摘要 本文以秦山核电二扩工程3RX厂房+20.00m安装微网的建立为实例，对核电工程中应用微网的相关主要测量技术进行分析，详尽论述了精密微型控制网的建立过程，对影响微网精度各因素进行分析并提出相应解决对策。其目的在于为核电工程精密微型控制网的建立提供一定的参考及借鉴。
关键词 微网；核电；精度
中图分类号TM6文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）42-0187-02
0引言
秦山核电二期扩建工程是我国自主设计、建造的商用压水堆核电项目，是对秦山核电二期工程的翻版加改进，总装机容量为2×600mW。该工程具有建筑结构、设备工艺复杂，施工技术要求高、施工难度大等特点。为保证电厂设备及工艺系统的安装精度并满足定位及检测需要，先后在核岛厂房、燃料厂房、辅助厂房建立了近20个精密微型控制网（以下简称微网）。质优经济的微网不仅保证了设备、工艺系统的安装精度及准确性，还可将人力、物力投入及测量周期控制在最经济的组合程度。本文将详细论述核电建设微网的建立过程，并根据3RX（+20.00m）安装平面微网为例论述如何经济、准确的建立满足精度要求的微网。
1精密微型控制网特点
精密微型控制网具有控制范围小，控制点密度大，点位相对精度要求高，内部符合性好，布设形式灵活等特点，属于精密工程水平控制网。在核电建设安装阶段测量要求达到毫米级精度，若采用常规测量手段和方法则难以达到精度要求，此时就要根据工程施工需要布设精密微型控制网。有时分两级布网，次级网的精度要比首级网的精度高，还可在同一厂区内布设多个控制网。秦山核电二期扩建工程从土建阶段开始特别是进入安装阶段后，先后在核岛厂房、燃料厂房、辅助厂房建立了近20个微网。
2精密微型控制网在核电建设中的应用
在核电工程建设中，测量工作贯穿于土建结构施工阶段及设备、工艺系统安装阶段，测量控制网作为测量工作的开展基础则有着至关重要的地位。微网在核电建设中用来满足电厂设备、工艺系统安装定位及检测的需要，其点位数量及布设方法应充分考虑设备及工艺系统安装精度要求，建立过程主要考虑控制网的布设位置、使用过程中的通视情况、安装精度要求及施工环境对点位精度的影响。
2.1 微网布设精度设计
精密微型控制网的主要精度评价指标是微网的点位精度，测角中误差及测距中误差作为辅助评价指标。微网的精度设计，应根据微网的布设特点、服务对象和使用环境综合考虑其精度要求。正确确定控制网的点位精度是一项及其重要的工作，精度选择得当不仅可以满足核电工程建筑、设备定位要求和现场高速施工的需要，还可将人力、物力及工期的投入控制在最经济程度。
在核电工程施工中，对于精度要求较高的设备及工艺系统，若设计对测量基准点有明确要求，可按设计指定精度进行控制网测设。若设计中并未明确控制网点位精度，则可按照以下方法进行计算。假设，
M为设备测量定位允许误差；m放为放样误差；m控为控制网点位误差；
则M=（1）
2.2 微网观测方案的确定及优化设计
对于核电工程建设中的微网，设计已于微网点图册中明确控制网各点点位，因此观测方案的选择及优化设计是在基本网形确定的基础上进行的。观测方案设计时，要求尽可能的进行多余观测，以增强网的内部可靠性（增加观测值多余观测分量），这样有利于观测值粗差定位和方差分量估计。在施工控制网方案确定后，应根据拟定观测方案对控制网进行精度估算，并根据估算结果对控制网进行优化。使控制网在满足设计精度的前提下，力求控制网内部符合性好，点位误差分布均匀，同时测量外业观测工作量最小。
在优化设计时主要按以下步骤进行：先确定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量指标，如果网的质量指标偏高，这时可以按照内部的可靠性指标进行删减观测值，如果某个观测的多余观测分量过大，说明该处多余观测值过多，可以适当删减一些，根据这种方法很容易得到一个最优设计方案。通过优化设计的控制网，不仅能改善控制网的内部符合性，而且能大大化简外业观测工作量。
