高精度測(cè)量放線工法

高精度測(cè)量放線工法單位編制人編制時(shí)間目錄前言11、主要技術(shù)特點(diǎn)22、適用范圍23、施工準(zhǔn)備24、工藝流程及操作特點(diǎn)25、主要使用材料96、機(jī)具設(shè)備97、勞動(dòng)組織98、質(zhì)量要求99、效益分析1010、工程實(shí)例11前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)設(shè)備安裝工程中設(shè)備安裝精度要求越來(lái)越高，尤其是大跨度、長(zhǎng)距離、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)備安裝，如造紙生產(chǎn)線設(shè)備的安裝，其水平度及垂直度的允許偏差均為03MM。設(shè)備安裝的精度取決于地腳螺栓的預(yù)埋精度，而在較大范圍內(nèi)的地腳螺栓預(yù)埋精度則由測(cè)量放線的精確度所決定。因此掌握整套的高精度測(cè)量放線技術(shù)是保證設(shè)備安裝精度的基礎(chǔ)。蘇州公司在幾個(gè)類似工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，由馬錦紅同志總結(jié)編制了這套高度測(cè)量放線施工工法。該施工方法已在多項(xiàng)工程施工中，得到外方專家的認(rèn)可和好評(píng)。1、主要技術(shù)特點(diǎn)11使用本工法，建立基準(zhǔn)線網(wǎng)絡(luò)，各基準(zhǔn)線之間的平等度、垂直度均能達(dá)到很高的精度要求。12網(wǎng)格基準(zhǔn)線貫穿于整個(gè)廠房，無(wú)論是整條生產(chǎn)線，還是單體設(shè)備均能借助該基準(zhǔn)線，利用精密儀器保證其安裝精度。13利用網(wǎng)格基線來(lái)控制設(shè)備地腳螺栓的預(yù)埋偏差，減少誤差傳播量，從而保證設(shè)備安裝精度。14利用網(wǎng)格基準(zhǔn)線上基準(zhǔn)點(diǎn)（線）的永久保存性，更方便于將來(lái)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備維修。2、適用范圍本工法適用于安裝精度要求較高、大跨度、長(zhǎng)距離、高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備安裝。例如造紙機(jī)生產(chǎn)線安裝，廠區(qū)鋼結(jié)構(gòu)管架安裝等。3、施工準(zhǔn)備利用廠房原始的縱、橫向的控制點(diǎn)，借助精密測(cè)量?jī)x器（如T2經(jīng)緯儀、GTS311全站儀等）測(cè)設(shè)出廠房?jī)?nèi)設(shè)備的成條中心線，以及平等和垂直此中心線的縱、橫輔助中心線，并在其縱向輔助中心線上設(shè)立各控制點(diǎn)，從而建立一基準(zhǔn)線網(wǎng)格。4、工藝流程及操作特點(diǎn)41工藝流程制作控制點(diǎn)基準(zhǔn)標(biāo)板確定底層縱、橫中心線確定底層縱向輔助中心線確定底層縱向輔助中心線上各距離控制點(diǎn)的起點(diǎn)確定底層縱向輔助中心線上各距離控制點(diǎn)其他層基準(zhǔn)線網(wǎng)格投測(cè)（方法與底層測(cè)設(shè)方法相同）。42操作要點(diǎn)421控制點(diǎn)基準(zhǔn)標(biāo)板的制作、預(yù)埋為使控制點(diǎn)可長(zhǎng)期保存，我們可用10MM的不銹鋼板制作100100MM見(jiàn)方的基準(zhǔn)標(biāo)板，下部焊鉚筋，上部加蓋板，并用螺栓將蓋板與標(biāo)板相連接，以加強(qiáng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)保護(hù)（參見(jiàn)圖1）。