南水北调安阳配套工程施工01标施工控制网优化设计.doc
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1、南水北调安阳配套工程施工01标施工控制网优化设计目 录 摘要.ABSTRACT.1 绪论11.1 项目来源11.3 水文气象21.3.1 气象21.3.2 水文21.4 工程概况22 技术依据32.1 主要的测量技术标准及规范33 测区已有测绘资料及成果利用33.1 收集资料33.2 控制资料34 施测方案44.1 等级、精度要求44.2 使用仪器设备44.2.2 基本技术要求45 施工控制网布设形式55.1 施工控制网的特点65.2 施工控制网的布设方法65.2.1 编写测量控制施工方案65.2.2 首级施工控制网的布设65.3 施工放样加密控制网的测设75.4 控制网的选点与埋设76 D级
2、GPS控制网的布设与实施86.1 优化设计及布网方案86.1.1 GPS控制网布网设计86.1.2 优化设计的原则96.1.3 GPS网优化设计96.1.4 GPS网的基准优化设计96.1.5 施工平面控制网的优化设计96.2 选点与埋石116.2.1 选点116.2.2 埋石116.3 仪器设备的选择与观测116.4 数据处理116.4.1使用的软件或方法126.4.2 GPS网平差计算126.5 建立场地坐标系127 高程控制测量137.1 高程控制测量的一般规定137.1.1 管道开挖高程控制测量的等级137.1.2 水准基点组的建立147.1.3 标桩埋设147.2 三、四等水准测量的
3、要求和方法147.2.1 对所使用仪器的要求147.2.2 水准测量的规则147.2.3 三、四等水准测量观测程序157.2.4 三、四等水准测量的记录与计算157.2.5 水准测量的限差167.3 水准网的平差计算177.3.1 测量过程及方法177.3.2 高差闭合差的分配188 提交成果18结束语18致谢19参考文献20南水北调安阳配套工程施工01标施工控制网优化设计摘 要在管道工程施工阶段,测量工作的任务是直接为施工服务。测量放样的前提除了要有内业计算资料外,还要满足施工放样精度要求,控制点密度适当,图形结构良好的施工控制网更是必不可少,而且施工控制网的布设形式和精度等级更直接影响管道
4、放样点位的精度,从而更构成了管道建设成败的一个关键因素。因此如何更科学地设计与布设一个既经济又合理的管道施工控制网显得极为重要。在广泛调研了南水北调安阳配套工程建设的需要,收集相关测量资料并对其进行分析的基础上,根据工程的具体情况,建立最优施工控制网。通过精心准备、反复对比,设计出最佳的布网方案。在C级GPS首级平面控制网的基础上,进行D级GPS网的优化设计。关键词 施工控制网 优化设计 坐标系统 I THE FIRST PROJECT OF THE SOUTH-NORTH WATER DIVERSION PROJECT IN ANYANG SURVEY CONTROL NETWORK OPT
5、IMAL DESIGNABSTRACTIn pipeline engineering construction stage, the measurement task is to directly serve the construction. Measuring lofting in addition to have the premise of computing in the industry, but also satisfies the requirement of construction lofting precision, control point density, appr
6、opriate graphical structure good construction control network is essential, and the construction control network layout form and precision grade more directly affect the accuracy of pipe lofting point, making it constitutes the pipeline construction success or failure of a key factor. So how to desi
7、gn and layout more scientific a economical and reasonable pipeline construction control network is extremely important.Extensive research in the anyang supporting project construction needs, collect related measurement data and carries on the analysis, on the basis of according to the actual circums
