1. 工程概述
尼尔基水利枢纽是国家十五计划批准修建的大型水利项目，也是国家实施西部大开发战略的标志性工程项目之一。发电厂房左侧与主坝相接，右侧与右副坝相连，是水利枢纽的关键项目。施工进场前已经建立了二等平面高程控制网。
尼尔基水利枢纽工程位于内蒙及黑龙江两省交界的嫩江中游，测区属于平原地带，高差为50米左右，地形起伏不大，部分地段植被较多，由于进场时部分工程已经开工，河床堆积物较多，大部分二等控制点位于地势较低的河床地段，通视条件较差。
地区常年气温在-29℃~39℃之间，因工期紧迫，2002年7月选点造墩，8月进行观测，成果用于开挖及混凝土衬砌。2003年4月对该网进行了复测工作，其成果作为最终成果。
2. 施工控制网的设计与实施
2.1 控制网设计
水利水电建筑物控制范围大，具有粗放性的特点，测量放样达到精度，岩石基础开挖为dm级，混凝土、公路、隧洞、桥梁为cm级，机电设备安装、轨道敷设虽为mm级，但系相对轴线而言，故控制网的精度不要求过高，实际上施工控制点用途广泛，使用周期长至几年，为保证工程建设质量高标准，我们选定发电厂房控制网平面等级为四等，高程等级为二等。
2.1.1平面控制网设计
因施工现场地形等诸多不利因素影响，点位布置受限，而且与原有东北水利水电勘测设计研究院布设的二等网点通视条件差，通过对二等控制网点可利用性的评估及经过网型优化，最终确定以附和导线网的形式布设厂房施工控制网。利用M05、M09、M15、M11作为起算点， C87、C8、C9、C4及M15布成网型结构，同时观测M11~C7、M08~C7及M15~M08三条加强边，方向、距离和天顶距的观测数为41个，最大边长为1400m，最小边长87m，平均边长为281.7 m。按四等三角测量的精度要求实施。采用经过检定的拓扑康GTS710全站仪（仪器标称精度为测角精度1.0″，测距精度2+2ppm）进行测角测边。
利用观测仪器先验精度和设计图形数据，对该网进行精度估算，全部控制点的点位误差都在7mm以内，其中尼尔基水利枢纽发电厂房平面控制点共有9个（如图1所示），平面高程控制点的标石类型为普通钢筋混凝土标石。
图1 发电厂房施工控制网布置示意图
2.2 控制网的施测
施测时采用经过检定的拓扑康GTS710全站仪（仪器标称精度为测角精度1.0″，测距精度2+2ppm）进行测角测边，严格按《水利水电工程施工测量规范》SL52-93中的相应技术指标进行施测。控制观测时段，以减小大气折光影响。观测方向共20个，观测18条边。测量测站周围的温度及气压，输入全站仪内，气象改正仪器自动完成。
2.3 内业数据处理
原始记录通过核对后，对测量的边长进行归算，边长经过加乘常数改正、球差改正及投影改正。采用NASEW V3.0平差系统进行平差计算。最大点位误差、最大点间误差、最大边长比例误差如下：
测角中误差 = 1.5″
最大点位误差 = 0.01米
最大点间误差 = 0.01米
最大边长比例误差 = 1/53600
满足《水利水电工程施工测量规范》SL52-93中规定的最末级平面控制点相对于同级起始点或临近高一级控制点的点位中误差不应大于±10mm的要求。
3. 精确性
发电厂房施工控制网施测利用5个II等已知点加密4个IV等待定点，观测成果采用严密平差，其点位中误差平均值为±10mm，见表1，平面点间误差见表2。2003年4月对该网进行了复测，两次观测成果内部符合精度都比较高，比较同一点两次坐标值较差都在1cm以内，三角高程较差均在±5mm以内，2002年8月，我们采用二等闭合环线水准对各点进行了观测，起算点为I等水准点S1，闭合差为1.6mm。计算成果作为各点的高程成果。由此可见尼尔基发电厂房施工控制网成果是精确的，完全可以满足放样轴线点及碎步点对施工控制点的精度要求。
表1平面点位误差表
|
点名 |
长轴 |
短轴 |
长轴方位 |
点位中误差 |
备注 |
|
C8 |
0.008 |
0.004 |
-55.1340 |
0.009 |
|
|
C9 |
0.009 |
0.004 |
-68.1050 |
0.010 |
|
|
C4 |
0.009 |
0.004 |
-63.1737 |
0.010 |
|
|
C7 |
0.008 |
0.004 |
-65.5421 |
0.009 |
|
表2平面点间误差表
|
点名 |
点名 |
MT |
MD |
D/MD |
T-方位 |
D-距离 |
备注 |
|
M05 |
C8 |
0.0057 |
0.0041 |
257000 |
212.3527 |
1068.110 |
|
|
C8 |
C9 |
0.0025 |
0.0023 |
113000 |
87.0632 |
261.935 |
|
|
C8 |
C4 |
0.0017 |
0.0020 |
81000 |
88.4430 |
159.862 |
|
|
C8 |
C7 |
0.0023 |
0.0022 |
105000 |
126.2937 |
234.419 |
|
|
C9 |
M15 |
0.0025 |
0.0027 |
98000 |
182.1402 |
265.303 |
|
|
C9 |
C7 |
0.0017 |
0.0017 |
102000 |
205.3622 |
169.251 |
|
|
C9 |
C4 |
0.0015 |
0.0014 |
71000 |
264.3319 |
102.240 |
|
|
C4 |
C7 |
0.0015 |
0.0016 |
89000 |
168.4021 |
145.767 |
|
|
C7 |
M15 |
0.0012 |
0.0024 |
53000 |
150.4914 |
128.820 |
|
|
M15 |
M11 |
0.0040 |
0.0060 |
140000 |
87.3840 |
1401.588 |
|
3. 可靠性
施工控制网的点位精度是通过稳定牢固的观测墩来体现和保证的。观测墩钢筋混凝土结构，顶部预埋强制对中螺栓，其上可安置仪器和站牌，其对中精度为0.2mm，地面上高度为1.2m，地下至冻层以下（深度2.0m）或置于岩石上。尼尔基水利枢纽地处寒带，温差大，冻土层深2.0 m，冻土期半年。根据经验，观测墩经过一冻一融后可以基本稳定。建网次年的复测成果与原成果较差都在10mm以内。该网的高精度和稳固的观测墩保证了成果的可靠性。
4. 实用性
发电厂房施工控制网布设为导线网，不仅考虑到开挖及混凝土衬砌的施工放样，还顾及到竣工验收、边坡变形监测。点位在不同高程分布，保证了满足在不同施工阶段、不同高程上的施工放样。该网点能够贯穿工程始终，控制范围较广，故该网实用性强。
5. 心得体会
发电厂房施工控制网采用四等网是优选方案。测边及测角对点位精度的影响具有正交性，可使点位精度更趋于均匀可靠，可放宽图形强度的限制；初测后次年复测，采用复测成果控制施工放样，可减少标墩不稳定而产生成果失真对工程施工的影响；控制点尽量采用观测墩，保证点位稳定有顾及方便使用。