標(biāo)板亦可采用25MM,L150MM的銅棒制作，頂部車成凹槽形并攻絲，下部加工成工字形，上部加蓋板（帶螺紋），參見(jiàn)圖2所示?；鶞?zhǔn)標(biāo)板制作好后，在底層地坪及各樓層澆注時(shí)，將各標(biāo)板精確定位并預(yù)埋（見(jiàn)附圖3）。養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)定期逐個(gè)進(jìn)行檢查、復(fù)測(cè)，確保基準(zhǔn)標(biāo)板的牢固、穩(wěn)定。422底層縱、橫中心線的投測(cè)在本工法的實(shí)施過(guò)程中，兩點(diǎn)間距離、垂直度、直線性等精度要求均為小于05MM。（1）復(fù)檢土建施工軸線底層縱、橫中心線是以土建施工軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行投測(cè)的。縱、橫中心線是其余各基準(zhǔn)線的投測(cè)起點(diǎn)，因此，保證該兩線的垂直度至關(guān)重要。在縱向中心線投測(cè)之前，我們利用T2經(jīng)緯儀架設(shè)于X2、Y2點(diǎn)，測(cè)出土建縱、橫軸線的交點(diǎn)O，并用沖頭在基準(zhǔn)標(biāo)板上標(biāo)出該點(diǎn)。然后，架設(shè)T2經(jīng)緯儀于O點(diǎn)，利用正倒鏡現(xiàn)兩側(cè)回法，校核土建縱、橫軸線的垂直度，并對(duì)其方向控制點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，使土建兩軸線的垂直度滿足其精度要求。（2）底層縱向中心線投測(cè)底層縱向中心線是其余各基準(zhǔn)線的投測(cè)起點(diǎn)，保證該線的投測(cè)精度至并重要。分別架設(shè)T2經(jīng)緯儀于X1、X2點(diǎn)，采用正倒鏡兩側(cè)回法，用劃針在基準(zhǔn)標(biāo)板OS、OE上劃出垂直于土建縱向中心線的垂直線，然后根據(jù)土建縱向中心線與底層縱向中心線的相對(duì)距離螺釘蓋板鉚筋圖一蓋板銅棒圖二A，將GTS311全站儀架于X1、X2點(diǎn)，分別測(cè)出距離X10SX2OE等于距離A。并用鋼盤(pán)尺和彈簧秤復(fù)檢此距離，然后用沖頭標(biāo)出該兩點(diǎn)，通過(guò)此兩點(diǎn)的直線OSOE即為縱向中心線，如圖3所示。（3）底層橫向中心線的確定按照底層縱向中心線的投測(cè)方法，采用T2經(jīng)緯儀，借助于劃針在基準(zhǔn)標(biāo)板T10，D10上劃出垂直于土建橫向中心線的垂直線，再根據(jù)土建橫向中心線與底層橫向中心線的相對(duì)距離B，利用GTS300全站儀測(cè)出距離Y1T10、Y2D10為B，并用鋼盤(pán)尺和彈簧秤復(fù)檢此距離。用沖頭在標(biāo)板上標(biāo)出T10、D10點(diǎn)，通過(guò)T10、D10點(diǎn)的直線即為底層橫向中心線。在底層縱、橫中心線投測(cè)之后，我們應(yīng)利用T2經(jīng)緯儀或GTS311全站儀按照復(fù)檢土建施工軸線的方法，定出其縱、橫中心線的交點(diǎn)OO，將GTS311全站儀或T2經(jīng)緯儀架設(shè)于OO點(diǎn)，對(duì)縱、橫向中心線的垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)，并進(jìn)行調(diào)整，直至其垂直度滿足精度要求。在標(biāo)定O點(diǎn)及OO點(diǎn)時(shí)，我們采用正倒鏡兩側(cè)回取中法，以消除儀器本身角度偏差而造成的偏差，確保O點(diǎn)及OO點(diǎn)精確度，采用該方法即考慮人工做點(diǎn)誤差亦可滿足其相對(duì)于縱、橫中心線的直線性誤差（小于05MM）423底層縱向輔助線的確度在測(cè)定底層縱向輔助線時(shí)，我們分以下兩步驟進(jìn)行，以保證其與縱向中心線的平行性。