8、tances of the project, build the optimal construction control network. Through the careful preparation, repeated comparison, design the best cloth network scheme. In head c-class GPS plane control net, on the basis of grade D GPS network optimization design.KEYWORDS construction control network, opt
9、imal design, coordinate system II1 绪论南水北调工程是世界上最大的调水工程之一,其中线总干渠从河南省境内的陶岔渠首引水,到北京团城湖,全长1277 km,有1000余座大型建筑物。南水北调中线总干渠在河南省境内长731km,流经地区不仅有伏牛山、太行山等众多雄伟壮丽的自然生态景观,而且还有黄帝故里、龙门石窟、安阳殷墟等举世闻名的历史文化遗产,因此工程建设意义重大、影响深远。参考文献1 张洪启,高济德.南水北调中线施工控制网的布设;黄河水利职业技术学院学报- 2009-10-15安阳供水配套工程作为中线工程的一部分,是为了解决安阳市各县区供水问题,建设意义重大。
10、为保证施工的顺利开展,建设严密的施工控制网,进行施工控制网的优化设计是必不可少的。施工控制网的布设形式,应以经济、合理和适用为原则,根据建筑设计总平面图和施工现场的地形条件来确定。对于地形起伏较大的山区建筑场地,则可充分扩展原有的测图控制网,作为施工定位的依据。对于地形较平坦而通视较困难的建筑场地,可采用导线网。对于地形平坦而面积不大的建筑小区,常布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形,作为施工测量的依据。对于地形平坦、建筑物多为矩形且布置比较规则的密集的大型建筑场地,通常采用建筑方格网。总之,施工控制网的布设形式应与建筑设计总平面的布局相一致。1.1 项目来源南水北调安阳供水配套工程自开工以
11、来,受到安阳市建管局的大力重视。在建管局和监理部的要求下,为了管道的施工建设,需要布设施工控制网。施工控制网需满足施工建设的需求,另外应根据地形条件和建网费用等其他因素,选择最优的施工控制网方案。1.2 测区概况安阳供水配套工程37号董庄分水口门向汤阴县、内黄县供水,37号董庄分水口门分配水量为0.48亿m3,向汤阴县一水厂、汤阴县二水厂河内黄县水厂供水,输水线路长55.848km,管道设计流量为2.5m3/s。南水北调安阳供水配套工程施工01标(合同编号NSBD-AYPT/SG-01):位于安阳市境内,输水管道起点位于37号董庄分水口门末端,终点位于汤阴县城内中华路与新横一路交叉处西南角,桩
12、号0+0005+200,全长为5200m,管径DN1600,管材为PCCP管;另外还包括汤阴一水厂支管线,桩号A0+000A0+262.298,全长为262.298m,管径DN500,管材为PCP管。共有各类主要建筑物41座,其中进水池1座,管理房2座,调流调压阀室1座,主线穿越铁东路(G107)顶管工程1处,主线穿越新横一路顶管工程1处,主线穿越光明路顶管工程1处,主线穿越汤河倒虹吸工程1处,主线穿越汤鹤铁路1处,主线穿越京广铁路1处,其它各类阀井31座。本标段管材为PCCP管道,管径最大为DN1600,管道单节长5m,重约9吨。主要工作内容包括:第一,管道工程的施工,包括管道的安装(除管材
13、采购外,含管道及建筑物的土方开挖、回填、混凝土施工等全部工作);金属结构埋件与设备的采购、安装等;机电设备、阀件及附属设备(采购)安装和调试等;第二,顶管工程的施工,包括顶管工程施工准备,施工设备选型及采购、运输、安装、拆卸,施工测量,混凝土及预制混凝土施工,顶进施工、挖土及运输,施工降排水,施工照明、安全措施以及在施工过程中处理不良地质段所必需的工程措施等全部工作。第三,完成上述工程所需的临时工程及施工期水保环保等全部建安工程。主要工程量:土石方开挖35.14万m3,土石方回填32.59万m3,混凝土0.48万m3,钢筋制安342t,垫层0.41万m3等。1.3 水文气象1.3.1 气象本区
14、域位于河南省东北部,属温带大陆性季风气候,气候温和,四季分明,距安阳气象站资料统计,多年平均气温为13.8,极端最高气温41.5,极端最低温度-17.3;多年平均风速2.2m/s,一年中,以3、4月份风速最大,8、9月份风速最小,最大风速达22m/s;最早地面稳定冻结处日在11月中旬,最晚开始解冻日期在3月中旬,历年最大冻土深度35cm,全年无霜期202d。本区多年平均降雨量为570.1mm。暴雨成因多为低压槽、切变线再加低涡波动,此外强台风形成的强烈低压系统,也是形成该地区的暴雨天气。本区的降雨特性不仅在年际上变幅大,而且在年内分配上也不均匀,60%-70%集中在汛期,多以暴雨形式出现,年降
15、水量从南到北,从山区到平原呈现递减趋势。1.3.2 水文37号管线向安阳市汤阴、内黄县供水,输水管道穿越河道6条次,具体为在河南省汤阴县董庄北穿越汤河(1),在汤阴县北周流东再次穿越汤河(2),在汤阴县北寨北街西北穿越卫河,在内黄县张俄东穿越老塔坡沟,在内黄县东庄镇西南穿越杏园沟。1.4 工程概况 南水北调工程是优化我国水资源配置的重大战略性基础工程,它的建设将从根本上缓解我国北方地区水资源严重短缺局面。特别是对于安阳市来讲,南水北调工程每年将为安阳市带来3.34亿立方米的优质水,不仅能有效解决安阳“求水”的问题,也将为安阳发展带来历史性机遇。做好南水北调配套工程建设既是贯彻落实十八大精神的重
