乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程高温沙漠地区控制网的建立

利比亚乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程
沙漠高温地区测量控制网的建立
陈平金松
（中国水电九局有限公司国际公司贵州.金阳 550001）
【摘要】工程测量控制网是确定构筑物位置及几何尺寸的基本依据，是施工测量中一项极其重要的基础性工作，它是项目建设的基本保障。

本文简要论述了在利比亚乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程中施工测的建立过程，并对关键性的作业方法(如沙漠地带高温气候外业观测)作了具体的叙述,总结了在利比亚项目施工测量中所取得的一些经验方法。

【关键词】施工控制网附合导线精度评定
1.工程测量情况概况
1.1工程概况
本工程位于阿拉伯利比亚人民社会主义民众国南部乌姆艾拉尼卜市，距Sebba省南约160km，场地东西长约2700m，南北长约1400m,施工占地3.3 K m2。

本项目主要由居民楼及相关基础设组成，主体居民楼由A、B、C三种户型共2000套（A-270套，B-695套，C-1035套）组成；公共服务设施44幢；市政污水管网长60km,埋深1～9m；给水管网长30km，埋深1～3m；市政道路长34720m, 宽度10～35m,道路面积571959.3m2；人行道总面积171382.5 m2。

施工顺序为先施工主体居民楼,然后进行污水,给水施工,最后进行公共广场及市政道路施工。

1.2 利比亚施工测量条件
利比亚地处北非北部,东接埃及,西靠突尼斯,北临地中海,典型阿拉伯(穆斯林)国家,项目所在地靠近撒哈拉沙漠,戈壁沙漠化地区,全年干燥炎热,夏天平均温度50℃左右，全年高温天气约6～8月。

利比亚工业基础蔳弱,石油为其主柱产业,其国内基础设施建设比较落后,主要以小高层民建及公路建设为主,工程测量技术相对比较落后,没有相应工程类测绘规范及发达实用测绘技术.
本项目测量基准点M1、M2、M3、由业主提供,由于进场前施工区域内拆迁并没有完成,只能形成一条准确的起算边数据.项目建设单位为利比亚行政中心发展机构(ODAC),监理机构为利比亚工程咨询集团(LPMG),工程师主要由利比亚、埃及、突尼斯三国人员组成。

2.控制网设计及优化
2.1控制测量工作内容流程图
2.2网形设计
乌姆2000套居楼楼工程为大型城市建设,执行标准为利比亚、英国(BS)、德国(DIN)规范，同时我方参考国
内《工程测量规范-93》。

本项目子项目涵盖房建、市政给排水、广场、公路。

特点是施工区域建筑密度大,基础设施管道交错集中,考虑到施工期间居民楼框架结构对通视的影响及基础设施测量要求,各级控制点均埋设在道路交叉口人行道边缘,距人行道路缘石1.5米,避免后期施工干扰破坏。

同时绕开给排水管安装位置,便于长期保存控制墩。

控制网的基本形式分测边网、测角网、边角网、导线网等,前几种控制网网形结构强度高,多余观测量多,可靠性高、精度分布均匀，但对造标及通视要求很高,而且外业观测作业量特别大。

而本项目居民楼结构对测量通视产生了很大的限制,控制墩位于各道路交叉口位置,没有多余观测边校核,因此,只能采用导线网作为基本网形。

其特点是外业观测量小、网形结构灵活多变,缺点是缺乏多余检验边、网开结构强度差、观测角误差传递大等。

在外业观测中为提高测角精度,拟采用左角右角观测点,加大测回数等措施减小测角误差。

同是为方便主体房屋及市政、道路水准标高传递及现场放样,减少埋标工作量,拟采用低标墩作为控制墩基本形式建立平面高程三维混合网。

基本观测方法为采用三联脚架法。

本项目施工区域达3.3km2 ,施工位置处于半戈壁沙漠地带,地表覆盖有50cm左右沙漠砂,加大了埋设控制墩难度,同时考虑到一次性造标数据巨大,单级网控制面积过大增加测量难度,宜采用分级布设,逐级控制的原则,减少单次造标数量及外业工作量。

初步设计分两级控制,首级网埋标15个,二级网埋标25个左右。

2.3方案优化
参考规范及本工程对测量精度要求,本项目应布设城市一级网。

但考虑到业主及监理对测量精度要求很高,本项目施工周期长及满足后期扩展加密要求,故将首级平面网精度提升至国家四等,高程网为国家四等进行布设。

其技术要求详见表1。

表1、国家四等、城市一级导线测量主要技术要求
等级导线
长度
(km)
平均
边长
(km)
测角中
误差
测距中
误差
测距相对测回数方位角
闭合差
导线全长相对
闭合差(″) (mm) 中误差1〞级仪器2〞级仪器
国家四等9 1.5 2.5 18 1/80000 4 6 5√n 1/35000 城市一级 4 0.5 5 15 1/30000 — 2 10√n 1/15000
由于项目区域处在为高温沙漠地带,外业作业条件不理想,为提高首级网测量精度及满足施工进度需求,测量控制网采用多层布网,逐级控制的原则。