（1）縱向中心線的垂直線DSTS,DETE線的確定影響DSTS,DETE線相對(duì)于縱向中心線垂直度誤差的因素有兩項(xiàng)，以DS為例分析如下（11）儀器角度偏差導(dǎo)致的誤差D我們使用的T2經(jīng)緯儀或GTS311全站可使角度偏差小于5，本工法中，OSDS為8M，則有OSDDOE8MD5/2062658000MM019MM（206265為角度弧度換算常數(shù)）（12）儀器偏差導(dǎo)致的誤差D（12）儀器偏差導(dǎo)致的誤差D在施工中利用儀器對(duì)點(diǎn)時(shí)，其兩點(diǎn)間的距離一般都大于50M，人工做點(diǎn)誤差能保證在05MM以內(nèi)，則有D（800050000）DMAX8000/5000005MM008MM。根據(jù)誤差傳播定律，以上兩項(xiàng)對(duì)DS的影響為02MM，滿足05MM精度要求。（2）縱向輔助方向點(diǎn)的確定在測(cè)定縱向輔助的方向點(diǎn)時(shí)，我們采取測(cè)小角的方法間接測(cè)定，縱向輔助線橫向輔助線土建橫向輔助線橫向中心線縱向中心線縱向輔助線土建縱向中心線圖三T1OOSDD12OEO這種方法的應(yīng)用，可使距離誤差小于05MM。以DS點(diǎn)為例分析如下在距離OSDS線約5D（本工法中取D8M）處設(shè)一測(cè)站，利用GTS311全站儀測(cè)距離D1、D2，用T2經(jīng)緯儀測(cè)定角，通過(guò)余弦定理D2D12D222D1D2COS可計(jì)算出D值，經(jīng)過(guò)多次測(cè)定，對(duì)DS點(diǎn)進(jìn)行逐步修正，使DSOS8M，從而定位DS點(diǎn)。利用同樣方法即可定們DE、TE、TS三控制點(diǎn)。以滿足縱向輔助線（DSDE、TSTE）與縱向中心線OSOE的平行性要求。誤差分析根據(jù)下圖所示，我們假設(shè)D1D2B，則有SIN2SIN/2COS/22440/16160198COS12SIN2/21216/16160980由余弦定理D2D12D222D1D2COS，積分得2DD2D1D12D2D22D1D1COS2D1D2SIN設(shè)DM，化簡(jiǎn)得M（D1D2COS）D1/D（D1D2SIN（/D）上式中M距離D的誤差，D1距離D1誤差（取1MM）D2距離D2的誤差（取1MM），D測(cè)定距離（取8M）角度弧度換算常數(shù)（取206265）D1如上圖所示（取402M）D2如上圖所示（取402M）儀器角度偏差（取2）則上式可化簡(jiǎn)為M2B1COS/D2BSIN/D2402002/8216160198/820626502MM，滿足05MM840M的精度要求。如須使用方便，還可以根據(jù)M的計(jì)算式，設(shè)D的值，B的值的若干變量，編制的簡(jiǎn)單的計(jì)算程序，進(jìn)行電算，可從結(jié)果根據(jù)D值篩選出，M趨向于很小B的最佳值，附程序。10LETB120LETA130LETM004B/D0396B2/206265D40PRINT“B”B50PRINT“”；A60PRINT“M”M70LETAA180IFA101THEN3090LETDD1100IFD21THEN20110END424底層縱向輔助線上各距離控制點(diǎn)的測(cè)定在422中，我們已確定了橫向中心線上定出DO、TO點(diǎn)，此兩點(diǎn)即為縱向輔助線上各距離控制點(diǎn)的起點(diǎn)，其與縱向中心線距離的偏差根據(jù)423中的發(fā)析可知，滿足05MM的精度要求。425底層縱向輔助線上各距離控制點(diǎn)的測(cè)定確定了縱向輔助線上各距離控制點(diǎn)的起點(diǎn)后，我們采用距離差取平均測(cè)距法可測(cè)出各距離控制點(diǎn)，在此方法運(yùn)用中，對(duì)其誤差影響較大的有以下兩項(xiàng)。