張廣軍 ZHANG Guang-jun

（昆明理工大學國土資源工程學院，昆明 650093）

（Faculty of Land Resource Engineering of KUST，Kunming 650093，China）

0 引言

南水北調工程是緩解中國北方水資源嚴重短缺局面的重大戰(zhàn)略性工程，是跨世紀的宏偉工程。該工程意義重大，主要分為東線、西線和中線三條調水線路，中線工程取水口在漢江丹江口水庫，經陶岔渠首閘（河南淅川縣），沿豫西南唐白河流域西側過長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口后，經黃淮海平原西部邊緣，在鄭州以西孤柏嘴處穿過黃河，繼續(xù)沿京廣鐵路西側北上，可基本自流到終點北京。主要向河南、河北、天津、北京4省市沿線的20余座城市供水[1]。

1 參考線測量概念

1.1 所謂圓弧參考線測量，就是運用全站儀內的固有程序，用不同的方法，定義一條圓弧，然后建站，實際測量出實時點位相對于已確定圓弧線的相對關系，指導持鏡者移動目標到要放樣的點位處，如下圖所示，其起點為P1，終點為P2，然后在實地測量出目標點與該圓弧的相對關系，即該目標點O沿圓弧法線方向與圓弧相交于點A,直線OA的長度為O/S，在弧P1P2左側為負，反之為正；而交點A到該弧起點P1的弧長為Sta，該值表示了交點到起點P1的弧長，在P1到P2方向上為正，反之為負。如圖1所示。

圖1

圖2

1.2 圓弧參考線的定義方法 定義一段圓弧，在已知起點坐標和切線方位角前提下，主要有以下三種方法，其一，已知終點坐標和切線方位角；其二，已知圓弧半徑和終點切線方位角；其三，已知圓弧半徑和弧長，如圖2、圖3所示。

2 工程實例

圖3

2.1 工程概況 界河渠道倒虹吸延長工程位于河北省滿城縣尉公村北1KM處，是南水北調中線京石段應急供水工程總干渠穿越界河的大型河渠交叉建筑物。由于某些特殊原因，該工程是在原來閘室和管身段的基礎上進行改建的，在原來位置向下游方向移動一段距離，屬于改建工程，主要由管身段、出口閘室段及出口漸變段等組成，包括管身236.554m，其中包括直線水平管段161.554m，彎道水平管段45m，出口折線斜管段30m三段，出口閘室20m和出口漸變段75m，該工程起終點軸線總長度為331.554m。平面圖如圖4。

從127+221.254～127+391.254位于半徑R=500m的圓弧上，直圓點里程為127+221.033，漸變段里程為127+316.254～127+391.254，該段長75m。包括水平折線轉彎段45m及折線轉彎斜管段30m，共分17節(jié)，每節(jié)長6.554～15m不等。兩孔一聯，每孔凈尺寸為6.5m*6.5m，頂板、中墻、邊墻厚度為 1m，底板厚 1.1m[2]。

2.2 數據準備

表1 定義圓弧參考線所用原始數據

以上數據均由設計圖紙上直接讀取，并且經過計算核實無誤，可以直接使用。

2.3 實地測量放樣

2.3.1 自由設站 由于施工現場條件復雜，各工序交叉作業(yè)，相互干擾，因此，在野外作業(yè)必須快速、準確、安全，隨測隨檢，保證數據正確性，杜絕錯誤的發(fā)生給工程帶來的巨大損失。儀器建站最好在方便地方用后方交會法自由設站，當只有兩個已知點做后方交會時，為了保證交會精度，交會角度最好在30°～150°之間，可以檢核交會計算后的殘差，如果殘差較大，則必須重新建站，檢查數據的正確性，建站成功后界面顯示如圖5所示。

2.3.2 圓弧定義 在上圖1、圖2中輸入相應的數據，在圖3中選3定義該圓弧，半徑（逆時針方向）R=-500m，弧長170m，計算后其他曲線元素自動求出與已知數據進行檢核，確認無誤繼續(xù)放樣工作。

圖5

2.3.3 管節(jié)中邊樁放樣 由于從曲線起點開始每節(jié)長度不等，可以根據每節(jié)長度在底板上定出每管節(jié)兩端中心點位置并作標記，再根據左右兩孔邊樁到渠道軸線寬度d=6.5+1.0+0.5=8.0m，可以放樣出每個管節(jié)兩端左右邊樁。由于曲線半徑較大，每個管節(jié)長度最大為15米左右，經過計算得知，在該弧段上弦長與弧長差值極小，完全可以滿足施工規(guī)范要求。每管節(jié)軸線連線為一折線，管節(jié)端點均在圓弧上。

2.4 精度檢核 由于圓弧參考線方法測量得到的中邊樁均相對于圓弧作參照，而每管節(jié)中邊樁連線為弦長，必然涉及到弧長與弦長之間的差值問題，以下進行逐一檢核：

在圓弧上，每個管節(jié)中心線所對弧長L1=15.0000m；弧長所對圓心角 A=(15/500)*180/π=1°43′7.97″，相應弦長為L2=14.9994m，△L=L1-L2=0.6mm。

在圓弧內側，弧長為N1=A*π/180*(R-d)=14.7600m，相對應弦長N2=2*(R-d)*sin(A/2)=14.7595m，△N=N1-N2=0.5mm。

在圓弧外側，弧長為W1=A*π/180*(R+d)=15.2401m，相對應弦長W2=2*(R+d)*sin(A/2)=15.2395m，△W=W1-W2=0.6mm。

管道軸線左右側弧長之差：△B1=W1-N1=0.4801m，管道軸線左右側弦長之差：△B2=W2-N2=0.4800m。由以上計算得知，在該圓弧上完全可以用弧長代替弦長放樣管節(jié)軸線，以及左右管節(jié)的邊樁，從而滿足施工規(guī)范的要求，當用全站儀放樣完每個管節(jié)的中邊樁后，可以用鋼尺檢核每管節(jié)左右側長度之差是否滿足下式：△B2=W2-N2=0.4800m作為檢核條件。

3 結論

①充分利用和開發(fā)全站儀中的固有程序的功能，不但可以大大提高工作效率，減輕外業(yè)的勞動強度，而且可以用不同的測量方法來進行外業(yè)數據的相互檢核，提高測量工作的準確度，起到事半功倍之效果，該法快速準確，值得借鑒。②每種測量方法的初次使用，必須在經過嚴密計算和確認無誤后，才可以應用到實際工作中去，保證所放樣點位的準確性，否則會給工程建設帶來災難性的損失。③在實際工作中，理論與實際相結合，不但可以提高測量工作者的外業(yè)水平，而且可以節(jié)約時間提高工作效率，給其他工種的作業(yè)提供寶貴的時間，為提前完成工程量提供技術保障。

[1]張廣軍，彭陽華.扭坡放樣在南水北調中線工程中的應用探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2013.

[2]武慶安.界河渠道倒虹吸對軍事設施影響的處理方案[J].水科學與工程技術，2010（6）.

[3]Nikon-Trimble Co.Ltd.尼康全站儀使用說明書.