首先建立首级导线网(首级网观测路径见图1),然后分别在东西区进行二级网加密,使其保持足够的精度及足够密度。

同时避免首级网布网时间过长对项目工期产生制约。

各级控制网布网路径如下:
首级网:M2→K01→K02→K03→K04→C3→C4→C5→C6→C7→C8→C9→C10→C11→C12→C13→M1
东区二级网:K02→UM1→UM2→UM3→UM4→UM5→K03
西区二级网:C11－C12→UM6→UM7→UM8→UM9→UM10→UM11→C/10
(图1、乌姆艾拉尼卜2000套居民楼工程首级网观测路径图)
3.控制网外业观测
外业观测仪器配置徕卡TCR402一台、单棱镜基座两套、配套圆棱镜两套，仪器鉴定标称精度mD=0.92-0.13.pmmD、加乘常数K=1.77mm、R=0.96mm/km.D。

水平角观测采用左角右角法观测,坚直角观测采用中丝法,测角测边严格参考规范相关技术要求控制相关精度指标。

水平角、垂直角、斜边观测技术要求详见表2。

表2、导线网边/角观测主要技术要求
等级仪器
等级
两次照
准
读数差
一测回中
2C 互差
半测回
归零差
同方向值
各测回
较差
垂直角观测(中丝法)边长测量
指标差互
差
测回差观测次数对测高差较差
国家四等2″Ⅱ等3″13″8″9″7″7″ 2 40√D 城市一级2″Ⅱ等－18″12″12″10″10″－60√D
利比亚自然环境恶烈,长年高温长达7～8个月之久。

由于项目进场为7月,日平均温度为50℃以上,已经接
近全站仪使用极限要求。

仪器单面受热产生竖轴倾斜、目镜成像模糊、逆光观测等给外业测量带来了极大的挑战。

特别是高温天气引起地面受热不均匀,地表空气形成对流,仪器成像非常模糊,空气透明度不高，极大的影
响了观测人员照准棱镜中心。

同时由于近地面温度不均匀对测距精度也产生了很大的影响,在进行测距作业时,
仪器气象改正高达35ppm以上。

为了减少因环境因素对内观测数据的影响,我们采取了以下措施克服不利因素的影响。

1、在观测时间上,我们选择日出日落前各一小时进行观测,此时地表温度变化小,空气透明度高，仪器成像清
晰、稳定，同时不存在逆光观测现象。

2、 在观测前20分钟提前架设仪器,使仪器与外界环境温一致,同时对仪器采取遮阳措施,防止仪器单面受热引
起竖轴倾斜。

3、 在观测过程中严格整平气泡,测回间电子气泡偏离值不得大于一格(4″)。

4、 进行水平角观测,为减弱仪器度盘分划误差,各测回起始边需配盘。

左折角及右折角各观测6测回,各测站
全圆角度闭合差△限＜5″。

5、 距离观测时,在每一站观测前都采集测距边两端温度,并输入仪器进行温度气压改正。

垂直角观测采取加大
总测回数提高观测精度。

6、 提高仪器高及棱镜高丈量精度,在测定仪器高及棱镜高的时候,取多次测量平均值,各次丈量值互差控制2mm 内。

4.内业平差计算及精度评定
4.1.内业验算
外业观测数据经检验无误后,需进行内业验算。

水平角观测值需验算角度闭合差及中误差。

1、角度闭合差△=〔左角〕+〔左角〕-360° 2、测角中误差[]5.22
1≤∆∆±
=n
m β″
距离观测成果应进行气象改正、仪器常数改正(及周期误差改正)、斜边归化等三类改正。

