測量技術在大型儲罐制安中的應用

測量技術在大型儲罐制安中的應用使用儀器說明及使用范圍根據本工程特點和精度要求，選用主要測量器具及精度見表7.12.1－1：表－1主要測量器具一覽表儀器名稱型號數量精度用途全站儀拓普康GTS-660112’’±(2mm+2ppmm）距離和角度測量精密水準儀Ni005A2±0.5mm/1kkm沉降觀測水準儀S22±2mm/1km水準測量鋼卷尺5M5經檢驗合格垂直水平距離測量量全站儀主要用于平面控制網的布設，對儲罐中心點的精確定位，罐壁板開孔方向的定位，罐壁板垂直度及橢圓度的測量等。精密水準儀主要用于高程控制網的布設，儲罐沖水試驗時的基礎沉降觀測，標尺選用銦鋼尺。S2水準儀主要用于罐基礎環(huán)梁標高的測量及罐壁板上口水平度的測量。前期準備工作1、平面控制網的布設按業(yè)主提供的坐標控制點，利用全站儀在整個罐區(qū)設置平面控制網。按照《工程測量規(guī)范》要求，控制網的測設精度必須符合表7.12.2－1規(guī)定：表－1控制網精度要求等級測角中誤差（”）相對中誤差二級±121/150002、高程控制網的測設1）根據業(yè)主提供的水準控制點布設場區(qū)高程控制網。2）高程控制網的等級及技術要求：高程控制網的等級布設為三等水準網，水準測量技術要求見表7.12.2－2：表－2水準測量技術要求等級高差中誤差路線長度（km）水準儀型號水準標尺測量次數閉合差（mm）三級6mm/km＜50Ni005A雙面往返各一次±12注：L為往返測段附合水準路線長度。在基礎中心定位及壁板開孔放線中的應用1、罐基礎中心點的精確定位在罐基礎施工時，土建施工已經對罐基礎中心點進行了定位，但經過級配砂石填充以及瀝青砂鋪設等工序后，對罐基礎中心點的位置造成了很大的影響。其偏差值往往要大于±20mm的允許偏差，對以后儲罐的整體定位有很大影響，特別是進出油管的方位如果偏差過大，對以后工藝管道的施工也會造成影響。所以需要重新進行定位。1）首先，用后方交會的方法對罐基礎中心點進行復測，以確定偏差程度。全站儀后方交會程序會利用兩個已知坐標的點計算中心點（即測站點）的坐標，并會顯示測站至每一已知點測量的角度和距離并顯示平距和高差的殘差。如果軟件不能計算新點的坐標，會顯示（CalcError）信息，如接受顯示的殘差，下一屏幕便顯示新點的坐標。把新點坐標與圖紙上設計坐標相比較，如果偏差超過規(guī)范要求范圍，則需重新對罐基礎中心點進行放樣定位。2）中心點的放樣定位定位方法：利用全站儀的放樣坐標點功能重新對罐基礎中心點進行放樣。如圖—1所示，首先選定合適的測站點。選定能同時和放樣點、已知坐標點（可利用平面控制網中的控制點）通視的控制點作為測站點。將儀器架設完畢后，將儀器照準后視點，輸入測站點及已知后視點坐標數據，軟件即能計算出后視方位角。圖7.12.3－1全站儀放樣示意圖其中，HD：水平距離；HR：水平角（右角）設置完方位角，繼續(xù)輸入放樣點坐標值，就會看到顯示待放樣點的放樣角度和放樣距離的界面。圖7.12.3－2放樣角度及距離如圖7.12.3－2所示，儀器應從后視點旋轉52o10’16’’才能轉到放樣點的方向上，平距20.234m是儀器到放樣點的距離。確定好罐基礎中心點后，即可進行壁板開孔方向放線。2、壁板開孔方位放線此項工作需在罐中心點精確定位后，底板鋪設前進行。大型儲罐由于直徑過大，傳統(tǒng)意義上的依據圖紙開孔角度計算弧長，利用卷尺進行定位不僅費時費力，而且精度偏低。利用全站儀則減少了上述不利因素的影響。1）首先應結合罐區(qū)工藝管網安裝圖和儲罐安裝總圖，對每臺罐壁板開孔方位角度進行計算。計算時應注意，在工藝管網安裝圖中儲罐進出油管口一般都是相對開孔，并連接到主工藝管網中的。因此每臺罐在計算定位角度中，都是以工藝管網安裝圖中該罐進出油管口的方向作為參照物，進行定位角度計算的。