田灣核電站精密工程控制測量系統(tǒng)的設(shè)置

田灣核電站精密工程控制測量系統(tǒng)的設(shè)置

1廠區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃田灣核電站工程是根據(jù)中俄兩國政府協(xié)議建設(shè)的大型核能工程。這是中國“五五”期間開始建設(shè)的主要核計算工程之一。廠址位于江蘇省連云港市連云區(qū)境內(nèi)公島鄉(xiāng),廠區(qū)面積按四臺百萬千瓦級核電機組規(guī)劃,核電站一期工程規(guī)劃從1997年開工至2004年建成發(fā)電,歷時8年。核電站建設(shè)是代表一家國家科技發(fā)展水平的重大工程建設(shè)項目,根據(jù)核電站各類建設(shè)項目土建、安裝等工程需要,必須建立一個完整、系統(tǒng)的精密工程控制測量系統(tǒng),為初步設(shè)計、工程勘察、土石方工程、土建安裝、水電路管網(wǎng)、建構(gòu)筑物及其它配套工程的定位放線和形變觀測等測量工作,提供必不可少的空間定位基準(zhǔn)。2控制測量系統(tǒng)高級布設(shè)核電站精密工程控制網(wǎng)可按:首級控制網(wǎng)、次級控制網(wǎng)、微型控制網(wǎng)三級布設(shè)。核電站建設(shè)工程的控制測量系統(tǒng)由初級相對精度向高級相對精度延伸,雖然系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)上互有聯(lián)系,但它們的精度要求與布設(shè)方法有較大差別。在建設(shè)工程各階段中所起的作用也各有側(cè)重。2.1測量控制網(wǎng)點首級控制網(wǎng)是在廠區(qū)未動土之前,為滿足地形測量,工程勘察、總體規(guī)劃布置、臨建工程以及土石方工程的施工,在國家基準(zhǔn)點(平面、高程)的基礎(chǔ)上,在廠區(qū)周圍布設(shè)的一定數(shù)量和密度的測量控制網(wǎng)點,包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。首級網(wǎng)的平面位置和高程必須納入國家坐標(biāo)系,采用高斯投影。為了工作方便,也可以取通過測區(qū)中部的子午線為中央子午線進行任意帶投影,并以測區(qū)平均高程為投影基準(zhǔn)面。首級控制網(wǎng)采用GPS網(wǎng)。參照歐州核電技術(shù)規(guī)程,結(jié)合我國大亞灣、秦山核電工程建設(shè)的實際經(jīng)驗,首級網(wǎng)的平面坐標(biāo)X、Y和高程Z的中誤差應(yīng)不大于±1～2cm。若按四等控制的精度施測,網(wǎng)的平均邊長一般不應(yīng)大于500m。2.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計次級控制網(wǎng)是在廠區(qū)周圍內(nèi),主要為滿足核島、常規(guī)島施工過程中的定位放線,變形觀測等需要,在首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)的由一定數(shù)量控制點組成的獨立網(wǎng),它包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。次級控制網(wǎng)相對精度要求較首級控制網(wǎng)高,平面坐標(biāo)中誤差小于±2.0mm。高程中誤差小于±0.5mm。次級控制網(wǎng)的布設(shè)工作應(yīng)滿足下列要求:2.2.1覆蓋主廠區(qū)(包括反應(yīng)堆廠房、汽輪機廠房等主要廠房及各種屬于核電站基本設(shè)施的輔助性廠房):為施工放樣提供盡可能持久、清晰、便利的控制視線。為保證精度,視線傾角不宜過大。2.2.2點位長期穩(wěn)定:一般采用具有強制對中裝置的鋼筋混凝土觀測墩深埋至基巖。必要時,可使用水泥沉樁或倒錘點。