中交一公局第五工程有限公司河北三河065201
摘要：本文详述了单人操作水准测量设备的研制背景及研制过程、设备优点，并结合此设备在中亚轮胎试验场路基施工中的应用，介绍了单人操作测量设备进行高程测量的实施效果；并与传统模式下的水准仪高程测量进行了对比，为土建工程高程测量需要精简人员和设备购入节省费用提供参考。
关键词：单人操作；水准测量设备；研制；应用
1.研制背景
中亚轮胎试验场项目特种道路填挖方施工作业很多，施工期间需要随时对挖填高程进行测量控制。对于高程测量我们所用的仪器一般为光学水准仪，测量时需两人配合操作方可进行（一人读数，一人立塔尺，缺一不可），轮胎试验场特种路开挖或填筑作业面很多，大干时期十几条特种路同时开挖填筑，而且特种路技术要求比较高，如果按照传统的方法用水准仪进行高程测量，一个填方作业面需要配备两个技术员，一个挖方作业面需要配备两个技术员，多个作业面施工情况下，需要配备的测量人员的数量很大。单单高程测量，对人员也是极度的浪费，可以想象，利用常规仪器设备是很难实现人员精简的。
2.设备的研制
2.1应用原理
运用连通器原理，测量脚架（架设水准组合套件），塔尺（读数），水平管（水位找平），12V小水泵一个（供水装置），12v小电瓶一个（提供电源），外加水准组合套件一个（进水、出水、水位水平连接组合）。组装成型，便可达到测量的使用功能。
如图一所示的组合装置组合：
水准组合套件（2）设置于支撑装置（1）上；水准组合套件（2）包括：水准组合管（2.1），水准组合管（2.1）的下部连通有进水管（2.2），水准组合管（2.1）的上部连通有出水管（2.3）和水位管（2.4），并且，出水管（2.3）和水位管（2.4）开设于水准组合管（2.1）的同一水平高度；另外，还包括水位观测管（2.5）；水位观测管（2.5）的底端与水准组合管（2.1）的A位置连通，其中，A位置指位于所述进水管（2.2）和出水管（2.3）之间的位置；水位观测管（2.5）的顶端向上超过出水管（2.3）的高度；
塔尺（3）包括塔尺本体（3.1），塔尺本体（3.1）设置有刻度，在塔尺本体（3.1）设置有输水管（3.2），输水管（3.2）的底端与水位管（2.4）连通。
按图一所示逐一用细水管连接，水泵接通电源水泵泵送水到图示进水口，出水口先关闭，水流经过水位管流出，接水位管，水位一直上升待出水口、水位管、水位观测器同时齐平，打开出水口，让水位自然流出，便可以进行测量。
2.2操作方法
单人手持塔尺先找附近的水准点，记下读数（水准点高程HS+尺子读数h0=仪器水位高H），然后手持塔尺进行待测地形测量，记下读数，此处（高程=仪器水位高-此点尺子读数），此点测量完毕，关闭电源，节约能源，待下次测量再打开电源，水位积满便可测量，注此时的仪器一定不能动。如果此点范围测量完毕，可以进行转站测量，在较远处打一转点记下前视尺子读数h1，迁站，架好仪器重复上述步骤，待水位稳定，记下后视读数h2，此时的仪器水位高=H-h1+h2，便可以继续进行测量。
此仪器两次运用连通器原理，使得测量更加精准，其一是水准组合管与水位观测管之间联通；其二是水位管与塔尺水准管之间联通。进水流量必须小于等于出水流量，方可达到精准。
2.3设备校对及适用范围
单人操作高程测量设备与索佳C32水准仪同测六个点结果如下表所示：
2.3.1校对：通过与四等水准测量做对比试验，单人操作测量设备与四等水准同测六个点，高程差值在3mm之内。
2.3.2适用范围：通过对比试验，单人操作测量设备可以在如下工序或区域中使用：路基填筑和路基开挖测量、灰土路床施工测量、边沟开挖测量、基础砌筑测量等工程
2.4设备优点
2.4.1所有步骤全程一个人便可进行测量，无需仪器架平便可进行测量，只需大致平就可以，省时省力，省人工，简单方便快捷，而且没有看不见、看不清楚等原因造成读数错读的情况，每次读数在塔尺面前，平视读数，此仪器可避免一般仪器的i角自身原因造成读数读不准，测量不精确，从而导致实测高程也有所差别。图四为做成后的实例，此图中经过试验增加两根排水管，方便排水，使得水位高保持不变。在以后的制作中尽量使出水大于进水，水位才够平稳，避免堵水。
2.4.2设备价格较平常的水准仪或是价格昂贵的GPS，价格相差甚远，成本较低，是普通水准仪的价格的1/5，所以价格低廉相对来说较容易推广，且此设备构造简单，原理就是连通器原理，损坏维修较简单，而且配件较普遍，方便购买，运用此仪器的技术员可以独立维修，免去在一般市面买卖的仪器损坏必须返厂维修带来的困扰，给使用者带来麻烦或是影响工程施工。
3.设备应用
中亚轮胎试验场T3动态广场圆形测试区直径300m圆，标高控制范围较大，故高程测量必须分区域测量，合格后方可进行下一道工序。前期通过与普通水准仪作对比试验，发现高程测量误差在允许范围，故本实用新型高程测量设备放心投入使用，T3动态广场动圆形测试区石灰土路床于2015年4月完成，本区域由于测量人员可以单人操作控制，平地机每次精平之后单人都可以快速测量，不合适继续精平，直到满足设计规范才精平下一区域，故测量可以较频繁，加密测点较多，高程控制较好，从路床表面来看，面层平整度合格，高程控制到达预想效果。
通过现场实际应用表明，单人操作水准测量设备高程测量实施效果与光学水准仪测量高程效果对比无太大差别，能达到测量精度要求。
4．总结
实践表明，单人操作水准测量设备在试验场路基施工中的应用，使得测量高程更加简单化，近距离读数，更准确，测量可以更频繁，一人一个作业面，有利于路基施工中对高程的控制。既精简了人员，节约成本，又提高了工作效率。接下来，将继续把此设备加以改进和完善，使其可以适用于不同条件下的高程测量。
参考文献：
[1]GB50026-2007，工程测量规范[S]..北京：中国计划出版社，2008.05.01
作者简介：
闫飞，男，1989.9，大学本科，助理工程师；
于胜利，男，1987.3，大学本科，助理工程师；
张永利，男，1986.10，大学本科，助理工程师。