魯小紅 喬利鵬
遼寧省大伙房水庫(kù)輸水工程系隧洞和管線工程,分兩期進(jìn)行:一期工程將渾江水經(jīng)隧洞自流入蘇子河,蓄水于大伙房水庫(kù),系隧洞工程。隧洞全長(zhǎng) 85.3km,地理坐標(biāo)為東經(jīng)124°33′~125°20′,北緯 41°15′~ 41°45′。 二期工程由大伙房水庫(kù)輸水至遼寧省中部城市撫順、沈陽(yáng)、遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口、盤錦 6個(gè)城市,以緩解工農(nóng)業(yè)用水的緊張局面,輸水方法采用地下隧洞與明挖深埋管線相結(jié)合的方式進(jìn)行,輸水路線總長(zhǎng)260km,地理坐標(biāo)為北緯40°41′~ 41°53′、東經(jīng) 122°07′~ 124°05′,其中隧洞段長(zhǎng)度 27.4km,位于撫順市南郊,地理坐標(biāo)為北緯 41°47′~ 41°53′、東經(jīng) 123°47′~124°05′。
為保證施工順利進(jìn)行和隧洞準(zhǔn)確貫通,在施工過(guò)程中地面實(shí)際測(cè)量資料與控制測(cè)量成果反算資料一致,使長(zhǎng)度高斯投影變形為最小,必須將中央子午線選在測(cè)區(qū)某一區(qū)域中央,高程歸化面選用該區(qū)域的平均高程面的這種方法建立任意帶直角坐標(biāo)系(工程坐標(biāo)系),計(jì)算一套或多套專供施工放樣的坐標(biāo),即工程坐標(biāo)。
《工程測(cè)量規(guī)范》中規(guī)定測(cè)區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度變形值(長(zhǎng)度高斯投影變形值)不得大于2.5cm/km。而該輸水工程(一期)相對(duì)于中央子午線126°,隧洞出口處高斯投影長(zhǎng)度變形達(dá)到 14cm/km。(二期)工程相對(duì)于中央子午線123°,隧洞進(jìn)口處高斯投影長(zhǎng)度變形達(dá)到18cm/km,盤錦支線末端高斯投影長(zhǎng)度變形達(dá)到6.5cm/km,可見采用高斯投影3°帶北京 54坐標(biāo),不能滿足施工放樣的需要。
建立工程坐標(biāo)系的條件是:各點(diǎn)在兩個(gè)參考橢球上的大地經(jīng)緯度B,L是相等的,各點(diǎn)間的方位保持不變,即地方參考橢球與1954年北京坐標(biāo)系的參考橢球的關(guān)系為:
中心一致:X0=0,Y0=0,Z0=0。
軸向一致:εX=0,εY=0,εZ=0。
扁率相等:α地=α。
地方參考橢球與國(guó)家參考橢球僅在長(zhǎng)半徑上有一個(gè)變化值
即
其中,a地為地方參考橢球長(zhǎng)半徑;a為國(guó)家橢球長(zhǎng)半徑;e為第一偏心率;Bm為測(cè)區(qū)平均緯度;Hm為平均大地高;hm為平均正常高;ζm為平均高程異常;N為卯酉圈曲率半徑。
該輸水工程(一期)主隧洞全長(zhǎng)85.3km,地理坐標(biāo)為東經(jīng)124°33′~ 125°20′,北緯 41°15′~ 41°45′。 工程坐標(biāo)系中央子午線設(shè)在測(cè)區(qū)的中央,其經(jīng)度為東經(jīng)124°56′30″,投影面高程=主洞底平均高程+測(cè)區(qū)平均高程異常值=211.9+63.5=275.4 m。
該輸水工程(二期)隧洞段長(zhǎng)度約27.4km,位于撫順市南郊,地理坐標(biāo)為北緯 41°47′~ 41°53′、東經(jīng) 123°47′~ 124°05′。 工程坐標(biāo)系中央子午線設(shè)在測(cè)區(qū)的中央,其經(jīng)度為東經(jīng) 123°56′00″。投影面高程=主洞底平均高程+測(cè)區(qū)平均高程異常值=87.5+59.6=147.1 m。
該輸水工程(二期)管線段長(zhǎng)度約232km,地理坐標(biāo)為40°41′~41°47′、東經(jīng) 122°07′~ 123°47′,須建立兩套工程坐標(biāo)系。
第1套:中央子午線 L1=123°22′,投影面高程 H1=36.0 m,控制區(qū)段為:主管線起點(diǎn)—鞍山大鄭家;
第2套:中央子午線 L2=122°32′,投影面高程 H2=6.7 m,控制區(qū)段為:鞍山大鄭家—營(yíng)口、盤錦支線末端。
經(jīng)建立以上工程坐標(biāo)系,測(cè)區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)度變形值均小于2.5cm/km。
計(jì)算工程坐標(biāo)的軟件市面上有很多版本,由于編制軟件時(shí)選擇的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)有微小的差異,導(dǎo)致最后的計(jì)算結(jié)果不一致,所以同一個(gè)工程切記采用同一個(gè)軟件進(jìn)行工程坐標(biāo)計(jì)算。
北京54坐標(biāo)與工程坐標(biāo)反算的輸水路線長(zhǎng)度會(huì)有微小的出入,由于可研與設(shè)計(jì)階段均采用北京54坐標(biāo),重新修改北京54坐標(biāo)已不現(xiàn)實(shí),也沒(méi)有必要。僅須對(duì)工程坐標(biāo)進(jìn)行微調(diào),使調(diào)整后的工程坐標(biāo)與北京54坐標(biāo)反算的輸水路線長(zhǎng)度相一致。
工程坐標(biāo)僅用于輸水路線軸線的放樣,其他建筑物均可采用設(shè)計(jì)的北京54坐標(biāo)進(jìn)行施工放樣。
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