2.2.3參照廠區(qū)設(shè)計總圖選擇點位:盡量使其在施工過程中不被摧毀、不需要搬遷,并能保持必要的通視視線(隨著各廠房的施工進展,點他之間的通視會受到很大的影響),以便復(fù)測。2.2.4次級網(wǎng)的精度遠高于首級網(wǎng),故以獨立網(wǎng)形式施測:其三維起算坐標(biāo)和方位在第一次測定時從首級網(wǎng)傳算得到。2.2.5建立局部坐標(biāo)系統(tǒng):為了工程設(shè)計和施工的需要,次級網(wǎng)還可以建立局部坐標(biāo)系統(tǒng),依據(jù)核反應(yīng)堆或汽輪機設(shè)備主軸確定平面直角坐標(biāo)系,以主廠房平臺為高程零點。局部坐標(biāo)系和國家坐標(biāo)系之間用仿射變換公式實現(xiàn)相互換算。2.2.6次級網(wǎng)需定期復(fù)測(如隔三個月復(fù)測一次):以最新的坐標(biāo)數(shù)據(jù)供工程使用,復(fù)測前,首先對基本控制點的穩(wěn)定性(三維位移)監(jiān)測一次,若其點位足夠穩(wěn)定,便在次級網(wǎng)復(fù)測時作為起始點。2.2.7次級控制網(wǎng)的加密:次級控制網(wǎng)是由業(yè)主負(fù)責(zé)建立交給承包商共同使用的。如有工程需要,承包商可在此基礎(chǔ)上再進行加密,稱次級加密網(wǎng)。施測方法同次級控制網(wǎng)完全相同,精度要求也完全一致并與次級網(wǎng)點整體平差形成一個整體。2.3地下主副擴展墻內(nèi)各層施工放樣及設(shè)備安裝控制網(wǎng)次級控制網(wǎng)雖然具有較高的精度,但密度不大,且都布設(shè)在廠房外圍。為滿足細(xì)部(尤其是核反應(yīng)堆、氣輪機等廠房的內(nèi)部結(jié)構(gòu))施工的需要,應(yīng)在各重要廠房的砼基礎(chǔ)上布設(shè)所謂的微型控制網(wǎng)。因此,微型控制網(wǎng)是為滿足反應(yīng)堆等建筑物內(nèi)部施工放樣以及設(shè)備安裝的定位和檢查,在次級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上,在各廠房內(nèi)部底板布設(shè)的一組平面控制網(wǎng)點和至少兩個高程控制網(wǎng)點,以及在廠房內(nèi)各層建構(gòu)筑物樓板傳遞引測布設(shè)的平面和高程控制點。微型控制網(wǎng)是依據(jù)次級控制網(wǎng),以局部次級控制網(wǎng)點為起算點,引測到各個廠房并作為各廠房相對獨立的微型控制網(wǎng)點起算數(shù)據(jù)。微型控制網(wǎng)一般采用邊角網(wǎng)布設(shè)?？紤]的主要因素:廠房的結(jié)構(gòu)和形狀,盡可能的滿足觀測方便、長期保存;廠房各樓層的設(shè)備分布情況;施工方法等,引測到廠房的最高層時至少能保證有三個互相通視的控制點。微網(wǎng)網(wǎng)點相對于次級網(wǎng)點的平面坐標(biāo)中誤差應(yīng)不大于±2mm。3天灣核電站精密控制和測量系統(tǒng)的配置方案3.1第一階段的配置3.1.1廠區(qū)周邊d級gps點的布設(shè)田灣核電站首級平面控制網(wǎng)采用1954年北京坐標(biāo)系,中央子午線經(jīng)度為120度的三度帶,在聯(lián)測國家一、二平面控制網(wǎng)點的基礎(chǔ)上,于1997年在廠區(qū)周圍15Km2范圍內(nèi)布設(shè)了14個D級GPS點做為首級平面控制點。首級平面控制網(wǎng)設(shè)計方案如圖1所示。3.1.2等高等車準(zhǔn)田灣核電站首級高程控制網(wǎng)是以廠區(qū)四周的馬高11、馬高12、馬高13國家Ⅲ等水準(zhǔn)點的基礎(chǔ)上加密Ⅳ等水準(zhǔn)網(wǎng)而成的。高程采用1956年黃海高程系。3.2二級控制網(wǎng)絡(luò)配置3.2.1次級平面控制網(wǎng)點增加后的整體平差、檢查出的點子田灣核電站在核島常規(guī)島周圍,先期布設(shè)了9個次級平面控制網(wǎng)點。