曹辰
天津市排水管理事务中心第二排水管理所
摘要:本文以兰州市大砂沟大型泵站更新改造工程为例，探讨了全站仪在施工中的具体应用方法与经验，因地制宜，从而达到了泵站建设中的技术控制及后期建筑物的观测分析。
关键词:全站仪；水利水电；建筑施工；技术控制
1.工程概况
电力提灌工程属于最早兴起的高扬程提灌水利工程，取水水源为黄河水，提灌工程始建于1966年，之后经过多次续建和改扩建，使该灌区灌溉面积达到0.54万hmZ，属三等中型工程，主要由泵站、总干渠、干支渠和渠系建筑物组成，呈“长藤结瓜”状分布。泵站土建工程建设标准低，使用年限长，年久失修，墙体裂缝已成危房。进水池侧墙局部塌陷或隆起，砂浆脱落，漏水渗水现象严重。机电设备、金属结构设备老化严重，泵站通讯、交通、管理等设施不完善，缺少必要的自动化监控设施和基本的信息化手段。各种问题的产生，严重危及工程安全运行，给当地群众的生命财产安全带来隐患，直接影响到工程效益的正常发挥。随着国家大型泵站更新改造项目的实施，大砂沟电灌工程中的泵站也陆续改造。作为水利工程，高程及平面位置需要严格控制，这样才能使泵站工程中的泵房进出水管、前池、引水渠、压力管道、出水池等建筑物平顺衔接，使水流流态平滑过渡，减少水头局部损失和沿程损失。在施工建设中主要用全站仪全面控制平面坐标和高程，水准仪和经纬仪辅助校核。
2.全站仪的使用特点
全站仪（Electronic Total Station），顾名思义全称为全站型电子测距仪，是集合了光、电、机为一体的高科技测量仪器，在水平角、垂直角、距离高差等方面具有测绘功能，相较于传统的经纬仪，将其光学度盘换为了光电扫描镀盘，减少了读数误差，并且一次安置仪器后就可完成测站上的全部测量工作，因此被较多的应用在建筑及地下工程领域当中。全站仪的使用特点主要包括以下几个方面：首先，只进行一次照准反射棱镜在测量水平角、竖直角以及斜距时，测量后得出的数据可以直接进行数据计算，能够得出平面坐标及高程数据，且数据和计算结果均可保存在仪器当中。其次，全站仪的测量主机与通信接口可以进行数据交换，以此实现了测量与计算设备的有效结合，同时仪器内部含有微处理器，能够对数据进行计算，并形成了一套属于自身完整的测量测绘系统。最后，测量器械在工作时不免会受到各种各样因素影响，因此会产生较大误差，而全站仪本身具有双轴补偿系统，可以对基础数据进行自我修正，尤其在横轴与竖轴上的倾斜方面有较好的修正能力。
3.全站仪的设站方法和注意事项
3.1后方交会法
后方交会法又称自由设站法，本方法原理是利用已知点坐标和高程，通过全站仪建立三维坐标系和测量放样系统，从而测取施工现场的数据或者把图纸数据精确的放样到施工现场中，从而实现了图纸和现场的高度一致。后方交会法在大中型泵站中交会2个已知控制点即可满足需求。A,B点为控制点，即为后视点，在控制点A和控制点B之间选择能同时和A,B点通视的位置，并且和前视点能通视的最佳位置置镜，待整平仪器后进入全站仪自身程序，选择后方交会或者自由建站，分别输入仪器高和后视点棱镜高(建议棱镜高设为最高或最低)，依次对准A,B点棱镜头十字叉，测存数据完成设站。然后进入测量程序测量A或B点其中1点的数据，与已知数据作对比，若数据一致或者误差在1mm之内，则说明设站正确无误，否则需重新设站。需要注意的事项是自由设站时置镜点与后视点之间的夹角的范围宜在30-150°，否则产生误差较大。后方交会法的优点是置镜点可自由选择，在泵站施工中容易和前视点通视；缺点是若需要转点时，产生的误差较大。
