王 斌

（蘭州市大砂溝電力提灌工程管理處，甘肅皋蘭730203）

1 工程概況

大砂溝電力提灌工程屬于甘肅省最早興起的高揚(yáng)程提灌水利工程，取水水源為黃河水，大砂溝提灌工程始建于1966 年，之后經(jīng)過多次續(xù)建和改擴(kuò)建，使該灌區(qū)灌溉面積達(dá)到0.54 萬hm2，屬三等中型工程，主要由泵站、總干渠、干支渠和渠系建筑物組成，呈“長藤結(jié)瓜”狀分布。泵站土建工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，使用年限長，年久失修，墻體裂縫已成危房。進(jìn)水池側(cè)墻局部塌陷或隆起，砂漿脫落，漏水滲水現(xiàn)象嚴(yán)重。機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備老化嚴(yán)重，泵站通訊、交通、管理等設(shè)施不完善，缺少必要的自動化監(jiān)控設(shè)施和基本的信息化手段。各種問題的產(chǎn)生，嚴(yán)重危及工程安全運(yùn)行，給當(dāng)?shù)厝罕姷纳?cái)產(chǎn)安全帶來隱患，直接影響到工程效益的正常發(fā)揮。隨著國家大型泵站更新改造項(xiàng)目的實(shí)施，大砂溝電灌工程中的泵站也陸續(xù)改造。作為水利工程，高程及平面位置需要嚴(yán)格控制，這樣才能使泵站工程中的泵房進(jìn)出水管、前池、引水渠、壓力管道、出水池等建筑物平順銜接，使水流流態(tài)平滑過渡，減少水頭局部損失和沿程損失。在施工建設(shè)中主要用全站儀全面控制平面坐標(biāo)和高程，水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀輔助校核。

2 全站儀的設(shè)站方法和注意事項(xiàng)

全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，又稱全站型電子測距儀，是集水平角、距離（包括水平距離和斜向距離）、高差測量功能為一體的測繪儀器系統(tǒng)，廣泛用于橋梁、隧道、涵洞、泵站等精密工程測量、放樣和變形監(jiān)測領(lǐng)域。

2.1 后方交會法

后方交會法又稱自由設(shè)站法，本方法原理是利用已知點(diǎn)坐標(biāo)和高程，通過全站儀建立三維坐標(biāo)系和測量放樣系統(tǒng)，從而測取施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)或者把圖紙數(shù)據(jù)精確的放樣到施工現(xiàn)場中，從而實(shí)現(xiàn)了圖紙和現(xiàn)場的高度一致。后方交會法在大中型泵站中交會2 個(gè)已知控制點(diǎn)即可滿足需求。如圖1 所示，A、B 點(diǎn)為控制點(diǎn)，即為后視點(diǎn)，在控制點(diǎn)A 和控制點(diǎn)B 之間選擇能同時(shí)和A、B 點(diǎn)通視的位置，并且和前視點(diǎn)能通視的最佳位置置鏡，待整平儀器后進(jìn)入全站儀自身程序，選擇后方交會或者自由建站，分別輸入儀器高和后視點(diǎn)棱鏡高（建議棱鏡高設(shè)為最高或最低），依次對準(zhǔn)A、B 點(diǎn)棱鏡頭十字叉，測存數(shù)據(jù)完成設(shè)站。然后進(jìn)入測量程序測量A 或B 點(diǎn)其中1點(diǎn)的數(shù)據(jù)，與已知數(shù)據(jù)作對比，若數(shù)據(jù)一致或者誤差在1 mm 之內(nèi)，則說明設(shè)站正確無誤，否則需重新設(shè)站。需要注意的事項(xiàng)是自由設(shè)站時(shí)置鏡點(diǎn)與后視點(diǎn)之間的夾角（即圖1 中的角a）的范圍宜在30～150°，否則產(chǎn)生誤差較大。后方交會法的優(yōu)點(diǎn)是置鏡點(diǎn)可自由選擇，在泵站施工中容易和前視點(diǎn)通視；缺點(diǎn)是若需要轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的誤差較大。