2.3 微网的外业观测
目前核电建设工程普遍采用高精度的全站仪进行控制网的建立。高精度全站仪测角误差主要因素有：仪器与觇标对中误差、目标照准误差。假设目标照准误差为mv ，则mv = ±60″/（r） （2）
式中：r为仪器放大倍数；n为测回数。
对测距成果产生影响并需要进行改正的项目是气象、倾斜及高差。在仪器说明书中会写明气象改正公式及标准状态条件，可尽量选择符合标准状态条件的气候进行观测，提高测量成果精度。
倾斜改正公式：ΔDα=D（3）高差改正公式：ΔDh=（4）
式中：h为仪器与棱镜的高差；α为观测视线的竖角。
影响控制网精度的因素是多方面的，除上述误差因素分析外，还包括：测量仪器精度、测量人员技术熟练程度、控制点的图形结构及空间布局选择、测量作业环境、控制点圆心标记制作误差等多种因素。随着测量环境的不同，各影响因素对控制网测设精度的影响程度有较大变化，在控制网的建立过程中，应根据各种变化因素，及时采取有针对性的措施，以最大程度减少不利因素对控制网精度的影响。
2.4 内业数据处理
1）数据的预处理，如外业观测数据内业整理，三角形闭合差、测角中误差的验算，往返测距最大较差等；
2）微网的平差，先进行粗差的剔除，再选取平差模型，一般来说，外业数据可能不是完全合格，个别观测值中误差会超限或者不是很理想，因此我们在平差前将不理想的外业观测数据剔除掉，再选取平差模型进行平差计算。检查平差成果中的最大点位中误差及测距最大中误差是否符合相应技术要求。
3 工程实例
下文将以秦山核电二扩项目3RX厂房+20.00m安装微网的建立为实例，对核电工程建设微网的建立做更详实的论述。
3.1 精度设计
3RX厂房+20.00m安装平面微网用以保证核岛厂房封顶后+20.00m平面及以上所用的平面安装测量基准。20m平台及以上设备基本属于辅助设备，测量定位误差要求为±2mm，即M=2mm。根据控制网点位精度估算理论及工程实践经验，对核辅助厂房及电气厂房、核岛厂房内的普通设备定位来说，可考虑微网点位误差与放样误差取同样比例，即m控= m放。由式（1）得出：m控=1.41mm。此处微网的点位精度小于1.41mm即可满足日后设备安装就位的精度要求。
3.2 观测方案的确定及优化设计
根据《基准点图册》中设计点位布设微网图形，如图（1）。其中03.30.01为已知点20.30.01为已知方向，其余为未知点。为保证微网点点位精度，首先设计观测方案为每点设站观测所有具备通视条件的边角，通过软件计算得出精度评定成果如表（1）。因精度成果指标偏高，通过优化设计，去掉每点设站中的一条边角，得出精度评定成果如表2。此方案不仅满足精度图（1）3RX+20.00m平台微网布设网形图指标的要求，且减少近1／4的工作量，故选定优化后方案作为此次微网观测的最终方案。
NameMX（cm）MY（cm）MP（cm）E（cm）F（cm）
20.30.050.210.230.310.210.23
20.30.060.390.310.520.390.31
20.30.070.180.110.200.180.11
20.30.080.200.210.220.200.21
表13RX+20.0m平台微网优化前观测方案精度估算成果
NameMX（cm）MY（cm）MP（cm）E（cm）F（cm）
20.30.050.290.250.380.290.25
20.30.060.540.380.670.540.38
20.30.070.230.160.280.230.16
20.30.080.220.260.340.260.22
表23RX+20.0m平台微网优化后观测方案精度估算成果
3.3 外业观测