（1）加權(quán)常數(shù)誤差的影響加權(quán)常數(shù)誤差是指儀器中心、反光棱鏡等效反射面、待測(cè)距離標(biāo)志中心不一致所造成的誤差，其特點(diǎn)是隨測(cè)設(shè)距離的改變，該誤差的對(duì)所測(cè)距離的影響在一定時(shí)間內(nèi)大小不變、符合相同。因此在此工法應(yīng)用中，可不考慮該誤差對(duì)距離的影響。（2）周期誤差的影響由于儀器內(nèi)部電路的影響，而造成的測(cè)設(shè)結(jié)果隨距離長(zhǎng)短而做周期性的變化。該變化范圍即為周期誤差，計(jì)算公式如下ACOS2D/2O上式中A周期誤差的振幅D距離測(cè)距光波長(zhǎng)初相位為消除此項(xiàng)影響，我們采用距離差取平均測(cè)距法，即可消除上述兩項(xiàng)誤差的影響，以D1為例利用GTS311全站儀，測(cè)距離Y1DO、Y1D1則Y1D1Y1Y2DOD1Y1DO，即有Y1D1|DOD1|Y1DO|則DOD1Y1D1Y1DOACOS2Y1D1/（/2）0ACOS2Y1D1/（/2）0利用GTS311全站儀，測(cè)出距離Y2DO、Y2D1則Y1D1Y1Y2DOD1Y1DOY1Y2，即有（Y1D1Y1Y2）DOD1Y1DOY1Y2，則DOD1（Y1D1Y1Y2）（Y1DOY1Y2）ACOS2Y1DOY1Y2/2）0比較（1），（2）兩式，要取兩次結(jié)果的平均值，則應(yīng)使DOD1DOD10即ACOS2Y1D1/2）0ACOS2Y1DO/2）0ACOS2Y1DOY1Y2/2）0ACOS2Y1D1Y1Y2/2）02Y1D1/2）ACOS2Y1D1Y1Y2/2）2Y1DO/2）2Y1DOY1Y2/2）解之得Y1Y2/4因此，只須在測(cè)定時(shí)取定Y1Y2為測(cè)距波長(zhǎng)的1/4，即可消除周期誤差及加權(quán)常數(shù)誤差的影響，提高測(cè)距精度，光波長(zhǎng)度可根據(jù)使用儀器的不同查閱相關(guān)的使用說(shuō)明書(shū)而得。本工法中GTS311全站儀的測(cè)距光波長(zhǎng)度為20米。43測(cè)設(shè)過(guò)程中其他注意事項(xiàng)前面所述的測(cè)設(shè)方法僅在理論上對(duì)誤差加以控制，在實(shí)際操作中，我們還對(duì)其它一些會(huì)對(duì)控制點(diǎn)測(cè)量精度造成一定影響的方面加以注意，如光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的對(duì)中誤差，氣象因素等，還應(yīng)在劃線和做點(diǎn)的過(guò)程中特別小心，最好使劃線的線條寬度不超過(guò)02MM，點(diǎn)的直徑小于05MM，以縮小人為因素造成的誤差。44其它因素網(wǎng)格基準(zhǔn)線的測(cè)定在某些工程中，因設(shè)備及廠房的要求，須在其它層測(cè)設(shè)同樣的基準(zhǔn)線網(wǎng)格。在此測(cè)設(shè)過(guò)程中，測(cè)設(shè)方法及步驟與42中所述方法及步驟基本相同。其誤差主要是由于儀器本身的縱軸與橫軸垂直度偏差引起的，我們采用正倒鏡兩測(cè)回取中的方法即可消除些誤差，Y21DO確保精度要求。經(jīng)過(guò)以上步驟，我們已在廠房各層測(cè)設(shè)了一完整的基準(zhǔn)網(wǎng)格線，利用此基準(zhǔn)線，在后期的地腳螺栓預(yù)埋；基礎(chǔ)板的劃線、鉆孔、攻絲；設(shè)備的水平度、垂直訂等測(cè)量中，我們可利用T2經(jīng)緯儀及GTS311全站儀，借助于一些輔助工具（如磁力表座、標(biāo)尺等），便可進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)量，并確保精度。5、主要使用材料5110MMD1100100MM的不銹鋼板，或者D25MM、L150MM的銅棒。