本项目施工面积
为3.3 km 2
,观测边过短,在国家四等及城市一级网中测距边投影归化及高斯改化为微小量。

因此不进行斜边归化改正。

1、 气象改正在外业测距作业时,直接输入由仪器进行温度及气压改正。

2、 测距斜边加、乘常数改正△s=k+R.D ′。

3、 斜距化平距ρ'''
⨯
-=-⨯=-'=
R
s K f f z s D h s D 2)1();sin()('22或 。

4、 测距边中误差评定[]n
dd 2P =
μ或[]n
dd mDi 2=。

4.2.平差计算
外业观测值经过验算合格后进行平差计算及精度评定,平面网按国家四等边角网进行迭代平差,高程网按国家四等水准进行三角高程平差。

平差后首级网平均点位中误差为0.0061m,平均高程中误差为1.25mm 。

二级网平均点位中误差为0.0051m 及0.0063m,平均高程中误差为1.14mm 及0.54mm 。

4.3.精度评定
1、 首级网闭合导线
路径:M2-K01-K02-K03-K04-C3-C4-C5-C6-C7-C8-C9-C10-C11-C12-C13-M1 角度闭合差=8.32(s), 高差闭合差=-5.23(mm), fx=-0.011(m),fy=-0.012(m),fd=0.017(m)
总边长[s]=5965.717(m),全长相对闭合差k=1/360623,平均边长=350.925(m)
最大点位误差[C6] = 0.0075 (m)最小点位误差[K01] = 0.0035 (m)平均点位误差 = 0.0061 (m) 2、 二级加密网闭合导线
路径：[K02-UM1-UM2-UM3-UM4-UM5-K03] 角度闭合差=-10.54(s) 高差闭合差=3.61(mm)
fx=0.002(m),fy=0.005(m),fd=0.006(m)
总边长[s]=2087.552(m),全长相对闭合差k=1/353020,平均边长=298.222(m)
最大点位误差[UM3] = 0.0064 (m)最小点位误差[UM1] = 0.0035 (m)平均点位误差= 0.0051 (m)
3、二级加密网:闭合导线
路径：[C10-C12-UM6-UM7-UM8-UM9-UM10-UM11-C/10]
角度闭合差=8.23(s), 高差闭合差=-1.81(mm),
fx=-0.001(m),fy=0.010(m),fd=0.010(m)
总边长[s]=3019.514(m),全长相对闭合差k=1/296615,平均边长=377.439(m)
最大点位误差[UM8] = 0.0081 (m)最小点位误差[UM6] = 0.0034 (m)平均点位误差= 0.0063 (m)
4、首级网及二级平差计算后,角度中误差、边长中误差、全长相对闭合差等满足国家四等平面高程网要求,各格点位中误差也满足规范2倍限差要求(见表3、平面点位误差表)。

能够满足本工程体民建、市政、道路等项目施工要求。

[表3、平面点位误差表]
点名长轴(m) 短轴(m) 长轴方位
(dms) 点位中误差
(m)
备注
K01 0.0023 0.0011 174.474224 0.0025 首级网点
K02 0.0029 0.0015 160.17146 0.0032 首级网点
K03 0.0028 0.0017 143.492958 0.0032 首级网点
K04 0.0037 0.0027 136.093757 0.0045 首级网点
C3 0.0041 0.0039 118.57387 0.0056 首级网点
C4 0.0038 0.0048 103.111551 0.006 首级网点
C5 0.0053 0.0047 89.585589 0.007 首级网点
C6 0.0061 0.0045 77.230918 0.0075 首级网点
C7 0.0046 0.0051 71.023766 0.0068 首级网点
C8 0.0037 0.0054 61.531796 0.0065 首级网点
C9 0.0046 0.0033 49.020751 0.0056 首级网点
C10 0.0037 0.0038 43.091877 0.0051 首级网点
C11 0.0029 0.0025 24.063373 0.0038 首级网点
C12 0.0027 0.0018 21.381841 0.0032 首级网点
C13 0.0024 0.0017 173.003715 0.0029 首级网点
UM1 0.0031 0.0017 93.58365 0.0035 二级加密网点UM2 0.0041 0.0025 145.525522 0.0048 二级加密网点UM3 0.0057 0.0028 157.462997 0.0064 二级加密网点UM4 0.0052 0.0025 177.214238 0.0058 二级加密网点UM5 0.0047 0.0017 20.591532 0.005 二级加密网点C/10 0.0038 0.0014 64.043062 0.004 二级加密网点UM11 0.0055 0.002 48.230256 0.0058 二级加密网点UM10 0.0075 0.0023 68.574474 0.0079 二级加密网点UM9 0.0061 0.0032 115.231024 0.0069 二级加密网点UM8 0.0079 0.0021 150.062046 0.0081 二级加密网点UM7 0.0066 0.0024 174.445263 0.0071 二级加密网点UM6 0.003 0.0014 117.532993 0.0034 二级加密网点
5.结语
由首级网及二级网建立的测量基准点为主体房屋、市政、公路施工测量提供了可靠的精度,各级控制点建立在作业面附近、分布均匀、通视良好，在后续施工过程中使用非常频繁。

各级控制点均选定在人行道边缘,成功绕开了市政给排水及路基施工干扰,大部分控制点得到很好保存。

利比亚项目所在地常年高温气候,非常不利外业测量工作。

同时监理对测量精度要求异常严格,进行施工测量过程中,均可直接在控制点直接测量和后方交会自由设站,减小二次转站误差,满足监理测量精度要求。

首级网按国家四等精度建立,平均点位中误差为6mm,满足规范要求2倍限差要求,远高于本项目规范要求城市一级网精度。

由于本项目实际施工面积大,建筑项目集中,在后续施工过程中,先后进行了四次二级网加密工作。

各级网点位精度高于城市一级网精度指标，满足了项目施工精度及工作强度要求。

【参考文献】
[1]《控制测量》建筑工业出版社李玉宝主编
[2] 《工程测量规范》（GB50026─93）（1993-03-26发布，1993-08-01实施）
作者简介：金松（1970-）男贵州安顺市人工程师从事施工测量及管理工作；
陈平（1983-）男湖北宜昌人助理工程师2004年7月参加工作，从事施工测量管理工作。