一般以儲罐安裝總圖上轉動扶梯的方向為0o方向，沿順時針方向將人孔、攪拌器口、浮頂排水管口、浮頂消防管口、進出油管口等附件開孔角度一一計算并記錄。然后計算出在工藝管網安裝圖中0o方向與建筑北方向之間的夾角β。2）利用全站儀進行角度放線測量如圖7.12.3—3所示，利用“設置水平方向方向角”功能，顯示測站點C（即罐基礎中心點）坐標輸入與后視點坐標輸入，輸入坐標后儀器可計算出方位角。例：圖7.12.3－3所示中，測站點C坐標為（A＝1234.567，B＝2345.678）后視點A坐標為（A＝54.321，B＝12.345）則計算所得方向角HR＝320o10’20’’。將此方位角轉至0o00’00’’（即360o00’00’’），此時的角度即為建筑北方向，再轉過β的角度，即可得到開孔方向定位所需的0o方向。圖7.12.3－3設置水平方向方向角以此0o方向為起始點，將所需角度一一在環(huán)梁上標出，即可得到各個附件開孔的正確方位。在壁板組裝中的應用測量技術在壁板組裝中的主要作用是對壁板的水平度、垂直度及橢圓度進行監(jiān)測及控制，提高壁板安裝的整體垂直度和橢圓度。其中最關鍵點是對第一圈（底圈）壁板的安裝精度的控制。本文在此節(jié)著重講述第一圈壁板組裝時應控制的地方。1、環(huán)梁高差的控制GB50128－2005《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》規(guī)定，有環(huán)梁時，每10m弧長內任意兩點的高差不應大于6mm，且整個圓周長度內任意兩點的高差不應大于12mm。本工程在進行罐基礎驗收時，就嚴格控制環(huán)梁的高差。利用S2水準儀對環(huán)梁進行水平測量，作好記錄，并在基礎上作上標記。對于高點利用扁鏟鏟平，低點則用3mm～12mm不等的扁鋼墊平。力使相鄰兩點的高差≤5mm，任意兩點的高差≤10mm。2、底圈壁板上口水平度的控制GB50128－2005《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》規(guī)定，相鄰兩壁板上口水平的允許誤差，不應大于2mm，在整個圓周上任意兩點水平的允許偏差，不應大于6mm。當儲罐第一圈壁板組裝完成后，利用水準儀對壁板上口水平度進行水準測量。根據現(xiàn)場情況，水準儀選用S2水準儀，測尺選用鋼卷尺。開始測量時，以壁板0o方向為起始點，一般每塊壁板測量三個測點，分別在壁板的兩端和中間。測量方法采用倒掛卷尺法，將鋼卷尺倒掛在要觀測的壁板處，測量完一圈標高后回到起始點，對起始點進行復測，并做好測量記錄。整個測量過程可視為一個閉合水準路線，以100000m3儲罐為例二等水準測量閉合路線閉合差其中L為符合路線或閉合路線的長度，以公里為單位。當起始點的標高與復測結果不超過2mm時，則屬于有效范圍；超過這個限度應檢查原因，返工重測。由于水準儀是架設在鋼板上進行觀測的，周邊工人作業(yè)或人員走動均對觀測結果有影響。因此在觀測時應注意以下幾點：1）水準儀在進行觀測前必須進行檢驗和校正。2）水準儀必須架設在已鋪設完畢，還沒有進行焊接的底板上，即還沒有和周邊練成一體的底板上。以減小周邊工人作業(yè)或人員走動造成的影響。3）選擇鋼板變形相對下凹的地方作為觀測點，以減小周邊工人作業(yè)或人員走動造成的影響。4）必要時利用重物（厚鋼板等）作為配重壓在架設儀器處，以減小鋼板變形引起的誤差。在觀測結束后，及時將觀測結果通知施工隊。并督促施工隊通過調節(jié)背杠、斜撐等方法調整水平度。調整時應注意同時利用線垂進行垂直度的調整。調整好后，使用水準儀對調整后的高差進行復測。直到觀測結果符合規(guī)范要求為止。圖－1上口水平度高差測量圖7.12.4－2底圈壁板半徑測量3、底圈壁板橢圓度的控制在底板施工完成后，將中心點從罐基礎上引至底板上，并做好標記。當底圈壁板組裝完成后，將全站儀架設在儲罐中心點上，并整平對中。