摘要：在核電廠的建設過程中，從開始的規(guī)劃可研階段的測繪地形圖，到建設初期階段的土石方開挖計算，再到核島、常規(guī)島等主要構筑物建設的放線等，都需要建立控制網(wǎng)。這3種情形測量控制網(wǎng)的精度要求、樣式規(guī)格要求是不同的，其測量方法也不相同?，F(xiàn)結合項目實際作業(yè)流程，詳細說明了在核電廠施工建設的各個階段，不同類型的測量控制網(wǎng)建立過程中的常見問題及解決方法。

關鍵詞：控制網(wǎng);控制點;控制測量

0 引言

隨著社會的進步，國內(nèi)各種建設事業(yè)日新月異，在發(fā)展國防建設事業(yè)和空間地理信息技術中，在豐富和發(fā)展現(xiàn)代地球科學的有關研究中，以及在測繪工程行業(yè)的發(fā)展中，控制測量的地位和作用顯得越來越重要。

筆者通過總結多年的實踐經(jīng)驗，闡述了在核電廠施工建設的各個階段，測量控制網(wǎng)的建立、測量過程。

1 測量控制網(wǎng)

1.1 ? ?測量控制網(wǎng)建立的目的

測量控制網(wǎng)是由合理分布的控制點以及采用適當?shù)臏y量方法組成的網(wǎng)型。建立測量控制網(wǎng)的目的是為測圖或工程建設的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，作為進行各種細部測量的基準。

1.2 ? ?測量控制網(wǎng)分類

（1）按精度分：三等、四等、一級。

（2）按內(nèi)容分：平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)。

（3）按方法分：常規(guī)網(wǎng)（三角網(wǎng)、水準網(wǎng)）、GPS網(wǎng)。

2 核電廠建設各階段控制網(wǎng)的建立

本文以核電廠建設施工過程中所建立的測圖控制網(wǎng)、首級測量控制網(wǎng)、次級測量控制網(wǎng)為例進行詳細說明。

2.1 ? ?可研階段測量控制網(wǎng)的建立

核電廠建設的可研階段建立測圖控制網(wǎng)：初勘階段一般測繪地形圖比例尺較小，范圍比較大，測量控制網(wǎng)一般布設成三等或四等GPS網(wǎng);而詳勘階段測繪地形圖范圍小，比例尺大，測量控制網(wǎng)一般布設成四等或一級GPS網(wǎng)。

2.1.1 ? ?測區(qū)坐標系統(tǒng)的選擇

2.1.1.1 ? ?平面坐標系統(tǒng)

現(xiàn)階段的工程項目都是采用2000國家大地坐標系。

中央子午線的選擇：在滿足規(guī)范要求的精度前提下，測量控制網(wǎng)都是采用國家正規(guī)的3°帶中央子午線。當不能滿足規(guī)范內(nèi)對高斯投影長度變形的要求（通常不大于2.5 cm/km）時，就可以自定義中央子午線和投影基準面，建立任意帶的獨立高斯平面直角坐標系。目前核電廠項目建設多在沿海地區(qū)，設計的場坪多為10～20 m，所以投影面對邊長投影變形的影響可以忽略不計。

其邊長綜合投影變形公式為：

式中：R為地球曲率半徑;Ym為歸算邊兩端點橫坐標的平均值;Hm為測區(qū)高出WGS-84橢球面的平均大地高。

地理位置離中央子午線越遠，緯度越低的地方控制點間的邊長投影變形越大。比如山東某核電廠地理坐標為：東經(jīng)121°23′15″，北緯36°42′35″。當中央子午線設置為120°時，經(jīng)計算其邊長投影變形值為18.9 cm/km，所以建立控制網(wǎng)時，把中央子午線設置為121°30′，經(jīng)計算其邊長投影變形值為0.1 cm/km，滿足了核電廠工程測量規(guī)范的要求。

2.1.1.2 ? ?高程基準

目前都是采用1985國家高程基準。

2.1.2 ? ?控制網(wǎng)點選埋

以福建某核電廠可研階段陸域地形測量控制網(wǎng)建立為例加以說明。本項目陸域地形測圖是1：1 000、1：10 000同時進行，在整個1：10 000測圖范圍內(nèi)建立了三等平面控制網(wǎng)，在1：1 000測圖范圍內(nèi)加密了四等平面控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)布置示意圖如圖1、圖2所示。

從布設平面控制網(wǎng)圖形上看，控制點在測區(qū)范圍布設比較均勻，并且聯(lián)測的已知點分布比較合理。

2.1.3 ? ?控制網(wǎng)平面測量

三、四等GPS控制網(wǎng)平面施測采用華測T5型GPS接收機以靜態(tài)定位方法進行觀測。三、四等GPS控制測量作業(yè)執(zhí)行了《核電廠工程測量技術規(guī)范》（GB 50633—2010）的基本技術要求，如表1所示。