52氧氣、乙炔53D15050MM的角鋼54I14工字鋼、10槽鋼6、機(jī)具設(shè)備（見(jiàn)表一）主要施工機(jī)具設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量備注1經(jīng)緯儀配三角架，左右移動(dòng)平臺(tái)T2各1精度22全站儀配三角架GTS311各12MM2PPM3水準(zhǔn)儀配三角架，精密分劃板NA2GPM3各101MM4光學(xué)對(duì)點(diǎn)器配三角架，帶標(biāo)牌GTS311配套設(shè)備各15磁力表座26劃線針27沖頭28鋼卷尺5M/50M4/19記號(hào)筆4紅、黑10塔尺5M17、勞動(dòng)組織（見(jiàn)表二）序號(hào)名稱人數(shù)技術(shù)要求備注1工程師22測(cè)量工程師33輔助工6熟練合計(jì)118、質(zhì)量要求本工法在編制及實(shí)施過(guò)程中，遵照了工程測(cè)量規(guī)范（500263）中相關(guān)的規(guī)定，參考了GTS311全站儀、T2經(jīng)緯儀、NA2水準(zhǔn)儀說(shuō)明書(shū)中的相關(guān)說(shuō)明。同時(shí)，在本工法中建立的網(wǎng)格基準(zhǔn)線精度要求很高，故在每次施工前，應(yīng)先熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)，確定一總體的施工方案，在控制過(guò)程中，測(cè)量工程師要提高警惕，嚴(yán)格、謹(jǐn)慎地投測(cè)好每一控制點(diǎn)，并按照要求進(jìn)行復(fù)測(cè)。同時(shí)做好施工記錄，親自監(jiān)督輔助工預(yù)埋好每一塊控制標(biāo)板，人工地點(diǎn)要特別小心，減小人為誤差，以滿足精度要求。9、效益分析91社會(huì)效益911基準(zhǔn)線網(wǎng)格測(cè)設(shè)技術(shù)的使用與探索，保證了基準(zhǔn)線的精確度，確保了設(shè)備的安裝精度與安裝質(zhì)量，為公司在社會(huì)上贏得了較高的信譽(yù)。912高精度基準(zhǔn)線網(wǎng)格測(cè)設(shè)技術(shù)的使用，解決了由于儀器本身精度的不足，而無(wú)法設(shè)置高精度基準(zhǔn)線的現(xiàn)狀，同時(shí)還獲得了建設(shè)單位及國(guó)外安裝專家的贊同與認(rèn)可。92經(jīng)濟(jì)效益采用高精度測(cè)量放線技術(shù)，自行建立基準(zhǔn)網(wǎng)格，與委托測(cè)設(shè)相比，其經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表三。經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)分析表序號(hào)類別項(xiàng)目自行測(cè)設(shè)配GTS311全站儀、T2經(jīng)緯儀、NA2水準(zhǔn)儀委托測(cè)設(shè)配GTS311全站儀、T2經(jīng)緯儀、NA2水準(zhǔn)儀1儀器購(gòu)置費(fèi)250000元2測(cè)設(shè)人工單價(jià)100元/工日3測(cè)設(shè)人工工日100工日4測(cè)設(shè)人工費(fèi)用10000元5測(cè)設(shè)臺(tái)班單價(jià)6000元/臺(tái)班6測(cè)設(shè)臺(tái)班消耗60臺(tái)班7測(cè)設(shè)總費(fèi)用360000元8材料費(fèi)用10000元10000元總費(fèi)用270000元370000元在工程中，僅此工法的采用，即使考慮儀器購(gòu)置費(fèi)用，也可節(jié)約費(fèi)用100000元。故經(jīng)濟(jì)效益比較可觀。10、工程實(shí)例本工法于一九九五年首先應(yīng)用于紫興紙業(yè)有限公