16、大举措,也是改善全市生态环境,为子孙后代留下天蓝、地绿、水净美好家园的现实需要。2 姚楚光,杨爱明,严建国,等. 南水北调中线工程施工控制网精度与等级论证研究J.南水北调与水利科技, 2008, 6 ( 1 ): 298 -307.安阳配套工程施工01标作为安阳配套工程的重要一部分,必须严格按照南水北调中线工程的统一技术标准,按照合同要求,参考通用规范,确保工程的顺利开展,必须严格建立施工控制网,并进行优化设计。2 技术依据2.1 主要的测量技术标准及规范公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)水利水电工程施工测量规范(DL/T5173-2003)工程测量规范(GB 50026-2007
17、)国家三角测量和精密导线测量规范国家三、四等水准测量规范(GB12898-91)中、短程光电测距规范(ZBA76002-87)全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009)以及招标文件相应规定、设计图纸、修改通知、监理部门的其它技术要求。3 测区已有测绘资料及成果利用3.1 收集资料 收集测区内各种已有的测绘资料,包括地形图、交通图、地名图、基础控制成果(成果表、点之记、网图、技术总结)及鉴定结论等,以级与甲方沟通后甲方提出的其他要求。3.2 控制资料(1)由黄河水利规划设计院提供两个C级GPS点,作为测区布设首级控制测量平面控制的起算点。(2)由黄河水利规划设计院提供等水准点两
18、个,作为首级控制测量高程控制的起算点。(3)控制点的坐标系为:平面系统:1954年北京坐标系,1分带,中央子午线经度为114。高程坐标系:1985国家高程基准。4 施测方案4.1 等级、精度要求管道施工平面控制网的建立,应符合下列规定:(1)管道施工平面控制网,宜布设成自由网,并根据线路测量控制点定位。(2)控制网可采用GPS 网、三角形网和导线网等形式。(3)根据规范要求和省南水北调统一技术标准,本次平面控制网采用D级GPS网标准,高程控制网采用四等水准测量标准。14.2 使用仪器设备表4-1 本次采用的主要仪器设备及技术参数见下表:级 别单频/双频观测量至少有同步观测接收机数D双频或单频L
19、1载波相位2名 称数量精度生产厂家天宝5800接收机4台平面+1ppm北京天拓天宝科技 精度要求:级别相邻点基线分量中误差相邻点平均距离/km水平分量/mm垂直分量/mmD级20401所用仪器精度,即不低于5mm+1pmm的接收机并按D级网要求施测。 4.2.2 基本技术要求表4-2 平面控制网的测量过程及成果满足以下基本技术要求:项目观测方法卫星高度角有效观测卫星总数同时观测有效观测卫星数观测时段数观测时段长度(分钟)数据采集间隔(秒)D级静态15441.6605_15表4-3 水准测量的主要技术要求:等级每千米高差中误差(mm)路线长度(km)水准仪型号水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭
20、合差与已知点联测附合或环线平地(mm)山地(mm)二等2-DS1因瓦往返各一次往返各一次4L三等650DS1因瓦往返各一次往一次12L4nDS3双面往返各一次四等1016DS3双面往返各一次往一次20L6n五等15-DS3双面往返各一次往一次30L-注:1.成带节点的水准网时,节点之间或节点与已知点之间的路线长度,不应大于表中规定的0.7倍。 2.L为往返段附合或闭合环的水准路线长度,km。n为测站数。5 施工控制网布设形式施工控制网的布设形式,应以经济、合理和适用为原则,根据建筑设计总平面图和施工现场的地形条件来确定。对于地形起伏较大的山区建筑场地,则可充分扩展原有的测图控制网,作为施工定位
21、的依据。对于地形较平坦而通视较困难的建筑场地,可采用导线网。对于地形平坦而面积不大的建筑小区,常布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形,作为施工测量的依据。对于地形平坦、建筑物多为矩形且布置比较规则的密集的大型建筑场地,通常采用建筑方格网。总之,施工控制网的布设形式应与建筑设计总平面的布局相一致。3 王衍臻,余小军,张幸君.城市GPS控制网工程研究J.辽宁工程技术大学学报,2004, 23(1):28-31.当施工控制网采用导线网时,若建筑场地大于1k或重要工业区,需按一级导线建立,建筑场地小于1k或一般性建筑区,可按二、三级导线建立。当施工控制网采用原有测图控制网时,应进行复测检查,无误后方
22、可使用。5.1 施工控制网的特点勘测阶段所建立的测图控制网,其目的是为测图服务,控制点的选择是根据地形条件和测图比例尺综合考虑的。由于建筑设计的依据之一是地形图,测图控制网不可能考虑到待设计建筑物的总体布置,又由于施工控制网的精度取决于工程建设的性质,因此测图控制网无论从点位的精度方面还是从点位的密度方面,都难以满足施工放样的要求。为此,为了进行施工放样测量,必须建立施工控制网。4 沙尚典,乔建林.浅谈GPS控制网的技术设计.四川建筑,2008-04-28.施工控制网的布设应该根据建(构)筑物的总平面布置和施工区的地形条件来考虑。对于地形起伏较大的山岭地区和跨越江河的地区,一般可以考虑建立三角
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