三、四等GPS控制網(wǎng)外業(yè)觀測結束后，即把數(shù)據(jù)傳入計算機，進行觀測數(shù)據(jù)后處理，采用南方測繪GNSS數(shù)據(jù)處理軟件，分別根據(jù)三、四等GPS控制網(wǎng)主要技術指標要求，對數(shù)據(jù)進行了基線處理、無約束平差和約束平差。

由表2可知，約束平差后，三、四等GPS控制網(wǎng)最弱邊邊長相對中誤差滿足規(guī)范要求。

測圖控制網(wǎng)是測圖的基礎，高精度控制網(wǎng)的建立保證了地形圖的準確性，成果獲得了業(yè)主及后期施工單位的肯定。

2.2 ? ?前期階段測量控制網(wǎng)的建立

核電廠建設的前期階段需建立首級控制網(wǎng)，其目的是為核電廠的前期建設、土石方工程、附屬工程的定位和次級控制網(wǎng)的建立提供依據(jù)。其測量方法多為GPS測量，其精度為最弱點點位中誤差不超過2 cm。

2.2.1 ? ?首級測量控制網(wǎng)點選埋

核電廠首級網(wǎng)點坐標是由甲方確定后，用儀器準確地放樣到實地上。首級網(wǎng)要求點位穩(wěn)定，精度要高，所以控制點施工時要保證其基礎坐落在基巖上，點位最好做成強制觀測墩的樣式，避免儀器產(chǎn)生對中誤差。

2.2.1.1 ? ?首級測量控制網(wǎng)點基礎施工

項目的廠址不同，地質(zhì)條件不同，其基礎的施工方法有：直接開挖、鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁。

2.2.1.2 ? ?首級測量控制網(wǎng)點強制觀測墩施工

（1）基礎直接開挖的觀測墩的觀測平臺和基礎直接一起澆灌，觀測平臺養(yǎng)護穩(wěn)固后再進行上面觀測墩的施工。

（2）基礎是沖孔灌注樁的先澆筑觀測墩，直接坐落在樁上，再澆筑平臺。

強制對中板標志如圖3所示，形狀尺寸及配筋圖如圖4所示。

2.2.2 ? ?首級測量控制網(wǎng)測量

以河北某核電廠首控網(wǎng)為例，強制觀測墩建立后養(yǎng)護了28天，確?？刂泣c穩(wěn)定后，用華測GPS以靜態(tài)方式，用三等GPS網(wǎng)的精度指標測量了平面坐標，用天寶Dini03水準儀以三等水準精度測量了高程。

2.2.3 ? ?首級測量控制網(wǎng)維護

首級測量控制網(wǎng)建成后，關鍵是要對其進行維護。通過復測，及時更新坐標成果，保證控制網(wǎng)和建筑物的系統(tǒng)性、一致性。

河北某核電廠首控網(wǎng)建立后，時隔6個月進行了復測：外業(yè)觀測結束后，根據(jù)觀測結果，對網(wǎng)內(nèi)控制點進行分析與評估，選取網(wǎng)內(nèi)合理的點作為起算點，保證控制網(wǎng)系統(tǒng)的一致性。下面就平面控制和高程控制分別進行說明。

GPS控制網(wǎng)外業(yè)觀測結束后，先對三維無約束平差基線邊長進行分析，各基線相對首次測量邊長中誤差均小于1/70 000，符合規(guī)范對于邊長相對中誤差的規(guī)定。綜合分析網(wǎng)形及兩次測量基線邊長差值，根據(jù)“長基線控制短基線”的原則選取基線長度較長的SJ02-SJ07作為起算邊，該邊的邊長相對首次測量的中誤差為1/387 153，滿足規(guī)范對于約束點間邊長相對中誤差不超過1/150 000的規(guī)定。水準測量外業(yè)結束后，對各段高差進行了統(tǒng)計分析，復測的各段高差與首測的高差值均小于20（L單位為千米）。為了同平面控制測量起算點位保持一致，選取SJ02作為高程控制測量起算點，復測成果校差統(tǒng)計表如表3所示。

與首次測量成果進行比較，發(fā)現(xiàn)無論是坐標差值還是高程差值均小于啟用新成果的規(guī)定值。由于首次測量成果已經(jīng)在廠區(qū)建安施工中應用，因此此次復測后成果仍然采用首次測量成果。

2.3 ? ?核電廠次級控制網(wǎng)的建立

核電廠次級控制網(wǎng)是在首級控制網(wǎng)的基礎上布設的，為滿足核電廠主廠區(qū)內(nèi)構筑物的施工定位和放線、設備安裝、微網(wǎng)建立等，由覆蓋于核島、常規(guī)島等主要廠房周圍的多個強制觀測墩組成獨立網(wǎng)。其測量方法為邊角網(wǎng)測量，其精度為最弱點點位中誤差不超過2 mm。

2.3.1 ? ?次級測量控制網(wǎng)點選埋

次級控制網(wǎng)一般建立在核島基坑的周邊，便于核島、常規(guī)島的建設。要保證其基礎坐落在基巖上，建成強制觀測墩樣式，建設方法同首級測量控制網(wǎng)施工方法一樣。

