浅谈水利工程测量中施工放线的技术应用

　　摘要：施工放线是确保建筑工程顺利进行的基础，在旨在控制、调配地表水和地下水的水利工程中是必不可少的施工环节。全站仪作为一种高技术测量仪器，在水利工程施工放线中的作用尤为重要。
　　关键词：全站仪，施工放线，水利工程
　　引言
　　水利工程是以开发利用水资源和消除水害为目的而修建的工程，水利工程施工要按照规划和设计所列出的工程结构、数量、质量等要求进行。在施工准备、施工技术与施工管理等内容上，水利工程施工相较一般土木工程（如道路、铁路、桥梁和房屋建筑等）施工而言，既有许多相同之处，也有其独有的特点。
　　一、施工放线与全站仪简述
　　建筑工程中的施工放线（也称施工放样）是指，根据建筑物设计图纸上标明的尺寸，用一定的测量仪器和方法找出建筑物各部分特征点与控制点位置之间的几何关系，算出距离、角度、高程等数据，然后利用控制点在实际施工地点确定建筑物的特征点，作为施工依据的测量工作过程。所有的建筑工程都离不开施工放线工作，水利建设工程也不例外。无论是在水利工程的勘测设计阶段，还是在施工建造阶段或运营管理阶段，相应的测量工作都必不可少。在水利建设工程中，由施工放线工作引发的某一细微差错，虽然不会“失之毫厘，谬以千里”，但必定会使在建工程建筑物的特征点处于图纸设计的位置之外，这样的测量错误会延续至其后的开挖、打桩、立模、钢筋捆扎、混凝土浇筑等一系列施工作业过程中，从而对施工进度和施工质量造成不利的影响。因此，在水利建设工程中从事施工放线工作的测量人员，不但要具有高度的责任心，还要配备精确、便携、易于操作的测量仪器。
　　随着科技的进步，测量仪器在研究水平、制造技术、适用性等方面都达到了新的发展阶段。全站型电子速测仪（ElectronicTotalStation）简称全站仪，是集光、机、电为一体的新型角度测量仪器，具有测量水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差等测量功能，是在角度测量自动化的过程中应运而生的高技术测绘仪器系统，广泛应用于各种精密工程测量或变形监测等测绘作业领域。可实现自动测角、自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新，实现测绘的数字化。与半站型电子速测仪相比，全站型电子速测仪出现较晚，并在半站型电子速测仪的基础上增加了数据处理系统。全站型电子速测仪具有由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，能自动测量角度和距离，自动显示测量结果，并能按一定的程序和格式将测量数据传送到相应的数据采集器。此外，通过配置好的接口，全站仪还能使测量所得的数据直接进入计算机进行数据处理，或进行自动化绘图处理，从而避免人工操作、记录过程中可能出现的差错，实现测量与处理过程中的电子化及一体化。
　　二、全站仪在水利工程施工放线中的应用
　　由于全站仪的功能比其他测角、测距仪器更多，也更便于使用操作，因此，目前全站仪已广泛应用于各领域的测量工作中，大大提高了测量作业的工作效率。
　　1.水利工程施工放线
　　水利工程施工放线从建筑物定位开始，一直持续到主体工程完成。虽然在水利工程建设之前的勘测设计阶段，为了测绘大比例地形图，已经对各个控制点的分布及其精度、密度进行了测量，但这种测量工作并不能满足水利工程施工放线的施工要求，因此在施工放线之前要建立符合施工要求的施工控制网。
　　水利工程施工相对于其他土木工程而言具有特殊性，亦即水利工程施工放线既要求放线精度具有松散性，又要求其具有整体性。这是由水利工程建筑物的特点决定的。因为水利工程建筑物一般都可以分成不同的整体，如大坝、船闸、水电厂房等，这些整体之间的联系相对比较松散，可以用来作误差调整或吸收误差；而有些具有相互关联关系的水利工程结构物之间以及金属结构的建筑物都有相对较高的精度要求，需要尽可能地用相同的控制点或建筑物轴线、辅助轴线做放线工作。所以，在布置水利工程施工控制网时，应按其工程特点划分出松散工程区段和整体工程区段，并据此进行施工放线操作。
　　专职测量员把主轴线定好、标高控制点做好后，技术员要掌握吊线坠的基本功，不能总是依赖于经纬仪。放线测量尺寸时一定要杜绝用小刻度尺一尺一尺（工地上常用3米尺、5米尺）的量下去，以免造成误差累积。通常在测量斜距、测量两点高差（两点高差较大时）采用勾股弦定理计算，算的结果误差一般会小的多。放线过程中要遵循“先整体、后碎部、常复核”的原则，前一项工作没做复查下一项工作坚决不能进行，测量的过程步步都要经过检核。由于测量放线在施工时尤为重要，一点小的疏忽就可能造成非常大的经济损失。在施工现场的测量放线，不是理论意义上量距有前尺、有后尺、有读数、有记录那么正规，往往是工长和技术员两个人去放线，工地现场没有足够的专业人员一起做定位，但是又必须做到慎之又慎，尺前尺后来回跑。“三角要小、线要粗”一直是施工现场做测量的技术人员自我保护的法宝。它的意思就是给完标高描红三角时不要描的太大，弹墨线时墨线要粗一点。此外，由于水利工程的放线点一般远离控制点，容易造成放线不便，增大放线误差，而放线工作又需要及时配合施工，因此，在布置施工控制网时，应尽量减小由控制点误差引起的放线误差，为其后的建筑工作创造便利条件。
　　2.施工放线常用仪器
　　施工放线常用的测量仪器有水准仪、经纬仪、全站仪、激光铅垂仪、激光指向仪等。其中，水准仪是进行水准测量时使用的仪器，由望远镜、水准器及基座三部分构成，其主要也是最基本的功能是提供一条水平视线，测量两点之间的高差（高程差），常用于标高测量、高程传递测量；经纬仪由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成，是根据测角原理设计的测量水平角和竖直角的仪器，可用于点位测量，并可用来辅助进行立点放样操作，是工程定位的常用仪器；全站仪虽然不能完全代替水准仪，但可以看作是水准仪和经纬仪的综合体；激光铅垂仪包括壳体、直线激光发生器、阻尼摆及电源，是一种借助仪器中安置的高灵敏度水准管或水银盘反射系统，将激光束导至铅垂方向用于进行竖向准直的工程测量仪器；激光指向仪是以激光器为光源的发射系统，经由目镜组、物镜组组成的光学镜筒放大、聚焦，给出直线方向的仪器，可在矿山掘进、铁路隧道、市政建设、地铁工程、大型引水工程、建筑及管道铺设中起到放线、定位、指向作用。