待高邊坡完工后又在高于核島高度的山坡上增加了3個次級平面控制網(wǎng)點010、011、012,增加后的12個次級平面控制網(wǎng)點重新聯(lián)測整體平差,形成一個邊角網(wǎng)。后期補做的這3個次級平面控制網(wǎng)點是特別重要的,第一是因為后期兩個核島均已高出地面標(biāo)高,其它9個點巳難以互相通視,可起到定向,檢查之作用,第二是因為這三個點在山上可以非常好的永久保存,供二期、三期利用。次級平面控制網(wǎng)設(shè)計方案如圖2所示。3.2.2高級別控制網(wǎng)的配置次級高程控制網(wǎng)飼在每個次級平面控制網(wǎng)點(高邊坡上的點除外)上布設(shè)一個高程點組成的水準(zhǔn)網(wǎng)。3.3小型控制網(wǎng)的配置3.3.1平面控制網(wǎng)和規(guī)范體系如圖3所示田灣核電站1號核反應(yīng)堆廠房在+0.00m層布設(shè)了16個微型平面控制網(wǎng)點,盡管各層建構(gòu)筑物不相同,各層的埋件、各種管網(wǎng)的架設(shè)、各種設(shè)備的安裝位置等等原因,經(jīng)各層建構(gòu)筑物間的傳遞引測。到最高層時仍保證了三個微型平面控制網(wǎng)點。在土建時期,在預(yù)應(yīng)力廊道設(shè)置的由20個,間隔20格的點構(gòu)成的參考點。其微網(wǎng)點的點位精度為+1mm,測角采用高精度經(jīng)緯儀,邊長測量時采用監(jiān)定過的鋼尺及進行標(biāo)準(zhǔn)拉力和溫度改正。微型平面控制網(wǎng)采用的標(biāo)志有:在地面或墻面沖鑿的點標(biāo)志;×△△×△△地面鋼板標(biāo)志;墻面鋼板標(biāo)志;強制歸心板;臨時地面鋼板標(biāo)志;臨時墻面鋼板標(biāo)志;鋼板點標(biāo)志是刻制在已焊接固定牢的鋼板或是土建時期埋設(shè)的鋼板上所做的點標(biāo)志點標(biāo)志,點位設(shè)置要求:①地面點位應(yīng)離墻0.7—1.0m(地面上的鋼板可埋設(shè)在水泥樁上,并做防護蓋);②墻上的點離地面1.0m(墻上的鋼板可用釘槍釘牢);③用直徑200mm不銹鋼圓板焊接在水泥池的不銹鋼襯里上,作為水池地面鋼板點標(biāo)志。3.3.2底板浮底控制微網(wǎng)高程控制點的高程是采用精密水準(zhǔn)從次級高程控制網(wǎng)引測至各廠房內(nèi)部底板水準(zhǔn)基點。由若干水準(zhǔn)點構(gòu)成精密水準(zhǔn)閉合環(huán),并由各廠房底層傳遞高程至各層建構(gòu)筑物上高程控制點。微型高程控制網(wǎng)采用的標(biāo)志有:·地面水準(zhǔn)點·墻面水準(zhǔn)點·臨時地面水準(zhǔn)點4天灣核電站精密測量系統(tǒng)的應(yīng)用和精度分析4.1第一控制網(wǎng)的測量和精度分析首級控制網(wǎng)采用四臺GPS接收機施測,網(wǎng)平差后,點位中誤差最大為±2.06cm,最弱邊邊長中誤差為1/20.4萬,施測精度良好。4.2觀測儀器和測點布置次級控制網(wǎng)點位標(biāo)志采用高出地面1.2m的強制對中的觀測墩。一般觀測墩直接座落在基巖上,其鋼筋錨入基巖。對于不能直接做在基巖上的,均打樁至基巖,最深的樁深14m。次級控制的平面坐標(biāo)使用徠卡TC2003全站儀測角測邊測定。次級控制網(wǎng)平差后方向值中誤差為±0.92″;最大點位中誤差為±1.9mm;最大測距中誤差為±0.76mm。次級網(wǎng)水準(zhǔn)測量以馬高12為起始點,次級高程網(wǎng)內(nèi)布設(shè)成結(jié)點網(wǎng)。水準(zhǔn)網(wǎng)觀測采用NA2型水準(zhǔn)儀,根據(jù)“技術(shù)規(guī)格書”的要求按《工程測量規(guī)范》二等水準(zhǔn)要求施測,每測段往返各一次測定。其各項精度如下:往返測較差最大為0.42mm,每km高差偶然中誤差為±0.26mm,每km高差全中誤差為±0.19mm。平差后最大高程中誤差為±0.2mm。