3.2坐标定向法
坐标定向法又称极坐标法，本方法原理和后方交会法原理一样，也是利用已知控制点数据，通过全站仪建立三维坐标系和测量放样系统，从而测取施工现场的数据或者把图纸数据精确的放样到施工现场中，从而实现图纸和现场的高度一致。
但坐标定向法是在已知点上设站，A,B点为控制点，即为后视点，选择在A点设站，待整平仪器后进入全站仪自身程序，选择坐标定向，分别输入仪器高和后视点棱镜高(建议棱镜高设为最高或最低)，照准B点棱镜头十字叉，测存数据完成设站。然后进入测量程序，测量B点的数据，与已知B点数据作对比，若数据一致或者误差在1mm之内，则说明设站正确无误，否则需重新设站。需要注意的是坐标定向法对后视点仪器整平和棱镜杆整平要求比较高，后视棱镜杆必须用三角杆，仪高输入需用3次仪高测量的平均值，后视棱镜杆高度建议根据现场通视条件设置为最高或者最低，减少误差。转点时用此方法较为准确，需用正镜和倒镜依次测量，计算平均值作为测量结果。
4.全站仪在施工中的应用
4.1原始地形地貌的数据测量
泵站建设前要组织施工单位、监理单位、业主单位进行三方联测，对施工红线内的原始地形地貌及原始建筑物进行测量，对泵站场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数据，对压力管道管床需要测量横纵断面，利用全站仪的后方交会程序设站法，很容易完成三方测量的工作，在场院内选择通视2个后视点的位置，并尽可能通视最多的前视点建站，待建站完成，复核无误后，即可跑前视点。为了提高工作效率，可以2-3人同时跑前视点，前视点需配备对讲机保持与测量人员的信息交流畅通，保证数据的有效性。
4.2基坑开挖及高边坡控制
泵房、前池、引水渠等建筑物的基坑开挖以及高边坡削坡中，利用基础处理高程和原始地面高程，计算出高差，按照设计开挖坡比，计算出开挖线，利用全站仪很容易放出开挖线，从而严格控制开挖边坡，保证施工质量和安全施工。
4.3水工建筑物施工放样及高程控制
在泵站施工中，定位放线是最基础的技术管控，泵房井桩的准确定位直接影响着泵房主体结构的质量，泵房和前池以及引水渠的准确定位和高程控制直接影响着水流能否流入到前池、提灌到出水池，影响整个工程的合格与否，利用全站仪放样和控制，与传统的经纬仪和水准仪相比，精密度提高了，误差减小了，工作效率提高了，为泵站改造工程的工程质量提供了有力保障。
4.4水工建筑物沉降观测
泵站工程对原来泵房基坑底板高程较多处做了优化设计，提高了底板高程，从而导致泵房箱体和管理基础坐落在大填方上面，增大了后期的沉降，考虑到这个因素，对所有泵站均埋设了沉降观测点，每年定期对泵站主副厂房、管理房、进水前池进行坐标位移和沉降观测分析。利用全站仪可以完成这一项工作，在泵房和管理房的4个角点、进水前池提高，在最大限度上满足工作需求，充分发挥出节水措施的价值。
4.5大力发展高效节水灌溉
我国很多地区灌溉渠道运行时间比较长，灌溉渠系存在渗漏和破损等问题，增加了水量损失，水资源利用率比较低，降低了灌溉效益。因此，我国大力发展高效节水灌溉，优化农田灌排渠系，高效利用灌溉水资源，进一步提高了农业生产力和农民的生活质量。
结语
节水措施在农田水利工程灌溉中发挥着重要的作用，在农田水利工程灌溉工作中要充分利用各种节水措施，提高农业水资源利用率，保障农作物的品质和产量，促进我国农业可持续发展。
参考文献
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