視準(zhǔn)線法在烏江站水平位移觀測(cè)中的應(yīng)用

王宏仕， 王 磊

(安徽省駟馬山引江工程管理處,安徽 馬鞍山 238251)

烏江抽水站是安徽省駟馬山引江工程的重要組成部分，屬于河床式泵站，干室型泵房，裝機(jī)6臺(tái)，總裝機(jī)容量9600kW，屬大(1)型泵站。工程建成投入使用40多年來(lái)，抵御1991、2008、2020年特大洪水，抗御1978、1994、2000、2011、2019年特大干旱。2019年提引江水4.1×108m3，創(chuàng)歷年記錄，有效地緩解了灌區(qū)旱情，其抗災(zāi)能力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益日益突出。

1 水平位移觀測(cè)系統(tǒng)的建立

1.1 監(jiān)測(cè)方法

水平位移監(jiān)測(cè)的方法主要有視準(zhǔn)線法、小角法、極坐標(biāo)法等。烏江抽水站主軸線為單一直線，泵站建筑物長(zhǎng)度70m，工作基點(diǎn)距離約為180m，且高差不大，方案比較后確定采用固定端點(diǎn)視準(zhǔn)線觀測(cè)法，如表1所列。

表1 水平位移常用監(jiān)測(cè)方法比較

1.2 觀測(cè)布置

基點(diǎn)布置。工作基點(diǎn)供安裝經(jīng)緯儀或固定覘標(biāo)用，應(yīng)穩(wěn)定可靠，一般建立在建筑物兩岸的巖基上或不受位移影響的土基上。根據(jù)烏江抽水站布置形式和地形，將觀測(cè)視準(zhǔn)線布置在上游側(cè)，并和泵站縱軸線平行。分別布置在上游右側(cè)的分流島上、上游左側(cè)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。

測(cè)點(diǎn)布置。位移測(cè)點(diǎn)供安置活動(dòng)覘標(biāo)用，對(duì)于混凝土建筑物，對(duì)中基座可用膨脹螺栓錨固在建筑物表面。多個(gè)位移測(cè)點(diǎn)基座安裝時(shí)中心均要在視準(zhǔn)線上。泵站主廠房為塊基型結(jié)構(gòu)，3塊獨(dú)立底板(兩邊為4臺(tái)機(jī)組一塊底板，中間兩臺(tái)機(jī)組1塊底板)。每塊底板首尾各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在工作橋上共布置6個(gè)位移測(cè)點(diǎn)。

2 視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移的誤差分析和計(jì)算

2.1 觀測(cè)步驟

基座具有強(qiáng)制對(duì)中功能，因此安裝經(jīng)緯儀、固定覘標(biāo)及活動(dòng)覘標(biāo)無(wú)需對(duì)中。觀測(cè)時(shí)，一端工作基點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，另一端工作基點(diǎn)安置固定覘標(biāo)，調(diào)整經(jīng)緯儀長(zhǎng)水準(zhǔn)管，進(jìn)一步整平，用望遠(yuǎn)鏡十字絲瞄準(zhǔn)固定覘標(biāo)十字絲，然后固定水平度盤，確定視準(zhǔn)線。

在位移測(cè)點(diǎn)上安裝活動(dòng)覘牌，調(diào)整使水準(zhǔn)泡居中。由觀測(cè)人員用對(duì)講機(jī)指揮活動(dòng)覘標(biāo)操作人員，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)活動(dòng)覘標(biāo)，使活動(dòng)覘標(biāo)中心線與經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡豎絲重合，在分劃尺與游標(biāo)上讀數(shù),然后移動(dòng)覘牌從相反方向再重新對(duì)準(zhǔn)視線并讀數(shù),取平均值作為半個(gè)測(cè)回值。再用反鏡類似再觀測(cè)1次，完成1個(gè)測(cè)回。取正反鏡2次讀數(shù)的平均值作為1個(gè)測(cè)回的成果。

2.2 精度分析

影響觀測(cè)精度主要有照準(zhǔn)誤差、讀取活動(dòng)覘標(biāo)上游標(biāo)讀數(shù)的中誤差、儀器對(duì)中與覘標(biāo)偏心誤差、水平折光、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差等。經(jīng)分析照準(zhǔn)誤差是主要誤差。

設(shè)A、B為固定工作基點(diǎn)，K為位移標(biāo)點(diǎn)，如圖1所示。半測(cè)回的照準(zhǔn)誤差由照準(zhǔn)固定工作基點(diǎn)和位移標(biāo)點(diǎn)2部分組成。

圖1 位移測(cè)點(diǎn)示意圖

照準(zhǔn)K點(diǎn)的中誤差計(jì)算公式，如式(1)

(1)

其中，60″為人眼的分辨率；v為望遠(yuǎn)鏡放大倍率,ρ″=206265。

在A點(diǎn)照準(zhǔn)B點(diǎn)的誤差對(duì)K點(diǎn)影響的中誤差，如式(2)

(2)

1個(gè)測(cè)回的中誤差計(jì)算公式，如式(3)

(3)

代入數(shù)據(jù)，得到烏江站各位移標(biāo)點(diǎn)一個(gè)測(cè)回照準(zhǔn)理論中誤差，如表2所列。

表2 烏江站各位移標(biāo)點(diǎn)一個(gè)測(cè)回照準(zhǔn)理論中誤差

由表2可見，1個(gè)測(cè)回照準(zhǔn)最大中誤差為0.76mm。對(duì)照《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范(DL/T 5178-2003)》規(guī)定，當(dāng)采用J2經(jīng)緯儀觀測(cè)時(shí)，混凝土壩壩頂水平位移觀測(cè)精度( 中誤差)應(yīng)不低于1.0mm。觀測(cè)精度滿足要求。

3 觀測(cè)資料整理及成果分析

觀測(cè)記錄經(jīng)過計(jì)算、校核，填寫觀測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表。根據(jù)水平位移主要影響因素，以近1年來(lái)3號(hào)、6號(hào)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)為例，繪制烏江抽水站時(shí)間～位移關(guān)系曲線、水位差～位移關(guān)系曲線，如圖2、圖3所示。

圖2 3號(hào)、6號(hào)點(diǎn)時(shí)間～位移關(guān)系曲線

圖3 3號(hào)、6號(hào)點(diǎn)水位差～位移關(guān)系曲線

從關(guān)系曲線可以看出，水平位移隨著溫度、水位等外界因素的變化有微小波動(dòng)，水平位移隨上下游水位差增大有微小增加，符合變形規(guī)律，在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

烏江抽水站運(yùn)行30多年，位移量變化微小，視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移觀測(cè)能滿足精度要求。