微网外业测量过程要严格按照拟定方案进行。按照《精密工程测量规范》相应精度要求，二次瞄准读数小于1″，归零差小于6″，测回差小于6″，2C互差小于9″。测距往返测量，测距测回差小于±√2×0.6mm，往返小于±2×0.6mm。边长测距往返各2个测回，并进行温度、气压、加常数改正。针对影响微网精度的主要因素将采取以下对策保证微网精度及可靠性。
1）测量仪器采用高精度全站仪TC2003（测角0.5″、测距1+1ppm）完成测角、测距，测角采用全圆测角法。仪器具有有效地鉴定合格证，并在施测前对仪器的三轴误差、测距仪的加常数、乘常数以及棱镜及基座的水准气泡、光学投点器的可靠性进行全面检查；2）为提高目标照准精度，由式（2）得出：观测过程中对目标实施2次照准，得mv= ±1.4″，当实施3次照准时mv= ±1.2″。因此要求强制约束方向三测回，其余角度观测二测回；3）因受现场条件限制，各点边长较短，为提高短边测角精度，采用NL天底仪（精度1/200000）完成对点工作，应使对点误差小于±0.2mm。以减小短边对点误差对测角的影响。还需采用三联脚架法减少对中次数，提高对中精度；4）为提高测距精度，减小测距改正对测量成果精度的影响，因微网观测在同一高程平面进行，由式（3）、（4）得出，如果α=0，则ΔDα=ΔDh=0，因此应保证仪器高与棱镜高一致；5）测量作业是受外界环境影响很大的一项工作，微网测设期间停止会对测量成果产生不利影响的一切工作，保证作业平台的环境不受干扰。因砼收缩性对微网可靠性存在较大影响，在20.00m层混凝土浇筑后至少保证两周养护时间再进行微网观测，并要求施工场地满足设计安装基准点位置的铆固和测量外业施工的要求。
3.4 内业数据处理
1）对外业观测数据进行内业整理，三角形闭合差最大为-12.2″，最小为-3.2″，计算测角中误差为4.8″，往返距离最大较差为0.8mm，最小较差为0mm。满足观测技术要求；2）对经过检核的外业数据应用平差软件进行计算，得出点位精度成果表如表3。最大点位中误差为0.67mm，测距中误差最大为0.4mm，满足控制网技术要求。
此微网按照本文论述方法完成整个建网过程，测量成果无粗差且一次测成，未出现补测、重测的情况。可以证明按此方法进行微网的建立是有效可行的。
NameXYMxMyMp
20.30.058.0010-0.00020.0290.0250.038
20.30.060.000417.49910.0540.0380.067
20.30.07-4.99870.00000.0230.0160.028
20.30.080.0002-7.00040.0220.0260.034
表3坐标平差值及其精度成果表
4 结论
精密微型控制网是核电建设工程施工基础，为主体结构施工及工艺系统安装施工提供可靠精确的基准，建网优劣直接影响工程实体质量。精密微型控制网选定合适的精度并进行优化设计不仅可以满足相关精度指标的要求，还可将人力、物力、时间的投入控制在最经济的程度。在微网外业测量过程中，利用NL天底仪进行精确对中并通过三联脚架法减少对中次数都将减小仪器对中与觇标偏心误差对微网精度的影响。将仪器及棱镜架设在相同高度可避免倾斜改正、高差改正对测距成果精度影响。通过微网在核电建设中应用的探讨，针对各种影响精度的因素提出相应的解决策略，将大大减少外业观测成果粗差的产生并提高微网精度及可靠性。
参考文献
[1]辽宁工程技术大学.测绘学基础.（ISBN 7-5014-1648-6/P.208-7（课））.
[2]武汉大学.工程测量学.（ISBN 7-307-03581-2/TB·9）.
[3]煤炭工业出版社.控制测量学.（ISBN 7-5020-1707-0/P221）.
[4]中国标准出版社.精密工程测量规范.（GB/T 15314-94）.
[5]秦山核电二期扩建工程控制网测量资料.
推荐访问： 精密 核电 控制 建设中
