浅谈全站仪在大中型泵站更新改造项目施工中的应用

王 斌

（兰州市大砂沟电力提灌工程管理处，甘肃皋兰730203）

1 工程概况

大砂沟电力提灌工程属于甘肃省最早兴起的高扬程提灌水利工程，取水水源为黄河水，大砂沟提灌工程始建于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hm2，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 全站仪的设站方法和注意事项

全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，又称全站型电子测距仪，是集水平角、距离（包括水平距离和斜向距离）、高差测量功能为一体的测绘仪器系统，广泛用于桥梁、隧道、涵洞、泵站等精密工程测量、放样和变形监测领域。

2.1 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。如图1 所示，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1 mm 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（即图1 中的角a）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。

图1 后方交会法原理图

2.2 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，如图2 所示，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1 mm 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。

图2 坐标定向法原理图

3 全站仪在施工中的应用

3.1 原始地形地貌的数据测量

大砂沟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。

3.2 基坑开挖及高边坡控制

大砂沟泵房、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。

3.3 水工建筑物施工放样及高程控制

在大砂沟泵站施工中，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，为大砂沟泵站改造工程的工程质量提供了有力保障。

3.4 水工建筑物沉降观测

大砂沟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、进水前池的侧墙顶面分别埋设观测点，每年定期利用已知控制点，利用后方交会法建站，测取沉降观测点的数据进行对比分析，从而得出水工建筑物是否发生侧倾或者不均匀沉降的结论。

4 结束语

在大中型泵站建设中利用测量仪器进行紧密控制是一种必然的质量控制手段，全站仪的作用不容忽视。因此，必须重视仪器的可靠性，严格按照说明每年定期对全站仪在具有相应校准资质的单位进行严格校准，并出具校准合格报告后方可使用。在高程测量中，根据泵站建设现场实际情况，宜结合水准仪对全站仪的测量结果进行复核。在大中型泵站建设中，为保证工程质量，需培养更多具有专业技能和素养的人进行操作和使用。