河道测量方案研究

南水北调漳古段测量方案研究谭忠莲（中国水利水电第二工程局有限公司北京100012）【摘要】举世瞩目的南水北调中线工程干渠线路长１４２７公里，沿线各类建筑物多达１８４１座，中线沿线工程在统一精度、标准的框架下开展施工，是中线工程施工的基础。本文通过对南水北调漳古段测量方案的研究，探讨统一精度测量工程的做法。1工程概况本标段为邯郸县标土建施工SG2标，桩号为50+182～61+168，标段全长10.986km，共布置各类建筑物9座。其中大型交叉建筑物1座，左岸排水建筑物共6座，分水口门工程2座。渠道设计横断面为梯形断面，设计底宽为17.5～23.5m，渠底纵坡1/26000，按不同地形条件，分全挖、全填和半挖半填三种情况。本标段均为土质渠段，一级马道以下边坡系数一般采用2.0～3.5。渠道加大水位加安全超高所对应的高程处设5.0m宽的一级马道，马道以上的边坡略陡于马道以下边坡或相等。一级马道以上每增高6.0m增设一条马道，马道宽2.0m，渠道上口外设林带、防洪堤和截流沟。渠道过水断面的渠坡和渠底全部衬砌，一般土质渠道渠底衬砌板厚度8cm，渠坡混凝土衬砌板厚度10cm。2施工测量准备2.1技术准备2.1.1仔细阅读施工图纸，对图纸中的关键点、线进行审核；2.1.2认真审查设计交桩点，对交桩点做到心中有数，复核相关数据；2.1.3按照分阶段、由粗到细的原则规划施工控制网，确定各个阶段的测量精度和测量顺序；2.1.4对投入的仪器设备进行测量检定，确保测量工作的顺利开展；2.1.5编制施工测量方案并已审批。2.2测量仪器的选用测量中所用的仪器和钢尺等器具，根据有关规定，送具有仪器校验资质的检测厂家进行校验，检验合格后方可投入使用。现场测量仪器、工具一览表序号名称型号数量测量精度厂家1全站仪R-202NE1台2″宾得2全站仪GTS-7521台2″拓普康3GPS双频静态5台2.5+1ppm广州中海达4水准仪（加测微器）DSZ21台0.7mm苏一光5水准仪DZS3-13台/北京博飞6经纬仪TDJ2-E1台/北京博飞7经纬仪TDJ6-E1台/北京博飞8经纬仪DJJ2-21台北京博飞9铟钢尺3m一对河北珠峰10塔尺5m2套/北京博飞113m2套12钢卷尺50m2把/13双面水准尺3m4根14尺垫/4个2.3施测阶段划分第一阶段：进场后首先与业主、监理、设计取得联系，进行设计交桩工作；第二阶段：准备测量仪器对设计交桩点进行复测，并把复测结果报监理审批；第三阶段：在复测结果正确且监理审批同意的情况下，进行加密控制点的设置；第四阶段：对已交场地进行地形地貌测量，并分阶段把测量成果报监理审核；第五阶段：对渠道中心线、开挖上下口控制线进行测量放样；第六阶段：分建筑物进行细部测量工作。3复测及控制网的加密平面控制采用GPS进行控制网加密，以业主提供的C级GPS控制点为依据，做D级GPS控制点进行加密工作，同时对业主提供的C级GPS点进行同等精度校核测量。采用5台GPS双频静态设备进行施测。高程控制网依据业主提供的二等水准点为依据，采用三等水准测量方法进行施工控制网施测工作，采用DSZ2加测微器水准仪进行施测，作为本标段施工控制网。3.1已有资料利用3.1.1平面控制资料依据业主提供的《南水北调中线一期工程邯郸段工程加密施工控制网测量成果》III036至III046等，作为本期D级GPS及一级导线起算数据,该成果属“1954北京坐标系”,按高斯正形投影1°分带，中央子午线114°,高程投影面为0米，等级为C级。使用时平面坐标表示X（N），Y（E）。3.1.2高程控制资料依据业主提供的《南水北调中线一期工程邯郸段工程加密施工控制网测量成果》III036至III046等二等水准点，成果为1985国家高程基准，用于本测区高程起算。3.1.31：2000地形图。3.2控制网布设3.2.1GPS点位选点、埋桩（1）选点位置分布于渠道左侧，在永久规划占地线以内，平均300米埋设一水泥桩。（2）GPS待定点在1∶2000图上布设合适的网型，每点均应保证至少与一个邻近点通视，以满足施工时的要求。