1）規(guī)范要求：GB50128－2005《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗收規(guī)范》規(guī)定，儲罐內表面半徑允許范圍如表7.12－4：表7.12.4－1內表面任意點半徑的允許偏差儲罐直徑D（m）半徑允許偏差（mmm）D≤12.5±1312.5＜D≤445±1945＜D≤76±25D＞76±322）測點的選擇根據現(xiàn)場情況確定測點數量。本工程50000m3儲罐選擇10個測點，100000m3儲罐選擇16個測點。測點應對稱分布，以便計算出在直徑方向上的偏差。圖－350000m3儲罐半徑偏差值3）測量方法以50000m3儲罐為例，首先確認在角度測量模式下，照準儲罐0o方向將水平角置零，然后在測量時每隔36o測量一次平距。并將測量結果按圖7.12－6所示記錄。由一人持棱鏡從0o方向開始，沿順時針方向按測量人給定的位置，將棱鏡放至壁板中間進行測量。觀測時應注意以下幾點：(1）觀測時應避開施工高峰期，盡量在無人施工的情況下進行，以減少周邊環(huán)境對測量結果的影響。(2）必要時利用重物（厚鋼板等）作為配重壓在架設儀器處，以減小鋼板變形引起的誤差。3）測量時，應注意棱鏡的改正常數。拓普康儀器的棱鏡改正常數為0，其他儀器則需預先設置相應的棱鏡常數。在進行觀測時，由于棱鏡是背靠罐壁板，反射點距壁板仍有20mm的距離，所以所有觀測數據均應加上20mm才是最后的觀測結果。在充水試驗過程沉降觀測中的應用1、精度要求與使用儀器沉降觀測采用幾何水準測量方法執(zhí)行。其測量精度要求在《工程測量規(guī)范》中有明確規(guī)定，采用不低于三級沉降觀測，觀測方法應采用不低于三等水準測量，往返閉合限差為±0.6（n為測站數）。測量中使用Ni005A精密水準儀，其性能指標：望遠鏡放大倍率40倍，估讀數至0.001m，標尺使用銦鋼尺。2、沉降觀測點位布置在罐基礎環(huán)墻上設沉降觀測點24點。觀測前在罐四周不受基礎沉降影響的地方布設3-4個點作為三等水準網，作為觀測的基準，基準點應選擇在距離建筑物50～100m范圍內，以基巖或堅實的土層位基礎，頂部加工成圓球形狀，以便于立尺?；鶞庶c的布設應保證在觀測每一個沉降觀測點時，至少能同時觀測到一個基準點。儲罐的沉降觀測測量時應注意從基準點上按閉合水準路線形式進行觀測?；鶞庶c的穩(wěn)定性：基準點的穩(wěn)定性是沉降觀測工作中最重要的因素。在沉件觀測前應對基準點進行聯(lián)測，在沉件觀測過程中，每一月應進行聯(lián)測一次，基準點相互驗證，選擇最穩(wěn)定的點作為沉降觀測起始點。基準點兩期檢測高程之差應小于±0.2，n為兩點之間聯(lián)測時的測站數。3、觀測方法及注意事項1）測前檢查：在作業(yè)前必須對水準儀合水準尺進行全面檢查，特別是i角的檢驗，標尺每米的真長檢驗，其中i角的檢驗在每次沉降觀測前進行。2）作業(yè)技術要求基點聯(lián)測：視距＜35m，前后視距差＜0.5mm，累計視距差＜1.5mm，視線高大于0.5m，兩次讀數差＜±0.3mm，環(huán)線閉合差＜±0.3mm，n為測站數。沉降點觀測：視距＜25m，前后視距差＜0.5mm，視線高大于0.5m，兩次讀數差＜±0.3mm，環(huán)線閉合差＜±0.3mm，n為測站數。3）測量時間及順序儲罐充水時，第一次直接充水到罐高的1/2，進行沉降觀測，并將數值與充水前的觀測數值進行對照，計算不均勻沉降量；當未超過允許不均勻沉降量時，可繼續(xù)充水到罐高的3/4，進行觀測計算沉降量；當未超過允許的不均勻沉降量時，繼續(xù)充水到最高操作液位，并分別在充水后和保持48小時后進行觀測，當沉降量無明顯變化，可放水；當沉降量有明顯變化，則應保持最高液位，進行每天的定期觀測，直至沉降穩(wěn)定為止。在充水過程中，如基礎發(fā)生不允許的均勻沉降量（本工程規(guī)定均勻沉降量允許值2