测量拟使用Trimble DiNi03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。

水准路线尽量沿坡度平缓的交通道路布设;观测前二十分钟将仪器置于露天阴凉处;一测段水准路线的测站数必须是偶数。往、返测的前、后标尺必须交换;各测段应沿同一路线、用同类仪器与尺承进行往返测，往、返测的测站和尺承位置相同;一测段的往测和返测，应分别在上午和下午不同时间段完成。

（3）水准测量内业处理

平差前先做好正常水准面不平行改正、尺长改正，然后再用清华三维平差软件进行平差，生成最终的水准平差结果，并统计出处高程中误差、相对点位中误差，获得高程网中最弱点、最弱观测边等信息、最终点位平差成果。

4 结论

在新建佛山西站施工控制网布设项目中，根据项目要求，进行了控制点选点、野外观测、平差计算设计，经工程实践，该设计科学合理，可以满足施工控制网的布设要求，为工程的顺利实施提供了保障。

参考文献：

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