点位应选在基础稳定，土质坚实的地上，以便长期保存利用。（3）周围应便于安置接收机设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角应小于15°。（4）应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，其距离大于400m；远离高压输电线，其距离不得小于200m。（5）附近不应有强干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域和大型建筑物，以减少多路径效应。（6）待定点附近小环境（地形、地貌、植被等）应尽可能与周围大环境保持一致，以减少气象代表性误差。（7）GPS点位选定后，应绘制GPS网选点图。（8）水泥桩高50CM，深埋60CM，浇注水泥凝固一天后使用。（9）通过GPS定位找到埋桩的大致位置精度在2米以内。（10）D级GPS点的编号：冠以“D”，后面加流水编号，如：D01、D02、D03、……。3.2.2观测（1）观测设备投入：中海达华星双频GPS五台套接收机，型号V8。精密基座5个，脚架5个，卷尺5个。气象观测设备：气压表、温度计、湿度计。（2）观测方法：测绘单位交接的控制点加上加密控制点共计53个点位（控制点14个+加密点39个），同步观测。双频GPS观测时间控制在60分钟以上。采用边连式观测，每次移动三台GPS。在施测过程中，仪器同时开关机。架设时量取四个方向仪器高，求得均值。观测结束后再次量取仪器高，核对仪器稳定状况。3.2.3平差报告及使用软件基线解算前应对全部外业资料进行全面检查。按照D级控制网精度要求进行平差，出详细平差文本报告。基线解算采用中海达华星随机软件HD2003进行基线处理。3.2.4数据检核a、计算同一时段观测值的数据剔除率，其值应小于10%；b、计算同步边各时段平差值的中误差与相对中误差，相对中误差计算公式：σ=22)*(dba式中：σ——标准差（mm）;a——固定误差≤10mm;b——比例误差系数≤10ppm;d——相邻点间距离（km）c、同一条边任意两个时段的成果互差，应小于D级规定的精度22倍。d、三边同步环，第三边处理结果与前两边代数和，其差值应小于下列数值：Wx≤3σ／5;Wy≤3σ／5;Wz≤3σ／5；W=222WzWyWx≤3σ／5式中：σ——D级规定的精度(按平均边长计算)。e、若干个独立观测边组成闭合环时，各坐标分量闭合差应符合下式规定：Wx≤3σn;Wy≤3σn;Wz≤3σn式中：n——闭合环中的边数;σ——D级规定的精度(按平均边长计算)。f、当检核发现需补测或重测的边，应与其它关连边一起进行同步观测。3.3高程控制网施测3.3.1施测方法及要求根据建设单位提供的水准点基点，在施工场地附近布置三等水准网，施测时按三等水准测量精度要求进行。布设的水准点距离建筑物不小于25m，距护坡不小于15m，水准测量闭合差要小于规定要求，水准测量成果要经过平差和精度评定，经建设单位复核验收后方可使用。3.3.2三等水准观测a、本测区起始水准点引用前必须先进行已知点检测（附合路线可与路线观测一并进行）；作业开始后的一周内每天应对水准仪进行一次i角检测，i角不得大于12″，i角稳定后可每隔15天测定一次。b、三等水准观测，以中丝测高法进行往返观测（附合路线）。直接读取视距，观测顺序为后一前一前一后。返测时交换水准尺，进行返测的时间为观测条件大致不同的时段，观测顺序为：前——后——后——前。每测段的测站数必须是偶数，以消除水准尺零点不等差。联测D级GPS点应为偶数站，但不作测段处理。c、三等水准观测原始数据，可采用各种电子手簿进行记录，应输出各站观测数据及测段汇总，原始记录输入微机后应进行存盘备查，输出前所有数据不得更改或编辑，违者成果销毁重测，并追究责任。d、平差计算前，水准高差应进行尺长改正及正常水准面不平行改正(此项改正若不影响至0.001m，可免于计算，应先按最大纬差进行估算)。