圖1 后方交會法原理圖

2.2 坐標(biāo)定向法

坐標(biāo)定向法又稱極坐標(biāo)法，本方法原理和后方交會法原理一樣，也是利用已知控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過全站儀建立三維坐標(biāo)系和測量放樣系統(tǒng)，從而測取施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)或者把圖紙數(shù)據(jù)精確的放樣到施工現(xiàn)場中，從而實(shí)現(xiàn)圖紙和現(xiàn)場的高度一致。但坐標(biāo)定向法是在已知點(diǎn)上設(shè)站，如圖2 所示，A、B 點(diǎn)為控制點(diǎn)，即為后視點(diǎn)，選擇在A 點(diǎn)設(shè)站，待整平儀器后進(jìn)入全站儀自身程序，選擇坐標(biāo)定向，分別輸入儀器高和后視點(diǎn)棱鏡高（建議棱鏡高設(shè)為最高或最低），照準(zhǔn)B 點(diǎn)棱鏡頭十字叉，測存數(shù)據(jù)完成設(shè)站。然后進(jìn)入測量程序，測量B 點(diǎn)的數(shù)據(jù)，與已知B 點(diǎn)數(shù)據(jù)作對比，若數(shù)據(jù)一致或者誤差在1 mm 之內(nèi)，則說明設(shè)站正確無誤，否則需重新設(shè)站。需要注意的是坐標(biāo)定向法對后視點(diǎn)儀器整平和棱鏡桿整平要求比較高，后視棱鏡桿必須用三角桿，儀高輸入需用3 次儀高測量的平均值，后視棱鏡桿高度建議根據(jù)現(xiàn)場通視條件設(shè)置為最高或者最低，減少誤差。轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)用此方法較為準(zhǔn)確，需用正鏡和倒鏡依次測量，計(jì)算平均值作為測量結(jié)果。

圖2 坐標(biāo)定向法原理圖

3 全站儀在施工中的應(yīng)用

3.1 原始地形地貌的數(shù)據(jù)測量

大砂溝泵站建設(shè)前要組織施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位進(jìn)行三方聯(lián)測，對施工紅線內(nèi)的原始地形地貌及原始建筑物進(jìn)行測量，對泵站場院原地坪高程以及原泵房管理房、前池、引水渠等建筑物需要采集數(shù)據(jù)，對壓力管道管床需要測量橫縱斷面，利用全站儀的后方交會程序設(shè)站法，很容易完成三方測量的工作，在場院內(nèi)選擇通視2 個(gè)后視點(diǎn)的位置，并盡可能通視最多的前視點(diǎn)建站，待建站完成，復(fù)核無誤后，即可跑前視點(diǎn)。為了提高工作效率，可以2～3 人同時(shí)跑前視點(diǎn)，前視點(diǎn)需配備對講機(jī)保持與測量人員的信息交流暢通，保證數(shù)據(jù)的有效性。

3.2 基坑開挖及高邊坡控制

大砂溝泵房、前池、引水渠等建筑物的基坑開挖以及高邊坡削坡中，利用基礎(chǔ)處理高程和原始地面高程，計(jì)算出高差，按照設(shè)計(jì)開挖坡比，計(jì)算出開挖線，利用全站儀很容易放出開挖線，從而嚴(yán)格控制開挖邊坡，保證施工質(zhì)量和安全施工。

3.3 水工建筑物施工放樣及高程控制

在大砂溝泵站施工中，定位放線是最基礎(chǔ)的技術(shù)管控，泵房井樁的準(zhǔn)確定位直接影響著泵房主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，泵房和前池以及引水渠的準(zhǔn)確定位和高程控制直接影響著水流能否流入到前池、提灌到出水池，影響整個(gè)工程的合格與否，利用全站儀放樣和控制，與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀相比，精密度提高了，誤差減小了，工作效率提高了，為大砂溝泵站改造工程的工程質(zhì)量提供了有力保障。

3.4 水工建筑物沉降觀測

大砂溝泵站工程對原來泵房基坑底板高程較多處做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了底板高程，從而導(dǎo)致泵房箱體和管理基礎(chǔ)坐落在大填方上面，增大了后期的沉降，考慮到這個(gè)因素，對所有泵站均埋設(shè)了沉降觀測點(diǎn)，每年定期對泵站主副廠房、管理房、進(jìn)水前池進(jìn)行坐標(biāo)位移和沉降觀測分析。利用全站儀可以完成這一項(xiàng)工作，在泵房和管理房的4 個(gè)角點(diǎn)、進(jìn)水前池的側(cè)墻頂面分別埋設(shè)觀測點(diǎn)，每年定期利用已知控制點(diǎn)，利用后方交會法建站，測取沉降觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從而得出水工建筑物是否發(fā)生側(cè)傾或者不均勻沉降的結(jié)論。

4 結(jié)束語

在大中型泵站建設(shè)中利用測量儀器進(jìn)行緊密控制是一種必然的質(zhì)量控制手段，全站儀的作用不容忽視。因此，必須重視儀器的可靠性，嚴(yán)格按照說明每年定期對全站儀在具有相應(yīng)校準(zhǔn)資質(zhì)的單位進(jìn)行嚴(yán)格校準(zhǔn)，并出具校準(zhǔn)合格報(bào)告后方可使用。在高程測量中，根據(jù)泵站建設(shè)現(xiàn)場實(shí)際情況，宜結(jié)合水準(zhǔn)儀對全站儀的測量結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。在大中型泵站建設(shè)中，為保證工程質(zhì)量，需培養(yǎng)更多具有專業(yè)技能和素養(yǎng)的人進(jìn)行操作和使用。