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許志立

廣州特種機電設(shè)備檢測研究院廣州

摘要垂直度是建筑起重機械的重要安全指標尤其對于高層建筑使用的起重設(shè)備相關(guān)標準及安全規(guī)程對其誤差范圍都有明確的要求文中介紹了建筑起重機械測量垂直度的常見方法分析各方法的特點并重點介紹了全站儀在垂直度測量中的應(yīng)用通過全站儀設(shè)站功能一次架設(shè)可方便快捷地測量所有可視設(shè)備的垂直度對比不同方法的測量結(jié)果證明了該測量方法是可行的測量結(jié)果是準確的

關(guān)鍵詞塔式起重機全站儀垂直度測量

中圖分類號TH2133文獻標識碼A文章編號10010785202018006705

0引言

垂直度是位置公差是評價直線之間平面之間或者直線與平面之間的垂直狀態(tài)一個參數(shù)指標對于塔式起重機以下簡稱塔機施工升降機等建筑機械來說垂直度是指塔身或?qū)к壖茉诓皇芡饬Φ挠绊懴聦嶋H軸線與理論軸心線在被測平面內(nèi)的最大水平誤差塔機施工升降機等多用于高層建筑其垂直度是安裝過程中需要保證的一項重要安全指標GBT50312019GBT2007等對塔機施工升降機垂直度的偏差范圍都有明確要求不能超過其要求值12

根據(jù)相關(guān)標準要求在塔機首次安裝后以及每次塔機施工升降機增加標準節(jié)升高時都必須測量其垂直度在其驗收檢驗定期檢驗時也必須對其進行測量檢驗3由此可見垂直度測量的應(yīng)用非常廣泛尋找一種方便快捷準確的垂直度測量方法意義重大本文所述測量方法僅以塔機為例同樣的測量方法也適用于施工升降機等其他建筑機械

1垂直度常見的測量方法

11吊線法

吊線法是垂直度測量中最常見最簡單的測量方法其步驟為首先將塔機吊臂擺到合適的位置使塔身在該測量方向上處于不受力狀態(tài)然后在塔身最高處選擇合適的位置放線一直放到塔機底部測量吊線到塔身同一基準面的距離上下距離L之差即為塔身在該方向上的垂直度吊臂旋轉(zhuǎn)90以同樣的方法測量塔身另一個方向上的垂直度如圖1所示

圖1吊線測量法

該方法簡單且容易操作但吊線法要求在塔身內(nèi)或外從上到下要有一個無干涉的空間其中不能有障礙物接觸影響吊線當(dāng)塔機有附墻內(nèi)撐桿爬梯等情況時不易尋找下線位置當(dāng)塔機高度較高時放線時間長測量不方便測量效率較低測量過程受操作人員影響測量誤差較大

12經(jīng)緯儀測量法

經(jīng)緯儀測量塔機垂直度是常用的儀器測量方法經(jīng)緯儀測量塔機的垂直度即旋轉(zhuǎn)塔機吊臂至合適的位置使得需測量的方向不受吊臂與平衡重不平衡的影響如圖2所示吊臂位置測量AA方向上的垂直度將經(jīng)緯架設(shè)在距塔機15H處H為塔機安裝高度且保證經(jīng)緯儀觀測點與塔身測量點的連線垂直于AA線即必須架設(shè)在塔身面正前方調(diào)平經(jīng)緯儀開始測量以塔身的最高位置或最下端位置某處做基準線通常選取塔機標準節(jié)主旋桿內(nèi)外邊作為基準線然后在另一端塔身放置一個零點對齊標準節(jié)主旋桿內(nèi)外邊的橫向鋼直尺緊貼利用經(jīng)緯儀投測下來投測到鋼直尺上的讀數(shù)即是塔機在該方向的垂直度偏差塔機吊臂旋轉(zhuǎn)90挪動經(jīng)緯儀至另一個方向同樣的方法測量塔身BB方向上的垂直度4

圖2經(jīng)緯儀測量法

采用經(jīng)緯儀測量塔機垂直度的原理簡單操作方便測量誤差相對較小然而在測量過程中對經(jīng)緯儀的架設(shè)位置有要求太近或太遠均不易觀測且一定要架設(shè)在塔身面的正前方位置局限性強另外在測量完一個方向后需要挪動并再次調(diào)平經(jīng)緯儀才能測量另一方向的垂直度這就降低了測量的效率5

13全站儀測量法

全站儀全站型電子測距儀是集水平角垂直角距離斜距平距高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)因其一次安置儀器即可完成該測站上全部測量工作而得名其已廣泛用于建筑工地的各測量領(lǐng)域6

2全站儀測量法

21全站儀經(jīng)緯儀模式測量

全站儀包含經(jīng)緯儀的所有功能若僅使用其含有的經(jīng)緯儀功能同樣可測量塔機垂直度測量方法同經(jīng)緯儀測量法這里不再贅述

22全站儀測距模式測量

該測量方法類似于經(jīng)緯儀測量法區(qū)別在于測量過程中不需要移動全站儀一次架設(shè)可測量一臺塔機兩個方向的垂直度也不需要粘貼標尺測量步驟為選擇合適的位置架設(shè)全站儀全站儀要架設(shè)在垂直于塔身面方向上并調(diào)平準備測量旋轉(zhuǎn)吊臂至合適位置測量一個方向的垂直度在塔身最高處或最下端的標準節(jié)主旋桿選擇一個邊為基準線全站儀可上下掃描對比基準線與另一端該邊的位置關(guān)系找出垂直度偏差通過全站儀對邊測量兩點之間折線距離的功能測出兩點之間距離即為該方向上的垂直度偏差值如圖3所示以塔身最高位置主旋桿外側(cè)邊為基準線全站儀掃描到最下端則基準線與最低位置主旋桿外側(cè)邊之間的距離即為該方向上的垂直度然后塔機吊臂旋轉(zhuǎn)90測量另一方向的垂直度此時無需挪動全站儀只需調(diào)整全站儀為測距模式如圖4所示該測距功能測量的距離是指測量目標點在水平面上的投影與全站儀之間的距離故測量塔機同一個塔身面上最高點與最低點在水平面上的投影與全站儀的距離兩距離之差即為該方向上的垂直度至此無需移動全站儀完成了塔機兩個方向垂直度的測量