3.3.3外业观测情况及削弱误差措施（1）所有测段均进行往返观测，采用定观测员、定仪器、定转点尺承的方法，并尽可能沿同一道路进行，以削弱人为因素和仪器设备因素带来的误差。由于自然地理条件限制，很难找到利于精密水准观测的道路，使得个别测段往返测线路不一致，测站数差异较大。（2）同一测段的往测（或返测）与返测（或往测）一般在上午与下午分别进行。在日间气温变化不大的阴天和观测条件较好时，部分测段的往返测同在上午或下午进行。（3）选择有利的观测时段，提高观测精度。测前充分晾置仪器，达到仪器本身与外界大气温度平衡后再观测，晴天观测时段一般上午9点至11点，下午2点至4点，并用测伞遮蔽阳光。部分测段在阴天并且成象稳定清晰时，对观测时段进行了放宽。水准记录中的温度为一测段平均温度。（4）在晴天成像产生跳动和风力较大时，采用了缩短视距的办法，提高照准精度，减弱因风大造成标尺抖动带来的误差，达到提高观测质量的效果。（5）在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，两脚与水准路线的方向平行，第三脚轮流置于路线方向的左侧与右侧，以削弱因温度变化，仪器脚架不均匀膨胀带来的误差。（6）同一测站上观测时，不进行两次调焦。（7）每一测段的往测与返测，其测站数均为偶数。由往测转向返测时，两只标尺互换位置，应重新整置仪器，以消除标尺零点差影响。3.4控制点成果表的制作1、控制点坐标取位要求:平面坐标表示X(N)坐标，Y(E)坐标，水准高程取位至0.001m。2、控制点成果坐标成果表可用电子表格制作，应包括内容：测绘成果说明；起算点一览表，包括点号、等级、坐标、备注；新测设控制点表，包括内容:控制点类型、类型代码、点号、平面等级、高程等级、(N，E，H)、标石类型、测量时间、测量单位、测量方式、坐标系、高程系、备注。成果表应按控制点类型、等级、点号的优先级顺序进行排序。3、打印的纸制成果应装订成册(A4幅面)，测量时间、测量单位、测量方式、坐标系、高程系等信息在细表中不必体现，但应在成果说明中准确表述完整。3.5控制网图的制作1、使用CASS70软件绘制；2、各类控制点按CASS70控制方式输入并表示；3、线路用CASS70连线表示，连线各顶点必须通过控制点的定位点；4、比例尺统一采用1:5000；4渠道中线、边线放样4.1作业方法在控制点加密工作完成后，根据控制点的布置，立即着手进行渠道中线、开挖边线及征地边线的测量放样工作。4.1.1渠道中线放样：根据设计图纸，计算渠道中心线主要控制点的坐标和参数，采用全站仪从最近点进行引测，并设置临时木桩，并撒灰线。4.1.2开挖线放样：根据设计图纸，计算开挖边线坐标，用极标法（全站仪或GPS）进行放样，开挖边线主要控制开挖下口线和开挖上口线，并撒灰线标示。4.1.3建筑红线（边线）的放样：根据渠道中心线，放征地范围的边线，并立木桩、撒灰线。4.1.4放样过程中对所放完的中边桩点及时进行校核，在全站仪移站前要从新定向以做校核。仪器移至下一站后对前一站所放点进行重新校核，具体技术要求按DL/T5173-2003及SL52-93相关规定执行。4.2质量要求4.2.1渠道中心线定线测量，中心桩和渠道转折点测定的平面位置中误差应不大于100mm(相对于邻近控制点)，高程中误差应不大于25mm(相对于邻近控制点)。所有中心桩应测有桩项和地面高程。中心桩间距应视地形变化确定，直线段一般为30～50m，曲线段一般为10～30m。4.2.2渠堤的边桩放样点的点位中误差应不大于100mm(相对于断面中心线)。4.2.3横断面应垂直于渠堤的中心线，每一断面的测量范围宜超出挖、填区外边线3～5m，断面点之间的密度与间距应能反映渠堤的实际地形和满足工程量计算的需要。4.2.4纵断面比例尺水平为1：l000～1：5000，竖直为1：100～1：500。横断面水平比例尺和竖直比例尺宜保持一致，一般为1：l00～1：500。5施工测量放样5.1测量放样要求放样工作开始之前应详细查阅工程设计图纸，收集施工区平面与高程控制成果，了解设计要求与现场施工需要。根据精度指标，选择放样方法。对于设计图纸中有关数