　　3.全站仪施工放线的技术应用
　　全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而精准地处理空间数据，计算出放样点的方位角与该点到测站点的距离。同时技术人员可以很方便地在Autocad中标查出OA、OB、OC等各点的X、Y轴坐标，也可以标查出相应各点的设计高程（对应的Z轴坐标值），只要把得到的X、Y、Z坐标数据从电脑中通过数据线传输到全站仪中（最多可一次性输入16000个点的坐标值），全站仪就会快速而准确地计算出O、A、B、C等的实际距离（而不是OA、OB、OC等的值）及相应的A、B、C等点的方位角。由于得出的测距和测角的精度都很高，所以完全可以做到精确定点放线。全站仪还可以根据输入点的坐标值计算出放样点的方位角，并能显示当前镜头所指方向与计算方位角的差值，只要将这个差值调为0，就意味着规定了要放样点的具体方位，然后就可进行测距定位。全站仪还能够自动读出距离的数值，只需把棱镜对准全站仪的镜头，全站仪就能很快的读出实际测量的距离，并且与其自动计算出的理论数据相比较，并把两者的差值显示在屏幕上，从而很快捷的判断出棱镜应该向哪个方向再移动多少距离。当显示的距离差值为0时，表明那时棱镜所在的位置就是要放样点的实际位置。测定出一个放样点以后，可按“下一个（next）”键调出下一个要放样的点，重复之前步骤，便可依次放出其它各点。由于全站仪体积小重量轻（只有4.9kg）且灵活方便，较少受到地形限制（除非全站仪无法看到棱镜），且不易受处界因素的影响（只要三角架扎稳，一般不会引起仪器的偏移），只要合理保护全站仪，即使在复杂的自然条件下也可以照常工作。并且所有的计算都是由全站仪自动完成，所以放线过程中不会受到技术人员等个人的主观影响。
　　在水利工程施工过程中采用全站仪进行施工放线，能够保证做到精确放线，提高工作效率，减少仪器的误差。
　　
　　参考文献：
　　1.《水利工程施工》，颜宏亮、于雪峰主编，黄河水利出版社，2009年9月1日出版。
　　2.《全站仪极坐标放样法在水利枢纽工程中的应用》，张岳林，《水利建设与管理》，2009年第12期。

《浅谈水利工程测量中施工放线的技术应用》

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