次級控制網(wǎng)施測均滿足需求。4.3微網(wǎng)底板堆高和公共柱內(nèi)柱內(nèi)的垂直圓管,分-3.5m微網(wǎng)底板平面控制點的觀測是用TC2003全站儀兩個測回測邊測角,其平差后相對于次級網(wǎng)點坐標(biāo)中誤差小于±2.0mm。其它各層微網(wǎng)平面控制點,通過預(yù)埋各樓層的專用垂直圓管,采用Lieca天底儀從-3.5m微網(wǎng)底板平面控制點將其投設(shè)到各個層面上。再將微網(wǎng)底板反應(yīng)堆中心點提升至各層,各層微網(wǎng)點與-3.5m微網(wǎng)底板平面控制點聯(lián)測檢核。微網(wǎng)高程控制點可通過懸吊鋼尺傳遞高程到各個層面上,做為該廠房定位放線的高程控制依據(jù)。在樓層間傳遞高程時使用日產(chǎn)50m的YAMAYA鋼卷尺,觀測時懸掛標(biāo)準(zhǔn)重量的錘球,用N2直接水準(zhǔn)方法觀測鋼尺讀數(shù)。并進行溫度和尺長改正,往返高差小于±0.5mm。5關(guān)于堅果精密工程控制系統(tǒng)的討論5.1消除或調(diào)整精密工程控制網(wǎng)等級從田灣核電精密工程控制網(wǎng)的測量實踐中,對精密核電工程控制網(wǎng)的等級及其劃分進行了系統(tǒng)研究。這類精密工程控制網(wǎng)的特點是:精度要求高,控制點按工程需要布設(shè),并對部分點位及相互位置提出特殊要求。因而可能出現(xiàn)點位分布不均勻,邊長、角度相差懸殊。在實際工作中,局部點位精度要求特別高,而邊長相對又比較短,顯然邊長相對中誤差就偏大,與現(xiàn)行規(guī)范要求相差甚遠。有必要對核電精密工程控制網(wǎng)的等級及其劃分進行單列?？紤]與其它精密工程控制網(wǎng)有所區(qū)別,建立精密工程控制網(wǎng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。其等級的劃分主要應(yīng)以網(wǎng)的功能和點位精度來確定.例如:點位精度要求達到1～2mm的局部建構(gòu)筑物內(nèi)部控制網(wǎng)為微型控制網(wǎng),平面坐標(biāo)中誤差小于±2.0mm。高程中誤差小于±0.5mm的局部建構(gòu)筑物外部控制網(wǎng)為次級控制網(wǎng),若點位精度要求為1/100mm的為專用級控制網(wǎng)。對邊長相對中誤差不應(yīng)作具體要求。5.2精密工程控制網(wǎng)的網(wǎng)形精密工程控制網(wǎng)是為工程建設(shè)服務(wù)的,往往受到精密工程建筑物的形狀,精度要求和安裝測量方法以及某些點位特殊要求的影響.對于首級網(wǎng),采用GPS相對靜態(tài)定位技術(shù)測量,對網(wǎng)形無特殊要求。對于次級網(wǎng)和微型控制網(wǎng),雖采用常規(guī)幾何測量,對網(wǎng)形有一定特殊要求。有條件可布設(shè)不受施工環(huán)境和圖形等因素影響的等邊等角的全等三角形或大地四邊形的理論網(wǎng)。這種網(wǎng)形結(jié)構(gòu)堅強,密度均勻。但當(dāng)今可選用TC2003(±0.5″、1+1ppm)高精度全站儀,測角、量邊的精度都是相當(dāng)?shù)母?考慮傳統(tǒng)的傳距角精度對整個網(wǎng)和點位精度的影響甚。故也不應(yīng)對核電精密工程控制網(wǎng)的網(wǎng)形及邊長、角度作具體要求。在滿足工程需要的前提下,應(yīng)充分體現(xiàn)精密工程控制網(wǎng)的靈活性和服務(wù)性。精密工程控制網(wǎng)一般均采用高精度的先進儀器,儀器的穩(wěn)定性可靠性都很好,在測角方面應(yīng)允許同一測回內(nèi)重新調(diào)焦或在一個測站上允許按方向正倒鏡連續(xù)測量等方法。5.3平差分析中的平差和高程平面上的分精密工程控制網(wǎng)與國家網(wǎng)在數(shù)據(jù)處理和精度評定的方法、內(nèi)容和要求上均有所不同。平差計算一般在特定投影帶和建筑工程的高程平面上進行,所需評定的精度