2.3.2 ? ?次級控制網(wǎng)測量

次級控制網(wǎng)測量前，先做好優(yōu)化設計，不僅可以提高網(wǎng)型精度，還可以減少作業(yè)時間。

以山東某核電廠次級控制網(wǎng)為例：

（1）優(yōu)化前：初步觀測方案共需進行方向觀測49個，邊長觀測24個;點位誤差最大值為1.6 mm，邊長相對中誤差最大為1/231 724，如圖5（a）所示。

（2）優(yōu)化后：共需觀測方向35個，觀測邊長17個;點位誤差最大值為1.1 mm，邊長相對中誤差最大值為1/242 209，如圖5（b）所示。

由此可見，優(yōu)化后精度沒有降低，還提高了工作效率。

次級控制網(wǎng)的水平角及邊長觀測使用徠卡TC2003型（測角0.5″，測距1+10-6）全站儀。采用邊角網(wǎng)形式，觀測時除了符合規(guī)范的各項規(guī)定外，根據(jù)經(jīng)驗還要按以下要求進行：

（1）外業(yè)觀測均在清晨和傍晚成像清晰、氣流穩(wěn)定的有利時間內(nèi)進行。

（2）為減弱或消除度盤分劃誤差的影響，水平角觀測各測回均勻地分配在度盤的位置上。

（3）次級控制網(wǎng)是在首級控制網(wǎng)的基礎上建立的，所以起算邊從首級網(wǎng)中選取適當?shù)狞c作為起算點。因為次級控制網(wǎng)的相對精度要求高，所以不能直接利用兩個已知點的坐標，應該分析后固定一個點的坐標，以這兩個點的坐標計算該邊的方位角。以固定點的坐標和計算出的方位角作為起算條件進行平差。

以山東某核電廠3號機組次級控制網(wǎng)為例，次級平面控制網(wǎng)選用SJ26的坐標及SJ26-SJ27的方位角作為平面起算數(shù)據(jù)，經(jīng)測量計算出CJ205坐標，然后以SJ26和CJ205為次級控制網(wǎng)內(nèi)坐標起算點，采用南方測繪平差易。

采用2005平差軟件進行次級控制網(wǎng)內(nèi)嚴密平差計算，平差后求得各點的坐標，如圖6所示。

2.3.3 ? ?次級控制網(wǎng)復測

次級控制網(wǎng)同樣需要維護，保證其系統(tǒng)性、一致性。

3 結語

隨著建設行業(yè)的發(fā)展，測量專業(yè)逐漸成為工程建設的主題，而控制測量作為測量行業(yè)的基礎，為工程建設的各個階段服務，是實現(xiàn)工程規(guī)劃、保證工程質(zhì)量的重要手段。

核電廠3種建設施工階段控制網(wǎng)的特點如下：

（1）測圖階段：測圖控制網(wǎng)的建立能夠滿足測圖精度即可，控制的范圍是整個測區(qū)，范圍較大，對點點通視情況要求不高，控制點的樣式為普通樣式。測量方式為GPS測量，作業(yè)周期短，建設費用最為經(jīng)濟。作業(yè)時注意選擇中央子午線，防止投影變形引起的誤差。

（2）建設前期階段：首級測量控制網(wǎng)的精度要高于測圖控制網(wǎng)，控制的范圍是整個廠區(qū)，范圍較小，至少要保證3個點間相互通視，便于檢測，控制點的樣式可以建設成普通控制點樣式，也可以建設成強制觀測墩樣式，其基礎要求坐落在基巖上。測量方式為GPS測量，作業(yè)周期短，建設費用比測圖控制網(wǎng)要高。最好建立觀測墩，保證點位的穩(wěn)定性。建立后要注意對其進行維護。

（3）核電廠的建設階段：次級測量控制網(wǎng)的精度要高于首級測量控制網(wǎng)，控制的范圍是核島周圍重點建筑區(qū)域，范圍最小，至少要保證3個點間相互通視，便于檢測，控制點的樣式建設成強制觀測墩樣式，其基礎要求坐落在基巖上。測量方式為邊角網(wǎng)，作業(yè)周期長，建設費用較高。次級控制網(wǎng)的建立，點位穩(wěn)定，采取圖形優(yōu)化、觀測時間的選擇、儀器誤差等措施保證控制網(wǎng)精度。

核電廠各階段建立的控制網(wǎng)精度要求不同，關注事項不同，尤其是影響點位精度的因素，如投影變形、觀測時間、觀測方法、使用設備、網(wǎng)型等也不同，只有針對不同控制網(wǎng)進行不同的理論分析，在具體工程中得以應用，才能提高作業(yè)效率，節(jié)約工程成本。

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收稿日期：2021-03-29

作者簡介：焦正華（1983—），男，河北邯鄲人，高級工程師，研究方向：工程測量。