圖3全站儀測量垂直度

圖4全站儀測距模式

23基于全站儀建站模式的測量方法

在測距模式測量中實現(xiàn)了一次架設(shè)全站儀完成了一臺塔機兩個方向垂直度的測量但該方法對全站儀的架設(shè)位置仍有要求即全站儀仍要架設(shè)在與塔身面垂直的方向上在實際測量過程中由于工地場地建筑物遮擋安全通道防護棚影響等原因使在與塔身垂直的方向上無法架設(shè)測量儀器或有架設(shè)位置但不利于觀測有高空墜物風(fēng)險等等而基于全站儀建站模式的測量方法對全站儀的架設(shè)位置沒有要求只要塔身上下在架設(shè)位置的可視范圍即可完成塔機垂直度的測量全站儀測量包括全站儀的建站方位角對邊測量等概念

1全站儀的建站是指確定儀器所架設(shè)位置的空間位置信息亦即建立的坐標系坐標原點與全站儀的相對位置如圖5所示ENH坐標系或是xyz坐標系

2方位角是指從某指定方向線起依順時針方向到目標方向線之間的水平夾角圖6所示直線相對于x軸的方位角為45

3對邊測量是全站儀的對邊測量用于確定兩個點之間的相對位置關(guān)系如兩點之間的斜距平距高差及方位角等如圖7所示為對邊測量方法點號1即對邊測量第一點點號2即對邊測量第二點

該測量方法是通過全站儀建站的模式來測量塔機垂直度通過建站即建立坐標系使設(shè)置的坐標系xy軸這里不考慮z軸分別同向于塔機標準節(jié)的兩個直角邊見圖8原點位置可以不在塔身上設(shè)置這樣的坐標系可通過測量塔機上下兩點的坐標值之差得出塔身垂直度

圖5全站儀坐標系

圖6方位角

建立這樣坐標系步驟為1任意位置架設(shè)全站儀在塔身的一個平面上任意選擇兩個點如圖8所示AB點通過全站儀程序測量中的對邊測量功能測出AB兩點連線AB的方位角a該方位角a是指線AB投影在水平面上與當(dāng)前坐標系x軸之間的夾角2全站儀返回一般測量模式中旋轉(zhuǎn)全站儀至其水平角顯示為測量值a通過全站儀設(shè)置水平角HZ置零功能置零見圖9此時即建立了新的坐標系這樣就使現(xiàn)坐標系x軸方向平行于線AB在水平面上的投影線可再通過對邊測量測量方位角是否為零來驗證或者通過計算直接設(shè)置現(xiàn)水平角的值使新坐標系x方向平行于線AB在水平面上的投影線至此就建立了xy軸分別平行于塔身兩直角邊的新坐標系坐標原點無要求測量塔身同一面最高最低位置的坐標通過計算上下坐標y值之差即可求得該方向上的垂直度吊臂旋轉(zhuǎn)90以同樣的方法測量塔身另一個方向的垂直度進而實現(xiàn)一次架設(shè)測量多臺塔機的垂直度

圖7對邊測量

圖8與塔身同向的坐標系

圖9水平角HZ的設(shè)置

在工地架設(shè)好全站儀后可測量任一可視塔機兩個方向上的垂直度大大提高了測量效率尤其對于建筑工地群塔作業(yè)的塔機測量工作且全站儀具有測量距離遠測量精度高等優(yōu)點

3不同測量方法比對結(jié)果

選擇3臺高度不同的塔機分別采用經(jīng)緯儀法全站儀測距法全站儀建站測量法測量其同一個方向上垂直度結(jié)果如表1所示比對試驗結(jié)果幾種測量方法結(jié)果相近證明了全站儀測量方法的有效性所以基于全站儀建站模式的測量方法是可行的由于全站儀的精度更高理論上其測量數(shù)據(jù)應(yīng)該是更準確的

4結(jié)束語

以上方法都有各自的特點但全站儀測量法可以不受場地等因素影響可任意位置架設(shè)測量大大提高了測量效率尤其對于群塔作業(yè)的建筑工地全站儀測量距離遠無棱鏡測量模式測程可達500m且精度高測量誤差小等諸多優(yōu)勢應(yīng)該在垂直度測量中廣泛地使用

同時其他建筑機械如施工升降機物料提升機等的垂直度測量以及塔機剛性試驗水平靜位移測量也可以使用全站儀測量方便高效準確

參考文獻

1GBT50312019塔式起重機S

2GBT2007施工升降機安全規(guī)程S

3JGJ1602008施工現(xiàn)場機械設(shè)備檢查技術(shù)規(guī)程S

4吳偉極坐標法測量建筑起重機械安裝垂直度J建筑機械化201867072

5傅建俊塔式起重機垂直度測量儀技術(shù)研究J價值工程201833219221

6張俊中朱義朝劉乾等基于全站儀在橋梁撓度檢測中的應(yīng)用和研究J測繪與空間地理信息201914144